3.6 Модифицированные вяжущие

Модификаторы, используемые в вяжущих, служат для расширения диапазона применения и, кроме того, для улучшения свойств дорожного покрытия. В обычной практике это означает, что тонкое и потому экономически выгодное дорожное покрытие будет использоваться дольше и, кроме того, значительно уменьшится деформация и износ его поверхности. Проект SHRP возник, главным образом, из-за ограниченных возможностей, обусловленных стандартными методами испытания современных материалов для строительства дорог. В начале семидесятых годов прошлого века стоимость таких материалов была гораздо выше, однако в начале 1985 г ее удалось снизить.

Доступны химически- и полимермодифицированные вяжущие. Модификаторы могут быть диспергированы или растворены в вяжущих или химически связаны с ними, но также могут состоять из вторичных материалов. Концентрация модификаторов в вяжущих обычно составляет от 3 до 7%, но может достигать и 20%. Затруднения могут возникать в связи с неоднородностью смесей, нежелательными реакциями полимеризации или разложением молекул полимеров.

Обычно модификаторы существенно влияют на реологические свойства вяжущих. Для некоторых из вяжущих порой даже малые деформации γ < 1 % будут слишком велики, в то же время для других даже большие деформации γ = 30 % могут оказаться приемлемыми без каких-либо последствий.

Выделяются следующие модификаторы:

a) Эластомеры (например, SBS, SBR, SEBS, NR).
Эластомермодифицированные вяжущие (EmB), деформированные под действием нагрузки, после снятия нагрузки возвращаются к исходной форме без остаточной деформации. EmB обладают низкой исходной жесткостью, хорошими низкотемпературными свойствами без эффектов растрескивания и способностью “залечивать” микротрещины, однако показывают высокую степень износа дорожного покрытия.

б) Пластомеры (например, EVA, PE, PP, PVC, EMA).
Они увеличивают и жесткость, и вязкость; коэффициент затухания (тангенс δ) выше, чем для
EmB. Пластомермодифицированные вяжущие (PmB) обладают более высокой жесткостью по
сравнению с исходной, но худшими низкотемпературными свойствами. Преимущества: Более низкий износ покрытия.

в) Резиновая смесь (например, 33% резины, 33% сажевых частиц, 33% масла).

г) Наполнители (например, известь, сажа, каменная пыль, цемент, зола-унос).Порошкообразные частицы размером < 0.1 мм значительно увеличивают жесткость вследствие их взаимного влияния.

д) Масла, например, для понижения вязкости.

е) Волокна.
Природные волокна (например, целлюлоза, прежде: асбест) или синтетические волокна (например, стекло, минеральная вата, полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен или кевлар) для увеличения сопротивления износу.

ж) Антиоксиданты (например, цинк или известь).

з) Повышающие сцепление добавки как органические или неорганические усилители когезии и адгезии.

и) Добавки, например, для увеличения объема в целях уменьшения стоимости (например, лигнин).

Характеристики старения модифицированных вяжущих зависят от основного вяжущего агента, модификатора, а также от сочетания этих двух компонентов. В результате процессов окисления из битума и полимерных молекул модификатора могут образовываться химические соединения.