Ученые Мангистау разрабатывают более экологичное дорожное покрытие

Два года назад кандидат технических наук, ассоциированный профессор кафедры нефтехимический инжиниринг Yessenov University Анар Аккенжеева и кандидат химических наук, ассоциированный профессор кафедры естественных наук Yessenov University Аккенже Бусурманова выиграли грант от Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан на реализацию проекта «Модификация нефтяных битумов резинотехническими отходами». Работа предполагает проведение исследований до конца 2025 года.

Ученые сформулировали две задачи: создать качественное сырье для строительства дорог, а также содействовать применению в производстве вторичных материалов.

На реализацию проекта выделено свыше 70 млн. тенге, благодаря которым приобретено оборудование, ставшее частью материальной технической базы лаборатории вуза. К ученым из Мангистау присоединился коллега из Рижского технического университета (Латвия). Кроме этого в проекте участвуют представители ТОО «СП» CASPI BITUM» и «КазНИПИмунайгаз» – местных профильных предприятий. К исследованиям в рамках грантовой программы привлечены магистранты, которые получили возможность готовить научные труды с использованием современного оснащения.

В лаборатории авторы проекта работают над получением резиново-битумного вяжущего – смешением химическим способом резиновой крошки, полученной из шин и битума. Как пояснили представители вуза, часть используемого для строительства дорог битума заменяют резиновой крошкой. Но для получения результата необходимо найти оптимальные параметры его состава.

Ранее, как отмечают профессора, в нашей стране был инициирован ряд подобных исследований, но основе которых предпринимались попытки стелить дороги с резиновой крошкой.

Результат получался не самый лучший, так как через непродолжительное время крошка отделялась от полотна. Это происходило потому, что ее смешивали с битумом и другими составляющими сухим способом, получалась неоднородная масса, в результате качество дорог оставляло желать лучшего. Именно поэтому крошку нужно модифицировать, то есть подвергать химическим воздействиям, - поясняют ученые.

Помимо готового оборудования, закупленного в рамках проекта, ученые Мангистау придумали и собрали основной прибор для работы – установку для проведения процесса модификации битума для улучшения его физико-химических качеств. Принцип работы установки похож на работу миксера, который эмульгирует смесь до однородной массы.

После приготовления резиново-битумное вяжущее (модифицированный битум) проверяется на несколько основных показателей для определения эксплуатационных характеристик. 

В лаборатории установлен прибор для определения температуры хрупкости по Фраасу. Такая мера важна для определения последствий эксплуатации дорог из данного материала при низких температурных условиях Казахстана.

С помощью следующего аппарата ученые проверяют пенетрацию вещества. Суть метода заключается в измерении глубины, на которую погружается игла пенетрометра в испытуемый образец битума при заданной нагрузке, температуре и времени. По этому показателю судят о реологических свойствах и прочности вещества. Имея данную информацию, можно судить о характеристиках и качестве готового продукта.

Еще один метод – «кольцо и шар». Здесь резиново-битумное вяжущее исследуется на предмет измерения температуры размягчения. Это показывает, как дорожное покрытие будет вести себя при высоких температурах воздуха.

Кроме этого, лаборатория оснащена устройством, предназначенным для определения степени растяжимости и эластичности резиново-битумного вяжущего.

Для проведения опытов ученые применяют битум, выпускаемый на местном предприятии. Резиновую крошку закупили на одном из заводов в Астане.

Сегодня в распоряжении ученых десятки видов модифицированного битума, так как с начала реализации проекта сделано внушительное количество различных проб для выявления большого спектра характеристик материала.

Анар Аккенжеева и Аккенже Бусурманова представили заявку на получение патента «Способ получения резино-битумного вяжущего», который заключается в проведении модификации битума девулканизированной резиновой крошкой, полученной механохимическим способом. Ожидается, что документ будет получен в 2025 году.

Ученые сообщили, что намерены продолжать работу по модификации битума для получения более качественного состава продукта.

Для реализации будущего проекта мы намерены пойти еще дальше, – делится планами Анар Аккенжеева. –  Существует более совершенный метод девулканизации с использованием установок-экструдеров. За счет средств нынешнего проекта мы побывали в командировке в Прибалтике и коллеги продемонстрировали, насколько хорошие результаты при строительстве дорог показывает применение битумов модифицированных резино-полимерными композитами (резиновая крошка смешивается с полимерными отходами). При этом резино-полимерные композиты получаются девулканизацией в экструдере. Дорога получается очень однородной и гладкой. Мы понимаем, что экологическая польза от планируемого проекта будет еще больше, чем от предыдущего, так как здесь утилизируется два вида отходов – резина и пластик. В новом проекте предусмотрен этап внедрения модифицированных резино-полимерно-битумных вяжущих в производство. Считаем, что они хорошо покажут себя в асфальтобетоне отечественных дорог. Ожидается, что процесс укладки дорожного полотна, изготовленного с применением данного вида модифицированного битума, удастся запланировать на 2027 год.

Автор: Мадина Айтжанова.