Vienas efektyviausių sprendimų asfalto mišinio savybėms pagerinti yra polimerais, dažniausiai stirenu-butadienu-stirenu (SBS), modifikuoto bitumo (PMB) taikymas asfalto mišinio gamybai. Tokio bitumo naudojimas padidina asfalto dangų atsparumą provėžoms, liekamosioms deformacijoms, temperatūrinių ir nuovargio plyšių formavimuisi. Tyrimai rodo, kad asfalto dangų su PMB bitumu eksploatacinis laikotarpis yra nuo 5 iki 10 metų ilgesnis nei dangų, kuriose naudojamas nemodifikuotas bitumas. Tačiau pastebėta ir tai, kad praktikoje šie skirtumai labai kinta: vienos dangos su PMB bitumu tarnauja 20 metų ir daugiau, o kitos – nesiekia 15 metų.
Atsakymas slypi VILNIUS TECH Kelių tyrimo instituto atliktuose tyrimuose
Dėl nepakankamos informacijos apie modifikavimui naudotų medžiagų savybes, iki šiol nebuvo aiškiai žinoma, kas lemia tokius skirtumus. Techniniuose dokumentuose paprastai nenurodoma kokiomis savybėmis pasižymėjo modifikavimui naudotas kelių bitumas ir polimerai (pvz. kelių bitumo komponentinė sudėtis, polimerų molekulinė masė, stireno ir butadieno santykis, struktūra ir pan.). Taip pat nėra nacionalinių ir (arba) tarptautinių vieningų bitumo modifikavimo standartų ar gairių. Todėl neįmanoma susieti PMB bitumo savybių su dangos eksploataciniu laikotarpiu, konkrečiomis klimato ar eismo sąlygoms.
Siekiant suprasti šiuos skirtumus ir sukurti patikimas bitumo modifikavimo gaires, VILNIUS TECH Kelių tyrimo instituto mokslininkai įgyvendino Lietuvos mokslo tarybos finansuojamą projektą „UV spinduliuotės ir oksidacijos poveikis skirtingos molekulinės masės polimeru modifikuoto bitumo fiziniam būviui ir mechaniniam funkcionavimui“ (Nr. S-MIP-23-106, vadovas prof. dr. Audrius Vaitkus).
Projekto apimtyje:
- analizuota kelių tiesyboje bitumo modifikavimui naudojamų SBS polimerų struktūra, molekulinė masė, stireno, butadienio ir vinilo frakcijų kiekiai bei polidispersiškumas;
- vertintas skirtingų PMB bitumo gamintojų (apimant tiek naftos perdirbimo kompanijas, tiek ir asfalto gamintojus, kurie patys modifikuoja bitumą) rinkoje siūlomų PMB bitumų komponentinės sudėties ir mechaninių savybių kitimas;
- tirta bitumo modifikavimui taikomos metodikos įtaka galutinėms PMB bitumo savybėms;
- analizuota PMB bitumo mechaninių savybių priklausomybė nuo pradinio (nemodifikuoto) bitumo komponentinės sudėties bei naudojamo SBS kiekio ir savybių;
- vertinta PMB bitumo atsparumo UV spinduliuotei ir oksidacijai priklausomybė nuo pradinio (nemodifikuoto) bitumo komponentinės sudėties ir SBS savybių;
- atlikta PMB bitumo savybių poveikio asfalto mišinio funkcionavimui validacija.
- pradinio (nemodifikuoto) bitumo komponentinės (cheminės) sudėties, ypač sočiųjų angliavandenilių ir dervų kiekio, vertinimas;
- pagaminto PMB bitumo atsparumo provėžų susidarymui vertinimas atliekant MSCR (angl. Multiple Stress Creep and Recovery) bandymą;
- pagaminto PMB bitumo jautrumo plyšių formavimuisi dėl bitumo senėjimo (oksidacijos) vertinimas pagal G-R (angl. Glover-Rowe) parametrą.
Bendradarbiavimas ir tarptautinis pripažinimas
Įgyvendintas projektas išsiskyrė tarpdisciplininiu bendradarbiavimu. SBS polimerų analizė atlikta kartu su Vilniaus universiteto Chemijos instituto mokslininkais. Taip pat bendradarbiauta su Antverpeno universitetu, vykdžiusiu panašaus pobūdžio tyrimus. Abiejų mokslinių grupių tarpiniai rezultatai buvo apjungti rengiant bendrą mokslinę publikaciją, leidusią dar giliau įvertinti SBS polimerų savybių ir kiekio įtaką PMB bitumo savybėms. Bendra publikacija pristatyta prestižinėje „European Asphalt Technology Association (EATA)“ konferencijoje, kurioje Kelių tyrimo instituto vyriausiajai mokslininkei dr. Juditai Škulteckei kartu su atstovu iš Antverpeno universiteto įteiktas geriausio pranešimo apdovanojimas.
„Šis apdovanojimas – tai ne tik asmeninis įvertinimas, bet ir svarbus ženklas, kad Lietuvoje atliekami tyrimai yra reikšmingi tarptautinei mokslo bendruomenei. Bendradarbiaudami su kolegomis iš kitų šalių galime greičiau rasti sprendinius, padedančius kurti ilgaamžiškesnes ir tvaresnes kelių dangas,“ – sako dr. Judita Škulteckė.
Lietuvos indėlis į polimerais modifikuoto bitumo tyrimų sritį
Sukurtos bitumo modifikavimo gairės ir modelis leidžia ne tik giliau suprasti bitumo ir polimerų sąveiką, bet ir padeda tiksliau parinkti medžiagas, užtikrinančias ilgaamžiškesnį asfalto dangų tarnavimą. Tai svarbus žingsnis link tvarios kelių infrastruktūros.
Galerija
