Вторичный пластик улучшил качество асфальтобетона

Учёные Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) нашли способ одновременно улучшить качество дорожного покрытия и решить проблему утилизации пластиковых отходов. Результаты их исследования показывают, что добавление переработанного полиэтилентерефталата (ПЭТ), из которого производят бутылки и другую тару, в битумное вяжущее существенно повышает ключевые свойства асфальтобетона.

Ежегодно в России производится около 600 тыс. тонн ПЭТ, но перерабатывается только 30%. Остальное отправляется на полигоны или мусоросжигательные заводы. Использование этого материала в дорожном строительстве открывает путь для его масштабной утилизации. Как отмечают авторы работы, «применение в качестве модификатора дорожных битумов бытовых пластиковых отходов, в частности, отходов на основе вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ)» является рациональным путём снижения стоимости и совершенствования технологии.

«Показано положительное влияние модификатора на основе ПЭТ на физико-механические и эксплуатационные свойства асфальтобетонов», — указывают авторы статьи.

Исследователи разработали технологию модификации битума с помощью отходов ПЭТ, предварительно прошедших термохимическую обработку с глицерином. Были испытаны три состава модифицированного битумного вяжущего (МБВ) с разным соотношением ПЭТ и глицерина: 50:50, 55:45 и 60:40.

Эксперименты подтвердили, что добавление ПЭТ расширяет интервал пластичности битума на 7–15°C. Это означает, что асфальт на основе такого вяжущего лучше сопротивляется деформациям в жару и становится менее хрупким на морозе.

Ключевые улучшения свойств асфальтобетона с модифицированным битумом:

• Повышение прочности при сжатии при высоких температурах (на 11–23% при +60°C).
• Улучшение сдвигоустойчивости: коэффициент внутреннего трения вырос на 2–5%, а сцепление при сдвиге — на 7–20%.
• Увеличение предела прочности на растяжение при расколе, что свидетельствует о более высокой трещиностойкости.
• Снижение прочности при сжатии при отрицательных температурах (на 6–14% при -10°C) косвенно указывает на повышение деформативности и сопротивления низкотемпературному растрескиванию.

«Выявлено, что с увеличением содержания ПЭТ в битумном вяжущем значительно улучшается деформативность асфальтобетона при низких эксплуатационных температурах и деформационная устойчивость — при высоких», — резюмируют исследователи.

Наиболее эффективным оказался состав с максимальным содержанием ПЭТ в модификаторе (соотношение ПЭТ:глицерин — 60:40). Именно он продемонстрировал наибольший интервал пластичности (82°C) и наивысшую термостабильность.

При этом оптимальное содержание модифицированного вяжущего в асфальтобетонной смеси составило 5% от массы минеральной части, что не увеличивает расход битума по сравнению с традиционными составами.

Разработка учёных СКФУ предлагает практическое решение двух задач: повышение долговечности и качества дорожных покрытий и вовлечение значительных объёмов пластиковых отходов во вторичный оборот, сокращая их негативное воздействие на окружающую среду.