«Умник» из СКФУ разработал способ улучшить асфальт

«Умник» из СКФУ разработал способ улучшить асфальт с помощью переработанного пластика.

Ученые Северо-Кавказского федерального университета нашли способ использовать вторсырье при производстве асфальтобетона. Молодой ученый, победитель конкурса «Умник», предложил способ улучшения качественных характеристик дорожного покрытия.

– Наши молодые ученые активно интегрируются в разработку актуальных проектов, которые могут быть внедрены в промышленности, экономике, строительстве. Данное исследование особенно актуально не только с экологической точки зрения, но в части снижения себестоимости дорожного покрытия. Отмечу, что технология может быть масштабирована в дорожной отрасли не только Северного Кавказа, – прокомментировал ректор СКФУ Дмитрий Беспалов.

ПЭТ-бутылки – один из основных типов бытовых отходов, их перерабатывают в специальную полимерную композицию, которая улучшает свойства дорожного покрытия.

Асфальт, готовый для использования в дорожном строительстве, состоит из нескольких компонентов – щебня либо гравия, песка, минерального порошка, а также битума – вяжущего вещества, которое скрепляет вместе остальные составляющие.

Именно от его характеристик во многом зависит качество полученного материала.
Идею добавлять в вяжущий компонент асфальта полиэтилентерефталат (именно так расшифровывается аббревиатура ПЭТ) предложил старший преподаватель кафедры строительства СКФУ Дмитрий Воробьев, разрабатывающий это научное исследование под руководством профессора кафедры Юрия Борисенко.

— В нашей стране в качестве основных модификаторов для битумных вяжущих используют блоксополимеры типа стирол-бутадиен-стирол (СБС), каучук и так далее.

Главный недостаток — это высокая цена таких добавок. Мы же предложили применять переработанные ПЭТ-бутылки.

Это, с одной стороны, снижает себестоимость асфальтобетона, а с другой позволяет использовать отходы как вторсырье, — пояснил Воробьев.

По его расчетам на километр двухполосной дороги шириной восемь метров при устройстве верхнего слоя асфальтобетонного покрытия толщиной четыре сантиметра потребуется 1152 килограммов ПЭТ-пластика. Это около 27 400 полуторалитровых бутылок. При этом полученный таким способом полимерно-битумно вяжущее (ПБВ) можно использовать и в нижнем слое асфальтобетона, который обычно толще верхнего в полтора раза. То есть увеличивается и количество перерабатываемого пластика больше чем в два раза.

Перед тем, как добавить пластик к битуму, его следует переработать. Существует два способа модификации ПЭТ – сухой и мокрый. В первом случае сырье измельчают, но тогда важно получить фракцию гранул необходимого размера.

Могут возникнуть трудности и с однородностью готовой продукции. Поэтому ученые СКФУ пошли по второму пути – с помощью термохимической деструкции бутылки превращают в полимерную композицию, которую в горячем виде добавляют в вяжущий компонент и тщательно перемешивают.

Есть и другие преимущества по сравнению с похожими технологиями. Так для производства модификатора требуется более низкая температура, чем у аналогов, а значит, сокращаются энергозатраты. Не требуется инертная среда, где бутылки превращаются в полимерную композицию, поэтому отпадает надобность в закупке азота и оборудования для его хранения.

— Технология сравнительно простая. Для нашего метода не требуется переоборудовать целые заводы по производству асфальтобетона. Достаточно дооснастить его дополнительным реактором, где бы производилась полимерная композиция. Можно собрать мобильный реактор или наладить отдельное производство и поставлять заказчикам готовый модификатор. Тогда и вовсе не требуется бизнесу вносить изменение на предприятии, — комментирует автор исследования.

Разработка уже почти готова – ученые практически завершили научную часть исследования. Необходимо его с новыми ГОСТами и провести тесты на оборудовании, соответствующем новым стандартам.

Справочно: результаты разработки стали основой для научной статьи в нескольких изданиях. Также исследование стало победителем конкурса программа УМНИК 2020-2023 годов обладателем гранта в 500 тысяч рублей. Оформлен патент № 2777276. Асфальтобетонная смесь. Борисенко Ю.Г., Воробьев Д.А. (от 30.12.2021 г.), Бюллетень Изобретения и открытия №22, 2022. (ПАТЕНТ РФ).