Влияние особенностей состава шунгита различных месторождений на структурообразование полимерно-битумного вяжущего

Abstract

Введением наполнителей в полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) преследуют цели уменьшения количества дорогостоящих полимеров, улучшения технологических, физико-механических, теплофизических и других свойств дорожных материалов. В связи с этим в последние годы возрос интерес к природным материалам, которые по составу близки и имеют сопоставимые характеристики с синтетическими продуктами. Применительно к графеновым структурам, часто используемым для модифицирования битумов и полимеров, хорошей альтернативой представляется шунгит – горная порода, являющаяся, по сути, композиционным материалом из смеси шунгитового углерода и минеральных фаз. Отличительные особенности состава шунгита должны положительно сказаться на структурировании битумной матрицы в присутствии полимера при использовании шунгитового порошка в качестве модификатора ПБВ. Поскольку важнейшей структурной компонентой породы является углерод, то целью настоящей работы было изучение влияния шунгитового углерода из пород различных месторождений на структурообразование полимерно-битумного вяжущего. Комплексом исследований (дифференциальная сканирующая калориметрия, рамановская спектроскопия, энергодисперсионная спектроскопия на базе сканирующего электронного микроскопа) установлено, что углерод из образцов семи месторождений Карелии характеризуется разной степенью упорядоченности графитоподобных (sp2-углеродных) структур в зависимости от места отбора. Увеличение в составе шунгитового порошка количества углерода и снижение степени упорядоченности его структуры определяют более высокие значения удельной поверхности и больший эффект от модифицирования при введении наполнителей в полимерно-битумное вяжущее. Наиболее активными наполнителями с высоким модифицирующим эффектом являются образцы Зажогинского месторождения, максимально улучшающие когезионную прочность композиционного органического вяжущего и в наилучшей степени структурирующие систему. Порошки из пород других месторождений также оказывают положительное влияние относительно базового ПБВ, но с меньшей эффективностью. Все это говорит о перспективности предлагаемой модификации.