Утилизация пластиковых отходов экологически безопасным  способом – применение их в дорожном строительстве

Е.И. Имaнбaев; Е.К. Онгарбаев; A.Б. Жамболова; Е. Канжаркан; А.Р. Кенжегалиева; Ж.К. Мылтыкбаева; У.К. Енсегенова; A.Ч. Бусурмaновa; A.Ш. Aккенжеевa

doi:10.18321/cpc23(3)399-409

Авторы

Е.И. Имaнбaев Институт проблем горения, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан
Е.К. Онгарбаев Институт проблем горения, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан; Казахский национальный университет имени аль-Фараби, пр. Аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
A.Б. Жамболова Институт проблем горения, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан
Е. Канжаркан Институт проблем горения, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан
А.Р. Кенжегалиева Институт проблем горения, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан
Ж.К. Мылтыкбаева Казахский национальный университет имени аль-Фараби, пр. Аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
У.К. Енсегенова Казахский национальный университет имени аль-Фараби, пр. Аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
A.Ч. Бусурмaновa Университет Есенова, 32-й микрорайон, 1, Актау, Казахстан
A.Ш. Aккенжеевa Университет Есенова, 32-й микрорайон, 1, Актау, Казахстан

DOI:

https://doi.org/10.18321/cpc23(3)399-409

Ключевые слова:

дорожные битумы, модификация битумов, пластиковые отходы, модификаторы битумов, полимер-битумные вяжущие

Аннотация

Полное соблюдение технологии укладки дорожных покрытий не всегда обеспечивает их высокую надежность. Низкая долговечность автомобильных дорог обусловлена невысоким качеством используемого битума. В связи с этим переход на использование полимер-битумных вяжущих, обладающих улучшенными эксплуатационными характеристиками, является актуальной тенденцией развития дорожной отрасли. Наиболее часто для модификации битумов используют термоэластопласты типа стирол-бутадиен-стирол, характеризующиеся сравнительно высокой стоимостью. В данной работе экспериментально показано влияние совместного использования пластиковых отходов и готовых полимерных модификаторов на реологические свойства и химическую связь битумного вяжущего с целью снижения себестоимости полимер-битумных вяжущих. В исследовании использовались пластиковые отходы (вторичные полиэтилены различного давления (LDPE и HDPE)) в количестве от 1 до 2% совместно с готовыми полимерными модификаторами (СБС и Elvaloy). Физико-механические свойства полученных битумных вяжущих определялись стандартными методиками по СТ РК. Результаты исследования показали, что с увеличением пластикового отхода повышается интервал пластичности битума в присутствии модификаторов. Это свидетельствует о положительном влиянии применяемых полимеров на улучшение физико-механических свойств модифицированного битума. Получены новые данные о влиянии пластиковых отходов на качество полимерно-битумного вяжущего. Установлено, что выбранные пластиковые отходы совместимы с готовыми полимерными модификаторами.

Библиографические ссылки

(1) The Global Competitiveness Report 2018, World Economic Forum, Geneva, 2018. URL

(2) S. Nizamuddin, M. Jamal, R. Gravina, et al. Recycled plastic as bitumen modifier: The role of recycled linear low-density polyethylene in the modification of physical, chemical and rheological properties of bitumen, J. Clean. Prod. 266 (2020) 121988. Crossref

(3) A. Akkenzheyeva, V. Haritonovs, A. Bussurmanova, et al. The use of rubber-polymer composites in bitumen modification for the disposal of rubber and polymer waste, Polymers 16 (2024) 3177. Crossref

(4) S. Aldagari, J. Karam, M. Kazemi, et al. Comparing the critical aging point of rubber-modified bitumen and plastic-modified bitumen, J. Clean. Prod. 437 (2024) 140540. Crossref

(5) A. Riekstins, V. Haritonovs, V. Straupe, et al. Comparative environmental and economic assessment of a road pavement containing multiple sustainable materials and technologies, Constr. Build. Mater. 432 (2024) 136522. Crossref

(6) A.Sh. Akkenzheeva, A.Ch. Busurmanova, E.I. Imanbaev, et al. Modifikaciya bitumov othodami plastika i reziny, Neft i gaz 6(144) (2023) 211–221. (In Kazakh).

(7) P. Cong, C. Liu, Z. Han, et al. A comprehensive review on polyurethane modified asphalt: Mechanism, characterization and prospect, J. Road Eng. 3 (2023) 315–335. Crossref

(8) C. Chiang, M. Mivehchi, H. Wen. Towards a use of waste polyethylene in asphalt mixture as a compaction aid, J. Clean. Prod. 440 (2024) 140989. Crossref

(9) M.G. Duarte, A.L. Faxina. Asphalt concrete mixtures modified with polymeric waste by the wet and dry processes: A literature review, Constr. Build. Mater. 312 (2021) 125408. Crossref

(10) A. Behnood, M.M. Gharehveran. Morphology, rheology, and physical properties of polymer-modified asphalt binders, Eur. Polym. J. 112 (2019) 766–791. Crossref

(11) P. Kumar, R. Garg. Rheology of waste plastic fibre-modified bitumen, Int. J. Pavement Eng. 12(5) (2011) 449–459. Crossref

(12) M.N. Rahman, M. Ahmeduzzaman, M.A. Sobhan, et al. Performance evaluation of waste polyethylene and PVC on hot asphalt mixtures, Am. J. Civ. Eng. Archit. 1(5) (2013) 97–102. Crossref

(13) S. Kofteci, P. Ahmedzade, B. Kultayev. Performance evaluation of bitumen modified by various types of waste plastics, Constr. Build. Mater. 73 (2014) 592–602. Crossref

(14) F. Dong, W. Zhao, Y. Zhang, et al. Influence of SBS and asphalt on SBS dispersion and the performance of modified asphalt, Constr. Build. Mater. 62 (2014) 1–7. Crossref

(15) A.H. Abed. Effects of functionalized polyethylene and styrene butadiene styrene polymers on performance grade of local asphalt binder, J. Eng. 18(6) (2012) 735–742. Crossref

(16) M. Arabani, M.Y. Taleghani. Rutting behavior of hot mix asphalt modified by polyvinyl chloride powder, Pet. Sci. Technol. 35(15) (2017) 1621–1626. Crossref

(17) G. Garcia-Trave, R. Tauste, F. Moreno-Navarro, et al. Use of reclaimed geomembranes for modification of mechanical performance of bituminous binders, J. Mater. Civ. Eng. 28(7) (2016) 04016021. Crossref

(18) F. Giustozzi, M. Crispino, E. Toraldo, et al. Mix design of polymer-modified and fiber-reinforced warm-mix asphalts with high amount of reclaimed asphalt pavement: achieving sustainable and high-performing pavements, Transp. Res. Rec. 2523(1) (2015) 3–10. Crossref

(19) J.Y.M. Nunez, M.D.I. Domingos, A.L. Faxina. Susceptibility of low-density polyethylene and polyphosphoric acid-modified asphalt binders to rutting and fatigue cracking, Constr. Build. Mater. 73 (2014) 509–514. Crossref

(20) F. Xiao, S. Amirkhanian, H. Wang, et al. Rheological property investigations for polymer and polyphosphoric acid modified asphalt binders at high temperatures, Constr. Build. Mater. 64 (2014) 316–323. Crossref

(21) A. Bonicelli, P. Calvi, G. Martinez-Arguelles, et al. Experimental study on the use of rejuvenators and plastomeric polymers for improving durability of high RAP content asphalt mixtures, Constr. Build. Mater. 155 (2017) 37–44. Crossref

(22) R.K. Padhan, A. Sreeram. Enhancement of storage stability and rheological properties of polyethylene (PE) modified asphalt using cross linking and reactive polymer based additives, Constr. Build. Mater. 188 (2018) 772–780. Crossref