Блог

Между 2,5 % и 3,5 % полимера температура размягчения битума БНД 70/100 выросла на 21 °C. В следующем интервале такой же ширины, от 3,5 до 4,5 %, — всего на 5 °C. Тот же полимер, тот же битум, та же методика.

Эта непропорциональность — не особенность отдельной партии, а типичное поведение системы «битум + SBS», и именно из-за неё вопрос «сколько сыпать» не имеет универсального ответа из каталога. Ниже — разбор на реальных данных: в июне–июле 2026 года полимерную добавку Exaflex SBS 7090 испытали в лаборатории испытаний материалов ГП «Национальный институт развития инфраструктуры» (ДП «НІРІ»). Протокол содержит то, что редко публикуют, — несколько точек дозирования вместо одной.

1. Задача, которую решает полимер

Битум — термопласт, и это одновременно его главное преимущество и главный недостаток. Летом он размягчается, и покрытие набирает колею; зимой становится хрупким и трескается; под повторяющимися нагрузками накапливает необратимую деформацию.

Ловушка в том, что эти дефекты лечатся противоположными средствами: более вязкий битум выигрывает на колее и проигрывает на зимних трещинах, более мягкий — наоборот. В формулировке заключения: «чтобы одновременно удовлетворить эти противоположные требования и расширить температурный интервал работоспособности вяжущего, нужно изменить физико-механическое поведение самого битума».

Ключевое слово — поведение, а не показатель. У битума один механизм релаксации, и все его свойства сцеплены между собой по температурной шкале. Полимер добавляет второй, независимый механизм — эластичную сетку, которая не плавится при 60 °C и не стеклуется при минус 20 °C. Поэтому модифицированное вяжущее может одновременно стать твёрже летом и эластичнее зимой; немодифицированное — не может по определению.

2. Что происходит, когда SBS попадает в горячий битум

SBS — блок-сополимер: два жёстких концевых блока полистирола (температура стеклования около 100 °C) и длинный гибкий средний блок полибутадиена (около минус 90 °C). В массе полистирольные блоки собираются в домены, работающие как физические узлы сшивки, — резина без вулканизации.

В битуме полибутадиеновый блок вбирает мальтены — лёгкие ароматические и нафтеновые фракции — и набухает в несколько раз по объёму. Практическое следствие, которое редко проговаривают: 3–4 % полимера по массе занимают в вяжущем около трети объёма. Вы дозируете проценты, а работаете с объёмной долей.

Дальше решает геометрия. Пока набухшие частицы изолированы, вяжущее ведёт себя как битум с наполнителем. Когда их объёмная доля переходит порог перколяции, они смыкаются в сплошную пространственную сетку, а при достаточном содержании полимера наступает инверсия фаз: непрерывной становится полимерно-обогащённая фаза. Реология меняется качественно — появляется упругий отклик, растёт комплексный модуль.

Это описанный в литературе механизм, а не результат измерения в данной работе. Установить, при каком именно содержании произошла инверсия, классические показатели не позволяют: для этого нужны флуоресцентная микроскопия, DSR или другие морфологические и реологические методы.

Практический вывод отсюда такой: эффективная доза определяется совместимостью конкретной пары «базовый битум — SBS» и режимом приготовления. Состав битума критичен — набухание питается его мальтеновой фракцией, и зависимость совместимости и стабильности при хранении от соотношения фракций SARA описана Lu и Isacsson. Но архитектура полимера, молекулярная масса, доля диблока, температура, время и интенсивность сдвига влияют на результат в той же мере.

3. Экспериментальные точки дозирования на БНД 70/100

Испытали исходный битум и три дозировки — 2,5 %, 3,5 % и 4,5 %. Полимер вводили в битум, нагретый до 175–185 °C, при постоянном механическом перемешивании; длительность перемешивания — 3,0 ч.

Таблица 1. Результаты подбора состава (заключение № Д 190-26, табл. 2)

Показатель «эластичность» здесь и далее — эластическое восстановление по ДСТУ EN 13398:2018; название приведено так, как оно фигурирует в заключении.

Самый информативный срез — средний прирост на каждый добавленный процент полимера в пределах каждого интервала.

Корректно сравнивать между собой два последних интервала: оба шириной 1 п. п. Интервал 0 → 2,5 % усреднён по 2,5 п. п., промежуточных точек в нём нет, поэтому его высота с остальными не сопоставляется.

• 2,5 → 3,5 %. Один процент полимера даёт +21 °C температуры размягчения и +32 пункта эластического восстановления.
• 3,5 → 4,5 %. Тот же один процент даёт уже +5 °C и минус 2 пункта.

Разница в четыре раза по размягчению в соседних интервалах одинаковой ширины — главный практический факт всего набора данных. Он согласуется с переходом к развитой SBS-сетке где-то в диапазоне 2,5–3,5 %: сначала отдача от каждого процента резко растёт, затем так же резко падает. По имеющимся испытаниям точку перехода локализовать нельзя, и снижение эластического восстановления с 95 до 93 % трактовать как реальное падение тоже не стоит — без данных о повторяемости метода такая разница ничего не доказывает.

О температуре хрупкости отдельно. Значения снижаются монотонно, с минус 18 до минус 24 °C, и соблазн построить на этом отдельную стратегию дозирования под зиму велик. Делать этого не стоит: EN 12593 задаёт повторяемость r = 3 °C и воспроизводимость R = 6 °C, то есть шаг между соседними точками (1–3 °C) целиком лежит в пределах погрешности метода. Содержателен лишь общий размах в 6 °C между исходным битумом и 4,5 %, да и он на границе повторяемости.

Разница между температурой хрупкости и температурой размягчения в заключении названа интервалом пластичности; она растёт с 66 °C у исходного битума до 102 °C при 4,5 % добавки. Стоит понимать, что это разница результатов двух эмпирических испытаний, а не гарантированный диапазон работы покрытия.

4. Почему для контрольной рецептуры выбрали 3,2 %, а не 3,5 %

Максимум эластического восстановления — 95 % — приходится на 3,5 %. Для дальнейших исследований и практического внедрения в заключении принято содержание 3,2 % (в документе оно названо оптимальным).

Таблица 2. Битум БНД 70/100, модифицированный 3,2 % Exaflex SBS 7090 (табл. 3 заключения)

Рецептуру 3,2 % готовили отдельно, и результат согласовался с трендом между 2,5 и 3,5 %: линейная интерполяция даёт 66,7 °C против измеренных 66 °C, для эластического восстановления — 85 % против измеренных 88 %. Это говорит о внутренней непротиворечивости набора. Оценкой воспроизводимости это не является: для неё нужны повторные приготовления и показанный разброс.

Аргументация отказа от 3,5 % в заключении сформулирована как технико-экономическая целесообразность, и за ней стоят три вещи.

Вязкость. После формирования развитой полимерной фазы вязкость растёт быстрее, чем пропорционально дозе. Каждая десятая доля процента дороже обходится насосам, смесителю и каткам, а чрезмерно вязкое вяжущее хуже обволакивает минеральный материал и хуже уплотняется — часть лабораторного выигрыша теряется на объекте.

Риск фазового расслоения. Чем выше доля полимера, тем больше движущая сила разделения полимерно- и асфальтено-обогащённой фаз при длительном горячем хранении. Этот аргумент приведён в заключении; при этом стабильность данной рецептуры при хранении по EN 13399 в рамках работы не проверяли, так что более низкая концентрация здесь потенциально снижает технологический риск, а не подтверждённо его снижает.

Норматив требует класса, а не рекорда. Для PMB 45/80-65 нужны размягчение ≥ 65 °C и эластическое восстановление ≥ 80 %. При 3,2 % получено 66 °C и 88 %; дополнительные 7 пунктов восстановления при 3,5 % не дают никакого дополнительного соответствия, только дополнительный расход.

5. Что показали испытания на кратковременное старение

После RTFOT модифицированное вяжущее показало меньшее относительное изменение свойств, чем исходное: остаточная пенетрация 85 % против 68 %, изменение температуры размягчения 1,8 против 4,8 °C, изменение массы 0,3 против 0,6 %.

Объяснить, за счёт чего именно это произошло, по имеющемуся протоколу нельзя. Пенетрация, температура размягчения и изменение массы не позволяют по отдельности оценить вклад полимерной сетки, окисления битумной матрицы и деградации самого SBS. Для разделения этих процессов нужны химические (FTIR), молекулярные (GPC) или реологические методы.

Что стоит иметь в виду при трактовке этих чисел:

• Остаточная пенетрация — относительный показатель. Вяжущее с исходной пенетрацией 52 и вяжущее с пенетрацией 78 меняются на разных участках шкалы, поэтому прямое сравнение процентов между ними не является корректным сравнением стойкости к окислению.
• SBS в битуме деградирует. Исследования термоокислительного старения описывают двухстадийную картину: сначала преобладает сшивка цепей, а после более длительного термического воздействия — их разрыв, что видно по развороту индекса полидисперсности и падению молекулярной массы. Двойные связи и α-водород полибутадиенового блока окисляются с образованием гидроксильных и карбоксильных групп.
• RTFOT моделирует только технологическое старение — 85 мин при 163 °C, то есть смешивание и укладку. О поведении в резервуаре, простоявшем несколько суток при высокой температуре без перемешивания, этот метод не говорит ничего, как и о длительном старении в покрытии — для этого есть PAV, и он не проводился.

Рабочие правила отсюда простые: не превышать рабочую температуру, не держать готовое PMB горячим долго, сохранять перемешивание.

6. Чего не видно через пенетрацию и кольцо-шар

Классические показатели создавались для немодифицированного битума, и применительно к PMB у них есть пробел, о котором стоит знать каждому, кто принимает вяжущее по паспорту.

Пенетрация и температура размягчения не отличают упругую сетку от простого загущения. Тех же 65 °C по кольцу и шару можно достичь окисленным битумом, воском, избытком минерального порошка или полимером с высоким содержанием диблока. Показатели будут в норме — упругого отклика не будет, и на дороге это проявится колеёй и усталостными трещинами через сезон-два.

Из классических методов наиболее информативно здесь эластическое восстановление по ДСТУ EN 13398:2018. Рост с 20 до 88 % — сильный практический индикатор эластомерного отклика, хотя сам по себе метод не подтверждает морфологию полимерной фазы. В паре «размягчение + эластическое восстановление» именно вторая цифра несёт информацию о природе модифицирования; первая лишь говорит, что вяжущее стало твёрже.

Температура хрупкости по Фраасу имеет известные ограничения. Помимо упомянутой выше погрешности метода, корреляция температуры разрушения асфальтобетона с Фраасом слабая (R² ≈ 0,50), тогда как с предельными температурами по BBR — сильная (R² > 0,80). К тому же Фраас выполняют на несостаренном вяжущем. Минус 21 °C — это выполненное нормативное требование, а не прогноз поведения зимой.

Если объект ответственный, нормативный набор стоит дополнить MSCR (Jnr и процент восстановления) для колеестойкости и BBR для низких температур. MSCR тоже не всесилен — в части исследований он не различал 5,0 и 5,5 % SBS, — но именно он показывает поведение под повторяющейся нагрузкой.

7. Линейный или радиальный SBS, и зачем диблок

Exaflex SBS 7090 — линейный S-B-S с номинальным соотношением бутадиен/стирол ≈ 70/30 и содержанием диблока 15–18 %.

Архитектура. Линейные марки дают меньшую вязкость раствора при одинаковой молекулярной массе, поэтому легче диспергируются и меньше нагружают оборудование. Радиальные — более высокую вязкость и, по ряду данных, лучшее сопротивление усталости. Деталь, которую часто игнорируют: при низких дозировках разница между архитектурами невелика и проявляется преимущественно при высоких. В сравнительных исследованиях при 6 % SBS линейный давал несколько более высокое восстановление и меньшие остаточные деформации, чем радиальный. В диапазоне 3–4 %, который реально используется для PMB 45/80-65, архитектура не является определяющим фактором.

Диблок. Диблок (S-B) имеет только один полистирольный конец, поэтому не держит нагрузку в сетке. С точки зрения прочности сетки это балласт, с точки зрения технологии — наоборот: он работает как компатибилизатор, снижает вязкость, ускоряет набухание и облегчает диспергирование. 15–18 % — компромисс в сторону технологичности, и результаты при 3,2 % показывают, что сетка при этом формируется в мере, достаточной для выполнения требований класса.

Деталь протокола. В приведённом описании технологии указано механическое перемешивание в течение 3,0 ч; коллоидная мельница или иное высокосдвиговое оборудование не упоминаются. Это не доказывает, что применялась именно низкосдвиговая схема, — описание короткое, — но предприятию, выбирающему между закупкой мельницы и подбором полимера под имеющееся оборудование, полный протокол стоит запросить отдельно.

О рынке. На украинских АБЗ вы встретите Kraton D1101 и D1192, Dynasol Calprene, марки Sinopec серии YH-791/792, продукты LG. Сравнивать паспорта имеет ограниченный смысл: ни у одного из этих полимеров нет «своей» дозы. Доза принадлежит паре «полимер + ваш базовый битум», и при переходе с любой марки на любую другую подбор придётся повторить.

8. Технология на заводе

Температура 175–185 °C — режим, применённый в испытаниях. Ниже набухание идёт медленнее и в вяжущем могут оставаться нерастворённые частицы; повышение температуры сверх типового рабочего диапазона усиливает риск термоокислительной деструкции полимера. Конкретный предел, за которым деструкция становится определяющей, зависит от пары «битум — SBS» и в этой работе не устанавливался.

Перемешивание 3,0 ч — это время не смешивания, а развития: набухания и формирования сетки. Сокращение времени даёт недоразвитую систему, свойства которой ещё будут меняться в резервуаре; чрезмерное продление несёт риск деструкции. Оптимальную длительность для другой пары материалов следует определять отдельно.

Форма поставки. Порошок набухает быстрее за счёт большей удельной поверхности. Гранула меньше пылит и удобнее в дозировании. Неочевидная ловушка для тех, у кого есть мельница: избыточное предварительное набухание снижает эффективность измельчения, поэтому при высокосдвиговой схеме премикс должен быть коротким — ровно до начального диспергирования.

Перед серийным запуском — испытание на стабильность при хранении по EN 13399. Это трёхдневное испытание одного подготовленного образца: труба выдерживается вертикально при 180 °C в течение 72 ч, после охлаждения образец делится на три части, и верхняя с нижней сравниваются по пенетрации и температуре размягчения. Цена пропущенной проверки — резервуар расслоившегося вяжущего.

Базовый битум. Если есть возможность получить от НПЗ данные по групповому составу — берите. Высокое содержание асфальтенов и бедная ароматика — сигнал, что дозу придётся поднимать, а стабильность будет хуже.

9. Что это даёт на дороге и как выглядит со стороны экономики

Самые чистые из имеющихся полевых данных — исследование Департамента транспорта Миннесоты. В нём сравнивали конкретную пару: модифицированное вяжущее PG 58H-34 против немодифицированного PG 58S-28 на дорогах с низкой интенсивностью движения. В этом сценарии применение PMB дало расчётное продление срока службы покрытия на шесть лет и около 14,4 % экономии за жизненный цикл несмотря на более высокую начальную стоимость. Это результат конкретного сравнения, а не универсальный эффект любого PMB.

Разрыв между лабораторией и полем существует и задокументирован: в части обзоров лабораторные модели прогнозировали прирост срока службы более 10 лет, тогда как полевые наблюдения давали менее 3. Причина не в том, что полимер не работает, а в том, что результат определяется цепочкой — доза, базовый битум, проектирование смеси, температура укладки, уплотнение, — и любое звено способно съесть выигрыш.

По расходу полимера арифметика простая: 4,5 % — это 45 кг на тонну вяжущего, 3,2 % — 32 кг, разница 13 кг/т, или около 29 %. Важная оговорка: 4,5 % в этой работе — верхняя экспериментальная точка, а не чья-то реальная производственная рецептура, так что это сравнение опытных дозировок, а не подтверждённая экономия конкретного завода. Но направление оно задаёт: доза — единственный рычаг, которым завод управляет напрямую, и подбор под собственный битум вместо запаса «на всякий случай» устраняет переплату за показатели, которых не требует ни один норматив.

10. Что именно подтверждено — и что нет

Подтверждено заключением ДП «НІРІ» № Д 190-26 (утверждено 01.07.2026, договор от 05.06.2026 № 190-26):

• полимерную добавку Exaflex SBS 7090 можно использовать для модифицирования битумов;
• битум БНД 70/100 по ДСТУ 4044:2019, модифицированный 3,2 % добавки, соответствует требованиям ДСТУ EN 14023:2023 по классам, приведённым в таблице 3;
• то же вяжущее соответствует требованиям ДСТУ 9281:2024 в части битумов марок PMB 45/80-60 и PMB 45/80-65.

Таблица 3. Подтверждённые классы по ДСТУ EN 14023:2023

Не охвачено этим заключением:

• другие базовые битумы — БНД 50/70, БНД 35/50;
• другие классы PMB, кроме 45/80-60 и 45/80-65;
• испытания на уровне асфальтобетонной смеси;
• длительное старение по PAV;
• стабильность при хранении по EN 13399;
• MSCR, BBR, измерение вязкости;
• повторные приготовления и оценка разброса;
• морфология модифицированного вяжущего.

11. Практический порядок действий

1. Зафиксируйте паспорт своего базового битума — дальше всё привязывается к нему.
2. Закажите пробу полимера; 1–5 кг достаточно для лабораторного подбора.
3. Делайте три точки, а не одну — расчётная доза, минус 0,5 % и плюс 0,5 %.
4. Меряйте эластическое восстановление по ДСТУ EN 13398, а не только пенетрацию и размягчение.
5. Прогоните испытание по EN 13399 на выбранной дозе перед серийным запуском.
6. Зафиксируйте технологический регламент — температуру, время, порядок ввода — и не отступайте от него.

Exaflex® SBS 7090 — линейный SBS для производства битумно-полимерных вяжущих. Пробы 1–5 кг для лабораторных испытаний — бесплатно. Каждая партия сопровождается паспортом качества. Техническая консультация по подбору дозы под ваш базовый битум: +38 050 323-23-21.

Технические характеристики и условия поставки Exaflex® SBS 7090 →