Практический материал для технологов НПЗ и лабораторий дорожно-строительных компаний, которые получили ТЗ произвести полимерно-модифицированный битум класса PMB 45/80-65 и подбирают SBS-каучук. Без маркетинга — с конкретными цифрами, формулами и ссылками на ДСТУ.
PMB 45/80-65 — самый распространённый в Украине класс полимерно-модифицированного битума для дорог I–II категории. Его качество на 50–60 % определяется не самой маркой SBS, а тем, как подобраны архитектура каучука, содержание стирола, дозировка и технология введения. Ниже — полный рабочий алгоритм: от чтения маркировки класса до чек-листа подбора и лабораторного контроля готового вяжущего.
1. Что такое PMB 45/80-65 и зачем нужен SBS
PMB 45/80-65 — это полимерно-модифицированный дорожный битум с пенетрацией 45–80 (0,1 мм при 25 °C) и температурой размягчения по методу «кольцо-шар» не ниже 65 °C, изготовленный по ДСТУ EN 14023:2023 «Битум и битумные вяжущие — Технические условия на полимерно модифицированные битумы».
Маркировка читается так:
- 45/80 — диапазон пенетрации по ДСТУ EN 1426. Чем больше число, тем мягче битум при +25 °C: для PMB 45/80-65 это значит 45 ≤ пенетрация ≤ 80 (0,1 мм).
- 65 — минимальная температура размягчения по ДСТУ EN 1427 («кольцо-шар»), в °C. Это фактически нижняя граница теплостойкости — ниже 65 °C готовый PMB не должен «течь» в самых жарких летних условиях.
Базовый битум (например, БНД 70/100 по ДСТУ 4044:2019) имеет пенетрацию 70–100 и температуру размягчения около 43–51 °C — он не пройдёт спецификацию PMB 45/80-65 без модификации. SBS-каучук добавляют именно для того, чтобы поднять температуру размягчения на 15–25 °C, понизить температуру хрупкости по Фраасу на 10–15 °C, поднять эластичное восстановление (для PMB 45/80-65 — минимум 50 %) и стабилизировать вязкость при высоких температурах укладки.
SBS — это термопластичный эластомер с полистирольной и полибутадиеновой фазами. В битуме полибутадиеновая фаза набухает, образуя микроскопическую эластомерную сетку, которая придаёт PMB упругость при низких температурах и стойкость к колееобразованию при высоких. Без SBS класс PMB 45/80-65 по ДСТУ EN 14023:2023 получить не удастся; альтернативы (EVA, резиновая крошка) дают другой профиль свойств и относятся к другим классам.
2. Классы PMB по ДСТУ EN 14023:2023 — как читать обозначения
ДСТУ EN 14023:2023 регламентирует обозначение классов PMB по диапазону пенетрации базового битума и минимальной температуре размягчения модифицированного вяжущего. В дорожной практике наиболее распространены такие обозначения:
| Класс PMB | Пенетрация (0,1 мм) | T размягчения (°C) | Типовое применение |
|---|---|---|---|
| PMB 10/40-65 | 10–40 | ≥ 65 | Мосты, аэродромы (сверхтвёрдые PMB) |
| PMB 10/40-75 | 10–40 | ≥ 75 | Аэродромы (поверхности с повышенной нагрузкой) |
| PMB 25/55-55 | 25–55 | ≥ 55 | Тяжёлые дорожные покрытия I категории |
| PMB 25/55-65 | 25–55 | ≥ 65 | Магистрали, автострады |
| PMB 45/80-50 | 45–80 | ≥ 50 | Дороги II категории, лёгкой нагрузки |
| PMB 45/80-55 | 45–80 | ≥ 55 | Универсальный класс |
| PMB 45/80-65 | 45–80 | ≥ 65 | Самый популярный класс для дорог I–II категории в Украине |
| PMB 75/130-60 | 75–130 | ≥ 60 | Холодные регионы, тротуарные материалы |
| PMB 75/130-65 | 75–130 | ≥ 65 | Холодные регионы с повышенным температурным диапазоном |
Как ДСТУ Б В.2.7-135:2014 соотносится с ДСТУ EN 14023:2023. Старый отраслевой ДСТУ Б В.2.7-135:2014 «Битумы дорожные, модифицированные полимерами» по-прежнему действует параллельно и определяет марки БМПД 60/90, БМПД 60/90-2, БМПД 80/120, БМПД 90/130. Классы PMB по ДСТУ EN 14023 — более широкое и детализированное обозначение; производитель может указывать обе маркировки (например: «PMB 45/80-65 / БМПД 60/90-2»).
Температура размягчения PMB ≥ 65 °C критически зависит от концентрации SBS (3,0–4,5 % масс. для PMB 45/80-65), архитектуры SBS (линейный vs радиальный), содержания стирола (28–32 % для класса 45/80-65) и состояния дисперсии. Несоответствие хотя бы одного параметра = несоблюдение класса. Это главная причина брака: вроде «купили правильный SBS», но дозировка или технология не выверены.
3. Линейный SBS vs радиальный SBS — какой выбирать под 45/80-65
SBS-каучуки различают по архитектуре молекулы: линейный (triblock S-B-S) и радиальный (star-shaped (S-B)ₙX).
| Параметр | Линейный SBS | Радиальный SBS |
|---|---|---|
| Молекулярная архитектура | S-B-S трёхблочный сополимер | (S-B)ₙ звездообразный с coupling agent |
| Типовой молекулярный вес Mw | 100 000–180 000 | 250 000–400 000 |
| Растворимость в битуме | Быстрая (1,5–2,5 ч при 175–180 °C) | Медленнее (2,5–4 ч при 180–185 °C) |
| Стойкость к сегрегации | Высокая | Средняя (нужны стабилизаторы) |
| Эластичное восстановление PMB | 50–60 % | 60–75 % |
| Температура размягчения PMB | + 22 ± 3 °C к базовому | + 27 ± 3 °C к базовому |
| Стоимость сырья | Базовая | На 8–15 % дороже |
| Типовое применение | PMB 45/80-65 (универсальный класс) | PMB 10/40-65/75 (мосты, аэродромы) |
Рациональный выбор для PMB 45/80-65 — линейный SBS с содержанием стирола 28–32 %. Это оптимальный баланс цена/качество/технологичность. Радиальный SBS даёт более высокие показатели, но повышает себестоимость PMB на 6–10 %, требует более длинного цикла смешивания и имеет повышенный риск сегрегации при длительном хранении готового PMB (свыше 72 ч) — что критично, если вяжущее вывозится медленно.
Исключение: если спецификация заказчика прямо требует эластичное восстановление ≥ 65 % (например, для автомагистралей категории I-A с нагрузкой более 6 000 авто/сутки), стоит рассмотреть радиальный SBS или смесь (75 % линейного + 25 % радиального).
4. Содержание стирола 30 % vs 40 % — как влияет на свойства
Молекула SBS состоит из полистирольных блоков (S, твёрдых, Tg ≈ +95 °C) и полибутадиенового блока (B, эластомерного, Tg ≈ −95 °C). Полистирольная фаза формирует физические поперечные сшивки, которые держат эластомерную сетку в битуме. Отсюда правило: чем выше содержание стирола, тем жёстче сетка, выше модули при высоких температурах, но ниже низкотемпературная эластичность.
| Содержание стирола, % | Архитектура | T размягчения (Δ к базовому) | Низкотемп. хрупкость (Фраас) | Типовая сфера |
|---|---|---|---|---|
| 24–27 | Soft SBS | + 8 ± 2 °C на 1 % | Лучше (−25…−30 °C) | Мастики, гидроизоляция |
| 28–32 | Стандарт (Exaflex® SBS 7090, Kraton D1101) | + 6–7 °C на 1 % | Стабильная (−20…−25 °C) | PMB 45/80-65, 75/130-65 |
| 33–35 | Medium-stiff | + 7–8 °C на 1 % | Приемлемая (−18…−22 °C) | PMB 25/55-65 |
| 36–40 | High-styrene | + 9–11 °C на 1 % | Хуже (−12…−18 °C) | PMB 10/40-65/75, мосты |
Класс PMB 45/80-65 требует одновременно пенетрации 45–80, температуры размягчения ≥ 65 °C, эластичного восстановления ≥ 50 % и температуры хрупкости по Фраасу ≤ −15 °C. Линейный SBS с содержанием стирола 30 % при дозировке 3,0–4,0 % масс. обычно даёт все четыре параметра в норму одновременно. High-styrene (≥ 35 %) может «перетянуть» Фраас в нежелательный диапазон −10…−12 °C — PMB пройдёт верхние спецификации, но провалит нижние. Высокостирольный SBS — это инструмент под класс PMB 10/40-75 (мосты, взлётные полосы).
Чего стоит избегать: смешивания SBS 30 % и 40 % «на ходу» без лабораторного подбора (хаотичные параметры партий); использования soft SBS (< 28 %) для дорожного PMB (придётся завышать дозировку > 5 % и провоцировать сегрегацию); опоры на маркетинговые обещания «универсального SBS» — каждый класс PMB имеет свой оптимальный диапазон стирола.
5. Дозировка SBS в битум — формулы и ориентировочные значения
Правильно подобранная дозировка определяет одновременно и достижение целевого класса, и себестоимость партии. Ошибка в 0,5 % SBS на партии 30 тонн = ±150 кг каучука прямых затрат, плюс либо недостигнутый класс, либо «насыщенная» кривая, где дальнейший прирост стирола ничего не даёт.
Для класса PMB 45/80-65 на базе битумов БНД 70/100 или БНД 60/90 рабочее окно линейного SBS с содержанием стирола 30 % составляет 3,0–4,0 % масс. от массы битума, с типовым значением 3,5 ± 0,3 %. Точка стабилизации — это не выбор из прайс-листа, а результат лабораторного подбора под конкретную партию базового битума: разные НПЗ (и даже разные партии одного НПЗ) имеют разную склонность к набуханию SBS-фазы из-за отличий в мальтеновой фракции.
Формула ориентировочного подбора (точка старта лаборатории):
где T_target — целевая температура размягчения (ДСТУ EN 1427); T_base — температура размягчения базового битума; k — эмпирический коэффициент прироста: ≈ 6,5 °C/% для линейного SBS 30 % и ≈ 7,5 °C/% для радиального.
Пример (PMB 45/80-65 на БНД 70/100): T_base = 47 °C, цель T ≥ 65 °C, ΔT = 18 °C → dose = 18 / 6,5 ≈ 2,8 % линейного SBS 30 %. Это стартовая точка, а не окончательная дозировка: лаборатория готовит три образца вокруг расчётной точки (2,8 / 3,2 / 3,6 %) и измеряет полный пакет свойств. Партия идёт в производство лишь когда все параметры одновременно попадают в окно класса.
Для борьбы с сегрегацией при длительном хранении (свыше 72 ч при 180 °C) применяют полифосфорную кислоту (PPA) в дозировке 0,15–0,30 % масс. — она сшивает SBS-домены с асфальтенами и снижает разницу плотностей фаз. PPA не заменяет качественного SBS, а лишь расширяет технологическое окно хранения.
Чего не делать: превышать 5,0 % SBS (кривая прироста насыщается уже на 4,5–5,0 %, а сегрегация резко растёт); экономить до 2,0–2,5 % на «тёплых» битумах (формальный класс может достигаться, но эластичное восстановление выпадает из минимума); заменять линейный SBS на радиальный без пересчёта технологии (радиальный имеет на 15–25 % более высокую вязкость на тех же процентах).
6. Технология введения (high shear mill vs propeller mixer)
Одна и та же партия линейного SBS 30 % может дать или PMB в спецификации, или сегрегированный брак — в зависимости от того, как её диспергировали.
High shear mill (коллоидная мельница, ротор-статор) — стандарт отрасли для гранулированного SBS. Базовый битум разогревают до 175–185 °C, SBS подают в поток через дозатор, смесь многократно прокачивают через мельницу. Рабочие параметры: скорость ротора 4 000–6 000 об/мин; зазор ротор-статор 0,15–0,30 мм; длительность диспергирования 25–45 мин до размера частиц SBS ≤ 5 мкм; созревание 1,5–3 ч при 175–185 °C с низкооборотным перемешиванием. Высокосдвиговое поле «разрывает» гранулы до субмикронной дисперсии — именно она даёт стабильный PMB, который выдерживает хранение свыше 72 ч без расслоения (контроль по ДСТУ EN 13399).
Propeller mixer (лопастное перемешивание) — обычный битумный бак с мешалкой (60–120 об/мин) при 180 °C. Пригоден прежде всего для порошкового SBS, который растворяется быстрее гранул. Длительность 4–6 ч. Капитальные затраты примерно на 90 % ниже, но качество дисперсии хуже и риск сегрегации выше. Этот путь выбирают небольшие производители или там, где PMB изготавливается под заказ и сразу вывозится.
Качество распределения SBS проверяют флуоресцентной микроскопией (полимерная фаза светится под УФ) или косвенно — тестом стойкости к хранению по ДСТУ EN 13399. Две самые частые ошибки: слишком низкая температура (< 170 °C — битум в «гелевом» состоянии не даёт полимеру набухнуть) и слишком короткое время диспергирования (нерастворённые гранулы видны невооружённым глазом на стекле-пробе).
7. Лабораторный контроль готового PMB — критические параметры
Готовый PMB 45/80-65 не считается таковым, пока лаборатория не подтвердила полный пакет из шести параметров одновременно. Ни один из них не является самодостаточным.
- Пенетрация при 25 °C — ДСТУ EN 1426 (игла 100 г, 5 с). Для класса 45/80-65: 45–80 (0,1 мм). Ниже 45 — перемодификация; выше 80 — недостаточная дозировка.
- Температура размягчения «кольцо-шар» — ДСТУ EN 1427. Ключевой показатель класса: ≥ 65 °C. Самый чувствительный к концентрации и архитектуре SBS.
- Эластичное восстановление при 25 °C — ДСТУ EN 13398. Индикатор сформированной эластомерной сетки: минимум 50 %, для «живого» дорожного PMB желательно 60–70 %.
- Температура хрупкости по Фраасу — ДСТУ EN 12593. Контроль низкотемпературного поведения: ≤ −15 °C для класса 45/80-65.
- Стойкость к хранению (сегрегация) — ДСТУ EN 13399. Образец выдерживают 72 ч при 180 °C в вертикальной тубе; разница температуры размягчения верхней и нижней частей должна быть ≤ 5 °C.
- Динамическая вязкость — ДСТУ EN 13302 (ротационный вискозиметр). Контроль технологичности: слишком высокая вязкость усложняет перекачку и распыл, слишком низкая — сигнализирует о недостаточной модификации.
На практике производитель ведёт протокол на каждую партию, где все шесть параметров сведены в одну таблицу с допусками класса 45/80-65; партия идёт на отгрузку лишь при условии, что ни один показатель не выходит за пределы окна. Это и есть разница между сертифицированным PMB и «битумом с каучуком».
8. Чек-лист подбора SBS — практическая таблица решений
Сводная матрица как ориентир для старта лабораторного подбора (финальная дозировка всегда уточняется на конкретной партии базового битума):
| Целевой класс PMB \ Базовый битум | БНД 50/70 | БНД 70/100 | БНД 90/130 |
|---|---|---|---|
| PMB 45/80-65 | Линейный 30 % St, 3,0–3,5 % | Линейный 30 % St, 3,5–4,0 % | Линейный 30 % St, 4,0–4,5 % |
| PMB 25/55-65 | Линейный 32 % St, 4,0–4,5 % | Линейный 32 % St, 4,5–5,0 % | Радиальный 30 % St, 4,5 % |
| PMB 10/40-75 | Радиальный 36 % St, 5,0–5,5 % + PPA | Радиальный 36 % St, 5,5 % + PPA | Не рекомендовано |
Короткий алгоритм подбора под PMB 45/80-65:
- Определить марку базового битума (БНД) и измерить его T_base.
- Выбрать линейный SBS с содержанием стирола 28–32 %.
- Рассчитать стартовую дозировку по формуле dose = (65 − T_base) / 6,5.
- Приготовить 3 образца вокруг расчётной точки на high shear mill.
- Проверить полный пакет из 6 параметров (раздел 7).
- При необходимости стабилизации хранения — добавить PPA 0,15–0,30 %.
- Зафиксировать рецептуру в протоколе партии.
5 вопросов, которые стоит задать перед выбором SBS
1. Линейный или радиальный SBS брать под 45/80-65? Для универсального класса 45/80-65 в подавляющем большинстве случаев рациональный выбор — линейный SBS 28–32 % стирола: он даёт нужные параметры при более низкой себестоимости и лучшей стойкости к сегрегации. Радиальный целесообразен, когда заказчик прямо требует эластичное восстановление ≥ 65 % или для жёстких классов (мосты, аэродромы).
2. Почему «правильный» SBS иногда даёт брак PMB? Чаще всего причина не в каучуке, а в дозировке или дисперсии: слишком низкая температура смешивания, слишком короткое время на high shear mill или отсутствие этапа созревания. SBS может быть идеальным, но без субмикронной дисперсии эластомерная сетка не формируется.
3. Сколько SBS добавлять — можно ли по прайсу? Нет. Стартовая дозировка считается по формуле dose = (T_target − T_base)/k, но окончательное значение подтверждается лабораторно на конкретной партии базового битума. Две партии «3,5 %» с разных НПЗ могут дать разницу +3…+5 °C по температуре размягчения.
4. Зачем нужна полифосфорная кислота (PPA)? PPA (0,15–0,30 %) расширяет технологическое окно хранения готового PMB, сшивая SBS-домены с асфальтенами и снижая разницу плотностей фаз. Она не заменяет качественного SBS и не повышает класс — лишь страхует от расслоения при длительном хранении в баке.
5. Как убедиться, что готовый PMB соответствует классу? Проверить одновременно все шесть параметров: пенетрацию (EN 1426), температуру размягчения (EN 1427), эластичное восстановление (EN 13398), Фраас (EN 12593), стойкость к хранению (EN 13399) и динамическую вязкость (EN 13302). Соответствие лишь по одному-двум показателям не означает достижения класса.
Итог
Подбор SBS под PMB 45/80-65 — это последовательность из четырёх выверенных решений: архитектура (линейный для универсального класса), содержание стирола (28–32 %), дозировка (3,0–4,0 % с лабораторным уточнением) и технология введения (high shear mill до ≤ 5 мкм). Каждое звено влияет на финальный пакет из шести параметров ДСТУ EN 14023:2023. Качественное сырьё — необходимое, но не достаточное условие: класс PMB рождается на стыке марки, рецептуры и технологии.
Exaflex® SBS 7090Линейный SBS, 30% стирола — рабочая марка под PMB 45/80-65 — Совместим с ДСТУ EN 14023:2023 · CoA на партию · склад в ДеражнеУточнить условия поставки →Нужен SBS для производства PMB 45/80-65? Exaflex® SBS 7090 — линейный каучук с содержанием стирола 30 %, совместимый с ДСТУ EN 14023:2023, с CoA на каждую партию и отгрузкой со склада в Деражне. Чтобы купить с доставкой по Украине или подобрать грейд под ваш базовый битум — уточняйте у специалиста Material Wizard.