Русский
English
Актуальность работы обусловлена необходимостью замещения дорогостоящих полимерных модификаторов и вовлечения крупнотоннажных отходов целлюлозно-бумажной промышленности в производство дорожно-строительных материалов. Цель исследования – комплексная оценка влияния различных видов лигнина и способов активации на физико-механические и реологические свойства битумов. В работе использован битум марки БНД 100/130. Исследованы образцы с добавлением чистого лигнина (0,3-0,7 %), активированного лигнина, лигносульфоната, а также комплексные составы с пластификатором ЭНМА и СБС-полимером. Показано, что введение чистого лигнина повышает температуру размягчения и стойкость к старению, но ухудшает низкотемпературные свойства и приводит к неоднородности системы при концентрациях выше 0,7 %. Активация лигнина увеличивает его реакционную способность, позволяя вводить модификатор без потери однородности. Установлено, что совместное использование активированного лигнина с СБС и пластификатором обеспечивает расширение температурного интервала работоспособности. Реологическими испытаниями по ГОСТ Р 58400.1-2019 подтверждено повышение марки PG с PG 58-28 (исходный битум) до PG 70-28. Наилучший комплекс свойств достигается при частичной замене СБС на активированный лигнин, что подтверждает перспективность использования лигнина в качестве эффективного и экологичного компонента полимерно-битумных вяжущих.
1. Vagapov B., Salakhov I., Bashkirtseva N., Manyanina A., Popkov A. Oxidation of heavy oil produced from Permian deposits of Tatarstan // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2021. Vol. 56. No. 5. P. 915 – 918.
2. Емельянычева Е.А., Абдуллин А.И., Башкирцева Н.Ю. Производство нефтяных битумов: учебное пособие. Казань: Издательство Казанского национального исследовательского технологического университета, 2021. 120 с.
3. Котенко Н.П., Щерба Ю.С., Евфорицкий А.С. Влияние полимерных и функциональных добавок на свойства битума и асфальтобетона // Пластические массы. 2019. № 11-12. С. 47 – 49.
4. Евдокимова Н.Г. Разработка научно-технологических основ производства современных битумных материалов как нефтяных дисперсных систем: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 2015. 417 с.
5. Котов С.В., Тимофеева Г.В., Ливанова С.В. Дорожные битумы с модифицирующими добавками // Химия и технология топлив и масел. 2003. № 3. С. 52 – 53.
6. Aljubory A., Teama Z.T., Salman H.T., Abd Alkareem H.M. Effects of Cellulose Fibers on the Properties of Asphalt Mixtures // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 42. P. 2941 – 2947. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.772
7. Kainth S., Sharma P., Pandey O.P. Green sorbents from agricultural wastes: A review of sustainable adsorption materials // Applied Surface Science Advances. 2024. Vol. 19. Article 100562.
8. Ijaz N., Dai F., Meng L., Rehman Z.U., Zhang H. Integrating Lignosulphonate and Hydrated Lime for the Amelioration of Expansive Soil: A Sustainable Waste Solution // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 254. Article 119985.
9. Cheng X., Palma B., Zhao H., Zhang H., Wang J., Chen Z., Hu J. Photoreforming for Lignin Upgrading: A Critical Review // ChemSusChem. 2023. Vol. 16. Article e202300675. DOI: https://doi.org/10.1002/cssc.202300675
10. Gülsoy S.K., Pekgözlü Kılıç A. Lignin // Classification and Molecule Weight. Ankara: Serüven Publishing, 2023. P. 131 – 153.
11. Шорыгина Н.Н., Резников В.М., Елкин В.В. Реакционная способность лигнина. Москва: Наука, 1976. 368 с.
12. Чудаков М.И. Химия древесины. Том 1. Рига: Зинатне, 1968. С. 311.
13. Yu J., Vaidya M., Su G., Adhikari S., Korolev E., Shekhovtsova S. Experimental study of soda lignin powder as an asphalt modifier for a sustainable pavement material // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 298. Article 123884.
14. Gaudenzi E., Cardone F., Lu X., Canestrari F. The use of lignin for sustainable asphalt pavements: A literature review // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 362. Article 129773.
15. Wu J., Liu Q., Wang C., Wu W., Han W. Investigation of Lignin as an Alternative Extender of Bitumen for Asphalt Pavements // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 283. Article 124663.
16. Chen W.J., Yang S., Zhang Y., Wang Y.Y., Yuan T.Q., Sun R.C. Effect of alkaline preswelling on the structure of lignins from Eucalyptus // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Article 45752.
17. Ying W., Shi Z., Yang H. Effect of alkaline lignin modification on cellulase–lignin interactions and enzymatic saccharification yield // Biotechnology for Biofuels. 2018. Vol. 11. Article 214.
18. Jung W., Savithri D., Sharma-Shivappa R., Kolar P. Changes in Lignin Chemistry of Switchgrass due to Delignification by Sodium Hydroxide Pretreatment // Energies. 2018. Vol. 11, No. 2. Article 376.
19. Микова Н.М., Иванов И.П., Чесноков Н.В., Кузнецов Б.Н. Исследование термощелочной активации лигнина из соломы пшеницы, строения и свойств получаемых активных углей // Химия растительного сырья. 2014. № 3. С. 227 – 234.
20. Yao H., You Z., Li L. Effects of alkali treatment on the structure and properties of lignin as a modifier for asphalt // Journal of Materials in Civil Engineering. 2013. Vol. 25. No. 11. P. 1682–1688.
21. Ghatak M.R., Roy P.K., De S. Alkali Treatment of Lignin: A Critical Review // Journal of Wood Chemistry and Technology. 2015. Vol. 35. P. 1 – 18.
22. Zhang X., Hassan M.M., Marasteanu M.O. Utilization of Alkali-Activated Lignin as a Sustainable Modifier for Asphalt Binders // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 303. Article 124524.
23. Файзрахманова Г.М., Ильина О.Н., Грачев А.Н., Башкиров В.Н. Исследование жидких продуктов быстрого пиролиза низкокачественной древесины (бионефти) в качестве комплексной добавки для дорожно-строительных материалов // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 20. С. 213 – 216.
24. Соколов Н.А., Емельянычева Е.А., Вагапов Б.Р., Фаттахов Д.А. Исследование влияния содержания различных пластификаторов на основные показатели качества полимерно-битумных вяжущих // Экономика строительства. 2025. № 6. С. 627 – 629.
25. Технические поверхностно-активные вещества из вторичных ресурсов в дорожном строительстве / под редакцией И.В. Королева. Москва, 1991. 145 с.
26. Конюхов В.Ю., Коновалов П.Н., Суслов К.В., Васильева К.С. Методы утилизации и основные направления применения лигнина // Молодежный вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 2. С. 20.
27. ГОСТ Р 58400.1–2019. Дороги автомобильные общего пользования. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Система классификации PG. Москва: Стандартинформ, 2019. 12 с.
28. ГОСТ 11508–74. Битумы нефтяные. Методы определения сцепления битума с мрамором и песком. Москва: ИПК Издательство стандартов, 1999. 6 с.
29. Абрамов Е., Андея М., Бубнов Ю. Что такое устойчивое развитие. Разные взгляды и подходы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://icsgroup.ru/library/publications/detail.php?ID=32686 (дата обращения: 16.03.2026)
30. Ребрик И.И., Кочешков А.Ю., Борисовская И.А. Наилучшие доступные технологии: планы и реальность. Концепция перехода к нормированию негативного воздействия на окружающую среду на основе НДТ // ЭКОбюллетень ИнЭкА. 2009. № 3 (134).
31. Europe Modified Bitumen Market [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/europe-modified-bitumen-market (дата обращения: 16.03.2026)
32. Королева Е.Б., Жигилей О.Н., Кряжев А.М., Сергиенко О.И., Сокорнова Т.В. Наилучшие доступные технологии: опыт и перспективы. Санкт-Петербург, 2011. 123 с.
2. Емельянычева Е.А., Абдуллин А.И., Башкирцева Н.Ю. Производство нефтяных битумов: учебное пособие. Казань: Издательство Казанского национального исследовательского технологического университета, 2021. 120 с.
3. Котенко Н.П., Щерба Ю.С., Евфорицкий А.С. Влияние полимерных и функциональных добавок на свойства битума и асфальтобетона // Пластические массы. 2019. № 11-12. С. 47 – 49.
4. Евдокимова Н.Г. Разработка научно-технологических основ производства современных битумных материалов как нефтяных дисперсных систем: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 2015. 417 с.
5. Котов С.В., Тимофеева Г.В., Ливанова С.В. Дорожные битумы с модифицирующими добавками // Химия и технология топлив и масел. 2003. № 3. С. 52 – 53.
6. Aljubory A., Teama Z.T., Salman H.T., Abd Alkareem H.M. Effects of Cellulose Fibers on the Properties of Asphalt Mixtures // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 42. P. 2941 – 2947. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.772
7. Kainth S., Sharma P., Pandey O.P. Green sorbents from agricultural wastes: A review of sustainable adsorption materials // Applied Surface Science Advances. 2024. Vol. 19. Article 100562.
8. Ijaz N., Dai F., Meng L., Rehman Z.U., Zhang H. Integrating Lignosulphonate and Hydrated Lime for the Amelioration of Expansive Soil: A Sustainable Waste Solution // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 254. Article 119985.
9. Cheng X., Palma B., Zhao H., Zhang H., Wang J., Chen Z., Hu J. Photoreforming for Lignin Upgrading: A Critical Review // ChemSusChem. 2023. Vol. 16. Article e202300675. DOI: https://doi.org/10.1002/cssc.202300675
10. Gülsoy S.K., Pekgözlü Kılıç A. Lignin // Classification and Molecule Weight. Ankara: Serüven Publishing, 2023. P. 131 – 153.
11. Шорыгина Н.Н., Резников В.М., Елкин В.В. Реакционная способность лигнина. Москва: Наука, 1976. 368 с.
12. Чудаков М.И. Химия древесины. Том 1. Рига: Зинатне, 1968. С. 311.
13. Yu J., Vaidya M., Su G., Adhikari S., Korolev E., Shekhovtsova S. Experimental study of soda lignin powder as an asphalt modifier for a sustainable pavement material // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 298. Article 123884.
14. Gaudenzi E., Cardone F., Lu X., Canestrari F. The use of lignin for sustainable asphalt pavements: A literature review // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 362. Article 129773.
15. Wu J., Liu Q., Wang C., Wu W., Han W. Investigation of Lignin as an Alternative Extender of Bitumen for Asphalt Pavements // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 283. Article 124663.
16. Chen W.J., Yang S., Zhang Y., Wang Y.Y., Yuan T.Q., Sun R.C. Effect of alkaline preswelling on the structure of lignins from Eucalyptus // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Article 45752.
17. Ying W., Shi Z., Yang H. Effect of alkaline lignin modification on cellulase–lignin interactions and enzymatic saccharification yield // Biotechnology for Biofuels. 2018. Vol. 11. Article 214.
18. Jung W., Savithri D., Sharma-Shivappa R., Kolar P. Changes in Lignin Chemistry of Switchgrass due to Delignification by Sodium Hydroxide Pretreatment // Energies. 2018. Vol. 11, No. 2. Article 376.
19. Микова Н.М., Иванов И.П., Чесноков Н.В., Кузнецов Б.Н. Исследование термощелочной активации лигнина из соломы пшеницы, строения и свойств получаемых активных углей // Химия растительного сырья. 2014. № 3. С. 227 – 234.
20. Yao H., You Z., Li L. Effects of alkali treatment on the structure and properties of lignin as a modifier for asphalt // Journal of Materials in Civil Engineering. 2013. Vol. 25. No. 11. P. 1682–1688.
21. Ghatak M.R., Roy P.K., De S. Alkali Treatment of Lignin: A Critical Review // Journal of Wood Chemistry and Technology. 2015. Vol. 35. P. 1 – 18.
22. Zhang X., Hassan M.M., Marasteanu M.O. Utilization of Alkali-Activated Lignin as a Sustainable Modifier for Asphalt Binders // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 303. Article 124524.
23. Файзрахманова Г.М., Ильина О.Н., Грачев А.Н., Башкиров В.Н. Исследование жидких продуктов быстрого пиролиза низкокачественной древесины (бионефти) в качестве комплексной добавки для дорожно-строительных материалов // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 20. С. 213 – 216.
24. Соколов Н.А., Емельянычева Е.А., Вагапов Б.Р., Фаттахов Д.А. Исследование влияния содержания различных пластификаторов на основные показатели качества полимерно-битумных вяжущих // Экономика строительства. 2025. № 6. С. 627 – 629.
25. Технические поверхностно-активные вещества из вторичных ресурсов в дорожном строительстве / под редакцией И.В. Королева. Москва, 1991. 145 с.
26. Конюхов В.Ю., Коновалов П.Н., Суслов К.В., Васильева К.С. Методы утилизации и основные направления применения лигнина // Молодежный вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 2. С. 20.
27. ГОСТ Р 58400.1–2019. Дороги автомобильные общего пользования. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Система классификации PG. Москва: Стандартинформ, 2019. 12 с.
28. ГОСТ 11508–74. Битумы нефтяные. Методы определения сцепления битума с мрамором и песком. Москва: ИПК Издательство стандартов, 1999. 6 с.
29. Абрамов Е., Андея М., Бубнов Ю. Что такое устойчивое развитие. Разные взгляды и подходы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://icsgroup.ru/library/publications/detail.php?ID=32686 (дата обращения: 16.03.2026)
30. Ребрик И.И., Кочешков А.Ю., Борисовская И.А. Наилучшие доступные технологии: планы и реальность. Концепция перехода к нормированию негативного воздействия на окружающую среду на основе НДТ // ЭКОбюллетень ИнЭкА. 2009. № 3 (134).
31. Europe Modified Bitumen Market [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/europe-modified-bitumen-market (дата обращения: 16.03.2026)
32. Королева Е.Б., Жигилей О.Н., Кряжев А.М., Сергиенко О.И., Сокорнова Т.В. Наилучшие доступные технологии: опыт и перспективы. Санкт-Петербург, 2011. 123 с.
Клеблеева А.Ю., Сафаров А.А., Хмель А.М., Вагапов Б.Р. Влияние лигнина и его активированных форм на физико-механические и реологические свойства битумов // Chemical Bulletin. 2026. Том 9. № 3. 1. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-3-1