The object of research, development or design (in Russian) : В настоящей работе являются модифицированные битумные композиции и асфальтобетонные материалы, содержащие переработанные термопласты и лигнин, предназначенные для повышения климатической и механической стойкости дорожных покрытий. В качестве полимерных модификаторов использованы образцы вторичной пластмассы различных классов: полиэтилен низкого давления (ПЭНД, марка ПЭ2НТ11-9), полиэтилен высокого давления (ПЭВД, марка 158, 1-й сорт), полиэтилентерефталат (ПЭТФ, марка В-70) и полипропилен (ПП, марка 01030). В качестве биомодификатора применён органосольвный технический лигнин с содержанием сухого вещества не менее 97 % и размером частиц менее 200 мкм. Исследование охватывает трехкомпонентные битумные системы с концентрациями модифицирующих добавок в диапазоне 1–15 мас.%, выбранными на основании литературных данных об их совместимости с битумом и устойчивости получаемой структуры при длительном термостатировании. Объект разработки включает также лабораторные регламенты приготовления, методы модификации и испытания асфальтобетонов, предназначенные для эксплуатации в условиях широкого диапазона температур и климатических воздействий, характерных для регионов Казахстана. Таким образом, объект исследования представляет собой совокупность материалов, процессов и параметров, определяющих формирование структуры и эксплуатационных свойств битумно-полимерных композиций с участием переработанных полимеров и лигнина.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Осы жұмыста зерттеу нысаны ретінде қайта өңделген термопластар мен лигнин қосылған, жол жабындарының климаттық және механикалық төзімділігін арттыруға арналған модификацияланған битумдық композициялар мен асфальтобетон материалдары қарастырылады. Полимерлік модификаторлар ретінде әртүрлі кластағы қайталама пластмассалар қолданылды: төмен қысымды полиэтилен (ПЭНД, маркасы ПЭ2НТ11-9), жоғары қысымды полиэтилен (ПЭВД, маркасы 158, 1-ші сорт), полиэтилентерефталат (ПЭТФ, маркасы В-70) және полипропилен (ПП, маркасы 01030). Биомодификатор ретінде құрғақ зат мөлшері кемінде 97 % және бөлшек өлшемі 200 мкм-ден кіші органосольвты техникалық лигнин қолданылды. Зерттеу үш компонентті битумдық жүйелерді қамтиды, онда модификациялаушы қоспалардың концентрациясы 1–15 масс.% аралығында таңдалған. Бұл мәндер битуммен өзара үйлесімділігі және ұзақ мерзімді термостаттау кезінде құрылымның тұрақтылығына қатысты әдеби деректер негізінде анықталды. Зерттеу нысанына сондай-ақ зертханалық дайындау регламенттері, модификация әдістері және Қазақстан өңірлеріне тән кең температуралық және климаттық жағдайларда қолданылатын асфальтобетондарды сынау тәсілдері кіреді. Осылайша, зерттеу нысаны қайта өңделген полимерлер мен лигнин қатысуымен алынатын битум-полимер композицияларының құрылымын қалыптастыру және олардың пайдалану қасиеттерін анықтайтын материалдар, процестер және параметрлер жиынтығын қамтиды.

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является разработка фундаментальных основ для создания новых, устойчивых к климатическим и механическим воздействиям асфальтобетонных покрытий с использованием переработанных полимеров (ПП, ПЭ) и лигнина, направленных на решение экологических проблем переработки пластиков и повышение долговечности дорожных покрытий. Реализация проекта позволит улучшить дорожную инфраструктуру Казахстана, снизить экологическую нагрузку за счет утилизации пластиковых отходов, а также стимулировать использование биоматериалов в строительстве.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – қайта өңделген полимерлерді (ПП, ПЭ) және лигнинді пайдалана отырып, климаттық және механикалық әсерлерге төзімді жаңа асфальтобетон жабындарын жасауға арналған фундаменталды негіздерді әзірлеу. Бұл жұмыс пластик қалдықтарын қайта өңдеуге байланысты экологиялық мәселелерді шешуге және жол жабындарының ұзақ мерзімділігін арттыруға бағытталған. Жобаны іске асыру Қазақстандағы жол инфрақұрылымын жақсартуға, пластик қалдықтарын қайта өңдеу арқылы экологиялық жүктемені азайтуға, сондай-ақ құрылыс саласында биоматериалдарды қолдануды ынталандыруға мүмкіндік береді.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования включают комплекс физико-химических, механических и климатических испытаний, направленных на изучение структуры, реологии и долговечности битумно-полимерных композиций, модифицированных вторичными полимерами и лигнином. Приготовление смесей осуществлялось на двухшнековом смесителе и специализированной установке для переработки высоковязких битумных систем. Реологические свойства расплавов исследовались методами ротационной и капиллярной реометрии (Anton Paar, Instron Ceast SmartRHEO) в широком температурном диапазоне. Структурно-морфологический анализ проводился с применением оптической микроскопии (Полам-Л213) и сканирующей электронной микроскопии (FEI HELIOS NANOLAB 600I, Thermo Phenom XL G2) с элементным анализом. Термические свойства оценивались методами ДСК, ТГА, ТМА и синхронного термического анализа на установке NETZSCH STA 449 F1 Jupiter и дилатометре Netzsch DIL 402; фазовое и структурное состояние — методом рентгенодифракции (Rigaku Rotaflex D/MAX-RC). Механические характеристики образцов определялись на испытательной машине Instron 1122. Исследования климатической стойкости включали испытания в климатических камерах с контролируемыми параметрами УФ-излучения, температуры, ветровой и абразивной нагрузки, а также анализ истираемости и образования микропластиков. Полученные экспериментальные данные сопоставлялись с модельными расчетами для оптимизации составов и оценки долговечности покрытий в условиях климатических зон Казахстана.

Методы исследования (на казахском) : Әдістер кешені қайта өңделген полимерлер мен лигнинмен модификацияланған битум-полимер композицияларының құрылымын, реологиясын және ұзақмерзімділігін зерттеуге бағытталған физика-химиялық, механикалық және климаттық сынақтарды қамтиды. Қоспалар екі шнекті араластырғышта және жоғары тұтқыр битумды жүйелерді өңдеуге арналған арнайы қондырғыда дайындалды. Ерітінділердің реологиялық қасиеттері кең температура диапазонында ротациялық және капиллярлық реометрия әдістерімен (Anton Paar, Instron Ceast SmartRHEO) зерттелді. Құрылымдық-морфологиялық талдау оптикалық микроскопия (Полам-Л213) және элементтік талдауы бар сканирлеуші электрондық микроскопия (FEI HELIOS NANOLAB 600I, Thermo Phenom XL G2) әдістерімен жүргізілді. Жылулық қасиеттер ДСК, ТГА, ТМА және NETZSCH STA 449 F1 Jupiter қондырғысында синхронды термиялық талдау, сондай-ақ дилатометр Netzsch DIL 402 көмегімен бағаланды; фазалық және құрылымдық күй рентгендік дифракция әдісімен (Rigaku Rotaflex D/MAX-RC) анықталды. Үлгілердің механикалық сипаттамалары Instron 1122 сынақ машинасында өлшенді. Климаттық төзімділікке қатысты зерттеулер УФ-сәулеленуі, температурасы, жел және абразивтік әсерлері реттелетін климаттық камераларда жүргізілді, сондай-ақ тозу жылдамдығы мен микропластиктердің түзілуі бағаланды. Алынған эксперименттік деректер модельдік есептеулермен салыстырылып, құрамдарды оңтайландыру және Қазақстанның әртүрлі климаттық аймақтарында жабындардың ұзақмерзімділігін бағалау мақсатында пайдаланылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Добавление 2–6 % полиэтилена увеличивает динамическую вязкость и комплексный модуль упругости G*, ПЭВД обеспечивает максимальный рост модуля, а ПП и ПЭНД формируют равномерно распределённые домены. Совместное введение полиолефинов и лигнина проявляет синергетический эффект: повышается теплостойкость, адгезия и замедляется термоокислительное старение. Морфологические исследования показали сферические домены 3–5 мкм при низких концентрациях, а при повышении дозировок возрастает неоднородность, лигнин образует крупные агрегаты, которые фрагментируются в присутствии ПЭ. Термический анализ выявил повышение температуры начала разложения и появление плато вязкости выше 120–140 °C, особенно у составов с ПЭВД. Модификация снижает остаточную деформацию, повышает сопротивление усталости, растрескиванию при низких температурах и эластичность при больших амплитудах. Климатические испытания показали меньшую деградацию, стабильные параметры вязкости и снижение хрупкости. Анализ микропластиков подтвердил, что мокрый метод диспергирования снижает выделение частиц. Новизна проекта: выявлены закономерности дисперсной структуры, доказан синергетический эффект ПЭ и лигнина, определён оптимальный диапазон концентраций, предложена методология климато-ориентированного проектирования. Результаты обеспечивают повышение долговечности, термостабильности и экологичности дорожных покрытий.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 2–6%полиэтилен қосу динамикалық тұтқырлықты және кешенді серпімділік модулін(G*)арттыратыны анықталды; ПЭВДмодульдің ең жоғары өсуін қамтамасыз етеді, ал ППменПЭНДбіркелкі таралған домендер түзеді. Полиолефиндермен лигнинді бірге енгізу синергетикалық әсер береді: жылуға төзімділік, адгезия жоғарылайды және термо-тотықтырғыш қартаю баяулайды. Морфологиялық зерттеулер төмен концентрациялар кезінде 3–5мкм өлшемді сферикалық домендердің түзілетінін, ал дозировка артқан сайын гетерогенділіктің өсе түсетінін көрсетті; лигнин ірі агрегаттар түзеді, бірақ ПЭболған жағдайда олар майдалап бөлінеді. Жылулық талдау құрамдардың ыдыраудың басталу температурасын арттыратынын және 120–140 °Cжоғары аймақта тұтқырлық платосының пайда болатынын көрсетті, әсіресе ПЭВДбар композицияларда. Модификация қалдық деформацияны төмендетіп, шаршауға төзімділікті, төмен температурадағы жарылуға қарсы тұру қасиетін және үлкен амплитудалардағы серпімділікті арттырады. Микропластиктерді талдау ылғалды диспергирлеу әдісі бөлінетін бөлшектер көлемін айтарлықтай азайтатынын дәлелдеді. Жобаның жаңалығы: дисперсті құрылымның заңдылықтары анықталды, ПЭмен лигниннің синергетикалық әсері дәлелденді, оңтайлы концентрациялар диапазоны белгіленді, климатқа бейімделген композиция жобалау әдістемесі ұсынылды. Алынған нәтижелер жол жабындарының ұзақмерзімділігін, термиялық тұрақтылығын және экологиялық тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Основные конструктивные и технико-экономические показатели разработанных битумно-полимерных композиций определяются их улучшенными эксплуатационными характеристиками и экономической эффективностью применения в дорожном строительстве. Конструктивно материалы представляют собой трехкомпонентные системы на основе битумного связующего, переработанных термопластов (ПЭНД, ПЭВД, ПЭТФ, ПП) и лигнина в концентрациях 1–15 мас.%, обеспечивающих формирование устойчивой, термостойкой и механически прочной структуры покрытия. Ключевые показатели включают повышение вязкоупругих свойств и стойкости к колееобразованию, увеличение адгезионной прочности и снижение трещинообразования при циклических температурных воздействиях. Повышение теплостойкости и морозостойкости позволяет расширить диапазон эксплуатации покрытий от –40 до +60 °С. В результате увеличивается срок службы асфальтобетонных слоев на 20–40% в зависимости от состава и климатической зоны. С экономической точки зрения применение переработанных пластиков и лигнина снижает расход традиционного битума до 10–15%, уменьшает стоимость сырья и обеспечивает экологический эффект за счёт утилизации отходов. Дополнительные преимущества включают уменьшение затрат на ремонт и обслуживание дорог, снижение образования микропластиков и повышение устойчивости дорожной инфраструктуры к экстремальным климатическим нагрузкам.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Дайындалған битум-полимер композицияларының негізгі конструктивтік және техника-экономикалық көрсеткіштері олардың жақсартылған пайдалану қасиеттері мен жол құрылысына қолданудың экономикалық тиімділігімен айқындалады. Конструктивтік тұрғыдан бұл материалдар битумды байланыстырғыш, қайта өңделген термопласттар (ПЭНД, ПЭВД, ПЭТФ, ПП) және 1–15 масс.% мөлшерінде лигниннен тұратын үш компонентті жүйе болып табылады, олар жамылғының тұрақты, жылу-төзімді және механикалық берік құрылымын қалыптастыруды қамтамасыз етеді. Негізгі көрсеткіштерге битум-полимер жүйелерінің тұтқыр-серпімді қасиеттерінің артуы, шұңқырлануға (колееобразование) төзімділігінің жоғарылауы, адгезиялық беріктіктің артуы және циклдік температуралық әсерлер кезіндегі жарықшақтанудың төмендеуі жатады. Жылуға төзімділіктің және аязға төзімділіктің артуы жабынның жұмыс істеу диапазонын –40-тан +60 °С-қа дейін кеңейтеді. Нәтижесінде асфальтбетон қабаттарының қызмет ету мерзімі құрам мен климаттық аймаққа байланысты 20–40%-ға дейін ұзартылады. Экономикалық тұрғыдан қайта өңделген пластиктер мен лигнинді қолдану дәстүрлі битум шығынын 10–15%-ға дейін азайтады, шикізат құнын төмендетеді және қалдықтарды қайта өңдеу есебінен экологиялық тиімділік береді. Қосымша артықшылықтарға жолдарды жөндеу мен техникалық қызмет көрсету шығындарының азаюы, микропластиктердің түзілуінің төмендеуі және жол инфрақұрылымының экстремалды климаттық жүктемелерге төзімділігінің артуы кіреді.

Level of implementation (in Russian) : Результаты проекта имеют практическое значение для дорожного строительства и могут быть внедрены на этапах разработки новых рецептур асфальтобетонных смесей и модернизации действующих производств. В ходе лабораторных и пилотных испытаний установлено влияние полимерных модификаторов и минеральных наполнителей на реологические, термические и механические свойства асфальтобетонных композиций, что позволяет повышать их долговечность, устойчивость к температурным деформациям и механическим нагрузкам. Разработанные методики приготовления смесей, включая оптимизацию температуры прогрева и режимов перемешивания, могут быть интегрированы в технологические инструкции предприятий дорожного хозяйства. Предлагаемые решения применимы как в масштабах опытных лабораторий, так и в производственных условиях, обеспечивая основу для промышленного внедрения. На данный момент результаты прошли апробацию на лабораторных образцах и в малых пилотных партиях, подтверждая возможность их адаптации для практического использования при строительстве и ремонте дорожных покрытий с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Level of implementation (in Kazakh) : Жобаның нәтижелері жол құрылысы үшін практикалық маңызға ие және асфальтбетон қоспаларының жаңа рецептураларын әзірлеу мен жұмыс істеп тұрған өндірістерді жаңғырту кезеңдерінде енгізілуі мүмкін. Лабораториялық және пилоттық сынақтар барысында полимерлік модификаторлар мен минералды толтырғыштардың асфальтбетон композицияларының реологиялық, термиялық және механикалық қасиеттеріне әсері анықталды, бұл олардың ұзақмерзімділігін, температуралық деформацияларға және механикалық жүктемелерге төзімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Қоспаларды дайындаудың әзірленген әдістемелері, соның ішінде қыздыру температураларын оңтайландыру және араластыру режимдері, жол шаруашылығы кәсіпорындарының технологиялық нұсқаулықтарына енгізілуі мүмкін. Ұсынылып отырған шешімдер тәжірибелік зертханалар деңгейінде де, өндірістік жағдайда да қолдануға қолайлы, осылайша өнеркәсіптік енгізуге негіз болады. Қазіргі уақытта нәтижелер лабораториялық үлгілерде және шағын пилоттық партияларда апробациядан өтті, бұл олардың жақсартылған пайдалану сипаттамалары бар жол жамылғыларын салу және жөндеу кезінде практикалық қолдануға бейімделу мүмкіндігін растайды.

Efficiency (in Russian) : Эффективность разработанных битумно-полимерных композиций определяется совокупным улучшением эксплуатационных свойств дорожных покрытий и значимым экологическим и экономическим эффектом. Применение переработанных полимеров и лигнина позволяет повысить долговечность асфальтобетонных материалов за счёт улучшения их вязкоупругих характеристик, устойчивости к старению, трещинообразованию и колееобразованию. Повышенная термическая стабильность и морозостойкость обеспечивают надёжную эксплуатацию в широком диапазоне климатических условий, характерных для территории Казахстана. Экологическая эффективность достигается путем вовлечения в производство крупнотоннажных пластиковых отходов, что снижает нагрузку на полигоны и уменьшает вероятность образования микропластиков в процессе эксплуатации покрытия. Применение лигнина дополнительно способствует замещению части нефтехимического сырья биоматериалами, тем самым снижая углеродный след производства. Экономическая эффективность проявляется в снижении расхода битума, уменьшении стоимости модифицированных смесей и сокращении затрат на содержание и ремонт дорожной инфраструктуры благодаря увеличению межремонтных интервалов. В целом, внедрение разработанных композиций способствует формированию более устойчивой, ресурсосберегающей и экологически безопасной технологии дорожного строительства.

Efficiency (in Kazakh) : Дайындалған битум-полимер композицияларының тиімділігі жол жамылғыларының пайдалану қасиеттерінің кешенді жақсаруымен, сондай-ақ экологиялық және экономикалық әсерінің жоғары болуымен айқындалады. Қайта өңделген полимерлер мен лигнинді қолдану материалдардың тұтқыр-серпімді сипаттамаларын, қартаюға, жарықшақ түзілуіне және доға түзілуіне төзімділігін арттыру арқылы асфальтбетонның ұзақмерзімділігін жоғарылатуға мүмкіндік береді. Жоғары термиялық тұрақтылық пен аязға төзімділік Қазақстан аумағына тән әртүрлі климаттық жағдайларда сенімді пайдалануын қамтамасыз етеді. Экологиялық тиімділік ірі тоннажды пластик қалдықтарын өндіріске тарту арқылы жүзеге асады, бұл полигондарға түсетін жүктемені азайтады және жабынның пайдалану барысында микропластиктердің түзілу ықтималдығын төмендетеді. Лигнинді пайдалану мұнайхимиялық шикізаттың бір бөлігін биоматериалдармен алмастыруға мүмкіндік беріп, өндірістің көміртектік ізін қысқартады. Экономикалық тиімділік битум шығынының азаюынан, модификацияланған қоспалардың арзандауынан және жол инфрақұрылымын күтіп-ұстау мен жөндеуге кететін шығындардың қысқаруынан көрінеді, бұл өз кезегінде межжөндеу аралықтарының ұзаруына байланысты. Жалпы алғанда, әзірленген композицияларды енгізу жол құрылысының неғұрлым тұрақты, ресурсты үнемдейтін және экологиялық қауіпсіз технологиясын қалыптастыруға ықпал етеді.

Field of application (in Russian) : Область применения разработанных битумно-полимерных композиций охватывает производство асфальтобетонных покрытий для автомобильных дорог различного функционального назначения, включая магистральные трассы, городские улицы, подъездные пути и технологические площадки. Использование модифицированных связующих с добавками переработанных полимеров и лигнина позволяет повышать устойчивость покрытий к воздействию низких и высоких температур, ультрафиолетового излучения, влаги и механических нагрузок, что делает эти материалы особенно эффективными для эксплуатации в климатически неоднородных регионах Казахстана. Разработанные композиции могут применяться в строительстве и ремонте дорожных покрытий, где требуется увеличение срока службы, снижение трещинообразования, повышение сопротивления колееобразованию и улучшение сцепления. Дополнительная область применения включает покрытия для территорий с повышенными абразивными нагрузками и циклическими температурными воздействиями, а также объекты, где необходима повышенная экологическая устойчивость за счёт уменьшения выделения микропластиков. Кроме того, результаты исследования могут быть использованы дорожными проектными организациями, промышленными предприятиями, занятыми переработкой отходов, и научно-исследовательскими центрами при разработке технологий устойчивого строительства и внедрении экологически ориентированных материалов нового поколения.

Field of application (in Kazakh) : Әзірленген битум-полимер композицияларының қолданылу саласы әртүрлі функционалдық мақсаттағы автомобиль жолдарына арналған асфальтбетон жабындарын өндіруді қамтиды. Оларға магистральдық трассалар, қалалық көшелер, кірме жолдар және технологиялық алаңдар жатады. Қайта өңделген полимерлер мен лигнин қосылған модификацияланған байланыстырғыштарды қолдану жабындардың төмен және жоғары температураларға, ультракүлгін сәулеленуге, ылғалға және механикалық әсерлерге төзімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Бұл материалдарды Қазақстанның климаттық жағдайы әртүрлі аймақтарында пайдалану әсіресе тиімді етеді. Дайындалған композициялар пайдаланылу мерзімін арттыру, жарықшақтардың пайда болуын азайту, доға түзілуіне қарсы тұру қабілетін жоғарылату және жабынның ілінісу қасиеттерін жақсарту қажет болатын жол жабындарын салу мен жөндеуде қолданылуы мүмкін. Қолданудың қосымша саласына абразивтік жүктемесі жоғары және температуралық циклдері жиі болатын аумақтарға арналған жабындар, сондай-ақ микропластиктердің бөлінуін азайту арқылы экологиялық тұрақтылық талап етілетін объектілер кіреді. Сонымен қатар зерттеу нәтижелерін жол жобалау ұйымдары, қалдықтарды қайта өңдеумен айналысатын өндірістік кәсіпорындар және ғылыми-зерттеу орталықтары тұрақты құрылыс технологияларын әзірлеу мен экологиялық тұрғыдан бағдарланған жаңа буын материалдарын енгізу барысында қолдана алады.