Domestic Bitumen Modified with Various Grades of Additives
DOI:
https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2025-14(24)-45Keywords:
petroleum road bitumen, modification, polymer, synthetic wax, adhesive additive.Abstract
The article analyses the ways to improve the efficiency of Ukrainian-produced petroleum bitumen by modifying it with the additives of various grades: polymeric, adhesive, and synthetic waxes. The relevance of the study is determined by the need to improve the quality and durability of road surfaces in the context of Ukraine’s infrastructure restoration, particularly in de-occupied and frontline areas. The main focus is on the improvement of the physical and mechanical properties of bitumen, which leads to increased durability and resistance to modern loads.
The study provides an overview of the current state of bitumen production and application in Ukraine and summarizes research findings related to various types of modifiers, including polymeric, adhesive, and synthetic waxes additives.
The study was based on BND 70/100 bitumen from the Kremenchug Oil Refinery, modified with nine additives, including four polymers (Calprene 501, PDL S501T SBS, Elvaloy 741, Kraton D1101 ASM), three synthetic waxes (Asphalten A, Asphalten B, Sasobit) and two adhesion additives (AdHebit LA-1245, Wetfix BE). Modification was carried out with each additive separately without their combination. The research was carried out in accordance with the current national standards, considering the recommended dosages and temperature-time modification regimes specified by the manufacturers. The same modification conditions were applied for each additive class. The same modification conditions were applied for each additive class.
The obtained results demonstrated that the polymer additives substantially increase the softening temperature of bitumen and decrease penetration, thereby improving the material’s heat resistance. Synthetic waxes had a positive effect on bitumen, in particular, they increased the softening temperature while maintaining elasticity. Adhesive additives were found to significantly enhance the bitumen's adhesion to mineral materials and have no significant effect on softening temperature of bitumen and decrease penetration.
The obtained findings are important for further studies aimed at improving bitumen formulations and developing new technological solutions to support Ukraine’s post-war road infrastructure recovery.
Downloads
References
1. Нагурський А. О. Модифікування бітумів з парафінистих залишків каучуками і гумую: автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук: Національний університет «Львівська політехніка». Львів, 2018 р. С. 20. URL: https://lpnu.ua/sites/default/files/2020/dissertation/1486/avtorefnagurskyy.pdf.
2. Гаркуша М. В. Аналіз виникнення колійності на асфальтобетонному покритті нежорсткого дорожнього одягу. Збірник «Дороги і мости», вип. 17, Київ, 2017 р. С. 27-41. URL: http://dorogimosti.org.ua/files/upload/vipusk_17.pdf.
3. М. І. Донченко, О. Б. Гринишин Дослідження стійкості модифікованих бітумів до технологічного старіння. Investigation of resistance of modified bitumines to technological aging. Chemistry, Technology and Application of Substances. Vol. 5. №1, Львів. 2022 р. Pp. 56-60. doi.org/10.23939/ctas2022.01.056.
4. Demchuk, Y., Sidun, I., Gunka, V., Pyshyev, S., Solodkyy, S. Effect of Phenol-Cresol-Formaldehyde Resin on Adhesive and Physico-Mechanical Properties of Road Bitumen. Lviv Polytechnic National University, Lviv, Ukraine. CHEMISTRY & CHEMICAL TECHNOLOGY. 2018. Vol. 12, No. 4, pp. 456–461. https://doi.org/10.23939/chcht12.04.456
5. Шимчук О.П. Структура і властивості бітумів на основі модифікаторів. Сучасні технології та методи розрахунків у будівництві, випуск 2, Луцьк. 2014 р. С. 147-151. URL: http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?C21COM=2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&IMAGE_FILE_DOWNLOAD=1&Image_file_name=PDF/stmrb_2014_2_30.pdf
6. Копинець І. В., Соколова О. Б., Соколов О. В., Юнак А.Л. Вплив добавок на основі синтетичних восків на експлуатаційні та технологічні властивості бітумів. Збірник наукових праць «ДОРОГИ І МОСТИ». 2019, Київ. Вип. 19-20. с. 107-116 doi.org/10.36100/dorogimosti2019.19.107
7. Tkach S.V., Kroviakov S.O. The effect of different types of modifiers on the properties of bitumens and asphalt concrete based on them. Сучасне будівництво та архітектура, 2025, №12, C. 102-113 https://doi.org/10.31650/2786-6696-2025-12-102-113
8. Демчук Ю.Я. Бітуми, модифіковані смолами, одержаними з фенольної фракції кам’яновугільної смоли: дисертація на здобуття ступеня доктора філософії: Національний університет «Львівська політехніка». Львів, 2020. 213 с. URL: https://lpnu.ua/sites/default/files/2020/radaphd/5664/disertaciya-demchuk.pdf
9. Чугуєнко С.А. Зсувостійкість асфальтобетонів на бітумах, модифікованих полімерами: Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук: Українська державна академія залізничного транспорту. Харків, 2006, 24 с. URL: http://lib.kart.edu.ua/bitstream/123456789/6312/1/aref_Chuguenko.pdf.
10. С. Й. Солодкий, Ю. В. Сідун Інноваційні матеріали та технології в дорожньому будівництві. Частина 1 Матеріали та технології на основі органічних вʼяжучих: навчальний посібник – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2021 – 232 с.
11. Сертифікат відповідності Calprenen 501 URL: https://prologue.com.ua/userfiles/file/data_products/calp501_cert.pdf.
12. Технічний паспорт PDL S 501 T SBS. URL: https://aron.ua/wp-content/uploads/TDS_ТЕХНІЧНИЙ-ПАСПОРТ_PDL-S-501-T_05-2024.pdf.
13. Технічний паспорт полімеру KRATON D1101 ASM, URL: https://sds.kraton.com/product-sds/shared-files/94651/KratonD1101A-2.pdf.
14. Характеристики полімеру DuPont™ Elvaloy® 741. URL: https://iigc.mx/Fichas/DuPont-Elvaloy-741.pdf.
15. Технічний паспорт на віск синтетичний Asphalten A, URL: https://aron.ua/wp-content/uploads/TDS_ТЕХНІЧНИЙ-ПАСПОРТ_ASPHALTAN-A_06-2024.pdf
16. Технічний паспорт на віск синтетичний Asphalten A, URL: https://aron.ua/wp-content/uploads/TDS_ТЕХНІЧНИЙ-ПАСПОРТ_ASPHALTAN-B_06-2024.pdf.
17. Сертифікат відповідності на віск синтетичний Sasobit, URL: https://prologue.com.ua/userfiles/file/data_products/sas_cert.pdf.
18. Технічний паспорт на адгезивну добавку AdHebit LA-1245, URL: https://aron.ua/wp-content/uploads/TDS_ТЕХНІЧНИЙ-ПАСПОРТ_AdheBit®-LA-1245_06-2024.pdf.
19. Сертифікат відповідності на адгезивну добавку Wetfix BE URL: https://prologue.com.ua/userfiles/file/data_products/wbe_cert.pdf.
20. ДСТУ 4044:2019 Бітуми нафтові дорожні вʼязкі. Технічні умови. [чинний з 12.08.2019] К.: Мінрегіонбуд України, 2020. 14 с. (Національний стандарт України).
21. ДСТУ 9116:2021 Бітуми дорожні, модифіковані полімерами. [чинний з 18.10.2021] К.: Мінрегіонбуд України, 2022. 15 с. (Національний стандарт України).
22. СОУ 42.1-37641918-068:2017 Бітуми дорожні вʼязкі, модифіковані добавками на основі восків технічні умови. [чинний з 30.06.2017] К.: державне агентство автомобільних доріг України, 2017. 23 с. (Стандарт Організації України).
23. ДСТУ-Н Б В.2.7-303:2015 Настанова щодо приготування та застосування бітумів, модифікованих добавками на основі синтетичних восків. [чинний з 29.04.2015] К.: Мінрегіонбуд України, 2016. 15 с. (Національний стандарт України).
24. ДСТУ 8787:2018 Бітуми та бітумні вʼяжучі. Метод визначення зчеплюваності зі щебенем. [чинний з 14.08.2018] К.: Мінрегіонбуд України, 2019. 10 с. (Національний стандарт України).
