gototopgototop

Влияние резиновой крошки в резинобитумном вяжущем на водостойкость асфальтобетонов с учетом происхождения горных пород

Терехов Михаил Андреевич – студент-магистрант кафедры Автомобильных дорог и городского кадастра Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева.

Богомолов Сергей Вадимович – кандидат технических наук, доцент Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачева.

Аннотация: Приведены результаты испытания асфальтобетонов полученных на основе минеральных наполнителей различной горной породы на битуме и резинобитумном вяжущем. В статье рассматриваются возможность получения асфальтобетонов с использованием резиновой крошки отвечающих требованиям водостойкости.

Ключевые слова: Асфальтобетонная смесь, асфальтобетон, водостойкость, происхождение горной породы, резинобитумное вяжущее.

На протяжении всего времени автомобильные дороги средней части России в значительной степени подвержены климатическому воздействию. Температурные перепады для покрытий из асфальтобетона, в течении года могут составлять до 90-100 °С [1], что в свою очередь приводит к существенно быстрому дефектообразованию. С другой стороны, постоянный рост интенсивности и нагрузок на оси грузовых автомобилей также ведет к значительным разрушениям покрытий.

Многие распространённые дефекты покрытий, такие как: трещинообразование, шелушение частиц минерального заполнителя, колееобразование и т.д., во многом обусловлены недостаточной водостойкостью асфальтобетона. Эта важная характеристика асфальтобетона обусловлена прежде всего качеством взаимодействия вяжущего и исходных минеральных компонентов смеси [2].

В силу своей подверженности процессам окисления, нефтяные битумы обладают низкой адгезионной способностью к кислым минеральным материалам и более высоким качеством сцепления к основным минеральным материалам [3].

На данный момент существуют решения повышения адгезии при модификации дорожных битумов поверхностно активными веществами (ПАВ). Эти соединения благодаря возникновению водородных связей функциональными группами соединяются с поверхностью каменного материала, а углеводородными радикалами силами Ван-дер-Ваальса – с битумом [2].

Одним из методов модификации битума для улучшения свойств асфальтобетона может быть использование вторичных продуктов нефтехимических и смежных отраслей промышленности таких как: резиновая крошка, сера, целлюлозосодержащие добавки и др.

В данной работе рассмотрено влияние резиновой крошки на водостойкость асфальтобетона с учетом происхождения горной породы. Резиновая крошка – альтернативный метод модификации битума, для улучшения свойств асфальтобетона [4,5], в процессе растворения которой образуется так называемое резинобитумное вяжущее (РБВ). Для оценки влияния РБВ на водостойкость асфальтобетона были подготовлены и испытаны образцы асфальтобетона на битуме и РБВ, а также с различными горными породами осадочного и эффузивного происхождения.

Для получения оптимума водостойкости асфальтобетона на минеральных наполнителях различного происхождения были выполнены исследования, включающие в себя: проектирование двух идентичных составов асфальтобетона с различным крупным наполнителем и испытание изготовленных образцов из запроектированной смеси на требуемые показатели.

Состав мелкозернистого плотного горячего асфальтобетона типа Б, запроектирован по методу предельных кривых плотных смесей для осадочной и для эффузивных горных пород (рисунок 1). Содержание щебня из осадочной породы Мозжухинского карьера и эффузивной Новосибирского каменного управления - 45 % (таблица 1), песок Новосибирского каменного управления -50 %, минерального порошка Инертник – 5,0 %, вязкий дорожный битум 90/130 омского НПЗ – 4,5 % от массы минеральной части (таблица 2).

Рисунок 1. Кривые гранулометрического состава.

Таблица 1. Результаты испытаний материалов.

№ п/п

Показатель

Нормативно-техническая документация

Требуемые значения

показателей

Фактические значения показателей

Вывод о

соответствии

1

2

3

4

5

6

Щебень фракции 5-20 мм Мозжухинского карьера по ГОСТ 8267-93

1

Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, %

ГОСТ 9128-2013

не более 25

16,7

соответствует

2

Содержание зерен слабых пород, %

ГОСТ 8267-93

не более 5

2,1

соответствует

3

Марка по дробимости (потеря по массе, %)

ГОСТ 9128-2013

не менее

М 1000

(до 13)

М 1000 (11,5)

соответствует

4

Содержание пылевидных и глинистых частиц, %

ГОСТ 8267-93

не более 2

1,4

соответствует

5

Марка по морозостойкости (потеря по массе, %)

ГОСТ 9128-2013

не менее F50

F50

соответствует

6

Марка по истираемости (потеря по массе, %)

ГОСТ 9128-2013

И1

(до 25)

И1 (19,7)

соответствует

Щебень фракции 5-20 мм Каменного карьера АО «НКУ» по ГОСТ 8267-93

1

Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, %

ГОСТ 9128-2013

не более 25

5,9

соответствует

2

Содержание зерен слабых пород, %

ГОСТ 8267-93

не более 5

4,2

соответствует

3

Марка по дробимости (потеря по массе, %)

ГОСТ 9128-2013

не менее

М 1200

(от 12 до 16)

М 1400

(2,6)

соответствует

4

Содержание пылевидных и глинистых частиц, %

ГОСТ 9128-2013

не более 2

0,74

соответствует

5

Марка по морозостойкости (потеря по массе, %)

ГОСТ 9128-2013

не менее F50

F150

соответствует

6

Марка по истираемости (потеря по массе, %)

ГОСТ 9128-2013

И1

(до 25)

И1

(6,2)

соответствует


Таблица 2. Результаты испытания битума Омского НПЗ.

№ п/п.

Наименование показателя

Ед. измер.

Предъявляемые требования

Значение показателей

Наименование нормативно технической документации

Нормативное значение показателей

1

Глубина проникания иглы, 0,1 мм:

мм

ГОСТ 22245-90

 

 

при 25°С

91-130

98

при 0°С

не менее 28

34

2

Температура размягчения по кольцу и шару

°С

ГОСТ 22245-90

не ниже 43

46,0

3

Растяжимость: при 25°С

см

ГОСТ 22245-90

не менее 65

82

при 0°С

не менее 4,0

4,6

4

Изменение температуры размягчения после прогрева

°С

ГОСТ 22245-90

не более 5

4,0

5

Индекс пенетрации

 

ГОСТ 22245-90

от -1,0 до +1,0

-0,5

6

Температура вспышки

°С

ГОСТ 22245-90

не ниже 230

317


Результаты определения водостойкости асфальтобетона на минеральных заполнителях различного происхождения приведены в таблице 3.

Таблица 3. Водостойкость асфальтобетонов различного минерального состава.

Происхождение

горной

породы

Содержание резиновой крошки, %

Плотность, ρ г/см3

Водонасыщение, W %

Коэффициент водостойкости, Кв

Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, Кдлв

Осадочная

0

2,51

2,01

0,86

0,63

10

2,51

2,57

0,98

0,76

15

2,50

3,72

0,87

0,72

20

2,49

4,03

0,83

0,68

Эффузивная

0

2,67

1,17

0,96

0,80

10

2,68

1,13

0,99

0,85

15

2,67

1,03

1,00

0,86

20

2,67

1,27

0,89

0,71


В графическом отображении данные из таблицы 1 выглядят следующим образом, рисунки 2, 3.

Рисунок 2. Водостойкость с использованием резиновой крошки.

Рисунок 3. Водостойкость при длительном водонасыщении с использованием резиновой крошки.

В результате проведенных экспериментов можно сделать вывод о положительном влиянии РБВ на водостойкость асфальтобетона. Однако, по полученным данным можно судить о различном оптимальном содержании резиновой крошки в РБВ, в зависимости от происхождения исходной горной породы. В то время как для осадочных горных пород оптимальным содержанием является ~9-11%, для изверженных оптимум сдвигается до ~13-15%.

Список литературы

  1. Иванов С. А. Обоснование влияния технологии производства резинобитумного вяжущего на физико-химические свойства. [Текст] / С. А. Иванов, Е. М. Вахьянов, С. Н. Шабаев // Вестник КГУСТА. – 2016. – №1 (51). – С. 222-228.
  2. Аминов Ш. Х. Битум, полимер, адгезив. Особенности производства и применения композиций [Текст] / Ш. Х. Аминов, И. Б. Струговец // Автомобильные дороги. – 2010. - № 1. – С. 55-57.
  3. Михайлов Н. В. Основы улучшения и регулирования свойств дорожных битумов и битумоминеральных материалов [Текст] / Н. В. Михайлов // Балашиха: Союздорнии, 1965. - 48с.
  4. Шабаев С. Н. Факторы, влияющие на эффективность процесса модификации нефтяных битумов резиновой крошкой [Текст] / С. Н. Шабаев // Научный журнал строительства и архитектуры. – 2018. - №1 (49). – С. 46-55.
  5. Беляев П. С. Исследование влияния резиновой крошки на физико-механические показатели нефтяного битума в процессе его модификации [Текст] / П. С. Беляев, М. В. Забавников, О. Г. Маликов, Д. С. Волков // Вестник ТГТУ. – 2005. – Т. 11. - №4. – С. 923-930.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его изготовление и доставку, составляет 300 рублей для России и 600 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость печатного свидетельства о публикации составляет 100 рублей

Реквизиты для оплаты через банк