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