10 - 08 - 2020
SOFiSTiK – универсальный программный комплекс, использующий метод конечно-элементного анализа
Сбор нагрузок и расчет по грунту фундаментов опор автодорожных, железнодорожных и пешеходных мостов
ООО Малое инновационное предприятие Технопарк МАДИ

Материалы

Холодный регенерированный асфальт с комплексными органическими вяжущими

С.М. Евтеева

 

Одним из способов улучшения свойств асфальта является применение комплексных органических вяжущих. К комплексным органическим вяжущим относят вяжущие, состоящие из двух и более компонентов, в которых содержание основного компонента составляет менее 90% по массе.

Известен опыт получения и применения комплексных вяжущих из нефтяных и сланцевых битумов [1]. Это дает возможность получения вяжущего с улучшенными свойствами и позволяет решать проблему возрастающего дефицита нефтяных битумов. Несмотря на преимущества таких вяжущих (снижение стоимости строительства, повышение адгезии к минеральным материалам), их приготовление и применение связано с рядом трудностей. В связи с различиями химического состава этих материалов, их структуры количество вводимого в нефтяные битумы сланцевого битума обычно не превышает 15%. При большем содержании смесь получается нестабильной, способной расслаиваться. Приготовление комплексных органических вяжущих по традиционной горячей технологии требует повышенного расхода энергетических и трудовых ресурсов. Кроме того, сланцевые битумы токсичны. Нагрев их до высоких температур сопровождается выделением фенолов, окислов серы, канцерогенных углеводородов и др., что делает их особо опасными в отношении охраны окружающей среды, вероятности возникновения профессиональных заболеваний рабочих.

В СГТУ предложена технология, исключающая необходимость заблаговременного приготовления комплексных органических вяжущих обычным горячим способом [2]. В увлажнённые составляющие асфальтовой смеси одновременно, раздельно, в любом количественном соотношении вводятся сланцевый и нефтяной битумы. В процессе перемешивания происходит раздельное независимое диспергирование их твёрдыми эмульгаторами, роль которых выполняют минеральные порошки и частично пески. В объёме асфальтовой смеси образуется прямая смешанная, медленнораспадающаяся эмульсия, дисперсной фазой которой являются отдельно существующие глобулы сланцевого и нефтяного битумов.

В процессе испарения из смеси воды под действием температур, продиктованных нагревом асфальтового покрытия  (до 50оС и выше) [3], проявляется двусторонняя диффузия: мицеллы сланцевого битума проникают в межмицеллярное пространство нефтяного битума, а отдельные цепи молекул и мицеллы нефтяного битума проникают в сланцевый битум. Двусторонняя диффузия завершается образованием комплексного органического вяжущего вещества и приводит к изменению его структуры в сторону более стабильной «золь»-системы по сравнению с исходным сланцевым битумом, дисперсная среда которого обогащается стабильными углеводородами, а общее количество твердых частиц дисперсной фазы увеличивает степень структурированности комплексного вяжущего.

При этом, кроме физического процесса диффузии, не исключена возможность реакционного взаимодействия с образованием новых химических связей за счет наличия функциональных групп в молекулах сланцевого битума (фенольные гидроксильные группы, подвижный водород ароматического ряда, карбонильные и другие группы).

В покрытии, по мере испарения воды, на минеральных зернах формируются практически однородные пленки комплексного вяжущего, сложенные из агрегатов нефтяного битума с продиффундировавшей в них средой сланцевого битума, агрегатов сланцевого битума с продиффундировавшим в них нефтяным битумом, а также из новых химических соединений, образовавших в вяжущем веществе новую фазу.

 

Основные физико-механические свойства регенерированного асфальта с составленными вяжущими

Порода мине-ральной части

Дозировка битума, %, от общей массы вяжущего

Объ-емная масса,

г/см3

Водо-насы-щение, % по объе-му

Набу-хание, % по объему

Предел прочности при сжатии, МПа, при температуре

Коэффици-ент во-достой-кости

Коэффициент водостойкости при длительном водонасы-щении

БСД 90/130

БНД 90/130

20оС

50оС

Извест-няк

100

2,18

7,24

0,09

2,5

1,3

0,97

0,80

80

20

2,19

7,83

0,10

2,6

1,4

0,97

0,82

60

40

2,18

8,24

0,12

2,6

1,5

0,97

0,82

40

60

2,17

8,74

0,13

2,8

1,5

0,98

0,85

Гранит

100

2,21

6,48

0,04

2,4

1,2

0,96

0,78

80

20

2,22

6,54

0,06

2,3

1,3

0,96

0,81

60

40

2,21

6,96

0,07

2,4

1,4

0,97

0,82

40

60

2,18

7,18

0,10

2,6

1,4

0,97

0,82

 

Исследовались физико-механические свойства регенерированного асфальта типа В, содержащего 50% дробленого асфальтового лома, 40% высевок, 10% известнякового минерального порошка, 6% воды и 5% комплексного вяжущего на основе сланцевого битума БСД 91/130 с добавками нефтяного битума БНД 91/130, который вводился в количестве 20, 40, 60% от общей массы вяжущего.

Результаты исследований, приведенные в таблице, показывают, что увеличение содержания нефтяного битума в комплексном вяжущем приводит к повышению прочностных свойств асфальта. Однако водонасыщение и набухание асфальтовых образцов при этом несколько ухудшаются, что объясняется лучшей адгезией сланцевого битума к минеральным материалам и способностью образовывать более однородную пленку на их поверхности по сравнению с нефтяным битумом.

Образцы регенерированного асфальта с комплексным сланцебитумным вяжущим, приготовленные с применением известняковых высевок, за исключением водонасыщения, отвечают требованиям       ГОСТ 9128-97 к горячему плотному асфальту I марки  для  IV-V  дорожно-климатических зон.

Замена известняковых высевок на гранитные приводит к некоторому снижению физико-механических свойств регенерированного асфальта, которые удовлетворяют требованиям, предъявляемым ГОСТ 9128-97 к горячему плотному асфальту II марки для II-V дорожно-климатических зон.

Литература

1. Сланцевые вяжущие в дорожном строительстве / М.Н. Першин, М.Ф. Никишина, А.П. Архипова, Е.Н. Баринов, С.А. Козлов,  Г.В. Кореновский, Л.Р. Шверова. М.: Транспорт, 1981. 151 с.

2. Горнаев Н.А. Регенерированный асфальт с составленными дисперсными вяжущими / Н.А. Горнаев, В.Е. Никишин // Актуальные проблемы транспорта России: тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. / СГТУ. Саратов, 1999. Вып. 3. С. 107–109.

3. Автомобильные дороги: Проектирование и строительство / под ред. В.Ф. Бабкова и др. М.: Транспорт, 1983. 240 с.

Новости ФОРУМА
 
 

 

Транспортные сооружения - научный журнал

Кафедра Транспортное строительство СГТУ

Блог о расчeтах мостов Портал мостостроителя

Ingener.kz: Всё для инженеров

СК Стройкомплекс-5