CC BY
0Scholarly Publisher RS Global Sp. z O.O.
ISNI: 0000 0004 8495 2390
Dolna 17, Warsaw, Poland 00-773 Tel: +48 226 0 227 03 Email: editorial_office@rsglobal.pl
JOURNAL p-ISSN e-ISSN PUBLISHER
World Science
2413-1032
2414-6404
RS Global Sp. z O.O., Poland
ARTICLE TITLE AUTHOR(S)
ARTICLE INFO
DOI
RECEIVED ACCEPTED PUBLISHED
ASSESSMENT OF THE IMPACT OF FLY ASH ON THE TECHNOLOGICAL AGING OF BITUMEN IN THE ASPHALT BINDER SYSTEM
V.I Kaskiv, O.V. Sokolov, V.V. Mozghovyi
V.I Kaskiv, O.V. Sokolov, V.V. Mozghovyi. (2024) Assessment of the Impact of Fly Ash on the Technological Aging of Bitumen in the Asphalt Binder System. World Science. 1(83). doi: 10.31435/rsglobal_ws/30032024/8109
https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30032024/8109 12 February 2024 19 March 2024 21 March 2024
LICENSE
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
© The author(s) 2024. This publication is an open access article.
ASSESSMENT OF THE IMPACT OF FLY ASH ON THE TECHNOLOGICAL AGING OF BITUMEN IN THE ASPHALT BINDER SYSTEM
V.I. Kaskiv
PhD in Technics, Deputy Director for Research State Enterprise "National Institute for Infrastructure Development", Kyiv, Ukraine ORCID ID: 0000-0002-8074-6798
O. V. Sokolov
Head of the Laboratory of Bituminous Binders, Department of Bituminous Binders and Asphalt Concrete, National Institute of Infrastructure Development, Kyiv, Ukraine ORCID ID: 0000-0002-4694-9647
V.V. Mozghovyi
Doctor of Technical Sciences, Head of the Department of Road Construction Materials and Chemistry National Transport University, Kyiv, Ukraine ORCID ID: 0000-0002-1032-8048
DOI: https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30032024/8109
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Received: 12 February 2024 Accepted: 19 March 2024 Published: 21 March 2024
KEYWORDS
Asphalt Concrete, Asphalt Binder, Fly Ash, Environmental Protection, Mineral Powder, Technological Aging.
In Ukraine, about 30% of all electricity is generated from the combustion of solid fuels such as coal, oil shale, and peat. In our country, there are about 15 operating thermal power plants that generate about 5-6 million tons of ash and slag waste per year. Thus, the fuel and energy sector waste generated in the furnaces of thermal power plants is a huge accumulation of ash in the form of dusty residues and lumpy sludge, as well as various ash and slag mixtures. These products of high-temperature treatment (1200 °C - 1700 °C) of the mineral part of the fuel are widely used in many countries of the world, and given the global trend towards an increase in the share of the secondary market for waste, we should predict an increase in the rate of their processing in Ukraine.In Ukrainian practice, asphalt concrete is mainly used as a mineral powder obtained by grinding carbonate rocks in accordance with DSTU B V.2.7-119 and DSTU B V.2.7-121. At the same time, millions of tons of dusty waste - fly ash - are generated at Ukrainian power generating enterprises as a result of coal combustion. This material meets the requirements of DSTU B V.2.7-121 and can be used for the production of asphalt mixtures. However, it has not been sufficiently studied how fly ash affects the technological aging of bitumen.The aim of this study is to evaluate the effect of fly ash aggregates on the technological aging of bitumen in the asphalt binder system in comparison with traditional mineral powders of various origins. It was found that fly ash is close to the performance of limestone aggregate and can be used as an asphalt filler in asphalt concrete.As a result of the laboratory studies and analysis of the results of the impact of technological aging on the asphalt binder, we can state that the aging index of asphalt binder with fly ash is intermediate between limestone mineral powder and granite dust and is close to that of asphalt binder with limestone mineral powder. This may indicate that the use of fly ash as a mineral powder in asphalt mixtures will not negatively affect their technological aging. Other studies of the
physical and mechanical properties of asphalt concrete with fly ash performed by the authors allow us to conclude that fly ash, as a material, is suitable for use as an aggregate for asphalt concrete mixtures.
Citation: V.I Kaskiv, O.V. Sokolov, V.V. Mozghovyi. (2024) Assessment of the Impact of Fly Ash on the Technological Aging of Bitumen in the Asphalt Binder System. World Science. 1(83). doi: 10.31435/rsglobal ws/30032024/8109_
Copyright: © 2024 V.I Kaskiv, O.V. Sokolov, V.V. Mozghovyi. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
1.Вступ.
Вщомо, що негативш наслщки старшня б^уму, головним чином, обумовлеш його окисленням, що викликано високими температурами i дieю кисню, за яких вщбуваеться об'еднання бпуму з мшеральними матерiалами, умовами навколишнього середовища, в яких працюе б^ум у дорожньому шар^ впливами зумовленими транспортними навантаженнями тощо. Пщ старшням розумieться вся сукупшсть незворотних змш структури, фiзичних i мехашчних властивостей б^уму, що спостер^аються при збертанш, технолопчних процесах виготовлення асфальтобетонно! сумiшi та експлуатаци. Як правило, хiмiчнi перетворення в бпумах призводять до утворення високомолекулярних конденсованих молекул. Окислення е домiнуючою причиною старiння бiтумiв [1]. Вщ складу бiтуму i, насамперед вщ наявностi легкоокислюючих груп i зв'язкiв у молекулах залежить його схильшсть до старiння [2].
Дослщження [1, 3-5] показали, що незворотш змiни властивостей асфальтобетонних сумшей та асфальтобетонiв у процесi старшня обумовлеш як зовшшшми чинниками (кисень, температура, ультрафюлетове та радiацiйне випромшювання, вода), так i внутрiшнiми чинниками (структурно-реолопчний тип та консистенцiя бггуму) хiмiко-мiнералогiчний склад мiнеральних компоненпв асфальтобетону (тип гранулометрп, ступiнь ущшьнення асфальтобетону).
Старiння починаеться в процес виробництва асфальтобетонно! сумiшi та продовжуеться при термостатуванш, транспортуваннi до мюця укладання сумiшi в конструктивнi шари нежорстких дорожнiх одягiв та в умовах експлуатаци. Зниження показниюв асфальтобетону вщбуваеться за рахунок змши структури б^уму, а отже, i його властивостей на покритп з'являються деформаци у виглядi трiщин. Процеси, як вiдбуваються на молекулярному рiвнi в б^ум^ призводять до макроскопiчних змш в асфальтобетон^ що виражаються у шдвищенш крихкостi, зниженнi пластичностi тощо. Багаторiчнi спостереження у процесi експлуатаци дорожшх покригтiв, а також лабораторш дослiдження [5] показали, що одшею з основних причин виникнення деформацш на автомобiльних дорогах з часом е атмосферш чинники. Вiдомо, якщо величина внутрiшнього напруження, що виникае в покритп пiд дiею автомобшьного руху, не перевищуе iснуючу мщнють покриття, вона не зменшуе довговiчнiсть асфальтобетону, а сприяе навiть додатковому змщненню, що виражаеться в першi роки експлуатаци його доущiльненням. На властивосн асфальтобетону значно впливае спшьна дiя навантажень i температури, залежно, вiд яких асфальтобетон може перебувати у рiзних реологiчних станах. Процесами, що викликають незворотнi змiни складу та властивостей бiтумiв е:
- випаровування легких складових (масла), що вщбуваеться в поверхневому шарi б^уму незначно! товщини i залежить вщ в'язкостi бiтуму i температури;
- оксиполiмерiзацiя компонентiв бiтуму, що вщбуваеться головним чином на зовшшнш поверхш в'яжучого, що пiддаеться безпосередньо! ди свiтла або ультрафiолетових променiв;
- полшонденсащя, що вщбуваеться пiд впливом кисню, i е основним процесом, що змiнюe склад i структуру б^уму при старiннi [6].
В асфальтобетон процеси старiння бiтумiв вщбуваються за тим самим механiзмом, як i у вiльному бiтумi, хоча е деяю особливостi, обумовленi присутшстю мiнеральних матерiалiв. Дослiдники у сво1х роботах [1, 4-6] зазначають, що адсорбцшш шари порiвняно з вшьним бiтумом мають одну важливу перевагу: молекули бпуму в адсорбованих шарах мають набагато меншу рухливiсть, шж у вiльному бiтумi, що знижуе 1хню реакцiйну здатнiсть. Це спостер^аетъся в тому, що сумiш б^уму з мiнеральним наповнювачем при пщвищеному вмiстi мiнерального порошку (наприклад, при виробнищи литих асфальтобетонних сумiшей) перемшують при високих температурах (215 - 230) °С, при цьому не спостер^аеться значного окислення бiтумiв, що обумовлено тим, що у таких сумшах оргашчне в'яжуче в основному знаходиться в адсорбцшно-сольватному станi на поверхш мiнерального порошку, питома поверхня якого набагато вища, нiж у звичайних бiтумомiнеральних композицiях. Продовженням iндукцiйного перiоду ланцюгових реакцiй, що вщбуваються в б^ум^ можна досягти збшьшення строку служби асфальтобетонного покриття [6]. Це виршуеться пiдбором мiнеральних матерiалiв, що уповiльнюють процеси окислення, та введенням у бгтум iнгiбiторiв.
2. Результати дослщжень та обговорення.
У попередшх дослiдженнях [15, 16] було встановлено, що фiзико-механiчнi показники асфальтобетону iз золою винесення практично не вiдрiзняються вiд показникiв асфальтобетону зi стандартним наповнювачем, а водо- та морозостшюсть в деяких випадках е вищою. Оскiльки бiльшiсть дослiдникiв [6 - 8] вважають, що ки^ мiнеральнi матерiали прискорюють процеси старшня бiтуму, тому доцiльно вивчення старшня асфальтов'яжучого iз золою винесення.
Старшня бiтуму проводили згiдно з EN 12607-1 [9] методом RTFOT, так як стандартна методика випробування бiтумiв на старшня (ГОСТ 18180 [10]), яку використовували рашше, не вщтворюе реально! картини старшня в'яжучого, тому що на поверхш випробуваних зразюв утворюеться полiмерна оксидна плiвка, яка перешкоджае доступу кисню повiтря в об'ем в'яжучого. Вщбуваються тшьки процеси полiмеризацil в поверхневому шарi, як це мае мюце в асфальтобетонному покритп при його експлуатацп. При цьому чим бшьша схильнiсть в'яжучого до старшня, тим швидше утворюеться захисна плiвка i тим менш адекватний кiнцевий результат. Бiльш точш результати дозволяе отримати метод RTFOT, за яким схильнiсть в'яжучих до старшня оцшюють в кра1нах Свропи. На вiдмiну вiд [10] про^вання в'яжучих виконуеться в скляних стаканах iз постiйним перемiшуванням, що забезпечуе оновлення поверхш в'яжучого та контакт з пов^рям, яке безперервно подаеться в термошафу. Таким чином можна зазначити, що метод RTFOT бшьш точно моделюе старшня б^уму в процес приготування асфальтобетонно! сумiшi [4].
1ндекс старiння визначали як вщношення динамiчноl в'язкостi асфальтов'яжучого шсля процедури старiння до динамiчноl в'язкосп не зiстареного асфальтов'яжучого.
Динамiчну в'язюсть визначали як вiдношення прикладеного напруження зсуву до швидкостi зсуву вщповщно до EN 13302 [11].
Загальновизнано, що для в'язкопружних систем, якими е б^уми в областi температур розм'якшення i вище, фундаментальною !х реологiчною характеристикою е динамiчна в'язкiсть.
Динамiчну в'язкiсть всiх дослiджуваних об'екпв визначали за температури !х розм'якшеносп та температурах 70 °С, 90 °С, 135 °С , 165 °С та 180 °С.
Результати випробування вихщних матерiалiв наведено в таблиц 1 та таблицях 2.
Ta6nu^ 1. Pe3ynbTaTH Bunpo6yBaHHa 6iTyMy MapKH EHfl 70/100.
H. HanMeHyBaHHa noKa3HHKa, ognHnma BHMipMBaHHa Pe3y^bTaTn BnnpoöyBaHHa BnMorn ACTy 4044
1 neHeTpamia 3a TeMnepaTypn 25 °C, 0,1 mm 78 Big 70 go 100
2 TeMnepaTypa p03M'aKmeH0cri 3a Mb^M i Ky^era, °C 47,5 Big 45 go 51
3 TeMnepaTypa KpnxKoeri, °C MiHyc 23 He BH^e Hi® MiHyc 13
4 Po3Ta®HicTb 3a TeMnepaTypn 25 °C, cm 95 He MeHme Hi® 60
5 iHTepBan nnacTHHHOcri, °C 70 -
6 3MiHa Macn nic^a nporpiBaHHa, % 3a MacoM 0,12 He öi^bme Hi® 0,9
7 3a^nmKOBa neHeTpamia, % 65 He öi^bme Hi® 59
8 3MiHa TeMnepaTypn p03M'aKmeH0CTi, °C 5,2 He öi^bme Hi® 6,0
9 iHgeKC neHeTpamii MiHyc 0,91 Big MiHyc 2,0 go 1,0
3pa3KH ac$anbT0B'a®ynoro nigroTOBnroBanu 3rigH0 3 flCTY EN 13179-1 [12] aKHH
Bigpi3HaeTbca Big npuHHaTHx b YKpaiHi tum, ^o CKnagHHKH ac$anbT0B'a®ynoro g03yroTb 3a 06'eM0M, a He 3a Macoro. Це gae 3Mory 6inbm tohho oxapaKTepH3yBaTH CTpyKTypyrony 3gaTHicTb HanoBHroBaniB.
3MiHy TeMnepaTypn p03M'aKmeH0CTi nicna nporpiBaHHa BH3Hananu aK piзннцro TeMnepaTyp p03M'aKmeH0CTi, BH3HaneHux 3rigH0 3 flCTY EN 1427 [13] go Ta nicna Bunpo6yBaHHa Ha nporpiBaHHa 3rigH0 3 flCTY EN 12607-1 [9].
Pe3ynbTaTH BHnpo6yBaHb b Ta6nu^ 3 n0Ka3yroTb, ^o ac$anbT0B'a®yne i3 3onoro BHHeceHHa e 6inbm CTiÖKHM go CTapiHHa Hi® 3 BanHaKOBHM HanoBHroBaneM, Haöripmoro CTiÖKicTro go CTapiHHa BuaBHBca rpamTHHH nun. flam pe3ynbTaTH 3acBignunH, ^o OKcngH, aKi 3HaxogaTbca b 30ni BHHeceHHa Ta b квapцнтномy nuny He BnnuBaroTb Ha noripmeHHa CTiÖKOCTi go CTapiHHa 6iTyMy. 3rigH0 3 OKcngHHM CKnagoM y Bcix gocnig®yBaHux 30n BHHeceHHa, noHag 70 % CKnagaroTb OKcngH cuni^ro Ta anroMiHiro. 3a Knacu^iKa^ero, цi 30nu BigHOCHTbca go Kucnoi npHX0BaH0 aKTHBHoi' 30nu [14]. To6to ochobhhmh CKnagoBHMH 30nu BHHeceHHa TEC e SiO2 Ta AI2O3, aKi 3HaxogaTbca y CKnonogi6mM $a3i. 3HanHa nacTHHa SiO2 3HaxoguTbca y $opMi квapцy, Togi aK AI2O3 MicTHTbca y Mynrri.
3a peÖTHHroBHM MeTogoM o^HroBaHHa pe3ynbTaTiB HaBegeHHx b Ta6nu^ 3 3a eTanoHHHH 3pa30K MO^Ha B3aTH ac$anbT0B'a®yne 3 BanHaKOBHM MiHepanbHHM HanoBHroBaneM, aKe Mae 5 6aniB. To6to 3a pe3ynbTaTH Ta6nu^ 3 ac$anbT0B'a®yni M0®Ha po3MicTHTH b TaKOMy nopagKy: 30na BHHeceHHa 3 EypmTHHCbKOi TEC (4 6anu), BanHaKOBHH HanoBHroBan Ta 30na BHHeceHHa 3 flapHH^KOi TEC (5 6aniB), 30na BHHeceHHa 3 TpuninbCbKOi TEC (6 6aniB), квapцнтннн nun (9 6aniB), rpaHiTHHH nun (11 6aniB). Bign0BigH0 go тa6nнцi 1 30na BHHeceHHa 3 EypmTHHCbKOi TEC e Kpa^oro 3a criÖKicTro go TexHonorinHoro CTapiHHa.
Таблиця 2. Результати випробування наповнювачiв.
Результати випробування
Ч. ч. Найменування показнишв, одиниця вим1рювання Вапнякового МП Зола винесення Бурштинсько! ТЕС Зола винесення Дарницько! ТЕС Зола винесення Тритльсько! ТЕС Кварцитний пил Граштний пил
1 Зерновий склад — вм1ст частинок, вщсоток за масою: — др1бшше н1ж 0,071 мм 87,6 86,3 85,7 83,1 87,6 80,7
— др1бшше н1ж 0,315 мм 99,7 99,8 99,9 99,9 99,7 90,6
— др1бшше шж 1,25 мм 100 100 100 100 100 100
2 Дшсна густина, г/см3 2,63 2,61 2,59 2,60 2,94 2,68
3 Середня густина, г/см3 1,85 1,78 1,73 1,78 1,99 1,84
4 Пориспсть у раз1 ущшьнення 40 МПа, вщсоток за об'емом 29,7 33,2 34,8 31,8 32 34,6
5 Набрякання зразкiв 1з сум1ш1 порошку з бпумом, вщсоток за об'емом 0,4 1,2 1,8 1,6 0,1 0,2
6 Бпумоемшсть, г 49 41,3 45,8 43,8 58,2 69
Таблиця 3. Визначення змши температури розм'якшеносп (структуруючо! здатностi) пiсля прогрiття.
Тип наповнювача До прогр1вання Шсля прогр1вання Змша температури розм'якшеносп, °С Рейтинг стшкосп до старшня Рейтинг структуруючо! здатносп
Биум марки 70/100 47,5 52,7 5,2 - -
Вапняковий МП 59,9 61,4 1,5 4 1
Зола винесення з Бурштинсько! ТЕС 60,9 61,5 1 1 3
Зола винесення з Дарницько! ТЕС 60,4 61,8 1,4 3 2
Зола винесення з Тритльсько! ТЕС 61,0 62,3 1,3 2 4
Кварцитний пил 62,0 63,5 1,5 4 5
Граштний пил 61,5 63,6 2,1 5 6
Для визначення достовiрностi даних результат були проведет додатковi дослщження впливу технологiчного старшня на реологiчнi властивостi асфальтов'яжучого, результати наведен в таблицi 4.
Аналiз результатiв випробування показав, що тд час технологiчного старiння мае мюце зростання динамiчноi в'язкостi асфальтов'яжучого. Найбшьше зростання динамiчноi в'язкостi асфальтов'яжучого вщбуваеться за температури 70 °С, вщповщно за ще'1 температури отримано найвищi iндекси старiння за змiною динамiчноi в'язкостi (рисунок 1).
Найменшим шдексом старiння характеризуеться асфальтов'яжуче з вапняком та кварцитом, а саме 1,66 та 1,67 вщповщно. Найбшьшим шдексом старшня характеризуеться асфальтов'яжуче з граштом. Для асфальтов'яжучих iз золою винесення характерними е промiжнi значення шдексу старiння, якi становлять вiд 1,85 до 1,94.
З тдвищенням температури шдекс старiння всiх асфальтов'яжучих зменшуеться (рисунок 2). При цьому для асфальтов'яжучого з вапняком зменшення шдексу старшня е найнижчим i становить 0,05. Найбшьше зменшення шдексу старшня е характерним для асфальтов'яжучого з кварцитом, граштом та золою винесення Бурштинсько'1 ТЕС i Дарницько'1 ТЕС, а саме на 0,36, 0,35 та 0,34 i 0,36 вщповщно. Промiжне зменшення шдексу старшня характерне для асфальтов'яжучого iз золою винесення Трипшьсько! ТЕС, а саме на 0,22.
1з пщвищенням температури випробування шдекс старшня асфальтов'яжучих стае дедалi меншим (рисунок 3 i рисунок 4) i за температури 180 °С в деяких випадках старшня практично не вщбуваеться (рисунок 5). Найменшим шдексом старшня характеризуеться асфальтов'яжуче з кварцитом та золою винесення Бурштинсько'1' ТЕС (1,02), найбшьшим - асфальтов'яжуче з граштом (1,97).
Таблиця 4. Результати визначення впливу технологичного старшня на реолопчш властивосп асфальтов'яжучого.
70 °С 90 °С 135 °С 165 °С 180 °С
Вапняковий МП до про^вання Швидшсть обертання шпинделя, об/хв 0,25 2 50 150 200
Динамiчна в'язк1сть Пахс 860 90 3,70 0,86 0,42
Вапняковий МП тсля про^вання Швидкiсть обертання шпинделя, об/хв 0,08 1 25 100 200
Динамiчна в'язк1сть Пахс 1425 145 5,10 1,04 0,46
1ндекс старiння 1,66 1,61 1,38 1,21 1,10
Зола-винесення з Бурштинсько! ТЕС до про^вання Швидкiсть обертання шпинделя, об/хв 0,15 1 30 100 200
Динамiчна в'язк1сть Пахс 1000 120 4,80 1,23 0,57
Зола-винесення з Бурштинсько! ТЕС шсля про^вання Швидшсть обертання шпинделя, об/хв 0,06 0,6 25 100 250
Динамiчна в'язшсть Пахс 1920 189 6,30 1,40 0,58
1ндекс старiння 1,92 1,58 1,31 1,14 1,02
Кварцитний пил до про^вання Швидкiсть обертання шпинделя, об/хв 0,2 0,8 20 100 250
Динамiчна в'язк1сть Пахс 1350 163 6,40 1,46 0,62
Кварцитний пил тсля про^вання Швидкiсть обертання шпинделя, об/хв 0,05 0,6 25 100 250
Динамiчна в'язк1сть Пахс 2250 213 7,10 1,51 0,63
1ндекс старiння 1,67 1,31 1,11 1,03 1,02
Продовження таблищ 4.
Зола-винесення з Дарницько! ТЕС до прогр1вання Швидшсть обертання шпинделя, об/хв 0,2 0,8 20 100 250
Дина\пчна в'язшеть Пахс 1275 151 5,80 1,36 0,58
Зола-винесення з Дарницько! ТЕС теля прогр1вання Швидшсть обертання шпинделя, об/хв 0,05 0,6 25 100 250
Динам1чна в'язшеть Пахс 2360 225 7,70 1,66 0,65
1ндекс стар1ння 1,85 1,49 1,33 1,22 1,12
Зола-винесення з Тритльсько! ТЕС до прогр1вання Швидшсть обертання шпинделя, об/хв 0,15 1 30 100 200
Дина\пчна в'язшеть Пахс 1365 164 6,30 1,53 0,67
Зола-винесення з Тритльсько! ТЕС теля прогр1вання Швидшсть обертання шпинделя, об/хв 0,06 0,6 25 100 250
Динам1чна в'язшеть Пахс 2650 289 9,30 1,95 0,77
1ндекс стар1ння 1,94 1,76 1,48 1,27 1,15
Граттний пил до прогр1вання Швидшсть обертання шпинделя, об/хв 0,15 1 30 100 200
Дина\пчна в'язшеть Пахс 1360 151 6 1,43 0,62
Граттний пил теля прогр1вання Швидшсть обертання шпинделя, об/хв 0,06 0,60 25 100 250
Динам1чна в'язшеть Пахс 4330 428 13,90 2,96 1,22
1ндекс стар1ння 3,18 2,83 2,32 2,07 1,97
№ s Я
'S.
ез н
а
Ol
а
3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00
3,18
1,92 1,85 1,94
1,66 1,67
Вапняковий Зола-винесення Кварцитний пил Зола-винесення Зола-винесення Граттний пил
наповнювач Бурштинсько! Дарницько! ТЕС Трипшьсько1
ТЕС ТЕС
Матерia.i асфальтов'яжучого
Рисунок 1.1ндекс старшин за температуры 70 °С залежно в'к) материалу
асфалътов 'яжучого.
3,00
2,50
2,00
2,83
§■
H о о ■A
4
1,50
1,00
0,50
1,61
1,76
1,58
1,49
1,31
0,00
Вапняковий Зола-винесення Кварцитний Зола-винесенняЗола-винесення Граштний пил наповнювач Бурштинсько! пил Дарницько! Трипшьсько!
ТЕС ТЕС ТЕС
IYIaicpia.1 асфальтов'яжучого
Рисунок 2.1ндекс cmapiiuin за температуры 90 °С залежно eid материалу
асфалътов 'яжучого.
в я я 'S.
ез н
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
2,32
1,38
1,31
1,33
1,11
1,48
Вапняковий Зола-винесення Кварцитний пил Зола-винесення Зола-винесення Граштний пил
наповнювач Бурштинсько! Дарницько! ТЕС Трипшьсько!
ТЕС ТЕС
Матерia.i асфальтов'яжучого
Рисунок 3.1ндекс старшня за температуры 135 °С залежно eid мamepiaлy
асфалътов 'яжучого.
К s
.3 '2.
03 H
a 01
a
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
2,07
1,21
1,14
1,03
1,22 1,27
Вапняковий Зола-винесення Кварцитний пил Зола-винесення Зола-винесення Граштний пил
наповнювач Бурштинсько! Дарницько! ТЕС Трипшьсько!
ТЕС ТЕС
Матер i ал асфальтов'яжучого
Рисунок 4.1ндекс старшня за температуры 165 °С залежно eid материалу
асфалътов 'яжучого.
К я
.3 '2.
ез н
а
Ol
a
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
1,97
1,10
1,02
1,02
1,12
1,15
Вапняковий Зола-винесення Кварцитний пил Зола-винесення Зола-винесення Граштний пил
наповнювач Бурштинсько! Дарницько! ТЕС Трипшьсько!
ТЕС ТЕС
Maiepia i асфальтов'яжучого
Рисунок 5.1ндекс старшня за температура 180 °С залежно eid материалу
асфалътов 'яжучого.
Температура
I Вапняковий наповнювач ■ Зола-винесення Бурштинсько! ТЕС
Кварцитний пил ■ Зола-винесення Дарницько! ТЕС
Рисунок 6. Портвняння логарифму в 'язкоспп асфалътов 'яжучого до cmapiiuin.
■ Вапняковий наповнювач Кварцитний пил
165 °С Г
18(ГТ
I Зола-винесення Бурштинсько! ТЕС I Зола-винесення Дарницько! ТЕС
Рисунок 7. Пор1вняння логарифму в 'язкоспи асфалътов 'яжучого теля cmapiuun.
Таблиця 5 Результати визначення рейтингу впливу технологичного старшня на реолопчш властивостi асфальтов'яжучого.
Температура °С Вапняковий наповнювач Зола винесення з Бурштинсько! ТЕС Кварцитний пил Зола-винесення з Дарницько! ТЕС Зола-винесення з Тришльсько! ТЕС Граштний пил
Рейтинг в язкосп до старшня 70 1 2 4 3 5 6
90 1 2 4 3 5 3
135 1 2 6 3 5 4
165 1 2 4 3 6 5
180 1 2 4 3 6 5
Рейтинг в язкосп шсля старшня 70 1 2 3 4 5 6
90 1 2 3 4 5 6
135 1 2 3 4 5 6
165 1 2 3 4 5 6
180 1 2 3 4 5 6
Рейтинг вдексу старшня 70 1 4 2 3 5 6
90 4 3 1 2 5 6
135 4 2 1 3 5 6
165 3 2 1 4 5 6
180 2 1 1 3 4 5
Сума балiв - 24 32 43 50 76 82
Порiвняння в'язкосп асфальтов'яжучого з pi3HK^ наповнювачами наведенi на рисунку 6 та 7.
За допомогою отриманих результат дослiдження впливу технологiчного старшня на реолопчш властивосп асфальтов'яжучого, можна визначити рейтинг впливу (таблиця 5) та розмютити в такiй послщовностк вапняковий наповнювач (24 бали), зола винесення з Бурштинсько! ТЕС (32 бали), кварцитний пил (43 бали), зола винесення Дарницько! ТЕС (50 балiв), зола винесення Тришльсько! ТЕС (76 балiв), гранiтний пил (82 бали). Якщо об'еднати рейтинги двох наведених методiв оцiнювання то дана тенденщя не змiниться.
3. Висновоки.
У результат виконаних лабораторних дослщжень й аналiзу результатiв впливу технолопчного старiння на асфальтов'яжучу речовину, можемо зробити висновок, що показники iндексу старiння iз золою винесення показують промiжнi значення мiж вапняковим мшеральним порошком i гранiтним пилом. Ц значення також наближаються до вмюту асфальтов'яжучого з використанням вапнякового мшерального порошку.
Помiрнi значення iндексу старшня асфальтов'яжучого iз золою винесення свщчать про те, що матерiал збер^ае сво! властивостi на прийнятному рiвнi пiд час технологiчного старiння, що робить його ефективним для використання у конструкщях дорожнього покриття. А виконанш авторами iншi дослiдження фiзико-механiчних показникiв асфальтобетонiв iз золою винесення дозволяють зробити висновок, що зола винесення, як матерiал, е придатним для використання в якостi наповнювача для асфальтобетонних сумiшей.
REFERENCES
1. Золотарев В. А. Перспективы повышения долговечности асфальтобетона / В. А. Золотарев // Автомобильный транспорт и дорожное хозяйство на рубеже 3-го тысячелетия: Материалы международной научной конференции. - Харьков: ХГАДТУ, 2000. - С. 58-61.
2. В.И. Братчун, М.К. Пактер, А.А. Стукалов и др. //Технологическое старение дорожного нефтяного битума как двухфакторный процесс / Ресурсоекономш матерiали, конструкци, будiвлi та споруди. Зб. наук. праць. - Рiвне, 2012. - Вип. 23. - С. 31-41.
3. Yang Z., Zhang X., Zhang Z., Zou B., Zhu Z., Lu G. ... Yu H. (2018) Effect of aging on chemical and rheological properties of bitumen. Polymers. Vol. 10, 1345 p. DOI:10.3390/polym10121345.
4. Копинець I.B. Шдвищення довговiчностi асфальтобетонного покриття шляхом зменшення технологiчного мтарiння бiтумiв: Дис. на отр. учен. степ. канд. техн. наук. - Кив, 2021. http://diser.ntu.edu.ua/Kopynets_aref.pdf.
5. Сюньи Г.К. Дорожный асфальтовый бетон / Г.К. Сюньи. - Киев: Госстройиздат УССР, 1962. - 264 с..
6. Колбановская А.С. Дорожные битумы / А.С. Колбановская, В.В. Михайлов. - 1973. - 261 с.
7. Руденская И.М. Органические вяжущие для дорожного строительства: Монография / И.М. Руденская, А.В. Руденский. - 2010. - 526 с.
8. Морозов А.И. Повышение качества щебня из попутно-добываемых пород КМА и органоминеральных материалов на его основе: автореф. дис. ... на соиск. учен. степ. к.т.н.: 05.23.05 / А.И. Морозов. - Харьков, 1987. - 24 с.
9. ДСТУ Б EN 12607-1:2015 Бпум та бпумш в'яжучг Визначення опору до твердшня тд впливом теплоти та повиря. Частина 1. Метод RTFOT (EN 12607-1:2014, IDT).
10. ГОСТ 18180-72 Битумы нефтяные. Метод определения изменения массы после прогрева (СТ СЭВ 4543-84).
11. ДСТУ EN 13302:2019 Бпум та бпумш в'яжучг Визначення динашчно! в'язкосп бпумного в'яжучого з використанням ротацшного вюкозиметра (EN 13302:2018, IDT).
12. ДСТУ EN 13179-1:2021 Методи випробування мшеральних наповнювачiв для бпумомшеральних сумшей. Частина 1. Метод дельта кшьця та кулi (EN 13179-1:2013, IDT).
13. ДСТУ EN 1427:2018 Бпум та бпумш в'яжучг Визначення температури розм'якшеносп за методом к1льця i кулi (EN 1427:2015, IDT).
14. Касьшв В. I., Соколов О. В. Теоретичне обгрунтування використання золи-винесення як наповнювача в асфальтобетонi. Дороги i мости. 2023. Вип. 28. С. 92-98. DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2023.28.092.
15. Касьшв В. I., Соколов О. В. Дослщження впливу наповнювачiв рiзного походження на властивостi асфальтобетонiв. Дороги i мости. 2023. Вип. 27. С. 68-80. DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2023.27.068
16. Касьшв В. I., Копинець I. В., Соколов О. В. Дослщження золи-винесення електрогенеруючих шдприемств з метою li використання як альтернативи вапняковому мiнеральному порошку для виробництва асфальтобетонних сумiшей. Дороги i мости. 2021. Вип. 24. C. 40-47. https://doi.org/10.36100/dorogimosti2021.24.040
