CC BY
1Scholarly 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: [email protected]
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
DETERMINATION OF THE WEIGHT OF FACTORS AFFECTING THE PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF WARM ASPHALT CONCRETE MIXTURES
Mudrychenko Anatolii, Savenko Vyacheslav, Illiash Sergii, Honcharenko Valentyn
Mudrychenko Anatolii, Savenko Vyacheslav, Illiash Sergii, Honcharenko Valentyn. (2024) Determination of the Weight of Factors Affecting the Physical and Mechanical Characteristics of Warm Asphalt Concrete Mixtures. World Science. 1(83). doi: 10.31435/rsglobal_ws/30032024/8116
https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30032024/8116 04 February 2024 06 March 2024 08 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.
DETERMINATION OF THE WEIGHT OF FACTORS AFFECTING THE PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF WARM ASPHALT CONCRETE MIXTURES
Mudrychenko Anatolii
Deputy head of department of technologies of road works of M.P. Shulgin State Road Research Institute State Enterprise - DerzhdorNDI SE, Kyiv, Ukraine ORCID ID: 0000-0001-9787-2523
Savenko Vyacheslav
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department Department of Transport Construction and Property ManagementNational Transport University, Kyiv, Ukraine ORCID ID: 0000-0001-8174-7728
Illiash Sergii
Head of center for road materials and technologies of M.P. Shulgin State Road Research Institute State Enterprise - DerzhdorNDI SE, Kyiv, Ukraine ORCID ID:0000-0001-9787-2523
Honcharenko Valentyn
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Department Department of Transport Construction and Property Management National Transport University, Kyiv, Ukraine ORCID ID: 0000-0003-4240-054X
DOI: https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30032024/8116
ABSTRACT
The article examines the main factors that affect the physical and mechanical characteristics of warm asphalt concrete mixtures. When establishing the most important factors, the method of expert assessments was used. The general scheme of expert surveys included the following stages: selection of experts; formation of questions and compilation of questionnaires; work with experts; formation of rules for determining total scores based on the scores of individual experts; analysis and processing of expert assessments. The main technological and technical parameters were accepted as factors included in the survey. The selection of parameters is based on the analysis of literary sources, taking into account the requirements of national standards [1]. Based on the results of research, it was found that the most significant factors are the temperature of mixing the mixture during preparation, the quantitative content of the energy-saving additive and the amount of asphalt concrete crumb.
Citation: Mudrychenko Anatolii, Savenko Vyacheslav, Illiash Sergii, Honcharenko Valentyn. (2024) Determination of the Weight of Factors Affecting the Physical and Mechanical Characteristics of Warm Asphalt Concrete Mixtures. World Science. 1(83). doi: 10.31435/rsglobal_ws/30032024/8116
Copyright: © 2024 Mudrychenko Anatolii, Savenko Vyacheslav, Illiash Sergii, Honcharenko Valentyn. 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.
ARTICLE INFO
Received: 04 February 2024 Accepted: 06 March 2024 Published: 08 March 2024
KEYWORDS
Asphalt Concrete Mixtures, Energy-Saving Additive, Asphalt Concrete Crumb, Temperature, Physical and Mechanical Indicators.
1. Вступ.
За останш роки в Сврош та США з'явились hobî технологи, що дозволяють знизити температуру приготування гарячих асфальтобетонних сумiшей на 20-40 °C без погiршення мiцнiсних характеристик покриття в порiвняннi з традицшним гарячим асфальтобетоном, що приготовлений на тому ж б^умг Це досягаеться за рахунок вiдносно нових фiзико-хiмiчних ефектiв, що приводять до зниження опору сумiшi зсуву пiд час ïï приготування та ущiльнення. За такими сумшами закрiпили абревiатуру WMA (Warm Mix Asphalt), тобто теплi асфальтобетони.
Використання технологш теплих асфальтобетонiв дае ряд переваг:
- еколопчш аспекти та питання економп енергоресурсiв, тобто зниження витрат енергп та зниження викидiв СО2;
- можливiсть укладати дорожне покриття при нижчих температурах i при цьому забезпечувати необхщну щшьшсть покриття;
- можливiсть транспортувати сумiшi на довшi вiдстанi i при цьому збер^ати рухомiсть при укладанш та ущiльненнi;
- можливють ущiльнювати сумiш з меншим зусиллям (за типових умов, а не в холодну погоду або при тривалому транспортуванш);
- включати бшьшу кшьюсть фрезерованого матерiалу в сумш;
- укладати товстi шари i забезпечувати вщкриття дороги для транспорта в найкоротшi термiни;
- покращеш умови працi робiтникiв, особливо працюючих з литим або мас-тиковим асфальтобетоном.
Очевидно, що використання технологш теплих асфальтобетошв може дати ряд суттевих переваг у порiвняннi iз традицiйними гарячими технолопями. Проте головним питанням на сьогодш е питання надiйностi та довговiчностi покривiв iз теплих асфальтобетошв. Дана група технологш е вщносно молодою, а тому бракуе перш за все практичного досвщу ïï використання.
Фiзико-механiчнi характеристики асфальтобетону в iнтервалi температур так званих теплих сумшей дослщжено в недостатньо повнiй мiрi.
На характеристики асфальтобетону впливають безлiч факторiв, таких як: температура перемшування сумiшi при приготуваннi, вмiст бггуму, вмiст енергозберiгаючоï добавки, зерновий склад мiнеральноï частини сумiшi, тривалiсть перемшування сумiшi при приготуваннi, температура б^уму, кiлькiсть асфальтобетонноï крихти, температура ущшьнення сумiшi, однорiднiсть перемiшування, взаемодiя б^уму та мiнеральних матерiалiв [2, 3, 4].
2. Методика проведення дослщжень.
З метою встановлення найбiльш вагомих факторiв, що впливають на фiзико-механiчнi показники теплого асфальтобетону використаний метод експертних ощнок.
Загальна схема експертних опитувань включала наступи етапи: пiдбiр експертiв; формування питань i складання анкет; робота з експертами; формування правил визначення сумарних оцiнок на основi оцiнок окремих експертiв; аналiз i обробка експертних ощнок.
В якост факторiв, що включенi в опитування були прийнят основнi технологiчнi та техшчш параметри (табл.1). Вибiр параметрiв здiйснений на основi аналiзу лггературних джерел з урахуванням вимог [1].
3. Результати дослщжень та обговорення.
Таблиця 1. Фактори та ix кодованi позначення.
Дослвджувана зм1нна (фактор) Позначення фактору
Температура перемшування сум1ш1 при приготуванн1 Xi
Вм1ст бггуму Х2
Вм1ст енергозбер1гаючо! добавки Хз
Зерновий склад Х4
Тривалють перем1шування сум1ш1 при приготуванш Х5
Температура б1туму Хб
К1льк1сть асфальтобетонно! крихти Х7
Температура ущшьнення сум1ш1 Х8
Однорвднють перемшування Х9
В опитуванш прийняли участь 10 експерпв. На основi даних анкетного опитування складена зведена матриця ранпв (табл. 2).
Таблиця 2. Зведена матриця ранпв.
Фахiвець, який бере участь в опитуванш Ранги факторiв, що включеш в опитування
Xi X2 Хз X4 Х5 Хб Х7 Х8 Х9
1 2 1 5 8 4 7 3 9 6
2 1 2 6 3 5 9 4 8 7
3 2 4 2 6 1 9 5 8 7
4 3 5 1 7 4 8 2 5 9
5 4 1 2 7 6 5 3 9 8
6 2 3 4 8 5 6 1 9 7
7 3 4 4 6 5 7 1 8 9
8 1 4 3 7 8 9 1 6 5
9 1 4 2 6 7 9 3 5 8
10 2 5 1 8 6 7 3 9 4
Сума ранпв по факторах п 7 = 1 21 33 30 66 51 76 26 76 70
Умовний ранг факторiв по сумi ранпв ai 1 4 3 6 5 7 2 8 9
ai - ранг /-го фактора у у-го опитуваного фахiвця, п - кiлькiсть опитуваних фахiвцiв. Враховуючи, що деякi експерти не змогли роздшити ступiнь впливу певних факторiв i поставили однаковi ранги виконуеться перетворення рангiв. З щею метою кожен однаковий ранг у-го фах1вця замiнюеться перетвореним, що обчислюеться за спiввiдношенням:
k
Z (ki+i)
b = -
k
(1)
де kl - число однакових рангiв у вiдповiднiй групi ранпв для визначеного опитуваного фахiвця;
k2 - кiлькiсть факторiв, якi розташоваш попереду групи факторiв з однаковими рангами.
Iншi ранги замiняються порядковим номером фактора у ранжированому рядг Так як в матрицi е пов'язанi ранги (однаковий ранговий номер) в оцшках 2-го експерта, зробимо !х переформування (табл. 2.3)
Таблиця 2.3 - Переформування пов'язаних ранпв в оцшках 3-го експерта.
Фактори, включеш в опитування Х5 Xi Хз Х2 Х5 Х4 Х9 Х8 Хб
Значения ранпв фахiвця, отримаш при опитуванш 1 2 2 4 5 6 7 8 9
Порядковий номер, займаний факторами в ранжированому рядi 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Перетвореш ранги 1 2,5 2,5 4 5 6 7 8 9
У таблищ 2.3 е одна група однакових ранпв. Для ще! групи перетворений ранг Ь= 2,5. Таблиця 2.4 - Переформування пов'язаних ранпв в оцшках 4-го експерта.
Фактори, включеш в опитування Хз Х7 Xi Х5 Х2 Х8 Xi Х7 Х2
Значення ранпв фахiвця, отримаш при опитуванш 1 2 3 4 5 5 7 8 9
Порядковий номер, займаний факторами в ранжированому рядi 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Перетвореш ранги 1 2 3 4 5,5 5,5 7 8 9
У таблищ 2.4 е одна група однакових ранпв. Для ще! групи перетворений ранг Ь= 5,5. Таблиця 2.5 - Переформування пов'язаних ранпв в оцшках 7-го експерта.
Фактори, включеш в опитування Хз Х7 Xi Х2 Х5 Х4 Хб Х8 Х9
Значення ранпв фахiвця, отримаш при опитуванш 1 2 2 4 5 6 7 8 9
Порядковий номер, займаний факторами в ранжированому рядi 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Перетвореш ранги 1,5 1,5 3 4 5 6 7 8 9
У таблищ 2.5 е одна група однакових ранпв. Для ще! групи перетворений ранг Ь= 1,5.
Таблиця 2.6 - Переформування пов'язаних ранпв в оцшках 8-го експерта.
Фактори, включеш в опитування Xi Х7 Хз Х2 Х9 Х8 Х4 Х5 Хб
Значення рангiв фахiвця, отримаш при опитуваннi 1 2 3 4 5 5 7 8 9
Порядковий номер, займаний факторами в ранжированому рядi 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Перетвореш ранги 1,5 1,5 3 4 5 6 7 8 9
У таблиц 2.6 е одна група однакових paHriB. Для ще! групи перетворений ранг b = 1,5. Перетвореш ранги нaведенi в табл. 3.
Таблиця 3. Перетвореш ранги.
Фах1вець, який бере участь в опитуванш Зв'язаш ранги факторiв, що включенi в опитування Сума ранпв по фахшцях к i=l Чисель- шсть однакових рангш Лг Tj
Xi Х2 Хз Х4 Х5 Хб Х7 Х8 Х9
1 2,0 1,0 5,0 8,0 4,0 7,0 3,0 9,0 6,0 45 - -
2 1,0 2,0 6,0 3,0 5,0 9,0 4,0 8,0 7,0 45 - -
3 2,5 4,0 2,5 6,0 1,0 9,0 5,0 8,0 7,0 45 2 6
4 3,0 5,5 1,0 7,0 4,0 8,0 2,0 5,5 9,0 45 2 6
5 4,0 1,0 2,0 7,0 6,0 5,0 3,0 9,0 8,0 45 - -
6 2,0 3,0 4,0 8,0 5,0 6,0 1,0 9,0 7,0 45 - -
7 3,0 4,0 1,5 6,0 5,0 7,0 1,5 8,0 9,0 45 2 6
8 1,5 4,0 3,0 7,0 8,0 9,0 1,5 6,0 5,0 45 2 6
9 1,0 4,0 2,0 6,0 7,0 9,0 3,0 5,0 8,0 45 - -
10 2,0 5,0 1,0 8,0 6,0 7,0 3,0 9,0 4,0 45 - -
Сума ранпв по факторах $ 22,0 33,5 28,0 66,0 51,0 76,0 27,0 76,5 70,0 ' Г 1 1 *" i=i j=i = 450 $ 1 * j=i = 24
Умовний ранг по сумi ранпв ß,- 1 4 3 6 5 8 2 9 7
Ввдхиленн я суми рангiв вiд середньог о А, -28,0 -16,5 -22,0 16,0 26,0 -23,0 26,5 20,0 и
£ i ^ а а 5 к 3 S ( вд & « 784,0 272,3 484,0 256,0 676,0 529,0 702,3 400,0 $ j=l = 4104
Перевiрка правильносп складання матрицi на основi обчислення контрольно! суми визначаеться за формулою:
Z(l + к) х к
Ьи = —-, (2)
1=1
де k - кiлькiсть дослiджуваних факторiв.
Наступним етапом е аналiз значимосп дослiджуваних факторiв. Таблиця 3 показуе, що найбiльш значимими факторами е Xi, Хз та Х7, найменш значимим - Х8.
Для ощнки узагальнено! мiри узгодженостi думок по вшм факторам необхiдно розрахувати коефщент конкордаци:
W =
12 х 2?-% Л'
де
(п2(к( -к)-пх^#=1 Tj)'
Ч
Ti = " (Л( - Лг) ,
Лг-1
(3)
(4)
де Лг - чисельнiсть груп однакових ранпв у-го фахiвця; lj- кiлькiсть груп однакових рангiв у-го фахiвця.
Коефiцiент конкордаци для дано! матрищ значень становить 0,68. При повнш погодженостi фахiвцiв в ощнщ поставлено! задачi W=1, а при повнш вщсутност погодженост W = 0. W = 0,68 вказуе на наявнють середнього ступеня узгодженосп думок експертiв.
З метою оцшки вагомосп коефiцiента конкордаци розраховуеться критерш узгодження Пiрсона:
X = -:--=-. = пх (к — 1) xW,
¿(nx/cxC/c + D-^-S^)
Критерiй узгодження Ирсона розрахований для дано! матрищ становить 54,4 та е бшьшим за табличне значення (15,51) для числа ступешв свободи к-1 = 9-1 = 8 при заданому рiвнi вагомостi а = 0.05. Враховуючи зазначене, можна зробити висновок, що W = 0,68 - величина не випадкова, а тому отримаш результати мають сенс 1 можуть використовуватися в подальших дослщженнях.
Для розрахунку показникiв вагомостi кожного фактору необхщно матрицю, отриману за результатами опитування (табл. 2) вщобразити через матрицю перетворених рангiв (табл. 4), використовуючи формулу:
•^¿у Хтах X!, ^^
де Хтах — 9
Таблиця 4. Матриця перетворених ранпв.
Фгшвсць. який бере участь в опитуванн1 Ранги фактор! в. що включеш в опитування
Xi Х2 Хз Х4 Х5 Хб Х7 Х8 Х9
1 7,0 8,0 4,0 1,0 5,0 2,0 6,0 0,0 3,0
2 8,0 7,0 3,0 6,0 4,0 0,0 5,0 1,0 2,0
3 6,5 5,0 6,5 3,0 8,0 0,0 4,0 1,0 2,0
4 6,0 3,5 8,0 2,0 5,0 1,0 7,0 3,5 0,0
5 5,0 8,0 7,0 2,0 3,0 4,0 6,0 0,0 1,0
6 7,0 6,0 5,0 1,0 4,0 3,0 8,0 0,0 2,0
7 6,0 5,0 7,5 3,0 4,0 2,0 7,5 1,0 0,0
8 7,5 5,0 6,0 2,0 1,0 0,0 7,5 3,0 4,0
9 8,0 5,0 7,0 3,0 2,0 0,0 6,0 4,0 1,0
10 7,0 4,0 8,0 1,0 3,0 2,0 6,0 0,0 5,0
Сума ранпв 68,0 56,5 62,0 24,0 39,0 14,0 63,0 13,5 20,0
Сума ранпв всього X =360
Вага фактору 0,189 0,157 0,172 0,067 0,108 0,039 0,175 0,038 0,056
На основ! даних таблищ 4 будуегься даграма вагомосп фактсрв (рисунок 2).
Рисунок 2. Дгаграма еагомостг фактор1в.
Отже, найбшып значимими е фактори Х1, Хз та Х7, тобто температура перемшування сум1пн при приготувашп, вм1ст енергозбериючо! добавки та кшьюсть асфальтобетон но!' крихти.
4. Висновки.
За результатами анал1зу основних фактор1в ¡з використанням методу експертних ощнок встановлеш найбшып значим! фактори, яю впливають на ф1зико-мехашчш характеристики
теплих асфальтобетонних сумшей. В якост факторiв, що включенi в опитування були прийнят основнi технологiчнi та технiчнi параметри. Вибiр параметрiв здiйснений на основi аналiзу лiтературних джерел з урахуванням вимог [1]. За результатами дослщжень встановлено, що найбшьш значимими е такi фактори як: температура перемшування сумiшi пiд час приготування, кшьюсний вмiст енергозбер^ючо! добавки та кшьюсть асфальтобетонно! крихти.
REFERENCES
1. ДСТУ Б В.2.7-119:2011 Сумiшi асфальтобетоннi i асфальтобетон дорожнiй та аеродромний. Техшчш умови.
2. Копинець I., Дослвдження змiни властивостей асфальтобетонiв пвд час старшня // Дороги i мости. -2016. с. 69-75.
3. Dony, A. Warm mix asphalt technology: An up to date review [Текст] /
Dony, A. Cheraghian G., Cannone Falchetto A., You Zhanping, Siyu Chen, Yun Su Kim, Westerhoff J., Ki Hoon Moon, Michael P. Wistuba// Construction and Building Materials. - 2020 September. - Volume 268, Режим доступу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652620321752.
4. Dony, A. Reclaimed asphalt concretes with high recycling rates: Changes in reclaimed binder properties according to rejuvenating agent [Текст] / A. Dony, J. Colin, D. Bruneau, I. Drouadaine, J. Navaro // Construction and Building Materials. - 2013 April. - Volume 41, - pp. 175-181 Режим доступу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061812008586.
