CC BY
96
УДК 625.855.3
Л.А. Николаева
канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, испытательная лаборатория проблем коррозии и старения, ФГБУН Институт проблем нефти и газа СО РАН
О.Н. Буренина
канд. техн. наук,
заведующий испытательной лабораторией проблем
коррозии и старения, ФГБУН Институт проблем нефти и газа СО РАН
В.Е. Копылов старший преподаватель, Автодорожный факультет, ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»
ДОРОЖНЫЙ АСФАЛЬТОБЕТОН С АДГЕЗИОННОЙ ДОБАВКОЙ КЕй!БЕТ WMX-8017
Аннотация. В работе рассматривается влияние связующей композиции, модифицированного адгезионной добавкой Rediset WMX-8017 на физико-механические свойства асфальтобетона. Выявлена эффективность модификации адгезионной добавкой нефтяного связующего, что позволила получить модифицированные асфальтобетоны с улучшенными физико-механическими характеристиками по сравнению с традиционным асфальтобетоном.
Ключевые слова: адгезионная добавка, Rediset WMX-8017, асфальтобетон, модификация, автомобильная дорога.
L.A. Nikolaeva, Oil and gas research institute Russian Academy of Sciences
O.N. Burenina, Oil and gas research institute Russian Academy of Sciences
V.E. fopylov, North-Eastern Federal University in Yakutsk
ROAD ASPHALT COCNRETE WITH ADHESIVE ADDITIVES REDISET WMX-8017
Abstract. The paper examines the impact of the binder composition, the modified adhesive additive Rediset WMX-8017 on physical and mechanical properties of the asphalt concrete. The effective modification of adhesive binder additive oil that yielded modified asphalt concretes with improved physical and mechanical properties compared to conventional asphalt.
Keywords: adhesive additive, Rediset WMX-8017, asphalt modification road.
Введение
Состояние автомобильных дорог в России остается серьезной проблемой. Причинами этого являются не только отсутствие необходимых технологий и специальной дорожной техники, но и в большинстве случаев суровые климатические условия, что оказывает негативное влияние на состояние дорожного полотна и сроки его службы. Основной разрушающий фактор - воздействие отрицательной температуры на земляное полотно и на покрытие.
Практика эксплуатации дорожных покрытий с использованием битумов дорожных вязких марки БНД, изготавливаемых российскими НПЗ, свидетельствует о том, что разрушение покрытия начинается уже в первый год эксплуатации из-за недостаточной способности битумного вяжущего к растяжению, хотя существующие требования к дорожным битумам, сформулированные в ГОСТ 22245-76, выполняются.
Применение Rediset WMX-8017 в дорожном строительстве повышает долговечность покрытий и снижает затраты на ремонтные расходы. Асфальтобетон, полученный с применением адгезионной добавки Rediset WMX-8017, обладает улучшенными свойствами: повышенной прочностью, морозоустойчивостью, водостойкостью, что в целом способствует решению проблем повышения качества асфальтобетонов и продлению сроков службы дорожных асфальто-
бетонных покрытий.
Целью работы является разработка технологии производства асфальтобетона с улучшенными техническими показателями на основе битумных вяжущих, модифицированных адгезионной добавкой Rediset WMХ-8017.
Технология изготовления образцов из асфальтобетона с адгезионной добавкой состоит из нескольких этапов: измельчения, просеивания, разогрева сырья до определенной температуры, соединения, прессования. Приготовление предлагаемой асфальтобетонной смеси не требует дополнительных устройств и приспособлений. Смесь легко получается смешением входящих в ее состав ингредиентов на стандартном оборудовании, имеющемся на асфальтобетонных заводах.
В предварительно нагретый при 110°С нефтяной битум вводится адгезионная добавка, и смесь перемешивается при температуре 140-150°С с измельченным щебнем и песком до образования однородной смеси. Давление на уплотняемую смесь составляло 40 МПа, выдержка -3,0±0,1 мин. По истечении 3-х суток образцы были готовы для проведения испытаний. В качестве вяжущего были выбраны нефтяные битумы марки БНД 90/130 и БНД 60/90. В качестве модификатора битума - адгезионная добавка Rediset WMХ-8017.
Выбор оптимального состава модифицированной асфальтобетонной смеси осуществляется из условия наибольшей прочности при сжатии и морозостойкости асфальтобетона.
Исследования механических свойств асфальтобетонов проводились согласно ГОСТ 9128-2009. Образцы для исследований были изготовлены при усилии прессования 40 МПа с выдержкой 3 мин., высотой и диаметром 71,4 мм.
Рисунок 1 - Зависимость предела прочности асфальтобетона от содержания нефтяного вяжущего
Анализ полученных результатов показывает, что оптимальное значение по прочности при сжатии у образцов с содержанием 5-6 мас.% - в случаях применения как БНД 90/130, так и БНД 60/90. Выбрано оптимальное значение битума, равное 5-6 мас.%, которое будет использовано при оптимизации модифицированных составов асфальтобетона. Значение прочности при сжатии асфальтобетонных образцов составляет 2-2,5 МПа (рис. 1).
Дальнейшее исследование заключалось в выборе оптимального количества адгезионной добавки. Количество варьировалось от 0,2 до 1,4 мас. % от массы связующей композиции.
Установлено, что механические свойства асфальтобетонных смесей на модифицированных битумах превосходят аналогичные показатели свойств асфальтобетонной смеси по сравнению с немодифицированным битумом.
я ?
3 1.5
& 1 >4
8 0,5
Содержание адгезионной добавки, равной 0,8 мас. % от массы связующей композиции, следует считать оптимальным количеством для изготовления прочных асфальтобетонов. При таком содержании добавки прочность при сжатии асфальтобетонов достигает максимального значения 3,1-3,82 МПа (рис. 2).
Hill
? и
о. 0,2 0,5 0.S 1 1,4
С
Содержание адгезионной добавки, в мас.% ■ БНД60|90 ■ БНД 90|130
Рисунок 2 - Зависимость предела прочности асфальтобетона от содержания адгезионной добавки
Таким образом, показано, что введение адгезионной добавки приводит к упрочнению асфальтобетонов.
Для оптимизированных составов асфальтобетонной смеси были определены основные физико-механические характеристики: средняя плотность, водонасыщение, прочность при сжатии при 0, 20, 50°С, потеря прочности после 5, 10 циклов замораживания и оттаивания, которые представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Основные технические характеристики асфальтобетонов
№ Наименование смеси Рт, г/см3 V м пор' W, % Осж, МПа Q, МПа
% 0°С 20°С 50°С 5 10
1 Щебень 85 мас.%+битум БНД 60/90 5 мас.% +песок 10 мас.% 2,35 11,31 1,76 4,67 2,04 0,85 3,016 1,665
2 Щебень 85 мас.%+битум БНД 60/90 5мас.% +песок 10% 2,19 12,15 1,86 4,69 2,57 1,08 3,249 1,575
3 Щебень 85 мас.%+битум БНД 60/90 4.2мас.%+песок 10%+ад-езионная добавка 0.8 мас.%. 2,38 10,45 2,34 4,71 3,07 10,69 1,665 2,067
4 Щебень 85 мас.%+битум БНД 60/90 4.2мас.%+песок 10%+адгезионная добавка 0.8 мас.%. 2,35 13,38 2,8 4,68 3,26 9,17 1,554 2,603
5 Щебень 85 мас.%+битум БНД 60/90 4.2мас.%+песок 10%+адгезионная добавка 0.8%. 2,32 14,16 1,86 3,92 3,84 7,35 2,35 3,205
ГОСТ 9128 - 2009 Не более 18 Не более 9,00 Не менее 2,5 Не менее 1,00
Примечание: рт, - средняя плотность; - пористость; Ш- водонасыщение; Осж - прочность при сжатии, О - морозостойкость.
Полученные данные свидетельствуют, что введение адгезионной добавки в битумное вяжущее приводит к значительному улучшению технических характеристик. Так, значение прочности при сжатии образцов при содержании 5 мас.% адгезионной добавки в БНД 60/90 повышается при температурах испытаний: при 0°С - на 1,02%, при 20°С - на 15%, при 50°С - на 57% по сравнению с немодифицированными образцами.
Плотность образцов изменяется, но незначительно. При модифицировании образцов асфальтобетонов наблюдается улучшение показателей водопоглощения и водостойкости.
Динамика изменения прочностных характеристик, модифицирующих асфальтобетон, показывает, что после 10 циклов последовательного замораживания - размораживания - оттаивания остаточная прочность составляет 24%, в то время как у исходных образцов в этих условиях происходит снижение прочности на 32%, что не отвечает требованиям ГОСТ.
Таким образом, на основании полученных результатов установлено, что использование адгезионной добавки является перспективным и позволяет улучшить физико-механические характеристики асфальтобетонных композитов и повысить в значительной степени долговечность асфальтобетонов на их основе.
Список литературы:
1. Прокопец В.С. Модификация дорожного асфальтобетона [Текст] / Прокопец В.С., Иванова Т.Л. - Омск: СибАДИ, 2012. - 116 с.
2. Николаева Л.А., Буренина О.Н., Попов С.Н. Дорожный асфальтобетон на основе модифицированного вяжущего [Электронный ресурс] // Электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - № 85 (01). - URL: http://ej.kubagro.ru /2013/01 /pdf/35.pdf (дата обращения: 25.03.2014).
3. Приготовление и применение полимерно-битумного вяжущего: тематическая подборка. 2009 [Электронный ресурс]. - URL: http://www.gosthelp.ru/text/Prigotovlenieiprimeneniep.html (дата обращения: 25.03.2014).
4. Верьенко В.А. Новые материалы в дорожном строительстве [Текст]: учеб. пособие / Верьенко В.А. - Минск: УП «Технопринт», 2004. - 170 с
5. Проектирование нежестких дорожных одежд ОДН 218.046-1 [Текст]. - Введ. 01.01.2001. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 183 с.
