CC BY
8
УДК 625.825 DOI: 10.30977/ВиК2219-5548.2019.86.2.19
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ ГУМОВО1 КРИХТИ ЯК СТАБШ1ЗУВАЛЬНО1 ДОМ1ШКИ НА ВЛАСТИВОСТ1 ЩЕБЕНЕВО-МАСТИКОВОГО
АСФАЛЬТОБЕТОНУ
Жданюк В.К., Костш Д.Ю., Петров В.1. Харкчвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ун1верситет
Анотаця. У статт1 наведен7 результати експериментальних досл1джень впливу концентрацИ' стабмзувальног дом1шки «Муа^^е 75», що е гумовою крихтою, отриманою подр1бненням старих вантажних шин, на показник однор1дност1 ЩМАС-15 7 властивост1 щебенево-мастичного асфальтобетону (ЩМА) виду ЩМА-15.
Ключов1 слова: щебенево-мастиковий асфальтобетон, щебенево-мастикова асфальтобетон-на сум1ш, стабмзувальна дом1шка, гумова крихта, целюлозна гранульована домшка, власти-вост1, однор1дмсть, показник сттання в 'яжучого.
Вступ
У сезон високих лггшх температур тд впливом великовагових транспортних за-собiв асфальтобетонш шари дорожнього одя-гу схильш до накопичення пластичних де-формацш у виглядi коли. Забезпечення колiестшкостi асфальтобетошв у шарах дорожнього одягу традицшно здшснюеться на етапi приготування асфальтобетонних сумшей шляхом пiдвищення теплостiйкостi бiтуму, що використовусться для !х приготування. 1нший напрям пiдвищення колiестш-косп асфальтобетонiв передбачае на етапi проектування складу мшерально! частини створення жорсткого просторового щебене-вого каркасу, порожнини в якому заповнеш асфальтовим розчином. До асфальтобетошв з такою структурою належать щебенево-мастиковi асфальтобетони (ЩМА), яю широко застосовуються в Украш пiд час улаштування верхнього шару покриття на дорогах високих техшчних категорiй. Кар-касна структура забезпечуе покриттям iз ЩМА пiдвищену зсувостiйкiсть у процес руху транспортних засобiв у режимi галь-мування та прискорення на спусках та пiдйомах. Особливiстю ЩМА, порiвняно з традицiйними щiльними асфальтобетонами, е менша мiцнiсть на розтяг i стиск та меншi значення модулiв пружностi.
Порiвняно з традицiйними асфальтобетонами за ДСТУ Б В.2.7-119:2011, ЩМА мiстять бiльшу кiлькiсть щебеню та бггуму, який формуе на зернах щебеню бшьш товстi плiвки. Для утримування на поверхнi зерен щебеню товстих плiвок бiтуму, особливо на етат транспортування й укладання щебене-во-мастикових асфальтобетонних сумiшей
(ЩМАС), у сумiш на етапi приготування вводять стабшзувальш волокнистi домiшки.
Анал1з публжацш
Основним завданням пiд час уведення стабшзувальних домiшок до складу ЩМАС е унеможливлення розшарування сумiшi (стiкання бiтуму з поверхнi зерен щебеню) за умови високих технолопчних температур у процес !х використання для влаштування шарiв дорожнього одягу.
Як стабшзувальш домшки для приготування ЩМАС традицшно застосовують це-люлознi волокна або спецiальнi гранули на !х основi, якi повинш мати декларацiю поста-чальника про вщповщшсть згiдно з [1]. Вщповщно до [2] целюлознi волокна повинш мати с^чкову структуру нитки завдовжки вщ 0,1 до 2,0 мм. Зокрема волокна повинш бути однорщним i не мiстити пучкiв, зосере-джень нероздробленого матерiалу та сторон-нiх включень. Стандартом допускаеться та-кож застосовувати iншi стабiлiзувальнi домшки, зокрема полiмернi чи волокна ш-шо! природи з круглим або подовженим по-перечним розрiзом ниток завдовжки вщ 0,1 до 10,0 мм, як здатнi утримувати бггум за умови технологiчних температур вщ 140 °С до 175 °С , не впливаючи негативно на в'яжуче та ЩМАС. Багатьма науковцями проводяться дослщження ефективностi впливу стабшзувальних домшок рiзного походження на властивосп асфальтобетонiв [3-6]. Ефективнiсть стабiлiзувальних домь шок i оптимальний !х вмют у ЩМАС тра-дицiйно визначають безпосередньо прове-денням випробування зразюв ЩМА, приго-товлених з !х використанням.
Дослщженнями встановлено, що бшь-шiсть стабiлiзувальних домiшок з чистих це-люлозних волокон практично не впливають на фiзико-механiчнi властивосп асфальтобе-тонiв. Покращення фiзико-механiчних вла-стивостей досягаеться лише у випадку вико-ристання целюлозних волокон гранульо-ваних спшьно з рiзними модифiкуючими домiшками (поверхнево-активними речови-нами, синтетичними восками, термопластами або !х комбiнацiями в рiзних сшввщношен-нях). Дослiдженнями встановлено, що дода-вання в ЩМАС полiмерних та мшеральних волокон також сприяе забезпеченню од-норiдностi сумiшi, а також покращенню вла-стивостей ЩМА. Варто зауважити, що по-шук ефективних стабшзувальних домiшок до ЩМАС продовжуеться.
Мета й визначення завдання
На ринку Укра!ни щорiчно зростае кшь-кiсть закордонних домшок, призначених для модифшаци бiтумiв та асфальтобетонних сумiшей на етапi !х приготування. До таких домiшок належить i «Myactive 75» вироб-ництва шмецько! компанп «ERMAFA». За-значена домшка е гумовою крихтою, яку отримують попереднiм механiчним подрГ6-ненням винятково вантажних (LKW) шин i тiльки розмiру 22,5й на крихту розмiром 2-3 мм, з подальшим крiогенним подрiбненням до бiльш дрiбного розмiру. Виробник реко-мендуе застосовувати «Myactive 75» як стабшзувальну домшку до ЩМАС замiсть целюлозних домшок. Проте придатнiсть не-апробованих в Укра!ш домiшок необхiдно обгрунтовувати за результатами попередшх випробувань ЩМАС та ЩМА в лаборатор-них умовах.
Метою роботи е дослщження впливу гумово! крихти «Myactive 75» як стабшзуваль-но! домiшки на властивостi ЩМАС та ЩМА.
Результати експериментальних дослiджень
Для дослщжень була прийнята щебенево-мастикова асфальтобетонна сумш виду ЩМАС-15, мшеральна частина яко1' мiстила гранiтний щебень та подрiбнений пiсок i ва-пняковий мiнеральний порошок. Мiнеральнi складники за показниками властивостей вщповщали вимогам чинних стандартiв.
Для порiвняльних дослiджень як альтер-нативну стабшзувальну домшку використо-вували Viatop-66, яка е достатньо застосо-вуваною в Украш для приготування ЩМАС.
Viatop-66 е цилшдричними гранулами без запаху, у яких кожне целюлозне волокно мае бггумне покриття. Згiдно з технiчною специ-фiкацiею виробника Viatop-66 - це гранульо-вана сумiш, яка на 66,6 % складаеться з целюлозних волокон «ARBOCEL ZZ 8-1» i на 33,3 % з бггуму. Вщповщно до специфкацп виробника домшка «Myactive 75» характе-ризуеться щшьнютю за температури 15 оС -1100-1200 кг/м3, насипною щшьнютю 500600 кг/м3, температурою горшня 220 оС, роз-мiром зерен гумово! крихти 0,1-0,6 мм. За даними виробника домшка «Myactive 75» мютить поверхнево-активну речовину.
Для приготування ЩМАС як в'яжуче ви-користовували бггум нафтовий дорожнiй в'язкий марки БНД 60/90 виробництва Мо-зирського НПЗ, властивосп якого наведенi в табл. 1.
Таблиця 1 - Основш властивосп биуму
Назва показнишв вла-стивостей Вимоги ДСТУ 4044 Биум БНД 60/90
Глибина проникнення голки, мм-1, за температури 25 °С 61-90 78
Температура розм'якшення за шль-цем i кулею, °С 47-53 49
Дуктильшсть за температури 25 °С, см не менше шж 55 66
Гранулометричний склад мшерально! ча-стини ЩМАС-15, прийнято! для дослщжень, наведено на рис. 1, а гранулометричний склад домiшки «Myactive 75» - у табл. 2.
На першому етат дослiджень оцiнювали вплив вмюту гумово! крихти у складi ЩМА-15 на показники основних фiзико-механiчних властивостей. Для цього було приготовлено сiм сумiшей з вмiстом гумово! крихти 0, 7, 9, 11, 13, 15, 17 % вщ маси бггуму. Результати виконаних дослщжень наведеш в табл. 3.
Результати дослщжень свщчать про те, що найбшьш чутливими за умови змши кон-центрацп гумово! крихти у складi сумшГ е показник спкання в'яжучого та показник во-донасичення ЩМА-15. 3i збiльшенням кон-центрацп гумово! крихти показник стiкання в'яжучого зменшуеться, а показник водо-насичення мае мшмальне значення у разi 0,61 % «Myactive 75» вщ маси мiнерально! частини ЩМА-15.
100
а 60
к
•V
то
\\\
\\ \
\ \\
\\
s
■ s
20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071 <0,071 Дшетр oisopie cirr, ми
Риc. 1. Зеpновий cклад мiнеpальноï чаcтини ЩМАC-15
Таблиця 2 - Зеpновий cклад cтабiлiзyвальноï домшки «Myactive 75»
Залишки на cnrax, % Вмют зеpен, %, бшьший за даний pозмip, мм
1,25 0,63 0,315 0,14 0,071 <0,071
Частков1 0,06 0,15 42,51 44,47 8,45 4,36
Повш 0,06 0,21 42,72 87,19 95,64 100
Таблиця 3 - Фiзико-меxанiчнi влаcтивоcтi ЩМА-15 з piзним вмicтом гумово! кpиxти
Вмкт гумово! Kpnx™ вщ маш бiтyмy, % 0 7 9 11 13 15 17
Вмкт гумово! KpnxxH вiд маcи мше-pальноï части-ни, % 0 0,39 0,50 0,61 0,72 0,83 0,94
Водо^^чения , % 2,6 1,8 1,6 1,7 2,0 2,7 3,8
Gеpедня щшь-нкть, т/м3 2,45 2,44 2,44 2,44 2,44 2,44 2,44
Показник cтiкання в'яжучого, % 0,25 0,1 0,07 0,04 0,02 0,01 0,01
^аниця мiцноcтi за умови crncKy за темпеpатypи: 20 °C, МПа 2,6 2,7 2,7 2,8 2,8 2,7 2,7
50 °C, МПа 1,0 1,1 0,9 1,0 1,1 1,0 0,9
Показники границ мiцноcтi за умови craœy пiд чаc збiльшення концентpацiï домшки змiнюютьcя в межаx поxибки екcпеpиментy.
На дpyгомy етапi виконyвали поpiвняльнi доcлiдження фiзико-меxанiчниx властиво-
cтей ЩМА-15 зi cтабiлiзyвальною домiшкою «Myactive 75» та Viatop-66. Для поpiвняння властивостей фоpмyвали зpазки з ЩМАC-15, яю мали однаковий показник cтiкання в'яжучого - 0,04 %. Такий показник епкання в'яжучого забезпечye 0,61 % гумово! кpиxти та 0,4 % Viatop-66 у ck^í ЩмАC-15 вщ маcи мiнеpальноï чаcтини.
Результати екcпеpиментальниx достщ-жень наведенi в табл. 4 та 5.
Таблиця 4- Фiзико-меxанiчнi влаcтивоcтi ЩМА-15 з piзними cтабiлiзyвальними домшками
Назва показника ЩМА-15 з гумовою KpHxTOKI (0,61 % в!д мш. чаcтини) ЩМА-15 з волокном Viatop 66 (0,4 % в!д мш. части-ни)
Водонашчення, % за об^мом 1,7 1,8
CcpcAra щшьтсть, т/м3 2,44 2,43
Гpаниця мщност! тд чаc стижу, МПа, за темпеpатypи: 20 °C 50 °C 2,8 1,0 2,6 1,0
K^i^ern внyтpiш-нього xcpxM 0,94 0,93
Kоефiцieнт тpивалоï водостоком! 0,91 0,90
Зчеплення тд чаc зcyвy за темпеpатy-pn 50 °C, МПа, 0,17 0,17
Гpаниця мiцноcтi на pозтяг тд чаc pозко-лювання за темпеpа-тypи 0 °C, МПа 3,3 3,5
Показник стжання в'яжучого 0,04 0,04
Bмicт бпуму, % 5,5 5,5
Oтpиманi pезyльтати достщжень cвiдчать пpо те, що ЩМА-15, до отладу якого введено гумову кpиxтy як cтабiлiзyвальнy домiшкy, за показниками фiзико-меxанiчниx властиво-cтей не поcтyпаeтьcя ЩМА-15 з целюлозною стабшзувальною домiшкою Viatop-66.
Висновки
Oдноpiднicть готово! ЩМАC пpотягом наcтyпниx поcлiдовниx теxнологiчниx ^о-цеciв: збеpiгання (за потpеби), завантаження cамоcкидiв, тpанcпоpтyвання на мicце укла-дання та влаштування аcфальтобетонного шаpy доpожнього одягу (укладання та ущь льнення), - тpадицiйно забезпечyeтьcя на етат пpиготyвання шляxом додавання до ïx cкладy cтабiлiзyвальниx домiшок.
Таблиця 5 - Коефщенти морозостiйкостi дослiджуваних щебенево-мастикових асфальтобетошв
За результатами експериментальних дос-лщжень установлено, що 3i збшьшенням bmî-сту гумово1 крихти як стабшзувально1 домь шки у складi ЩМАС-15 зменшуеться показник стiкання в'яжучого за технолопч-но1 температури приготування та застосу-вання сумiшi. Установлено, що вмют гумово1 крихти у складi ЩМАС, порiвняно iз вмiстом целюлозних гранул, повинен бути бiльшим в 1,5 раза для забезпечення однакового показ-ника спкання в'яжучого. За вказано1 концен-трацiï гумово1 крихти як стабшзувально1 домiшки у складi ЩМАС, ЩМА за показни-ками фiзико-механiчних властивостей вiдповiдають вимогам ДСТУ Б В.2.7-127:2015 «Сум^ асфальтобетонш i асфальтобетон щебенево-мастиковi. Техшчш умо-ви» i не поступаються ЩМА, приготовленим на основi целюлозноï стабiлiзувальноï домiшки.
Лiтература
1. ДСТУ ISO/IEC 17050-1:2006 Ощнювання вшповшностг Декларащя постачальника про вшповшшсть. Ч. 1. Загальш вимоги (ISO/IEC 170501:2004, IDT).
2. ДСТУ Б В.2.7-127:2015 Сум™ асфальтобе-тонш i асфальтобетон щебенево-мастиковг Техшчш умови.
3. Ефремов С.В., Лапченко А.С. Влияние волокна физико-механические и реологические свойства асфальтобетона // Вюник Донбаськоï' нацiональноï' академiï' буд1вництва i архггекту-ри. Вип. 2011 ' 1(87). С. 121-127.
4. Куцина Н.П. Щебеночно-мастичный асфальтобетон на основе технического сырья: авто-реф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук: спец. 05.23.05 «Строительные материалы и изделия». Белгород, 2007. 22 с.
5. Жданюк В.К., Костш Д.Ю. Дослщження впли-ву добавки Viatop Plus CT-40 на властивосп щебенево-мастикових асфальтобетошв // ма-тер1али Всеукрашсько1 науково-практично1 штернет-конференцп «Буд1вництво та експлу-
атацiя об'екпв транспортно! шфраструктури». Харк1в: ХНАДУ, 2018. С. 172-174. 6. Krzysztof Blazejowski. SMA. Teoria i praktyka. Rettenmaier Polska sp. z o.o., 2007. 620 s.
References
1. DSTU ISO / IEC 17050-1: 2006 Conformity assessment. Supplier Declaration of Conformity. Part 1. General requirements (ISO / IEC 170501: 2004, IDT).
2. DSTU B В.2.7-127: 2015 Asphalt concrete mixtures and stone mastic aphalt concrete. Specifications.
3. Efremov S., Lapchenko A. The fibers influence on
the physical , mechanical and rheological properties of asphalt concrete // Bulletin of the Donbass National Academy of Civil Engineering and Architecture. Issue 2011' 1 (87). P. 121-127.
4. Kutsina N. Stone mastic asphalt concrete on the basis of technical raw materials: auto-ref. diss. for the competition of science. degrees of Cand. tech. Sciences: Special. 05.23.05 Building Materials and Products. Belgorod, 2007. 22 p.
5. Zhdanyuk V., Kostin D.. Investigation of the Viatop Plus CT-40 effect on the properties of stone mastic asphalt concrete // materials of the All-Ukrainian Scientific-Practical Internet Conference «Construction and Operation of Transport Infrastructure Objects». Kharkiv: KhNADU, 2018. P. 172-174.
6. Krzysztof Blazejowski. SMA. Teoria i praktyka. Rettenmaier Polska sp. z o.o., 2007. 620 s.
Жданюк Валерш Кузьмович, д.т.н., професор, завщувач кафедри будiвництва та експлуатацп автомобшьних дорщ vk.zhdanuk@gmail.com, тел. 0577073735, 0577073780 Харшвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет, 61002, Укра!на, м. Харшв, вул. Ярослава Мудрого, 25.
Костш Дмитро Юршович, науковий сшвробгг-ник кафедри будiвництва та експлуатацп автомобшьних дорщ dmitric2008@ukr.net, тел. 0577073780
Харшвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет, 61002, Укра!на, м. Харшв, вул. Ярослава Мудрого, 25.
Петров Володимир 1ванович, асшрант кафедри будiвництва та експлуатацп автомобшьних дорщ тел. 0577073780
Харшвський нацюнальний автомобшьно-дорожнiй унiверситет, 61002, Укра!на, м. Харкав, вул. Ярослава Мудрого, 25.
Исследование влияния резиновой крошки как стабилизирующей добавки на свойства щебе-ночно-мастичного асфальтобетона Аннотация. В статье приведены результаты экспериментальных исследований влияния концентрации стабилизирующей добавки «Myactive
Цикли заморо-жування-вщгавання ЩМА-з гумовою крихтою (0,61 % вш мш. частини) ЩМА-15 з волокном Viatop 66 (0,4 % вш мш. частини)
5 0,99 0,98
10 0,95 0,94
15 0,90 0,89
20 0,88 0,87
25 0,87 0,85
35 0,83 0,81
75», которая представляет собой резиновую крошку, полученную измельчением старых грузовых шин, на показатель однородности ЩМАС-15 и свойства щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА) вида ЩМА-15.
Ключевые слова: щебеночно-мастичный асфальтобетон, щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь, стабилизирующая добавка, резиновая крошка, целлюлозная гранулированная добавка, свойства, однородность, показатель стекания вяжущего.
Жданюк Валерий Кузьмич, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой строительства та эксплуатации автомобильных дорог, vk.zhdanuk@gmail.com, тел. 0577073735, 0577073780
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, 61002, Украина, г. Харьков, ул. Ярослава Мудрого, 25. Костин Дмитрий Юрьевич, научный сотрудник кафедры строительства та эксплуатации автомобильных дорог, dmitric2008@ukr.net, тел. 0577073780
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, 61002, Украина, г. Харьков, ул. Ярослава Мудрого, 25. Петров Владимир Иванович, аспирант кафедры строительства та эксплуатации автомобильных дорог, тел. 0577073780
Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, 61002, Украина, г. Харьков, ул. Ярослава Мудрого, 25.
Investigation of influence of the rubber crumb, as a stabilizing additive, on the properties of stone-mastic asphalt
Abstract. Problem It is noted that ensuring uniformity of crushed stone-mastic asphalt mixtures (SMA) at the stage of their preparation and use is one of the conditions that significantly affects the properties and durability of arranged layers of road pavement. Ensuring uniformity as a technological characteristic, the criterion of which is the binder runoff index, can be carried out by introducing stabilizing additives of various origins into the composition of SMA.
The stability over time is uniform, and its concentration in the composition of mixtures of a certain type depends on the effectiveness. Goal. The article presents the results of experimental studies based on the effect of the stabilizing additive "Myactive 75", which is a rubber crumb that is crushed from old truck tires, on the uniformity index of SMA-15 and the properties of stone-mastic asphalt (SMA) of the SMA-15 form.
Results. It was found that with an increase in the concentration of rubber crumb, as a stabilizing additive, in the composition of SMA-15, an increase in the uniformity of the mixture at technological temperatures is observed. It has been shown that to ensure the same binder runoff rate in SMA-15, it is necessary to introduce 1,5 times more "Myactive 75" stabilizing additive as compared with the "Viatop-66" stabilizing cellulose additive. Under these conditions, SMA-15 in terms of physical and mechanical properties and frizz resistance is absolutely not inferior to SMA-15, which contains 0,4% by weight of the mineral part of the stabilizing additive "Viatop-66". Key words: stone mastic asphalt, stone mastic asphalt mixture, stabilizing additive, crush rubber, granular cellulose additive, properties, uniformity, binder runoff index.
Zhdanyuk Valery, doctor of technical sciences, professor, chef of the Department of construction and road maintenance, vk.zhdanuk@gmail.com, tel. 0577073735,0577073780
Kharkiv National Automobile and Highway University, 25, Yaroslava Mudrogo str., Kharkiv, 61002, Ukraine.
Kostin Dmytro, scientific researcher, Department of construction and road maintenance, dmitric2008@ukr.net, tel. 0577073780 Kharkiv National Automobile and Highway University, 25, Yaroslava Mudrogo str., Kharkiv, 61002, Ukraine.
Petrov Volodymyr, postgraduate student Department of construction and road maintenance, tel. 0577073780
Kharkiv National Automobile and Highway University, 25, Yaroslava Mudrogo str., Kharkiv, 61002, Ukraine
