CC BY
79
УДК 625.85
МОДИФИЦИРОВАННОЕ ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ШЕРОХОВАТЫХ ТОНКОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ
С.К. Илиополов, профессор, д.т.н., директор, ДорТрансНИИ РГСУ, О.А. Балабанов, начальник службы лаб. контроля, «Кубаньдорблагоустройство»
Аннотация. Представлены исследования влияния разработанной в ДорТрансНИИ полимерно-армирующей добавки РТЭП на свойства битумного вяжущего, используемого для приготовления смесей для шероховатых тонкослойных покрытий (ШТП). Показано повышение растяжимости, температуры хрупкости, интервала пластичности, эластичности и других свойств вяжущего.
Ключевые слова: резиновый термоэластопласт РТЭП, битумы, шероховатые тонкослойные покрытия.
Вступ
В России и за рубежом в практике дорожного строительства в последнее время широкое распространение получают технологии устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью. Такие слои играют роль защитного укрепляющего слоя, слоя износа, гидроизоляции, слоя с повышенным коэффициентом сцепления. Они должны обеспечивать повышенную безопасность и комфортность движения, требуемую скорость, простоту содержания и долговечность дорожных покрытий.
Цель и постановка задачи
Одним из эффективных технических решений устройства подобных дорожных покрытий с шероховатой поверхностью является технология устройства шероховатых тонкослойных покрытий (ШТП) из горячих литых асфальтобетонных смесей, предложенная фирмой «Кубаньблаго-устройство» (СТО 218.5.001-2005). Смеси для ШТП приготавливают смешением в смесительных установках периодического действия в нагретом состоянии щебня из гравия или материалов дробления горных пород, минерального порошка и нефтяного битума, взятых в определенных соотношениях. Составы смесей отличаются нетрадиционным содержанием минерального порошка и битума (20-27%). Смесь перемешивается более продолжительное время, чем обычные асфальтобетонные смеси. Вначале перемешиваются минеральные материалы насухо, а затем с битумом (с общим временем перемешивания 4060 с). Выгружается готовая смесь без использования накопителя готовой продукции в транспортное средство при температуре 180-210 °С.
Немаловажная роль в устройстве покрытий с применением смесей для ШТП принадлежит вяжущим материалам. Однако качество дорожных битумов, выпускаемых нефтеперерабатывающими заводами, не обеспечивает дорожную отрасль надежными дорожно-строительными материалами и для улучшения свойств вяжущих в ряде случаев используются различные модифицирующие добавки [1]. С помощью модификаторов представляется возможным использовать вяжущее для шероховатых тонкослойных покрытий с широким диапазоном свойств. Предпочтительны смеси с модифицированным битумом для дорог с высокой интенсивностью движения (1000-1200 авт/сут). При этом целесообразно применять различные армирующие свободные или гранулированные добавки из целлюлозных, резиновых и т.п. волокон, которые в необходимом количестве подаются в асфальтосмеситель. В ряде случаев, в качестве стабилизирующих добавок в смесях используют полимерные модификаторы вводимые в битум.
В настоящем сообщении с целью повышения качества ШТП рассмотрен вопрос использования в составе битумного вяжущего полимерно-армирующей добавки РТЭП (резинового термоэ-ластопласта).
РТЭП представляет собой гранулы темного цвета неправильной сфероидной формы, диаметром около 3 мм. Представлен РТЭП резино-поли-мерным материалом, битумным вяжущим и антиоксидантами. Модификатор обладает повышенной износо- и морозостойкостью, растворяется в углеводородах, битуме, хлороформе, четыреххлористом углероде и т. п. Вредных веществ не содержит. РТЭП удовлетворяет требованиям, из-
ложенным в ТУ 5718.001. 79259416-06 «Термоэ-ластопласт резиновый «РТЭП».
Результаты исследований
Результаты проведенных нами исследований по изучению влияния модификатора РТЭП и количественного его содержания на свойства битумного вяжущего приведены в табл. 1. Добавка вводилась в битум марки БНД 60/90 при температуре 160°С и перемешивалась в течение 15 мин в лабораторной мешалке. Условия приготовления модифицированного вяжущего выбраны как наиболее приближенные к реальным возможностям применения этой технологии на большинстве АБЗ.
Как следует из данных таблицы, полученное модифицированное добавкой РТЭП, вяжущее характеризуется пониженными пенетрацией и растяжимостью при 25°С и 0°С. Оно становится более вязким, значительно уменьшается растяжимость битума от 83 0,1 мм (контрольный образец) до 16-20 0,1 мм в вяжущем содержащим РТЭП в количестве 4-5%, и далее понижается до 8 см при 8 % РТЭП. Однако эти значения дуктильности можно считать вполне приемлемыми. В ряде работ [2, 3] отмечается, что большие значения растяжимости указывают лишь на однородность материала, приводя в некоторых случаях к низкой сдвигоустойчивости покрытий при нормальных температурах. Видимо, по этой причине в стан-
дартах многих стран этот показатель не нормируется. Авторы работы [3] считают, что минимально требуемая величина растяжимости вяжущего при 25°С должна составлять не менее 8 см. Наиболее оптимальными свойствами, по данным исследования, следует, видимо, считать вяжущее с содержанием РТЭП в количестве 4-5% (для каждого битума процент добавки подбирается опытным путем). К числу положительных изменений свойств модифицированного вяжущего, следует отнести заметное повышение на 9-12°С температуры размягчения при содержании РТЭП в количестве 4-5% и на 17°С при 8%. Наблюдается понижение температуры хрупкости на 2-3°С. Заметно увеличивается на 12-14°С и более интервал пластичности вяжущего. Вяжущее приобретает такое полезное свойство как эластичность благодаря наличию в РТЭПе термоэластопласта. Свойство эластичности вяжущего, как отмечается в работах В.А. Золотарева [4], благоприятно сказывается на циклической усталости асфальто-полимербетонов при умеренных и низких температурах.
Улучшение свойств битумного вяжущего с добавками РТЭП можно, видимо, объяснить образованием новой упрочненной дисперсно-армированной структуры резинополимерного вяжущего. При введении в битум гранул РТЭП при 160 °С
Т аблица 1 Физико-механические показатели битума БНД 60/90, модифицированного полимерно-
армирующей добавкой РТЭП
Содержание РТЭП в вяжущем, % Физико-механические показатели вяжущих
Глубина проникания иглы, 0,1 мм при: Рас- тяжи- мость, см, при 25°С Эла- стич- ность, % Температура, 0°С Сцепление с каменными материалами кислых пород по пятибалльной системе Интервал пластично-сти Изменение температуры размягчения после прогрева, 0°С
25°С 0°С размягчения по кольцу и шару хруп- кости
Требования ГОСТ 2224590 к битуму БНД 60/90 61 -90 не менее 20 не менее 55 не нор-миру-ется не менее 47 не выше -15 не нормируется не нормируется не более 5
0 77 26 83 - 50 -19 2 69 5
2 69 23 35 50 56 -23 2 79 5
3 67 23 26 50 58 -22 3 80 4
4 64 22 20 50 59 -22 3 81 4
5 60 21 16 52 62 -21 3 83 4
6 57 18 14 54 64 -20 3 84 4
8 52 16 9 52 67 -18 3 85 4
и энергичном перемешивании полимерная составляющая добавки почти полностью растворяется и образует с высокомолекулярными соединениями битума полимерно-битумное вяжущее (ПБВ). Присутствующие же в добавке минимально поверхностно деструктированные и частично растворенные каучуковые частицы резины, находясь во взвешенном состоянии в образовавшемся ПБВ, создают с ним объемную сетчатую структуру. Более крупные не расплавившиеся резинокаучуковые фрагменты гранул РТЭП в дальнейшем при объединении ПБВ с минеральным материалом будут дисперсно армировать систему, способствуя образованию устойчивого стабильного, высокопрочного композионного строительного материала.
Выводы
Следует отметить, что для достижения эффективной работы добавки РТЭП в составе асфальтобетонной смеси требуется обеспечить ее хорошее перемешивание с битумом и гомогенизацию смеси. Однако, на битумных базах, как правило, специальное перемешивающее оборудование отсутствует, установка насосов-смесителей для многих битумных баз в настоящий момент тоже технологически затруднена. Поэтому нами предложен более простой способ модификации асфальтобетонов путем введения добавки РТЭП в предварительно разогретую смесь каменных материалов
до подачи минерального порошка и битума. Верхний защитный слой покрытия дороги, устроенный из смесей для ШТП с использованием гранулированной резино-полимерной добавки РТЭП, обладает повышенным коэффициентом сцепления с колесом автомобиля и пониженным уровнем шума.
Полученная смесь для ШТП отличается легкостью укладки, хорошей способностью к уплотнению по сравнению со смесями с использованием вяжущего без модификатора.
Литература
1. Худякова Т. Загадки российского битума, или в
поисках истины. // Автомобильные дороги. - 2005. - №12.
2. Руденский А.В. Дорожные асфальтобетонные
покрытия. - М.: Транспорт, 1992. - 256 с.
3. Руденский А.В., Смирнов Н. Для всех клима-
тических зон. // Дороги России XXI века. -2002. - №3.
4. Золотарев В.А. О показателях качества битумов,
модифицированных полимерами // Зб. наук. статей. - К. - 2006. - Вып. 5. - С. 200 - 221.
Рецензент: В.А. Золотарев, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 6 сентября 2006 г.
