CC BY
96
УЕБТЫНС
мвви
УДК 625.855.3
В.Т. Ерофеев, М.А. Ликомаскина
МГУ им. Н.П. Огарева
ОЦЕНКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ В КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ С ПЕРЕМЕННОЙ ВЛАЖНОСТЬЮ, УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ОБЛУЧЕНИЕМ И АГРЕССИВНОЙ МОРСКОЙ ВОДОЙ*
Приведены результаты исследования влияния факторов ультрафиолетового облучения, солевого тумана, переменной влажности Черноморского побережья и морской воды на основные физико-механические свойства асфальтобетонов: среднюю плотность, водонасыщение, предел прочности при 50, 20 и 0 °С, водостойкость. Образцы экспонировались на пирсе и в почве на побережье Черного моря, в морской воде и в воздушной среде на расстоянии 400 м от моря. Продолжительность испытаний составила 240 сут. Установлено, что морская вода, а также климатические факторы морского побережья оказывают негативное влияние на большинство физико-механических характеристик асфальтобетонов. Более высокая стойкость к воздействиям климатических факторов достигнута в случае использования щебеночного плотного асфальтобетона.
Ключевые слова: асфальтобетон, старение, долговечность, водостойкость, предел прочности
Одним из основных материалов, применяемых при укладке и ремонте дорожных покрытий, является асфальтобетон — искусственный строительный материал, получаемый из рационально подобранной, уплотненной асфальтобетонной смеси, в состав которой входят щебень, песок, различные добавки и асфальтовое вяжущее вещество. Асфальтобетон представляет собой композиционный материал, содержащий твердую и жидкую фазы. Твердая фаза композита, т.е. минеральная часть асфальтобетона, включает в себя частицы различных размеров от щебня с размерами зерен в десятки миллиметров до минерального порошка с размерами частиц в десятые и сотые доли миллиметра. Жидкой фазой композита является битум, выполняющий роль связующего, содержание которого в материале, как правило, не превышает 10 % от массы [1].
Асфальтобетонные покрытия получили весьма распространенное применение при устройстве автомобильных дорог, поскольку данные материалы демонстрируют следующие положительные свойства:
• возможность полной механизации работ при приготовлении асфальтобетонов, строительстве и ремонте покрытий;
• достаточную механическую прочность, способность воспринимать упругие и пластические деформации;
* Работа выполнена в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 1308-97171 «Исследования в области создания новых полимербетонов, каркасных фибробетонов, бетонов различного фракционного состава с биоцидными добавками для организации промышленного производства строительных изделий с повышенной долговечностью, биологической и климатической стойкостью на предприятиях Республики Мордовия».
ВЕСТНИК 6/2016
• характерную демпфирующую способность, которая позволяет гасить вибрацию и колебания, возникающие при движении автотранспорта;
• хорошее сцепление с шинами автотранспорта и, как следствие, безопасные условия дорожного движения;
• ровное покрытие, которое обеспечивает бесшумность скоростного движения и комфорт при вождении;
• ремонтопригодность и технологичность существенно упрощают устранение дефектов и выполнение ремонтных работ [2—5].
Повышение долговечности дорожных асфальтовых покрытий является одной из актуальных задач, решение которой обеспечивает значительный экономический эффект за счет сокращения затрат на проведение ремонтных работ в процессе эксплуатации и улучшения транспортно-эксплуатационного состояния дорожных покрытий в течение их срока службы [6].
в процессе эксплуатации автомобильные дороги подвергаются воздействию механических усилий, вызываемых нагрузками от транспортных средств, что может вызвать в слое асфальтобетонного покрытия необратимые изменения свойств и структуры, снижающие его долговечность. из всех конструктивных элементов дорожной одежды (конструкции проезжей части дороги) асфальтобетонное покрытие работает в наиболее сложных условиях [7]. основными причинами преждевременного разрушения дорожных покрытий являются неудовлетворительное качество используемых материалов, низкая культура производства асфальтобетонного покрытия, а также несовершенство методов проектирования состава асфальтобетона с заданной долговечностью [8]. на прочность и долговечность дорожных асфальтобетонных покрытий значительное влияние оказывают усталостные явления, вызываемые нагрузками от транспортных средств, ситуацию осложняют неровности проезжей части. наиболее часто встречаются разрушения, обусловленные недоуплотнением горячего асфальтобетонного покрытия, связанным с ограниченными температурными режимами укладки и, как следствие, с повышенной пористостью и высокими значениями водонасыщения. высокая пористость асфальтобетона приводит к более быстрому термоокислительному старению, разрушению адгезионных связей под действием атмосферных осадков, преждевременному выкрашиванию, шелушению, выбоинам, ослаблению прочности в целом и повышению температуры растрескивания асфальтобетона [9].
известно, что существенным недостатком асфальтобетона на основе битума является его старение, сопровождающееся изменением упруго-прочностных свойств асфальтобетонных покрытий и приводящее к значительному сокращению их срока службы. установлено, что применение модификаторов позволяет резко уменьшить скорость протекания окислительных процессов, способствует весьма значительному повышению термоокислительной устойчивости модифицированного битума и повышению долговечности асфальтобетона на его основе [10].
наряду с механическими нагрузками негативное воздействие на дорожные покрытия оказывают климатические факторы. воздействие на асфальтобетон комплекса атмосферных факторов с течением времени приводит к тому, что материал изменяет свои свойства, что обусловлено в основном старением
битума, входящего в состав асфальтобетонной смеси. в результате битум теряет требуемые вязкопластические свойства. другим негативным фактором, связанным со старением органических вяжущих в асфальтобетоне, является химическое изменение компонентов битума с образованием новых высокомолекулярных органических соединений [11].
При старении асфальтобетона в слое дорожного покрытия под воздействием кислорода воздуха, температурных условий и воды ярко проявляется четыре основных стадии этого процесса: упрочнение структуры, ее стабилизация, начало развития деструкционных процессов и разрушение [12, 13].
При оценке долговечности асфальтобетонных покрытий необходимо учитывать все факторы в комплексе, так как результат их совместного воздействия на покрытие существенно отличается от влияния каждого из них в отдельности [14].
Свойства асфальтобетона зависят от качества битума. являясь связующим компонентом, битум должен иметь хорошее сцепление с поверхностью минеральных зерен. При недостаточном сцеплении с каменным материалом снижается водо- и морозостойкость покрытий. в таких случаях необходимо применять добавки поверхностно-активных веществ и активаторов, которые улучшают адгезионные свойства вяжущего [15, 16]. При выборе наполнителей и модификаторов для битумов и асфальтобетонных смесей предпочтение отдается органическим продуктам, которые обладают химической активностью по отношению к базовому веществу — битуму, что способствует их «совместимости» и повышает физико-химические характеристики композиций [17].
в работе в.т. Ерофеева, А.и. Сальниковой и др. исследовалась долговечность асфальтовых вяжущих в условиях климата черноморского побережья [18].
основной задачей современных исследований с целью получения оптимальной структуры и наилучших свойств асфальтобетона является создание материала с повышенной долговечностью и эксплуатационными показателями, которые сохраняют стабильность в течение максимально возможного межремонтного срока службы асфальтобетонного покрытия [19, 20]. в задачу настоящей работы входило исследование долговечности асфальтобетонов при выдерживании в условиях морской воды, переменной влажности и ультрафиолетового облучения южного морского побережья.
основные эксплуатационные свойства асфальтобетона (сопротивление сдвигу, релаксационная способность, деформативность при отрицательных температурах) косвенно характеризуются показателями его свойств, нормированными гоСт 9128—2009 «Смеси асфальтобетонные, аэродромные и асфальтобетон. технические условия». названные эксплуатационные свойства, а также стандартизированные гоСтом (прочность, плотность, водостойкость) обеспечиваются только при оптимальной структуре, которая может быть получена при использовании смесей оптимального гранулометрического состава, подобранного из минеральных материалов (щебень, песок, минеральный порошок), качество которых соответствует действующим нормативным документам. оптимальность состава достигается его целенаправленным проектированием [21].
ВЕСТНИК 6/2016
При проведении исследований применялись следующие материалы:
• в качестве крупного заполнителя — щебень гранитный фракции 3.. .10 мм по ГОСТ 8267—93 с насыпной плотностью 1,59 г/см3 (Иссинский район Пензенской обл.);
• в качестве мелкого заполнителя:
природный песок карьера Смольный по ГОСТ 8735—88 (песок мелкий I класса) с истинной плотностью 2,6 г/см3 и насыпной плотностью 1,28 г/см3 (Ичалковский район, п. Смольный);
сангалыгский песок из отсевов дробления по ГОСТ 8735—88 (песок крупный II класса) с истинной плотностью 2,81 г/см3 и насыпной плотностью 1,67 г/см3;
неактивированный минеральный порошок МП-1 из карбонатных пород с истинной плотностью 2,71 г/см3 и средней плотностью 1,71 г/см3 по ГОСТ Р 52129—2003 (ООО «Иссинский комбинат строительных материалов», п.г.т. Исса);
битум марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245—90 (ОАО «Лукойл-Нижего-роднефтеоргсинтез», г. Кстово).
Физико-механические свойства асфальтобетона определяются особенностями связей, возникающими между отдельными минеральными зернами, и зависят от химической природы битума, толщины его пленок, покрывающих минеральные зерна, процессов взаимодействия минеральных материалов и битума на общей поверхности раздела, а также от изменений химического состава вяжущего в процессе эксплуатации и процессов старения, определяющих структурные, адгезионные и другие свойства [22].
Существует огромное количество смесей, которые различаются по крупности и количеству щебня, содержанию природного или дробленого песка, количеству минерального порошка, вязкости битума. В результате получают битумы с различной структурой, которая и обеспечивает сопротивление покрытий эксплуатационным воздействиям. Смеси с большим содержанием щебня имеют скелет из каменных частиц, который воспринимает основную механическую нагрузку. Смеси, состоящие из минерального порошка, песка и битума, представляют собой асфальтовый раствор, их механические свойства определяются главным образом вязкостью битума. Чем меньше в смеси скелетообразующих частиц, тем выше должна быть вязкость битума [23—27].
Исследование проводилось с четырьмя различными составами асфальтобетона:
1. щебеночный плотный тип А;
2. щебеночный плотный тип Б;
3. песчаный плотный тип Г;
4. песчаный плотный тип Д.
Процентный состав компонентов каждой асфальтобетонной смеси подбирался в соответствии с ГОСТ 9128—97. Содержание компонентов в составах приведено в табл. 1.
Табл. 1. Содержание компонентов асфальтобетонной смеси
Компоненты Содержание составляющих в составах, % по массе
1-А 2-Б 3-г 4-Д
Щебень фракции 3.10 мм 60,0 45,0 — —
Отсев дробления 32,0 50,0 69,0 34,0
Минеральный порошок 8,0 5,0 6,0 6,0
БНД 60/90, сверх 100 % 4,7 5,0 9,0 10,0
Природный песок — — 25,0 60,0
физико-механические свойства смесей асфальтобетонов определяли по ГОСТ 12801—98 на образцах, полученных уплотнением смесей в стальных формах. Составы готовили вручную. Взвешивание компонентов для приготовления асфальтобетонной смеси (вяжущего, наполнителей и заполнителей) осуществлялось на электронных весах с точностью до 0,01 г. Перед замесом заполнители промывали и высушивали до постоянной массы. Наполнители только высушивали. Формы для изготовления цилиндрических образцов представляют собой стальные полые цилиндры, которые могут изготавливаться в виде кассеты с тремя взаимосвязанными цилиндрическими формами диаметром 71,4 или 50,5 мм. Образцы формовали в металлических формах, нагретых до температуры 180 °С, путем прессования в течение 3 мин под гидравлическим прессом, выдерживая нагрузку в 40 МПа. Форму предварительно смазывали машинным маслом.
Уплотнение образцов из смесей, содержащих до 50 % щебня по массе, производили прессованием под давлением 40,0 ± 0,5 МПа на гидравлических прессах в формах. При уплотнении обеспечивалось двустороннее приложение нагрузки, что достигалось передачей давления на уплотняемую смесь через два вкладыша, свободно передвигающихся в форме навстречу друг другу. При изготовлении образцов из горячих смесей формы и вкладыши нагревали до температуры 90.100 °С.
Смесь равномерно распределяли в форме штыкованием ножом или шпателем, вставляли верхний вкладыш и, прижимая им смесь, устанавливали форму со смесью на нижнюю плиту пресса для уплотнения, при этом нижний вкладыш выступал из формы на 1,5.2,0 см. Верхнюю плиту пресса доводили до соприкосновения с верхним вкладышем и включали электродвигатель пресса.
Давление на уплотняемую смесь доводили до 40 МПа в течение 5.10 с, через 3,0 ± 0,1 мин нагрузку снимали, а образец извлекали из формы выжимным приспособлением и измеряли его высоту штангенциркулем по ГОСТ 166—89 с погрешностью 0,1 мм.
Среднюю плотность уплотненного материала определяли гидростатическим взвешиванием средней плотности образцов с учетом имеющихся в них
Сущность метода определения водонасыщения заключалось в определении количества воды, поглощенной образцом при заданном режиме насыщения.
Предел прочности при сжатии устанавливали исходя от нагрузки, необходимой для разрушения образца при заданных условиях.
Метод определения водостойкости заключался в оценке степени падения прочности при сжатии образцов после воздействия на них воды.
Цель настоящих исследований состоит в установлении влияния климатических факторов (ультрафиолетового облучения, солевого тумана, влажного воздуха) Черноморского побережья России, морской воды, а также почвы на физико-механические характеристики асфальтобетона.
Полученные образцы асфальтобетона (см. табл. 1) испытывались на черноморском побережье Краснодарского края в районе с. Абрау-Дюрсо. образцы асфальтобетона были выдержаны в следующих условиях: в морской воде, на расстоянии 400 м от морской воды, на воздухе и в почве. Срок выдерживания образцов составлял до 240 сут. выдержанные в вышеуказанных средах образцы, а также их контрольные варианты были испытаны с целью установления изменения основных физико-механических свойств, среди которых рассматривались: средняя плотность, водонасыщение, прочность при сжатии при 50 ± 2, 20 ± 2 и 0 ± 2 °С и водостойкость через 120 и 240 сут экспозиции.
в табл. 2 приведены результаты физико-механических испытаний контрольных образцов асфальтобетона, а на гистограммах (рис. 1—3) — коэффициенты изменения показателей в относительных величинах после выдерживания в морской воде, в воздушных условиях на расстоянии 400 м от воды и в почве на глубине 20 см.
Табл. 2. Результаты испытаний контрольных образцов
Свойства Показатели для составов
1-А 2-Б 3-г 4-Д
Средняя плотность уплотненного материала рт, г/см3 2,52 2,49 2,45 2,32
водонасыщение Ш, % по объему 4,3 5,6 0,1 0,1
Предел прочности при сжатии (/ = 50 °С) Rсж, МПа 2,7 2,4 2,3 2,1
Предел прочности при сжатии (/ = 20 °С) Rсж, МПа 8,0 7,0 6,2 4,6
Предел прочности при сжатии (/ = 0 °С) Rсж, МПа 18,0 16,6 16,7 15,9
водостойкость 1,0 1,0 1,2 1,2
в результате исследований установлено, что воздействие климатических факторов, морской воды и почвы приводит к изменению физико-механических свойств асфальтобетона. как правило, более низкая плотность образцов при прочих равных условиях соответствует наименьшим показателям прочности и большему водонасыщению. в составах, выдержанных в условиях морской воды, данные зависимости сохраняются, т.е. при понижении значений плотности уменьшается предел прочности при сжатии и водостойкость, а водонасы-щение возрастает. Асфальтобетонные образцы, выдержанные в морской воде, оказались наименее стойкими, ввиду снижения их прочности и повышения водонасыщения. однако у составов 2-Б и 4-Г (см. рис. 1, е) к 120-м суткам наблюдалась стабилизация значений водостойкости.
о4
^ з
Образцы, выдержанные 120 сут в морской воде
Образцы, выдержанные 240 сут в морской воде
0,9
0.7
ce 0,6
С 0.5
S 0.4
к 0,3
0,2
0.1
0
Образцы, выдержанные 120 сут в морской воде
Образцы, выдержанные 240 сут в морской воде
0,9 0,8 0,7
ей 0,6 С 0,5 S 0,4
§ 0,3 0,2 0,1 о
Образцы, выдержанные 120 сут в морской воде
Образцы, выдержанные 240 сут в морской воде
Рис. 1. (начало) Изменение физико-механических свойств асфальтобетонных образцов, выдержанных в условиях морской воды в течение 120 и 240 сут: а — относительной плотности; б — относительного водонасыщения; в — относительной прочности при сжатии при 50 ± 2 °С; г — относительной прочности при сжатии асфальтобетонных образцов при 20 ± 2 °С
а
б
в
г
рис. 1. (окончание) изменение физико-механических свойств асфальтобетонных образцов, выдержанных в условиях морской воды в течение 120 и 240 сут: д — относительной прочности при сжатии асфальтобетонных образцов при 0 ± 2 °С; е — относительной водостойкости
е
рис. 2. (начало) изменение физико-механических свойств асфальтобетонных образцов, выдержанных на пирсе в течение 120 и 240 сут: а — относительной плотности
а
0.9 0.8 0.7 га о, 6
Eo,5
A4
J3-3
0,2 0Д 0
Образцы, выдержанные 120 сут на пирсе
Образцы, выдержанные 240 сут на пирсе
es С
0,6 0,5 0,4
0,3 0,2 0,1 0
Образцы, выдержанные 120 сут на пирсе
д
Образцы, выдержанные 240 сут на пирсе
Рис. 2. (продолжение) Изменение физико-механических свойств асфальтобетонных образцов, выдержанных на пирсе в течение 120 и 240 сут: б — относительного водо-насыщения; в — относительной прочности при сжатии при 50 ± 2 °С; г — относительной прочности при сжатии асфальтобетонных образцов при 20 ± 2 °С; д — относительной прочности при сжатии асфальтобетонных образцов при 0 ± 2 °С;
в
г
рис. 2. (окончание) изменение физико-механических свойств асфальтобетонных образцов, выдержанных на пирсе в течение 120 и 240 сут: е — относительной водостойкости
10 8
£ 6 ^ 4
сЗ
С
1,4 1.2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
На расстоянии 400 м от воды 240 сут 120 сут
б
1 2
На расстоянии 400 м от воды 240 сут 120 сут
В почве 120 сут
1 2
В почве 120 сут
рис. 3. (начало) изменение физико-механических свойств асфальтобетонных образцов, выдержанных на воздухе на расстоянии 400 м от воды в течение 120 и 240 сут, и образцов, выдержанных в почве 120 сут: а — относительной плотности; б — относительного водонасыщения; в — относительной прочности при сжатии при 50 ± 2 °С
е
а
в
C3
a
0,6 0,5 0.4 0,3 0,2 0,1 0
1,2 1 0,8 :o,6
0,4 0,2 0
1 2
1 2
На расстоянии 400 м от воды 240 сут 120 сут
д
1 2
1 2
На расстоянии 400 м от воды 240 сут 120 сут
1 2
В почве 120 сут
1 2
В почве 120 сут
Рис. 3. (окончание) Изменение физико-механических свойств асфальтобетонных образцов, выдержанных на воздухе на расстоянии 400 м от воды в течение 120 и 240 сут, и образцов, выдержанных в почве 120 сут: г — относительной прочности при сжатии асфальтобетонных образцов при 20 ± 2 °С; д — относительной прочности при сжатии асфальтобетонных образцов при 0 ± 2 °С; е — относительной водостойкости
г
е
В группе образцов, выдержанных на пирсе, прослеживаются следующие зависимости: незначительное изменение плотности (см. рис. 2, а) у составов 3-Г и 4-Д, снижение на 4 % показателя водонасыщения (см. рис. 2, б) у состава 2-Б к 120-м суткам и незначительное его повышение на 3 % к 240-м суткам, а также повышение прочности при 50 °С (см. рис. 2, в) на 15 % к 120-м суткам и на 24 % — к 240-м суткам. У остальных составов к 120-м суткам выявлено снижение прочности при 50 °С на 18.36 % (см. рис. 2, в). Наибольшее снижение прочности к 120-м суткам при 50 °С наблюдалось у состава 4-Д — на 36 %. У образцов 1-А и 3-Г к 240-м суткам выдерживания на пирсе прочность при 50 °С (см. рис. 2, в) повысилась на 5 и 6 %, соответственно. Прочность асфаль-
ВЕСТНИК 6/2016
тобетонных образцов при 20 и 0 °С также снизилась у всех составов (см. рис. 2, г и д). У состава 1-А (см. рис. 2, е) к 120-м суткам наблюдалась стабилизация значений водостойкости. Наиболее стойким к воздействию климатических факторов на пирсе является состав 2-Б.
В группе образцов, выдержанных в воздушной среде на расстоянии 400 м от моря, прослеживаются следующие изменения: незначительное изменение плотности (см. рис. 3, а), увеличение водонасыщения, особенно у составов 3-Г и 4-Д (см. рис. 3, б). Отмечено повышение прочности при 50 °С (см. рис. 3, в) у образцов 2-Б к 120-м суткам на 19 % и к 240-м суткам на 8 %. У состава 3-Г при одной и той же плотности, что у контрольного состава, имеет место повышение прочности при 50 °С (см. рис. 3, в) на 10 % на 240-е сутки. Наибольшее снижение прочности (на 46 %) выявлено у состава 4-Д на 120-е сутки при 50 °С. Следует отметить, что к 120-м суткам выдерживания в данных условиях у состава 2-Б наблюдается стабилизация показателя водостойкости (см. рис. 3, е). Также отмечено снижение прочности образов при 20 °С и 0 °С (см. рис. 3, г и д). относительно стойким является состав 2-Б, у которого выявлено повышение прочности при 50 °С и отмечена стабилизация показателя водостойкости.
В составах, выдержанных в почве в течение 120 сут, снижались значения плотности и, как следствие, уменьшались предел прочности при сжатии и водостойкость, а водонасыщение возрастало. Показатели, приведенные на рис. 3, свидетельствуют о том, что асфальтобетонные образцы, выдержанные в почве, являются наименее стойкими ввиду снижения их плотности, прочности, водостойкости и повышения водонасыщения.
Анализируя влияние условий окружающей среды на свойства образцов, можно сделать заключение о том, что состав 2-Б (щебеночный плотный тип Б) является одним из наиболее стойких к воздействию исследуемых климатических факторов:
• на пирсе выявлено снижение его водонасыщения к 120-м суткам на 4 %;
• стабилизация значений водостойкости в морской воде и на расстоянии 400 м от морской воды к 120-м суткам;
• повышение прочности на 15 % при 50 °С к 120-м суткам и на 24 % — к 240-м суткам в условиях выдерживания образцов на пирсе, на расстоянии 400 м от воды к 120-м суткам прочность повысилась на 19 % и к 240-м суткам — на 8 %.
По результатам проведенных исследований и испытаний асфальтобетонов различных типов (щебеночный плотный, песчаный плотный) в условиях воздействия переменной влажности, солевого тумана, ультрафиолетового облучения побережья Черного моря и морской воды можно сделать следующие выводы:
• выявлены параметры процессов старения асфальтобетона при воздействии климатических факторов в течение 120 и 240 сут, а также установлено влияние климатических факторов на показатели плотности, водонасыщения, прочности при 50, 20 и 0 °С и водостойкости асфальтобетона;
• получены зависимости, показывающие изменение физико-механических показателей асфальтобетона в зависимости от условий и длительности выдерживания образцов:
после испытаний в морской воде и почве установлено, что в этих средах составы асфальтобетонов показывают наименьшую стойкость, относительно стойкими в морской воде можно считать следующие составы асфальтобетона: щебеночный плотный, песчаный плотный тип Д;
после испытаний на пирсе и на расстоянии 400 м от морской воды установлено, что наиболее стойким является щебеночный плотный асфальтобетон.
• выявлена высокая устойчивость к старению щебеночного плотного асфальтобетона;
• результаты исследований могут быть использованы при создании долговечных асфальтобетонов.
Библиографический список
1. Румянцев А.Н., Наненков А.А., Ломов А.А., Готовцев В.М., Сухов В.Д. Структурированный асфальтобетон — новое дорожное покрытие // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика : сб. науч. тр. по материалам междунар. заоч. науч.-практ. конф. Воронеж, 2013. № 2. С. 23—35.
2. Богуславский А.М., Королев И.В., Горелышев Н.В., Гезенцвей Л.Б. Дорожный асфальтобетон / под ред. Л.Б. Гезенцвея. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Транспорт, 1985. 350 с.
3. Ерофеев В.Т., Баженов Ю.М., Калгин Ю.И. и др. Дорожные битумоминераль-ные материалы на основе модифицированных битумов (технология, свойства, долговечность) / под ред. Ю.М. Баженова, В.Т. Ерофеева. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2009. 273 с.
4. Золотарев В.А. Долговечность дорожных асфальтобетонов. Харьков : Вища школа, 1977. 114 с.
5. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение. М. : Высшая школа, 2003. 701 с.
6. Щепетева Л.С., Семенов С.С. Об эффективности применения полимерно-битумных вяжущих в асфальтобетонных смесях для строительства покрытий автомобильных дорог // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2014. № 4. С. 138—152.
7. Руденский А.В., Никонова О.Н., Казиев М.Г. Повышение долговечности асфальтобетонов введением активного комплексного модификатора // Строительные материалы. 2011. № 10. С. 10—11.
8. Иноземцев С.С., Королев Е.В. Эксплуатационные свойства наномодифицирован-ных щебеночно-мастичных асфальтобетонов // Вестник МГСУ 2015. № 3. С. 29—39.
9. Тыртышов Ю.П., Скориков С.В. К вопросу о долговечности асфальтовых покрытий // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2007. № 3 (12). С. 38—42.
10. Калгин Ю.И., Ерофеев В.Т. Разработка и исследование литого асфальтобетона на битумно-каучуковом вяжущем // Строительные материалы. 2007. № 1. С. 60—63.
11. Бабаев В.И. Старение асфальтобетона в условиях юга России // Автомобильные дороги. 1994. № 3. С. 15—22.
12. Соломатов В.И., Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Семичева А.С., Морозов Е.А. Биологическое сопротивление материалов. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2001. 193 с.
13. Калгин Ю.И., Строкин А.С., Тюков Е.Б. Перспективные технологии строительства и ремонта дорожных покрытий с применением модифицированных битумов. Воронеж : Воронежская областная типография, 2014. 223 с.
14. Справочная энциклопедия дорожника (СЭД). Ремонт и содержание автомобильных дорог / под ред. А.А. Надежко. М. : Информавтодор, 2006. Т. 4: Дорожная наука, 393 с.
ВЕСТНИК 6/2Q16
15. Методические рекомендации по выбору битумов для строительства дорожных одежд в различных климатических условиях. М. : СоюздорНИИ, 1974. 32 с.
16. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. М. : Наука. 1966. С. 6—12.
17. Киселев В.П., Ефремов А.А., Кеменев Н.В., БугаенкоМ.Б. Органический компонент асфальтобетонных смесей // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 3. С. 207—218.
18. Ерофеев В.Т., Сальникова А.И., Каблов Е.Н., Старцев О.В., Варченко Е.А. Исследование долговечности битумных композитов в условиях переменной влажности, ультрафиолетового облучения и морской воды // фундаментальные исследования. 2014. № 12. С. 2549—2556.
19. Руденский А.В. Дорожные асфальтобетонные покрытия. М. : Транспорт, 1992. 253 с.
20. Руденский А.В., Калгин Ю.И. Дорожные асфальтобетонные покрытия на модифицированных битумах. Воронеж : Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т, 2009. 142 с.
21. Кочерга В.Г., Пронин В.В., Кораблева Т.А. Проектирование асфальтобетонных смесей с заданными свойствами // Актуальные вопросы проектирования автомобильных дорог : сб. науч. тр. ОАО «ГипродорНИИ». Екатеринбург : ОАО «ГипродорНИИ», 2013. № 4 (63). С. 69—74.
22. Соломатов В.И., Ерофеев В.Т., Калгин Ю.И., Мищенко Н.И. Эпоксидно-битумные композиты // Промышленное и гражданское строительство. 2000. № 11. 22 с.
23. Грушко И.М., Королев И.В., Борщ И.М., Мищенко Г.М. Дорожно-строительные материалы. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Транспорт, 1999. 357 с.
24. Печеный Б.Г., Данильян Е.А. Оптимизация технологии приготовления асфальтобетонных смесей // Дорожная техника. 2011. № 11. С. 12—15.
25. Борисенко Ю.Г., Гордиенко Е.В., Борисенко А.Ю. Оптимизация технологии приготовления асфальтобетонных смесей // фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. 2012. № 2. С. 110—115.
26. Соломатов В.И., Ерофеев В.Т., Калгин Ю.И., Красильников А.А., ЩербатыхА.А. Эпоксидно-битумные полимербетоны // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2000. № 7—8. С. 34.
27. Лаврухин В.П., Калгин Ю.И., Ерофеев В.Т. Усталостная долговечность асфальтобетонов на модифицированных битумах // Вестник Мордовского университета. 2001. № 3—4. С. 128.
Поступила в редакцию в апреле 2016 г.
Об авторах: Ерофеев Владимир Трофимович — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительных материалов и технологий, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева), 430005, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68, [email protected];
Ликомаскина Майя Алексеевна — аспирант, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева), 430005, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68, [email protected].
Для цитирования: Ерофеев В.Т., Ликомаскина М.А. Оценка долговечности асфальтобетонов при испытаниях в климатических условиях с переменной влажностью, ультрафиолетовым облучением и агрессивной морской водой // Вестник МГСУ 2016. № 6. С. 63—79.
V.T. Erofeev, M.A. Likomaskina
DURABILITY ESTIMATION OF ASPHALT CONCRETE TESTED IN THE CLIMATIC
CONDITIONS WITH VARYING HUMIDITY, ULTRAVIOLET RADIATION AND AGGRESSIVE SEA WATER
The article studies the effect of ultraviolet radiation, salt fog, variable humidity, and sea water of the Black Sea coast of Krasnodar region near the village of Abrau-Durso on the basic physical and mechanical properties of asphalt: the average density, water saturation, tensile strength at 122 °F, 68 °F and 32 °F, on the waterproofing quality of asphalt concrete. The samples were exhibited on a pier and in the soil on the coast of the Black Sea, in the sea water and in the air 400 m away from the sea. Test specimens were manufactured in accordance with Russian State Standard GOST 12801—98. Test duration was 240 days. It is found out that sea water has a negative effect on the majority of physical and mechanical characteristics of asphalt concrete. The authors found the compositions of asphalt concrete with increased resistance to the influence of climatic factors. Higher resistance is achieved in the case of dense asphaltic concrete ballast.
Key words: asphalt concrete, aging, durability, waterproofing quality, breaking strength
References
1. Rumyantsev A.N., Nanenkov A.A., Lomov A.A., Gotovtsev V.M., Sukhov V.D. Struk-turirovannyy asfal'tobeton — novoe dorozhnoe pokrytie [Structured Asphalt Concrete — the New Road Surface]. Aktual'nye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika : sbornik nauchnykh trudov po materialam mezhdunarodnoy zaochnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Recent Research Trends of the XXI Century: Theory and Practice : Collection of Scientific Works of the International Distance Science and Practice Conference]. Voronezh, 2013, no. 2, pp. 23—35. (In Russian)
2. Boguslavskiy A.M., Korolev I.V., Gorelyshev N.V., Gezentsvey L.B. Dorozhnyy asfal'tobeton [Road Asphalt Concrete]. 2nd edition, revised and enlarged. Moscow, Transport Publ., 1985, 350 p. (In Russian)
3. Erofeev V.T., Bazhenov Yu.M., Kalgin Yu.I. i dr. Dorozhnye bitumomineral'nye mate-rialy na osnove modifitsirovannykh bitumov (tekhnologiya, svoystva, dolgovechnost') [Road Bituminous Materials Based on Modified Bitumen (Technology, Properties, Durability)]. Saransk, Izdatel'svo Mordovskogo universiteta Publ., 2009, 273 p. (In Russian)
4. Zolotarev V.A. Dolgovechnost'dorozhnykh asfal'tobetonov [Durability of Road Asphalt Concretes]. Khar'kov, Vishcha shkola Publ., 1977, 114 p. (In Russian)
5. Ryb'ev I.A. Stroitel'noe materialovedenie [Construction Material Science]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 2003, 701 p. (In Russian)
6. Shchepeteva L.S., Semenov S.S. Ob effektivnosti primeneniya polimerno-bitumnykh vyazhushchikh v asfal'tobetonnykh smesyakh dlya stroitel'stva pokrytiy avtomobil'nykh dorog [On the Effectiveness of the Use of Polymer-Bitumen Binders in Asphalt Mixtures for Road Pavement Construction]. Transport. Transportnye sooruzheniya. Ekologiya [Transport. Transport Facilities. Ecology]. 2014, no. 4, pp. 138—152. (In Russian)
7. Rudenskiy A.V., Nikonova O.N., Kaziev M.G. Povyshenie dolgovechnosti asfal'tobetonov vvedeniem aktivnogo kompleksnogo modifikatora [Increasing the Durability of Asphalt Concrete by Introducing Active Complex Modifier]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2011, no. 10, pp. 10—11. (In Russian)
8. Inozemtsev S.S., Korolev E.V. Ekspluatatsionnye svoystva nanomodifitsirovannykh shchebenochno-mastichnykh asfal'tobetonov [Operational Properties of Nanomodified Stone Mastic Asphalt]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2015, no. 3, pp. 29—39. (In Russian)
9. Tyrtyshov Yu.P., Skorikov S.V. K voprosu o dolgovechnosti asfal'tovykh pokrytiy [To a Question of the Durability of Asphalt Pavements]. Vestnik Severo-Kavkazskogo federal'nogo universiteta [Newsletter оf North-Caucasus Federal University]. 2007, no. 3 (12), pp. 38—42. (In Russian)
ВЕСТНИК 6/2Q16
10. Kalgin Yu.I., Erofeev V.T. Razrabotka i issledovanie litogo asfal'tobetona na bitum-no-kauchukovom vyazhushchem [Development and Research of Mastic Asphalt Concrete on the Bitumen-Rubber Binder]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2007, no. 1, pp. 60—63. (In Russian)
11. Babaev V.I. Starenie asfal'tobetona v usloviyakh yuga Rossii [Aging of Asphalt Concrete in the Conditions of Southern Russia]. Avtomobil'nye dorogi [Motor Roads]. 1994, no. 3, pp. 15—22. (In Russian)
12. Solomatov V.I., Erofeev V.T., Smirnov V.F., Semicheva A.S., Morozov E.A. Bio-logicheskoe soprotivlenie materialov [Biological Materials Resistance]. Saransk, Izdatel'svo Mordovskogo universiteta Publ., 2001, 193 p. (In Russian)
13. Kalgin Yu.I., Strokin A.S., Tyukov E.B. Perspektivnye tekhnologiistroitel'stva iremon-ta dorozhnykh pokrytiy s primeneniem modifitsirovannykh bitumov [Advanced Technologies of Construction and Repair of Road Surfaces with the Use of Modified Bitumen]. Voronezh, Voronezhskaya oblastnaya tipografiya Publ., 2014, 223 p. (In Russian)
14. Nadezhko A.A., editor. Spravochnaya entsiklopediya dorozhnika (SED). Remont i soderzhanie avtomobil'nykh dorog [Reference Encyclopedia of a Roadman. Repair and Maintenance of Motor Roads]. Moscow, Informavtodor Publ., 2006, vol. 4: Dorozhnaya nauka [Road Science], 393 p. (In Russian)
15. Metodicheskie rekomendatsii po vyboru bitumov dlya stroitel'stva dorozhnykh odezhd v razlichnykh klimaticheskikh usloviyakh [Recommendations for the Choice of Bitumen for the Construction of Pavements in Different Climatic Conditions]. Moscow, Soyuzdor-NII Publ., 1974, 32 p. (In Russian)
16. Rebinder P.A. Fiziko-khimicheskaya mekhanika dispersnykh struktur [Physical and Chemical Mechanics of Disperse Structures]. Moscow, Nauka Publ., 1966, pp. 6—12. (In Russian)
17. Kiselev V.P., Efremov A.A., Kemenev N.V., Bugaenko M.B. Organicheskiy kompo-nent asfal'tobetonnykh smesey [The Organic Component of Asphalt Concrete Mixes]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta [Vestnik Tomsk State University of Architecture and Building]. 2012, no. 3, pp. 207—218. (In Russian)
18. Erofeev V.T., Sal'nikova A.I., Kablov E.N., Startsev O.V., Varchenko E.A. Issledovanie dolgovechnosti bitumnykh kompozitov v usloviyakh peremennoy vlazhnosti, ul'trafioletovogo oblucheniya i morskoy vody [Investigation of Durability of Bitumen Composites under Variable Humidity, UF Exposure and Sea Water]. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental Research]. 2014, no. 12, pp. 2549—2556. (In Russian)
19. Rudenskiy A.V. Dorozhnye asfal'tobetonnye pokrytiya [Road Asphalt Concrete Coatings]. Moscow, Transport Publ., 1992, 253 p. (In Russian)
20. Rudenskiy A.V., Kalgin Yu.I. Dorozhnye asfal'tobetonnye pokrytiya na modifitsirovannykh bitumakh [Road Asphalt Concrete Coatings on Modified Bitumen]. Voronezh, Vorone-zhskiy gosudarstvennyy arkhitekturno-stroitel'nyy universitet Publ., 2009, 142 p. (In Russian)
21. Kocherga V.G., Pronin V.V., Korableva T.A. Proektirovanie asfal'tobetonnykh smesey s zadannymi svoystvami [Design of Asphalt Mixes with the Desired Properties]. Aktual'nye vo-prosy proektirovaniya avtomobil'nykh dorog : sbornik nauchnykh trudov OAO «GiprodorNII» [Current Problems of Designing Car Roads. Collection of Scientific Works of "GiprodorNII"]. Ekaterinburg, OAO «GiprodorNII» Publ., 2013, no. 4 (63), pp. 69—74. (In Russian)
22. Solomatov V.I., Erofeev V.T., Kalgin Yu.I., Mishchenko N.I. Epoksidno-bitumnye kompozity [Epoxy-Bitumen Composites]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2000, no. 11, 22 p. (In Russian)
23. Grushko I.M., Korolev I.V., Borshch I.M., Mishchenko G.M. Dorozhno-stroitel'nye materialy [Road Construction Materials]. 2nd edition, revised and enlarged. Moscow, Transport Publ., 1999, 357 p. (In Russian)
24. Pechenyy B.G., Danil'yan E.A. Optimizatsiya tekhnologii prigotovleniya asfal'tobetonnykh smesey [Optimization of Production Technology of Asphalt Mixes]. Dorozhnaya tekhnika [Road Technology]. 2011, no. 11, pp. 12—15. (In Russian)
25. Borisenko Yu.G., Gordienko E.V., Borisenko A.Yu. Optimizatsiya tekhnologii prigotovleniya asfal'tobetonnykh smesey [Optimization of Production Technology of Asphalt Mixes]. Fundamental'nye i prikladnye issledovaniya: problemy i rezul'taty [Fundamental and Applied Research: Challenges and Results]. 2012, no. 2, pp. 110—115. (In Russian)
26. Solomatov V.I., Erofeev V.T., Kalgin Yu.I., Krasil'nikov A.A., Shcherbatykh A.A. Epoksidno-bitumnye polimerbetony [Epoxy-Bitumen Polymer Concretes]. Izvestiya vys-shikh uchebnykh zavedeniy. Stroitel'stvo [Proceedings of Higher Educational Institutions. Construction]. 2000, no. 7—8, p. 34. (In Russian)
27. Lavrukhin V.P., KalginYu.I., Erofeev V.T. Ustalostnaya dolgovechnost' asfal'tobetonov na modifitsirovannykh bitumakh [The Fatigue Life of Asphalt Concrete Based on Modified Bitumen]. Vestnik Mordovskogo universiteta [Mordovia University Bulletin]. 2001, no. 3—4, p. 128. (In Russian)
About the authors: Erofeev Vladimir Trofimovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, chair, Department of Construction Materials and Technologies, Ogarev Mordovia State University (Ogarev MSU), 68 Bolshevistskaya Str., Saransk 430005, Republic of Mordovia, Russian Federation; [email protected];
Likomaskina Mayya Alekseevna — postgraduate student, Ogarev Mordovia State University (Ogarev MSU), 68 Bolshevistskaya Str., Saransk 430005, Republic of Mordovia, Russian Federation; [email protected].
For citation: Erofeev V.T., Likomaskina M.A. Otsenka dolgovechnosti asfal'tobetonov pri ispytaniyakh v klimaticheskikh usloviyakh s peremennoy vlazhnost'yu, ul'trafioletovym oblucheniem i agressivnoy morskoy vodoy [Durability Estimation of Asphalt Concrete Tested in the Climatic Conditions with Varying Humidity, Ultraviolet Radiation and Aggressive Sea Water]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 6, pp. 63—79. (In Russian)
