CC BY
115
УДК 625.85 625.86
Р. А. Кемалов, М. Р. Идрисов, А. Ф. Кемалов,
Д. Ф. Фаттахов
ПОЛИМЕРНЫЙ МОДИФИКАТОР ДЛЯ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ДОБАВКИ К ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНОМУ АСФАЛЬТОБЕТОНУ
Ключевые слова: полимерный модификатор, стабилизирующая добавка, битум, щебеночно-мастичный
асфальтобетон.
С учетом возрастающей нагрузки на современное дорожное полотно увеличивается необходимость в использовании современных материалов для строительства автомобильных дорог. Наиболее перспективным материалом для дорожного строительства является щебеночномастичный асфальтобетон. Однако, для увеличения его стабильности во время технологических процессов возникает потребность в разработке стабилизирующих добавок, совмещающих в себе функции стабилизатора и модификатора.
Keywords: polymer modificator, stabilizing additive, bitumen, splittmastixasphalt.
The need to use modern materials for highway construction is increased taking into the account the increasing pressures on the modern road surfaces. The most promising material for road construction is splittmastixasphalt. However, to increase its stability during the process there is a need for stabilizing additives that combine the functions of the stabilizer and modifier.
Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) в качестве горячен смеси для изготовления верхних слоев дорожной одежды известен среди специалистов-дорожников уже достаточно хорошо. За последние два года по России в различных климатических зонах уложено более 1,5 млн м2 данного покрытия. ЩМА по входящим в состав компонентам практически не отличается от остальных горячих асфальтобетонных смесей. Единственное отличие в составе - это применение специальных стабилизирующих добавок [1].
Верхний слой покрытия является самостоятельным и важнейшим конструктивным элементом дороги. Он должен обеспечивать повышенный уровень безопасности, устойчивости и комфортности движения, требуемую скорость, простоту содержания и сохранность дорожных покрытий. Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяет технология устройства шероховатых поверхностных слоев из ЩМА. Использование ЩМА постепенно вытесняет другие виды асфальтобетонов, предназначенных для устройства защитных и конструктивных слоев дорожных одежд, что, как правило, позволяет повысить темпы строительства и ремонта дорожных покрытий.
Специфичные по составу и структуре ЩМА содержат прочный щебень с улучшенной кубовидной формой зерен, «объемный» битум и небольшое количество стабилизирующей добавки (чаще всего волокнистой) для предотвращения стекания вяжущего, что обеспечивает устойчивость смеси к расслаиванию при транспортировании. Кроме того, ЩМА обладают более высоким содержанием щебня (в пределах 70-80%). Жесткая скелетная структура из щебня обусловливает надежную сопротивляемость слоя пластическим сдвиговым деформациям. Наличие большего (по сравнению с асфальтобетонами) количества битумного вяжущего, заполняющего пространство между зернами каменных материалов, делает ЩМА более долговечным [2]. Сдвигоустойчивость покрытия из ЩМА, характеризующая сопротивление колееобразованию, обеспечивается, главным образом, требуемым значением коэффициента внутреннего трения. Поэтому в песчаной части смеси применяется исключительно песок из отсевов дробления горных пород, так как природный песок снижает коэффициент внутреннего трения. Кроме того, высокое содержание крупной фракции каменного материала в ЩМА позволяет получить шероховатую поверхность покрытия и обеспечить требуемые значения коэффициента сцепления колеса с покрытием [3]. В большинстве проектных составов в качестве стабилизирующих добавок для дисперсного
армирования вяжущего используются свободные или гранулированные целлюлозные волокна, которые в необходимом количестве подаются в асфальтосмеситель. К их числу относятся импортные волокнистые добавки высокой стоимости (У1а1»р, Огапийах, ТорБе1 и др.), влияние которых на процессы структурообразования ЩМА не изучены в достаточной мере.
Целью научных исследований является разработка новых рецептур стабилизирующих добавок на основе использования полифункциональных модификаторов собственной разработки. Вместо традиционной целлюлозы в качестве стабилизирующей добавки был использован более дешевый компонент - отход валяльно-войлочного производства. В ходе исследований обнаружилось, что битум, модифицированный с помощью полифункционального модификатора, обладает лучшей адгезией к минеральной части щебеночно-мастичного асфальтобетона по сравнению с обычным битумом, а также лучшими физико-химическими свойствами (таблицы 1-2). Используемый в работе отход показал хорошие результаты:
1. он отлично подходит в качестве стабилизирующей добавки, поскольку удовлетворяет требованиям ГОСТ 31015-2002 “Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичный” по показателям влажности и термостойкости волокон.
2. при определенных концентрациях отхода в составе ЩМА смесь является устойчивой, поскольку показатели стекания вяжущего удовлетворяют требованиям ГОСТ 31015-2002.
Таблица 1 - Показатель сцепления битума с каменным материалом (в баллах)
Содержание модификатора Щебень карьера
Жигулевский Новосмоленский Карелия Орский Сатка
Битум БНД 60/90 3 2 2 3 3
1,5% мас. модификатора на битум 5 2 2 4 4
2,0% мас. модификатора на битум 5 5 5 5 5
Таблица 2 - Физико-химические свойства битума с добавкой модификатора
Содержание/ добавки ^/ Дуктильность, см Температура размягчения Температура хрупкости, °С Пенетрация, мм Изменение температуры
/''Показатели при 0 °С при 25 °С по методу КиШ, °С при 0 °С при 25 °С размягчения после прогрева
Битум БНД 60/90 3,7 92,2 50,5 -19 24 72 6,2
1,5 % добавки 4,0 23,0 52,5 -18 31 71 5,8
2,0 % добавки 4,1 31,3 54,5 -22 33 71 5,0
Таким образом, в ходе исследований была получена модифицирующая добавка, которая улучшает физико-химические показатели битумного вяжущего, применяемого при производстве щебеночно-мастичного асфальтобетона. При совмещении разработанного модификатора и предложенного нами волокнистого материала можно добиться существенного уменьшения показателя стекания вяжущего, тем самым увеличить стабильность смеси из ЩМА и, соответственно, межремонтный период эксплуатации.
Данная технология является ресурсосберегающей, поскольку увеличение межремонтного периода всех типов покрытий с участием разработанного модификатора существенно улучшает качество и уменьшает расход битума, каменного материала для асфальтобетонов, энергоресурсы для производства битумов улучшенных и их материалы [4].
Литература
1. Старостин, А. Б. Новые стабилизирующие добавки для асфальтобетона / А.Б. Старостин // Строительный эксперт - 2004. - №1
2. Илиополов, А. П. Эффективный модификатор-стабилизатор / А.П. Илиополов,
И.В. Мардирисова // Автомобильные дороги- 2006. - №1
3. Стебаков, А. П. Щебеночно-мастичный асфальтобетон - будущее дорожных покрытий /
А.П. Стебаков, Г.Н. Кирюхин // Строительная техника и технологии - 2002. - №3
4. Кемалов, Р.А. Производство модификаторов для нефтяных битумов «ПФМ» и мастик для дорожного и гражданского строительства на их основе / Р.А. Кемалов, А.Ф. Кемалов,
М.Р. Идрисов, Р.Ш. Бадертдинов, Д.Ф. Фаттахов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №10.
- С. 332-337.
© Р. А. Кемалов - канд. техн. наук каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, [email protected]; М. Р. Идрисов - магистр КГТУ, [email protected]; А. Ф. Кемалов - д-р техн. наук, проф. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ; Д. Ф. Фаттахов - магистр КГТУ, [email protected].
