CC BY
5УДК 625.7.8:666.98:665.775:678(470.56)
ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК В ДОРОЖНОМ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Тарановская Е.А., старший преподаватель кафедры автомобильных дорог и строительных материалов, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: taranov-elena@mail.ru
Гончаров В.О., студент группы 16 Стр(мп) ПАУП, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: 995968v@mail.ru
Самигуллин Н.Р., студент группы 16 Стр(мп) ПАУП, Оренбургский государственный
университет, Оренбург
e-mail: samigullinnazir@yandex.ru
Армирование асфальтобетона - это добавление волокон в асфальтобетонную смесь для повышения прочности и долговечности. Рост осевых нагрузок, интенсивности и скоростей дорожного движения ведет к усиленному воздействию транспортных средств на покрытия автомобильных дорог, что наряду с погодно-климатическими факторами, ведет к интенсивному накоплению пластичных деформаций в жаркий период и образованию трещин - в холодный. Реакция асфальтобетона на воздействия разного рода непосредственно связана с поведением вяжущего. Давно известно, что регулировать физико-механические характеристики асфальтобетона можно, регулируя свойства вяжущего путем добавки различных полимерных модификаторов.
Ключевые слова: армирование асфальтобетона, синтетическое волокно Forta AR, Геосетка HaTelit (Хателит), модификатор битума ДОРСО 46-02.
Forta AR - это патентованная смесь двух синтетических волокон, которые работают совместно, улучшая эксплуатационные показатели асфальтобетона. Волокно Forta AR состоит из уникальных скрученных в пучки полипропиленовых волокон, которые способствуют перемешиванию и распределению, и высокопрочных, высокотемпературных арамидных (aramid) волокон, которые армируют и улучшают свойства асфальтобетонной смеси.
Распределенные и распушенные волокна фактически невидимы на поверхности покрытия, и не требуется вносить какие-либо изменения в обычные методы укладки и уплотнения.
Применение волокон Forta AR, предотвращает отраженное трещинообразование, колееобразование, а также позволяет уменьшить толщину слоя без потери устойчивости.
Участок
без Forta
Участок с
Forta
Рисунок 1 - Участок дороги
Асфальтобетон с Forta AR может быть успешно использован на любых объектах в диапазоне от проезжей части улиц и дорог до коммерческих и промышленных автостоянок.
Рекомендуемая дозировка Forta AR составляет одна упаковка (0,453г) на тонну горячей асфальтобетонной смеси. Пакеты со смесью Forta AR выгружают в смеситель при подаче горячих материалов в смеситель, при этом не требуется изменения времени перемешивания.
Таблица 1 - Физические свойства волокон FORTA
Материалы Полипропилен/ Aramid
Форма Крученое фибриллированное волокно / волокно из мононитей
Длина 19 мм / 38 мм
Окраска Желто-коричневая
Удельная масса 0,91 / 1,44
Стойкость к кислоте/ щелочи Инертны
Прочность при растяжении 4921,7 кг/кв.см / 28124 кг/кв.см
Температура плавления 166°С / 427°С
Источник: http://uneedusgroup.kz/ru/product-post/armiruyushhaya-dobavka-forta/
По проведенным испытаниям по сравнению асфальтобетона с применением добавки Forta FI с асфальтобетоном без нее, и были получены следующие результаты: 0,55
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
Я
а и о
со й а
Ю О ш
п
о «
о о
я %
я >, и
8 н о
0 я
01 о а
я
«
ш ч ш
650
600
е 550
л
о к 500
ас
р и 450
р
п 400
350
300
2 3 4 5 6 Толщина (дюймы) Асфальтобетон без добавки Forta Асфальтобетон с добавкой Forta
10
40
20 30 Температура (F) Асфальтобетон без добавки Forta Асфальтобетон с добавкой Forta
50
Рисунок 2 - График результатов испытаний на трещиностойкость и колееобразование (Источник: http://uneedusgroup.kz/ru/product-post/armiruyushhaya-dobavka-
Плюсы: Улучшение низкотемпературных свойств асфальтобетона вследствие образования битумной пленки вокруг минеральных частиц в смесях SMA; Более высокая сопротивляемость асфальтобетона старению.
Минусы: Высокие материальные затраты, в сравнении с достигаемым эффектом; Дополнительные технологические затраты; [1]
В 2013 году был произведен ремонт автомобильной дороги обход города Оренбурга км 6+660 - 7+530 в Оренбургском районе с применением синтетического волокна FortaAR. [2]
При проведении ремонтных работ для повышения прочности асфальтобетона использовалась Геосетка НаТеШ (Хателит).
Рисунок 3 - Геосетка НаТеШ (Хателит) (Источник: http://www.td-geo.ru/materials/geosetka/mark_geosetki/geosetka_hatelit)
Геосетка НаТеШ (Хателит) изготовливалась из поливинилалкоголя или высокомодульного полиэстера. Готовая геосетка скреплялась со специальной сверхлегкой подложкой, которая производится из нетканого геотекстильного материала. Георешетка и подложка пропитывались битумом, что повышает адгезивные свойства готового изделия. Назначение геосетки НаТеШ (Хателит): армирование асфальтобетонного покрытия, предотвращение появления на нем трещин и повреждений.
Особенности: гибкий рулонный армирующий материал, имеет большие размеры ячеек. Просто и быстро укладывается, отличается прочным сцеплением между слоями.
Области использования геосетки НаТеШ (Хателит):
Материал создавался специально для армирования асфальтобетонного покрытия в строительстве, ремонте или реконструкции дорог. Внедрение геосеткиХателит при укладке полотна способствует повышению его прочности и равномерному распределению нагрузок. При формировании нового дорожного покрытия применение гибкой армирующей геосетки НаТеШ (Хателит) позволяет предотвратить появление в асфальте трещин, использование материала повышает устойчивость к «колееобразованию», существенно увеличивает сдвигоустойчивость нового дорожного покрытия. Помимо этого геосетка НаТеШ (Хателит) препятствует образованию в зонах торможения и разгона «волны» или «гребенки». Геосетка НаТеШ (Хателит) востребована как материал, повышающий срок эксплуатации дорог, существенно увеличивающий временные интервалы проведения необходимых ремонтных работ (в 3 - 4 раза). Таким образом применение геосетки НаТеШ снижает затраты на эксплуатацию дороги в несколько раз. [3]
Рисунок 4 - Схема http://www.complexdoc.ru/ntdtext/536998)
применения
геосетки
(Источник:
Таблица 2 - Технические характеристики геосетки HaTelit
Наименование Материал Сырье Покрытие Вес Предельная прочность
HaTelit C40/17 Георешетка с тончайшим слоем нетканого полотна Решетка: PET Подложка: PP Битумное 270 г/м2 Вдоль: 50 кН/м
Предельная прочность Прочность при 3% удлинении Растяжение при номинальной прочности Размер ячейки Ширина Длина
Поперек: 50 кН/м Продольная: 12 кН/м Поперечная: 12 кН/м Продольное: 12% Поперечное: 12% 40х40 мм 5 м 150 п.м.
Источник: http://www.td-geo.ru/materials/geosetka/mark_geosetki
В 2013-2014 году была произведена реконструкция мостового перехода через р.Сакмара на км 3+300 автодороги Подъезд к г.Оренбургу от а/д Казань - Оренбург в Сакмарском районе [4]
Для повышения прочности асфальтобетона использовался модификатор битума ДОРСО 46-02.
ДОРСО 46-02 был разработан специально для обустройства:
- автомагистралей с интенсивными транспортными нагрузками;
- асфальтобетонных аэродромных покрытий;
- крупных логистических терминалов.
Характеристики модифицированного битума рассчитаны для применения в регионах с высокими среднегодовыми температурами и высоким уровнем осадков, для климатических зон с умеренно континентальным климатом.
Таблица 3 - Характеристики модифицированного битума
Параметры БНД 60/90 +4% ДОРСО 46-02
Пенетрация иглы 0,1 мм. при 25°С при 0°С 61-90 62
20 30
Температура размягчения КиШ °С 47 69-70
Растяжимость при см. при 0°С 3,5 3,5
Температура хрупкости °С -15 -20
Интервал пластичности ^ °С 62 90
Температура вспышки °С 230 283
Источник: http://eva-plast.ru/46-02
ДОРСО 46-02 применяется в количестве 3,5 - 4% от количества битума. Продукт представляет собой гранулы желтого или оранжевого цвета. [5]
Применение ДОРСО 46-02 не требует специального технологического оборудования. Для введения в расплав битума достаточно стандартной высокотемпературной битумной емкости, оборудованной рециркуляционным насосом.
Перемешивание осуществлять 30-45 минут, в зависимости от объема емкости и производительности рециркуляционного насоса. Минимальная температура смешивания с битумом 155°С, максимальная 190°С.
Свойства модифицированного битума сохраняются при температуре 160°С - 5 суток, при температуре 170°С - 3 суток.
Таблица 4 - Результаты испытаний мелкозернистой плотной асфальтобетонной смеси типа А марки I_
Наименование показателей Требования ГОСТ 9128-2009 На 4,5% исход.битуме Исх. битум 4,5% +5% Дорсо 46-02
Средняя плотность 2,65 2,70
Водонасыщение, % по объему 2,0-5,0 3,0 1,8
Прочность при сжатии, МПа, при температуре +20°С не менее - 2,5 3,7 4,9
+50°С не менее -1,0 1,1 1,8
0°С не более -11,0 8,4 10,1
В одостойкость не менее - 0,90 0,97 1,00
Водостойкость при длительном водонасыщении не менее - 0,85 0,85 1,00
Сдвигоустойчивость по: -
коэффиц. внутреннего трения -сцеплению при сдвиге при темпер. + 50° С, МПа не менее - 0,25 0,35 0,45
Трещиностойкость по
пред.прочн.нарастяж.при расколе при 0°Си скорости деформирования 50 мм\мин, МПа не менее -3,5 не более - 6,0 4,8 4,4
Сцепление битума с минеральной частью а/б смеси должно выдерживать Выдерживает Выдерживает
Средняя глубина колее после
20000 проходов колеса, мм.по EN12697.22-:2003** - 4,3 2,0
Скорость образования колеи, мм/1000 циклов нагрузки по 0,07 0,02
EN12697.22-:2003
Источник: http://eva-plast.ru/46-02
Модификатор может быть введен непосредственно в асфальтобетонный смеситель на разогретый каменный материал после введения расплава битума. Время перемешивания следует увеличть на 7-10 секунд. Минимальная температура смешивания с асфальтобетонной смесью 160°С, максимальная 195°С.
ДОРСО 46-02 повышает текучесть расплава битума, улучшает удобоукладываемость асфальтобетонных смесей на 30-35% и предотвращает расслаивание материалов при транспортировке асфальтобетонной смеси.
Реологические характеристики битума, модифицированного ДОРСО 46-02, позволяют получать асфальтобетоны с лучшей уплотняемостью, меньшим водонасыщением и большей прочностью при 50°С, что придает дорожным покрытиям большую устойчивость к колееобразованию.
Меры предосторожности:
- Следует избегать попадания продукта внутрь. Открытые участки тела при контакте должны быть защищены рабочей одеждой и перчатками. Органы дыхания рекомендуется защищать противопылевыми респираторами.
- При температуре свыше 220 С может происходить декомпозиция продукта, вызывающая изменения свойств битума, а свыше 250°С выделение потенциально опасных для здоровья человека веществ.
Плюсы: Повышение температурной стойкости.
Минусы: Недостаточная гомогенизация; Затрудненность правильного дозирования
[6].
Применение модифицирующих добавок при строительстве и ремонте автомобильных дорог повышает прочность, износостойкость и долговечность асфальтобетона. Увеличивают сопротивляемость трещинообразованию и колееобразованию. Улучшают морозо- и теплостойкость, сцепление с поверхностью минерального материала, эластичность. Именно поэтому использование данных материалов является правильным выбором, целесообразным и рациональным решением задач в дорожном строительстве.
Литература
1. Калгин, Ю.И. Дорожные битумоминеральные материалы на основе модифицированных битумов / Ю.И. Калгин. - Воронеж: Изд-во Воронеж. Гос арКхит. Строит. ун-та, 2006. - 272 с.
2. Волокна FORTA® АЯ®. [Электронный ресурс] / Главное управление дорожного хозяйства Оренбургской области. - Режим доступа: http://www.orendor.ru/forta.htm. - (дата обращения: 11.12.2016).
3. ООО «Геоматериалы» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.td-geo.ru/materials/geosetka/ mark_geosetki. - (дата обращения: 15.12.2016).
4. Полимерная армирующая сетка Hatelit 40/17. [Электронный ресурс] / Главное управление дорожного хозяйства Оренбургской области. - Режим доступа: http://www.orendor.ru/hatelit.htm - (дата обращения: 17.12.2016).
5. Полимерный асфальтобетон: надежно, выгодно, доступно [Электроный ресурс] / Российский Торгово-Экономический Союз (РосТЭС-Юг). - Режим доступа: http://пбв-дорсо.рф. - (дата обращения: 19.12.2016).
