CC BY
96
УДК 691.178: 691.34
СВОЙСТВА ЦВЕТНЫХ ДОРОЖНЫХ БЕТОНОВ НА ТЕРМОПЛАСТИЧНОМ ВЯЖУЩЕМ
С.В. Оксак, мл. научн. сотр., ХНАДУ
Аннотация. Показана возможность получения органобетонов для устройства цветных покрытий на основе прозрачного смолополимерного вяжущего. Раскрыты технологические особенности производства цветных органобетонных смесей.
Ключевые слова: полимерная смола, пластификатор, полимер, смолополимерное вяжущее, пигмент, цветной органобетон, физико-механические свойства.
Введение
Цветные покрытия автомобильных дорог являются действенным методом повышения безопасности движения. Они, позволяя легче ориентироваться на современных развязках, способствуют более эффективному освещению в тоннелях, отделяют велосипедные дорожки, остановки общественного транспорта. Такой материал необходим для благоустройства городов: для устройства цветных покрытий парковых дорожек, архитектурного оформления площадей, скверов, площадок. В настоящее время для этих целей в основном применяется цветная цементобетонная плитка, однако для широкомасштабного строительства, а также для цветового выделения участков автомобильной дороги необходим материал на основе органического вяжущего.
Анализ публикаций
Существует несколько технологических способов получения цветных дорожных бетонов на основе органического вяжущего. Первый - это цветные асфальтобетоны на обычном вязком битуме с применением повышенного содержания пигмента (»12 %) [1]. При этом возможно получение только тусклых цветов покрытия, кроме того, из-за большого содержания пигмента происходит интенсивное старение битума. Во втором случае цветные асфальтобетоны готовятся на мало-
вязких битумах, содержащих малое количество асфальтенов, с применением умеренного количества пигмента (3 - 4 %) [2]. При этом усиление эффекта достигается использованием цветных каменных материалов. В странах Европы распространены цветные пластбетоны на обесцвеченых битумах, несодержащих асфальтенов [3].
В странах СНГ в качестве вяжущего применялись различные прозрачные термопластичные смолы, что способствует достижению яркого цвета при уменьшенном количестве пигмента (2 %).
В последние годы в Харькове применяется цветной асфальтобетон на основе гудронополимерного вяжущего [4], но цвет покрытия из этого асфальтобетона довольно тусклый. Поэтому на кафедре ТДСМ ХНАДУ были выполнены работы по разработке состава вяжущего, которое является прозрачным в тонкой пленке и позволяет получить цветные органобетоны со свойствами, характерными традиционному асфальтобетону.
Цель и постановка задачи
Цель работы - разработка цветных органобетонов яркой окраски со свойствами, которые отвечают требованиям, предъявляемым к традиционных асфальтобетонам. Разработано вяжущее, подобран состав органобетона, проверена технология производства цветных смесей.
Результаты исследований
Для получения цветных органобетонов разработаны составы прозрачных вяжущих на основе пластифицированной смолы нефтяного происхождения с последующей модификацией ее полимером типа СБС [5]. В качестве основного принято вяжущее, которое имело следующие свойства: глубина проникновения иглы при 25 °С - 171^0,1 мм; температура размягчения - 38 °С; растяжимость при 25 °С - >100 см; сцепление со стеклом при 85 °С - 62 %; температура хрупкости -минус 18 °С, светопропускание равно 99 %.
С использованием этого вяжущего изготавливался органобетон красного цвета типа Г. В качестве минеральных составляющих органобетона применялись: отсев дробления красного гранита (фр. 0-5), известняковый минеральный порошок светлого тона и желе-зоокисный пигмент красного цвета. Количество вяжущего в смеси составляло 6,5 - 7 %, в зависимости от содержания пигмента и минерального порошка.
Предварительная оценка физико-механи-чес-ких свойств цветных органобетонов вы-
полнялась в лабораторных условиях. В соответствии с полученными результатами (табл. 1) органобетоны отвечают требованиям, которые предъявляются к асфальтобетонам типа Г согласно ДСТУ Б В 2.7-119-2003.
Выполненные исследования показали, что для приготовления цветных органобетонов рационально использовать состав с содержанием пигмента 2 %, так как увеличение содержания пигмента не приводит к усилению окраски бетона, но увеличивает стоимость смеси и приводит к более интенсивному ее старению (рис. 1).
В производственных условиях было получено комплексное вяжущее со свойствами, приведенными в табл. 2. Вяжущее по свойствам отличается от того, что получено в лаборатории: у него ниже пенетрация, выше температура размягчения. Все эти отличия могут быть следствием того, что приготовленное вяжущее смешалось с остатками вяжущего в технологическом оборудовании, которые невозможно было полностью удалить. Самое главное, что в результате получено вяжущее, которое было значительно темнее, чем лабораторное.
Таблица 1 Свойства цветного органобетона типа Г с различным содержанием пигмента
Вяжущее Содержание пигмента, % Содержание вяжущего, % Средняя плотность кг/м3 Водона- сыщение, % Прочность, МПа Кв15
при 20 °С при 50 °С иС & о
0 6,9 2321 1,9 4,25 1,08 8,92 0,87
1 7,0 2326 1,9 4,34 1,15 8,93 0,88
С(68)Пл(32)П(6) 2 7,1 2336 1,7 4,44 1,2 9,12 0,90
3 7,3 2345 1,4 4,49 1,23 9,54 0,91
4 7,5 2351 0,9 4,78 1,27 9,80 0,92
<и
а
о
I-
X
<и
о
32 64 96 128
Время выдерживания, час
■0 % пигмента 1 % пигмента -±-2 % пигмента
■ 3 % пигмента 4 % пигмента -о БНД 130/200
Рис. 1. Влияние количества пигмента на свойства органобетона (¿=120 °С) Таблица 2 Свойства комплексного вяжущего, приготовленного на заводе
Вяжущее Пенетрация при 25 °С, 0,1 мм Температура размягчения, °С Растяжимость при 25 °С, см Эластичность, %
С(68)Пл(32)П(6) 130 47 77 94,5
Таблица 3 Физико-механические свойства производственного красного органобетона типа Г
Вяжущее Содержание пигмента, % Содержание вяжущего, % Средняя плотность кг/м3 Водона- сыщение, % Прочность, МПа Кв15
при 20 °С при 50 °С при 0 °С
С(68)Пл(32)П(6) 4 7,0 2397 0,7 5,3 2,2 9,9 0,9
Поэтому для устройства опытного участка из красного органобетона рекомендованый состав был скоректирован следующим образом: отсев гранитный (фр. 0-5) - 83 %, минеральный порошок - 13 %, пигмент минеральный (железоокисный) - 4 %, комплексное вяжущее - 7 %. Увеличение содержания пигмента обусловлено меньшей прозрачностью производственного вяжущего. Увеличение содержания пигмента производилось за счет уменьшения содержания отсева дробления. Физико-механические свойства красного органобетона типа Г, уложенного в покрытие, приведены в табл. 3. Органобетон из заводских смесей по показателям физико-механических свойств превосходит лабораторный аналог. Это может быть обусловлено повышенным содержанием пигмента. Увеличение содержания пигмента (высокодисперсных частиц) при равном содержании минерального порошка несколько понизило водонасы-щение органобетона.
Выводы
Для получения цветных дорожных органобетонов рационально использовать прозрачные термопластичные вяжущие, которые позволяют получать покрытие практически любой яркой окраски, используя незначительное количество пигмента (1 - 2 %).
Для обеспечения необходимых эксплуатационных свойств бетонов необходимо использовать вяжущие, которые по своим свойствам соответствуют битумам марки БНД 130/200, так как эти вяжущие обеспечивают необходимую трещиностойкость покрытия, а введение в смесь мелкодисперсного пигмента структурирует вяжущее и повышает прочностные свойства бетона при положительных температурах.
Для обеспечения яркого цвета органобетонной смеси и, следовательно, цветного покрытия необходимо обеспечить чистоту технологического оборудования, особенно оборудования для разогрева компонентов вяжущего, приготовления комплексного вяжущего и подачи его в смеситель. В связи с этим при производстве цветных смесей целесообразно установить отдельные линии для приготовления комплексного вяжущего.
Вяжущие на основе пластифицированной смолы и полимера СБС могут применяться для получения цветных дорожных органобетонов, которые отвечают всем требованиям, предъявляемым к традиционным асфальтобетонам.
Литература
1. Коржуев А.С. Дисперсные битумы. - М:
Госгеологоиздат. 1951. - 210 с.
2. Сюньи Г.К. Цветной асфальтобетон. - М.:
Транспорт, 1964. - 50 с.
3. Les liants modifies, les liants avec additifs et
les bitumes speciaux - AIPCR - PIARC. -Comite technique C8(08/05B) // ROUTES-ROADS. - 1999. - № 03. - 127 p.
4. Золотарьов В.О., Головенчиць С.Ф., Оксак
С.В., Ефремов С.В. Кольоровi асфальтобетонш покриття на полiмергудроновому в’яжучому // Вестник ХНАДУ. - 2005. - Вып. 29. - С. 252 - 254.
5. Золотарьов В.О., Оксак С.В. Техшчш
властивосп комплексних в’яжучих для кольорових органобетошв //
Автошляховик Украши. - 2006. - № 3. -С.31-33.
Рецензент: В.А. Золотарев, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Огатья поступила в редакцию 15 декабря 2007 г.
