ИнтерСтройЭкспо 2016
04.05.2016
С 20 по 22 апреля 2016 года в Санкт-Петербурге, в КВЦ «ЭКСПОФОРУМ» состоялась 22-я Международная выставка «ИнтерСтройЭкспо», крупнейшая на Северо-Западе России международная выставка строительных, отделочных материалов и строительной техники.
Евроасфальт и Евробитум 2016
29.04.2016
Конгресс, который состоится с 1 по 3 июня в Праге, станет важной вехой в развитии асфальтовой и битумной промышленности Европы. Предоставив возможность ведущим специалистам отрасли подвести итоги проделанной работы и наметить планы на будущее, он послужит полноценной стратегической платформой для ее дальнейшего развития.
 

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ /Дорожная Техника 2012/

Печеный Б. Г., Данильян Е. А.
Влияние минерального порошка на свойства битума в пограничных слоях зависит от его природы и дисперсности, а также от свойств битумов, что влияет на свойства материала в целом. Формирование микроструктуры асфальтовяжущего, которое происходит при введении в битум минерального порошка, проявляется в увеличении прочностных показателей пропорционально количеству вводимого минерального порошка. При достижении содержания минерального порошка определенного значения, когда расстояние между частицами становится равным сумме толщин структурированных оболочек двух соседних частиц и свойства системы обуславливаются степенью взаимодействия адсорбционно-сольватных слоев, прочность асфальтовяжущего достигает максимума. Оптимальная структурообразующая концентрация минерального порошка для битумов с пенетрацией при 25 0С 40-300 дмм составляет 75-86 %. Увеличение содержания минерального порошка выше оптимального количества приводит к резкому снижению прочности, что объясняется появлением воздушной фазы в системе «минеральный порошок — битум» и ее разуплотнением. Протекание адсорбции и структурирования возможно только при полном и равномерном смачивании поверхности минерального материала битумом. С повышением в смеси минерального порошка смачивание значительно затрудняется из.за сильно развитой его удельной поверхности. При перемешивании асфальтобетонной смеси большая часть битума, в первую очередь, соединяется из-за лучшего массообмена с минеральным порошком, и в дальнейшем требуются значительные затраты энергии, чтобы перевести образовавшееся асфальтовяжущее на поверхность крупных минеральных составляющих щебня и песка [1.3,6].
Зерновые составы минерального заполнителя, согласно ГОСТ 9128-2009, значительно отличаются друг от друга по содержанию как крупного, так и мелкого заполнителя. В особенно широких пределах изменяется содержание минерального порошка (от 4 до 16 %) и соотношение битум./.минеральный порошок (Б/МП). Если в смеси с зерновым составом минерального заполнителя типа А, отношение Б/МП составляет 1,1-0,86, то в смеси типа Д оно находится в пределах 0,6-0,56, хотя согласно ГОСТ 9128-2009.температуры перемешивания для всех этих типов смесей на битумах с пенетрацией при 25 °С от 61 до 90.дмм одинаковые и составляют 145-155 °С. В то же время по нормативам Германии [7], Великобритании [8] и других европейских стран температуры перемешивания асфальтобетонных смесей на битумах с пенетрацией при 25 °С от 50 до 70 дмм составляют 150-190 °С, а с пенетрацией от 70 до 100 дмм — 140-180 °С. Естественно, что для полного и равномерного смачивания требуются различные температуры подогрева и перемешивания компонентов асфальтобетонных смесей, отличающихся зерновым составом минерального заполнителя, то есть с увеличением в смеси минерального порошка должны быть более высокие температуры перемешивания для снижения вязкости и поверхностного натяжения битума и улучшения смачивания. Но, по общепринятому мнению, перемешивание при повышенных температурах приводит к чрезмерному термоокислительному старению битума, приводящему к понижению трещиностойкости асфальтобетонов [2, 3]. У молекул битума, связанных адсорбционными силами с поверхностью минеральных заполнителей, меньшая подвижность, чем у молекул свободного битума. А, как известно, скорость химических превращений обусловлена молекулярной подвижностью участвующих в реакции соединений. Следовательно, повышение температуры перемешивания оказывает меньшее влияние на адсорбированный битум, в основном происходит окисление свободного, не связанного адсорбционными силами, битума. Это подтверждает также многолетний опыт использования литых асфальтобетонных покрытий, которые характеризуются высокой трещиностойкостью, долговечностью, хотя и приготавливаются на битумах марок БНД 40/60 при температурах до 250 °С [7,9]. Это может быть объяснено тем, что литые асфальтобетонные смеси имеют повышенное по сравнению с обычными асфальтобетонными смесями содержание минерального порошка — до 27 %. Вследствие этого битум, содержащийся в литой смеси, практически весь оказывается адсорбированным на поверхности минерального заполнителя, что положительно сказывается на устойчивости к старению всей системы.
По мере повышения температуры перемешивания асфальтобетонных смесей показатели прочности образцов, определяемые при сжатии, как и показатели водостойкости, постоянно возрастают вплоть до температур перемешивания порядка 260-280 °С [3]. В то же время, установленное в работах [3,10,11] наличие максимума показателей прочности, определяемое при расколе, изгибе или растяжении образцов, при определенной температуре перемешивания асфальтобетонных смесей, как уже упоминалось, обусловлено тем, что перемешивание битума с минеральным заполнителем сопровождается протеканием двух процессов: смачивание и покрытие поверхности заполнителя битумом; старение битума.
Повышение температуры перемешивания асфальтобетонной смеси способствует смачиванию и покрытию поверхности заполнителя битумом, что проявляется в повышении прочности образцов, определяемой как при сжатии, так и при расколе, изгибе или растяжении. Однако при определенной температуре перемешивания смеси начинают преобладать процессы старения битума, сопровождающиеся повышением его вязкости, что выражается в дальнейшем повышении прочностных показателей, определяемых при сжатии образцов, и к снижению этих показателей, определяемых при расколе, изгибе или растяжении образцов, которые являются относительной характеристикой трещиностойкости асфальтобетонов. Это подтверждается результатами экспериментальных исследований.
В опытах использовались асфальтобетонные смеси, зерновые составы минеральной части которых соответствовали мелкозернистым непрерывным гранулометриям типа А, Б, В, песчаным типа Г и Д по ГОСТ 9128-2009 (табл. 1), а также литые асфальтобетонные смеси, имеющие зерновой состав минеральной части согласно германскому стандарту [7], и литая асфальтобетонная смесь, имеющая зерновой состав согласно ТУ 5718.002.04000633.2006 [9] для типа II (табл. 2).
Как следует из рисунка 1 (а, б), максимумы прочности образцов, определяемых при расколе при температуре 0 .С, асфальтобетонов с гранулометрией заполнителей типов А, Б, В и песчаных типов Г, Д по ГОСТ 9128-2009, по мере увеличения в смеси минерального порошка сдвигаются в сторону более высоких температур, превышающих стандартные пределы температур перемешивания смесей. Так, для асфальтобетонных смесей, приготавливаемых на битуме марки БНД 60/90, как уже упоминалось, стандартный температурный диапазон составляет 145-155 °С, а температуры перемешивания указанных смесей на битуме той же марки, при которых имеется максимум Rp, составляют 160-190 °С, повышающийся с увеличением в смеси количества минерального порошка.
Интересно расположение значений предела прочности при расколе Rp образцов при стандартной температуре перемешивания смесей 145 °С. У смеси типа А, имеющей самое малое содержание минерального порошка, предел прочности при расколе при 0 .С имеет самое высокое значение, причем, чем больше в смеси минерального порошка, тем ниже значение Rp (в смесях Б, В, Г и Д). Это свидетельствует о том, что при перемешивании при 145 .С смесей, содержащих меньше минерального порошка, покрытие поверхности минерального заполнителя битумом происходит быстрее с получением гомогенной смеси, что отражается в повышении Rр. Температуры, при которых предел прочности при расколе Rp, достигая максимума, начинает снижаться, свидетельствуют о преобладании процесса старения в битумных пленках, приводящих к их охрупчиванию и понижению прочности при расколе. Прочность Rр у асфальтобетонов при температурах перемешивания смесей, превышающих температуру максимума Rр, закономерно повышается у асфальтобетонов по мере увеличения в их составе содержания минерального порошка (рис. 1).
Сравнение физико-механических свойств асфальтобетонов, приготовленных при стандартных и оптимальных температурах перемешивания смесей, показывает (табл. 3), что асфальтобетоны всех исследуемых зерновых составов, приготовленные при стандартной температуре 145 °С, не удовлетворяют требованиям ГОСТ по некоторым показателям, особенно по водостойкости, как при кратковременном, так и при длительном водонасыщении.
Перемешивание смесей при оптимальных температурах приводит к значительному повышению практически всех показателей физико-механических свойств асфальтобетонов, превышающих стандартные пределы.
Температуры растрескивания асфальтобетонов Тр, определенные при охлаждении защемленного по концам образца, в зависимости от температуры перемешивания асфальтобетонных смесей имеют минимальные значения при температурах перемешивания, при которых Rр имеет максимальные значения [3]. Как следует из таблицы 3, температура растрескивания асфальтобетонных образцов, приготовленных из смесей при температурах перемешивания 145 °С, повышается от -22 °С до -17 °С по мере перехода гранулометрии заполнителя в афальтобетоне от типа А до типа Д. В то же время приготовление асфальтобетонных смесей при оптимальных температурах приводит к понижению Тр асфальтобетонов на 4-14 °С по сравнению с Тр асфальтобетонов, приготовленных из смесей при стандартной температуре перемешивания 145 °С, при этом по мере перехода гранулометрии заполнителя от типа А до типа Д Тр понижается от -26 до -31 °С. Следует заметить, что разница значений Тр асфальтобетонов из смесей, приготовленных при стандартной и оптимальных температурах перемешивания, возрастает от 4 до 14 .С при переходе гранулометрии заполнителей от типа А до типа Д. Прослеживается пропорциональная зависимость температур растрескивания Тр и прочности при расколе Rр асфальтобетонов при 0 °С: по мере возрастания прочности при расколе температура растрескивания асфальтобетонов понижается (таблица 3).
Зерновые составы литых асфальтобетонных смесей подбирали в соответствии с требованиями германского стандарта ZTV Asphalt — Stb 07 [7] (смеси № 1, № 2) и ТУ 5718.002.04000633-2006 [9] (смесь №.3). Согласно требованиям ТУ на литые асфальтобетонные смеси и литой асфальтобетон [9] регламентируется температура смеси на выходе из смесителя. Этот показатель дифференцирован в зависимости от зернового состава и назначения асфальтобетонов. Температура приготовления литых смесей должна быть равной согласно германскому стандарту 230-250 °С, по российским требованиям для литых смесей типа II и III — 200-230 °С. В зерновом составе смеси № 3 большее количество щебня и меньшее содержание минерального порошка (табл. 2). Как видно из рисунка 1 (в) и таблицы 4, оптимальные температуры приготовления литых смесей совпадают с нормативными значениями. Показатели свойств литых асфальтобетонов определяли в соответствии с требованиями ТУ 5718.002.04000633.2006 и ГОСТ12801-98. Как следует из таблиц 2 и 4 и рисунка 1, температура перемешивания литых асфальтобетонных смесей зависит от содержания минерального порошка, чем его больше, тем выше температура перемешивания. Установлено, что с повышением содержания минерального порошка в литой асфальтобетонной смеси температура растрескивания Тр понижается.
Полученные результаты исследований показывают определяющую роль в технологии приготовления асфальтобетонных смесей содержания минерального порошка. Представленная простая методика, доступная заводской лаборатории, позволяет определять оптимальные температуры перемешивания асфальтобетонных смесей, обеспечивающие значительное повышение качества асфальтобетонов. На рис. 2 представлены обобщающие зависимости оптимальных температур перемешивания асфальтобетонных смесей различных составов от содержания минерального порошка. Учитывая, что в практике производства асфальтобетонных смесей используют заполнители различного минерального состава, а также битумы различного происхождения, то оптимальные температуры перемешивания асфальтобетонных смесей следует определять на конкретных замесах в конкретных заводских смесителях.
Литература
1. Королев И.В. Пути экономии битума. — М.: Транспорт. — 1986. — 161с.
2. Гезенцвей Л.Б. Дорожный асфальтобетон — М.: Транспорт. — 1985. — 350с.
3. Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции. — М.: Химия. — 1990. — 256с.
4. Дерягин Б.И., Кротова Н.А., Смега В.П. Адгезия твердых тел. — М.: Наука. — 1973. — 270с.
5. Колбановская А.С., Михайлов В.В. Дорожные битумы. — М.: Транспорт. — 1975. — 262 с.
6. Дорожный теплый асфальтобетон./.Королев И.В., Агеева Е.Н., Головко В.А., Фоменко Г.Р. — Киев. Вища школа. —1984.  — 200 с.
7. Zusatzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien fur den Bau von Verkehrsflachenbefestigungen aus Asphalt. ZTVAsphalt-StB 07. Ausgabe 2007. — 72s.
8. BS 594.1:2003. BSI. Specification for Rolled Asphalt (Hot Process) for Roads and Other Paved Areas. — Brit. Stand. Inst. — 2003.
9. ТУ 5718.002.04000633.2006. Смеси асфальтобетонные литые и литой асфальтобетон. ГУП «НИИМОССТРОЙ». — 2006. — 14 с.
10. Данильян Е.А. Физико-химическое обоснование температур перемешивания и уплотнения асфальтобетонных смесей. Кандидатская диссертация. — Ставрополь. — 2000. — 190 с.
11. Pecheny B., Skorikov S., Danilyan E. Influencia de las condiciones de agitacion de las mezclas concretoasfalticas sobre las propiedades de los cementos cocretoasfalticos. ХIV Congreso Argentino de vialidad y transito. — Buenos Aires, Republika Argentina. 26 al 30 de septiembre de 2005. — P. 432.441.

< Назад

 

Поиск

Автор
Год выпуска
Дорожные знаки, разметка и дублирующие устройства /Дорожная Техника 2009/
Резкое увеличение количества транспортных средств, находящихся в личном пользовании, вкупе с постоянным ростом экономики, а, следовательно, и объёмов транспортных перевозок, привели к обоснованной необходимости всё более и более уделять внимание безопасности движения. Наиболее полное и своевременное информирование водителя, оптимальное применение сочетания дорожных знаков, разметки и светофоров, рациональное включение новых технологий и материалов в изготовление информационных табло и ограждений – это ряд необходимых мер, которые смогут обеспечить лучшие условия движения транспортного потока в городе и вне его границ. В статье рассмотрены факты и тенденции применения дорожных знаков, разметки, светофоров, дублирующих устройств.
  © 2008 Славутич Разработка сайта Vitrum-Media