Асфальтобетон с повышенными эксплуатационными свойствами для условий жаркого и влажного климата Вьетнама

Актуальность. В последнее время во всём мире и, в частности, во Вьетнаме, быстрое развитие экономики требует повышения качества и количества транспортных услуг, которые тесно связаны с состоянием автомобильных дорог. Общая протяжённость сети автомобильных дорог страны составляет около 220.000 км, в. том числе 20.000 км федеральных дорог, большинство которых имеют асфальтобетонные покрытия. Тропический климат: Вьетнама: характеризуетсявысокой летней температурой (до +40 °С) и большим количеством осадков (до 3000 мм/год), что оказывает негативно влияние на состояние дорожных покрытийАсфальтобетоны работают в сложных погодных условиях под воздействием постоянно увеличивающихся осевых нагрузок, скорости и интенсивности движения: Раздельное или комплексное воздействие этих факторов приводит к разрушению асфальтобетонов. Наиболее: часто встречающимися дефектами: асфальтобетонных покрытий являются наплывы, волны, колеи, шелушение и выкрашивание^ т.п. которые связанынизкой сдвигоустойчивостью, водостойкостью и устойчивостью асфальтобетонов к старению. Реальные сроки службы, асфальтобетонных покрытий во многих случаях составляют не более 4−5 лет, а нередко 1−3 года. Правительство страны вынуждено каждый год выделять огромные бюджетные средства на содержание, капитальный ремонт и реконструкцию автомобильных дорог. В опрос повышения качества, асфальтобетона становится все более актуальным.

Длярешения ЭТОЙ проблемы,. В последнее время. ВОВьетнаме используют передовые технологии, такие как NovaChip, Slurry. Seal, а так же новые материалы, полимерно-битумные вяжущие на основе термоэластопластов типа стирол-бутадиен-стирола (СБС), поверхностно-активные вещества, щебеночно-мастичные асфальтобетоны и т. п. Однако, применение этих технологий ограничивается сложностями, связанными с использованием импортных дорогостоящих материалов и оборудования.

Одной из основных задач, стоящей перед дорожниками Вьетнама, является рационализация подхода к повышению качества асфальтобетона с учетом транспортных и погодно-климатических условий. Главными направлениями улучшения асфальтобетона являются обеспечение сдвигоустойчивости при высоких температурах, коррозионной устойчивости под действием осадков и замедление темпа старения асфальтобетона. Под влиянием кислорода воздуха, солнечной радиации и других факторов в асфальтобетоне происходят необратимые физико-механические превращения, приводящие к его старению, что проявляется в потере деформативной и демпфирующей способности, коррозионной прочности. На последнем этапе старения, свойства материалов кардинально отличаются от начальных, совершается переход из вязко-упруго-пластического в хрупкое состояние, что приводит к интенсивному разрушению покрытия. Этим колоссальным проблемам посвящены работы ряда русских и зарубежных ученых, таких как H.H. Иванов, Л. Б. Гезенцвей, М. И. Волков, Н. В. Горелышева, A.C. КолбановскаяИ.В. Королев, В. А. Золотарев, Г. А. Бонченко, И. М. Руденская, A.B. Руденский и др., в которых позволяют сделать вывод о том, что существует возможность повышения долговечности асфальтобетона путем направленного регулирования его структуры комплексными модификаторами. Для обеспечения экономической эффективности, приоритетными являются технологии, основанные на использовании широко доступных во Вьетнаме материалов, и промышленных отходов с низкой стоимостью.

В связи с вышеизложенным, в настоящей работе поставлена задача исследования эффективности использования добавки, состоящей из полимеров полиолефинового характера, резиновой крошки совместно с минеральными ультрадисперсными наполнителями для улучшения всего комплекса структурно-механических свойств асфальтобетонов, что тем самым обеспечивает повышение устойчивости асфальтобетона к транспортным и погодно-климатическим воздействиям в условиях Вьетнама.

Цель диссертационной работы: разработка модифицированных асфальтобетонных смесей с улучшенными структурно-механическими свойствами и повышенной стойкостью к динамическим воздействиям нагрузок и погодно-климатическим условиям Вьетнама.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

— выявлены и теоретически обоснованы основные направления улучшения качества асфальтобетонов для эксплуатации в погодно-климатических условиях Вьетнама;

— разработан эффективный резино-полимерный модификатор (РПМ), повышающий качество битумных вяжущих и асфальтобетонных смесей;

— обоснована эффективность улучшения свойств асфальтовяжущего с применением комплексной добавки из РПМ и гидратной извести (ГИ);

— оптимизировано количество компонентов < комплексной добавки в битуме и асфальтобетонных смесях, обеспечивающее их повышенную стойкость к погодно-климатическим условиям Вьетнама;

— выявлено воздействие разработанного способа модифицирования на процесс старения и эксплуатационные свойства асфальтобетонных смесейпроведена оценка технико-экономической эффективности использования комплексного модификатора в производстве асфальтобетонов для дорожного строительства.

Объект исследования — качество дорожных асфальтобетонов.

Предмет исследования — устойчивость дорожных асфальтобетонов к транспортным и погодно-климатическим воздействиям в условиях Вьетнама.

Научная новизна:

— теоретически обоснованы основные предпосылки направленного регулирования структурно-реологических и эксплуатационных свойств асфальтобетонных смесей путем модификации его микроструктурыразработан комплексный резинополимерный модификатор, улучшающий свойства битумных вяжущих для асфальтобетонов, эксплуатируемых в климатических условиях Вьетнама;

— выявлен механизм воздействия разработанного резинополимерного модификатора и гидратной извести на структурно-механические свойства битумных вяжущих, асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов;

— получен новый строительный материал для дорожных покрытий с повышенной прочностью, коррозионной стойкостью, устойчивостью к колееобразованию и стойкостью к старению в условиях" жаркого и влажного климата.

На защиту выносятся:

— результаты теоретических и экспериментальных" исследований! по выявлению механизмов воздействия разработанной добавки РПМ и, гидратной извести на физико-механические свойства битумного вяжущего и асфальтовяжущегорезультаты моделирования! и прогнозирования свойств асфальтовяжущего в зависимости от содержания РПМсовместно с гидратной известью;

— результаты экспериментальных исследований влияния добавки РПМ и гидратной извести на структурно-механические свойства асфальтобетонов;

— экспериментально-статистические зависимости физико-механических свойств асфальтобетонов от количеств битумного вяжущего, гидратной извести и разработанной добавки РПМ-.

— результаты исследований влияния" добавок на устойчивость асфальтобетонов к колееобразованию, усталостную долговечность и стойкость к старению;

— технико-экономическая эффективность ¡-использования комплексного модификатора в производстве асфальтобетоновдля дорожного строительства.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждена сходимостью результатов параллельных испытаний, соответствием результатов лабораторных исследований и опытно-производственных работ, выполненных с использованием современных приборов, оборудования и методов испытаний, в том числе экспериментально-статистических методов математического планирования эксперимента и теории математической статистики.

Практическое значение работы: разработан комплексный резинополимерный* модификатор, обеспечивающий’улучшение коррозионной! стойкости, сдвигоустойчивости непрочности асфальтобетонові длядорожных покрытий' в условиях климата* Вьетнамаполучены асфальтобетонные смеси с улучшеннымиэксплуатационными свойствами путем модификации процессов структурообразования битумных вяжущих на* основе применения разработанной добавкиРПМ совместно с гидратной известью;

— получены экспериментально-статистические модели, изменений прочности, водостойкости, сдвигоустойчивости дорожных асфальтобетонов в зависимости от содержания битума, разработанного модификатора РПМ и гидратной извести;

— установлено, — что применение’разработанной добавки. более чем в 1,4 раза увеличивает стойкость асфальтобетонов к накоплению дефектов' и остаточных деформаций, в связи с чем расчетныйгодовой экономический эффект составил в ценах на 201'1 г. 17,8 руб. в год на 1 м² покрытия;

— по результатам проведенных исследований получен патент РФ № 2 418 019 от 07.12.2009 г. на изобретение «Вяжущее длядорожных пластобетонов» и подана^ заявка на изобретение «Плотная органоминеральная, смесь для-покрытий дорожных одежд», регистрационный номер № 2 010 143 025 от 20.10.2010.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены в докладах на научно-практических конференциях Ростовского государственного строительного университета (Строительство 2008 — 2011 гг.) а также на международной конференции МНТК «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог» (Пермь, 2010 гг.).

Публикации, Основные результаты диссертационной работы отражены в 15 публикациях, среди которых 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных перечнем ВАК, 1 патент РФ и 1 заявка на изобретение.

Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 195 наименований, в том числе на иностранных языках, 3 приложений. Работа изложена на 222 страницах машинописного текста, содержит 44 таблиц и 33 рисунков.

Выводы и предложения.

Модифицированная щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь, содержащая РПМ может быть использована для приготовления верхнего слоя покрытия с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Акт подписали: Вед.научн.сотр.ДорТрансНИИ кандидат химических наук Зам. директора по производству.

И.В. МАРДИРОСОВА.

ООО «ДРСУ — АВТОДОР» Мл. научн. сотр. ДорТрансНИИ.

Д. В. ГЛАЗУНОВ Д.А. СТРОЕВ.

Рецепт щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси с использованием добавкой РПМ.