Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ материалов для получения модифицированных битумов 7
Глава 2. Методы исследования 31
Глава 3. Экспериментальная часть 46
Глава 4. Результаты испытаний полученных ПБВ и их применение ... 63
Глава 5. Экономическая эффективность применения ПБВ 87
Основные выводы 93
Литература 95
- Методы исследования
- Экспериментальная часть
- Результаты испытаний полученных ПБВ и их применение
- Экономическая эффективность применения ПБВ
Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы произошли значительные изменения в режимах движения транспорта. На автомобильных дорогах, особенно между крупными промышленными городами и вокруг них, возросла интенсивность движения, увеличилось количество грузовых автомобилей и автобусов. Возросший поток автомобилей значительно увеличил нагрузку на автомобильные покрытия, а следовательно, и на всю дорожную одежду в целом.
В отличие от нижних слоев дорожной одежды, верхние асфальтобетонные слои работают в самых неблагоприятных условиях. Особенностью разрушения асфальтобетонных покрытий является резко выраженная зависимость прочности от времени действия нагрузки, её величины и температуры.
Для резко континентального климата Сибири характерны высокие
положительные температуры в летний период и низкие отрицательные в
зимний период года. Поэтому климатические условия в сочетании с нагрузками
от транспорта оказывают большое влияние на долговечность асфальтобетонных
покрытий. Уже на ранней стадии эксплуатации покрытий, наблюдаются
трещинообразование и пластические деформации. Основными причинами
преждевременного разрушения покрытий является качество и физико-
механические свойства применяемых битумов. Выпускаемые
нефтеперерабатывающими заводами ( НПЗ) дорожные битумы по своим
свойствам не соответствуют эксплуатационным температурам, в условиях
которых работает покрытие. Вследствие этого, возникает необходимость в
разработке вяжущих, применение которых позволит повысить
сдвигоустойчивость, морозостойкость, трещиностойкость и прочность
асфальтобетонных покрытий, используя для этого различные методы и
технологии.
Битумное сырье и технология производства не позволяют достичь необходимый уровень физико-механических и реологических свойств нефтяных дорожных битумов. Использование полимеров в качестве модификаторов битума позволяет получать полимерно-битумные вяжущие (ПБВ), которые по сравнению с обычными битумами имеют более широкий температурный интервал работоспособности и обладают эластичными свойствами. Кроме полимеров в состав ПБВ вводят пластификаторы -различные по своим характеристикам нефтепродукты (битумное сырье, гудрон, масла, керосин), которые по-разному оказывают влияние на физико-механические свойства вяжущих. Полимеры и пластификаторы являются дорогостоящими материалами, поэтому их количество и соотношение в ПБВ должно быть оптимальным.
Таким образом, задача разработки составов и приемлемой технологии приготовления ПБВ для использования при строительстве покрытий
автомобильных дорог и других нужд дорожного хозяйства, весьма актуальна на современном этапе.
Цель работы. Разработка составов полимерно-битумных вяжущих, модифицированных пластификаторами разного химического состава; изучение свойств полимерасфальтобетонных смесей, приготовленных на основе полимерно-битумных вяжущих.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ возможности и эффективности использования
полимеров и различных пластификаторов для приготовления ПБВ;
разработать составы ПБВ с использованием в качестве пластификатора - различных нефтепродуктов;
установить оптимальный состав для приготовления ПБВ;
установить технологические и температурные режимы приготовления ПБВ;
исследовать физико-механические свойства ПБВ;
- исследовать стойкость ПБВ к старению в условиях длительного
хранения при рабочей температуре;
- исследовать физико-механические свойства полимерасфальтобетонных
смесей и полимерасфальтобетона на основе ПБВ в режиме эксплуатации.
Научная новизна работы:
выявлены закономерности повышения эффективности блоксополимера бутадиена и стирола типа СБС в ПБВ от количества вводимого пластификатора (в пределах от 4 до 30%). Установлено, что количество пластификатора свыше 8% способствует образованию более развитой пространственной структурной сетки.
изучено влияние пластификаторов на изменение физико-механических свойств ПБВ: нефтяного гудрона, индустриального масла И-40А и смеси отработанных автомобильных масел ( СОАМ), а также их количества. Выявлено, что применение индустриального масла И-40А и СОАМ позволяет существенно расширить интервал работоспособности ( ИР) и обеспечить эластичность ПБВ.
установлена возможность использования СОАМ в качестве пластификатора для приготовления ПБВ. Разработана технологическая схема производства ПБВ с использованием СОАМ.
выявлено, что при длительном хранении ПБВ в режиме рабочей температуры ( свыше 24 ч), существенно снижаются растяжимость, эластичность и однородность. Установлено, что наибольшей устойчивостью к воздействию высоких температур обладают ПБВ с содержанием пластификатора от 20 до 30%.
изучены физико-механические свойства полимерасфальтобетонных смесей и полимерасфальтобетона на основе ПБВ с использованием пластификатора СОАМ. Показано, что полимерасфальтобетон на основе ПБВ с СОАМ соответствует требованиям ГОСТ 9128-97.
Практическая значимость работы. На основании проведенных
исследований разработаны новые составы ПБВ, с использованием
пластификатора СОАМ, которые обладают необходимым комплексом физико-
механических и реологических свойств для применения в условиях резко
континентального климата. Таким образом, будет решена проблема утилизации
отработанных автомобильных масел, которые создают экологическую угрозу
для окружающей среды. Использование ПБВ при производстве
полимерасфальтобетонных смесей позволит повысить трещиностойкость,
сдвигоустойчивость, морозостойкость полимерасфальтобетона, а,
следовательно, и срок службы самого покрытия.
На защиту выносятся:
- влияние пластификатора на физико-механические свойства полимерно-
битумных вяжущих;
теоретическое и экспериментальное обоснование возможности применения в качестве пластификатора СОАМ;
технология производства полимерно-битумных вяжущих;
обоснование состава полимерасфальтобетона с применением ПБВ.
Реализация работы. По результатам исследований проведены опытно-промышленные испытания. На производственной базе ООО «Агродорспецстрой» была смонтирована установка по приготовлению ПБВ. Объем опытной партии ПБВ составил 65 т. На основе полученных вяжущих приготавливали полимерасфальтобетонные смеси типа Б, которые использовали для строительства полимерасфальтобетонного покрытия на участке автомобильной дороги длиной 1200 м.
Результаты исследований, полученные при выполнении диссертационной работы, внедрены в учебный процесс для студентов специальностей 270205« Автомобильные дороги и аэродромы» и 270106« Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных научно-практических конференциях Иркутского государственного технического университета (Иркутск 1999-2003), на научно-практической конференции Восточно-Сибирского государственного технологического университета ( Улан-Удэ, 2006). Результаты исследований экспонировались на выставке « Транспорт и дороги Сибири» ( г. Иркутск, Сибэкспоцентр 21-25 апреля 2004 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и 4 приложений. Содержит 121 страницу машинописного текста, 21 рисунок, 30 таблиц. Список литературы состоит из 163 работ отечественных и зарубежных авторов.
Методы исследования
Для решения поставленных задач были проведены испытания следующих материалов: битума нефтяного дорожного (БНД), полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), щебня, песка, минерального порошка и асфальтобетонных смесей типов А и Б. 1. Определение состава и структуры битума, ДСТ-30-01 и полимерно-битумных вяжущих пластифицированных И-40А и СОАМ проводились методом инфракрасной спектроскопии (ИК). Регистрация РїК-спектров поглощения проводили на спектрометре В raker IFS25. При съемке ИК-спектров исходных образцов битума и ДСТ-30-01 использовались таблетки с КВг. Образцы ПБВ снимались в виде тонких пленок. 2. Определение физико-механических свойств БНД и ПБВ проводилось в соответствии с действующими стандартами: 2.1. Глубина проникания иглы (пенетрация) Испытание заключается в измерении глубины погружения иглы [47] в образец битума при температуре +25С и 0С с помощью прибора -пенетрометра. Методика: обезвоженный и нагретый до температуры 160С битум пропускаем через сито № 0,071 и заливаем в металлические чашки, вовлеченные пузырьки воздуха удаляем путем перемешивания. Затем чашки с битумом охлаждаем до комнатной температуры. За 60-90 мин до испытания, чашки с битумом выдерживаем в ванне с водой при температуре 25±0,5С и 0±0,5С. При температуре +25С игла прибора погружается под нагрузкой 100 г в течение 5 с, при 0С под нагрузкой 200 г в течение 60 с. Пенетрометр снабжен шкалой с делениями от 0 до 360, стрелка которой после окончания испытания фиксируется и отмечает показание прибора. За глубину проникания принимаем среднее арифметическое значение из нескольких (не менее трёх) показаний.
Температура размягчения по кольцу и шару Испытание заключается в определении температуры [49], при которой битум, находящийся в стандартном кольце размягчается в подогреваемой воде и продавливается под действием тяжести шарика, который касается нижней полки прибора.
Методика: обезвоженный и нагретый битум до температуры 160С пропускаем через сито № 0,071 и удаляем пузырьки воздуха, затем с небольшим избытком заливаем в латунные кольца. Кольца ставим на пластинку обработанную смесью декстрина с глицерином. После охлаждения, избыток битума в кольцах срезаемнагретым ножом.
Кольца с битумом устанавливаем в отверстия прибора КиШ, вставляем термометр таким образом, чтобы его нижняя часть была на одном уровне с кольцами. На поверхность битума в кольце устанавливаем шарик. Прибор КиШ с термометром помещаем в стакан с водой и охлаждаем до температуры 5±1С, затем при помощи плиты нагреваем воду со скоростью 5С/мин. По мере увеличения температуры воды в приборе, шарик продавливает размягченный в кольце битум и падает на нижнюю полку, в момент касания шариком нижней полки с термометра снимаем показания.
За температуру размягчения принимаем среднее арифметическое значение двух параллельных определений, расхождение между которыми не превышает 1С.
Испытание заключается в определении максимальной длины растяжения образца битума [48] со скоростью 5 см/мин при температуре +25С и 0С на приборе - дуктилометре.
Методика: обезвоженный и нагретый до температуры 160С битум пропускаем через сито № 0,071 и удаляем вовлеченные пузырьки воздуха путем перемешивания. Затем битум с небольшим избытком разливаем в металлические формы («восьмерки»), установленные на пластинку обработанную смесью талька с глицерином. После охлаждения, избыток битума в восьмерках срезаем нагретым ножом.
За 1 час до испытания формы, с битумом не снимая с пластинок выдерживаем в ванне с водой при температуре 25±0,5С или 0±0,5С, после чего снимаем с пластинок и устанавливаем в каретку дуктилометра. В дуктилометр заранее наливаем воду и устанавливаем температуру, при которой проводим испытание. Двигатель дуктилометра перемещает подвижную каретку со скоростью 5 см/мин, таким образом, образцы битума растягиваются в нить.
За растяжимость принимаем длину нити битума в сантиметрах, отмеченную указателем линейки в момент разрыва, как среднее арифметическое значение из трех параллельных определений.
Испытание заключается в постепенном охлаждении [50] образца битума до температуры, при которой появляются трещины или разрушение в результате периодического изгиба образца. Испытание проводилось на приборе КП-140И.
Методика: обезвоженный и нагретый до температуры 160С битум пропускаем через сито № 0,071 и удаляем вовлеченные пузырьки воздуха путем перемешивания. На каждую из трех стальных пластинок с чистой и обезжиренной поверхностью наносим 0,4±0,01 г исследуемого битума. Пластинки с битумом нагреваем до получения равномерного слоя по всей поверхности, после чего выдерживаем при комнатной температуре не менее 20 мин, вставляем в устройство для сгибания, собираем устройство для охлаждения, которое представляет собой сосуд Дюара заполненный спиртом примерно до половины высоты.
Экспериментальная часть
Испытание заключается в определении температуры по ГОСТ 4333-87, при которой поверхность подогреваемого битума на короткое время вспыхивает от поднесенного пламени.
Методика: обезвоженный и подогретый до подвижного состояния битум наливаем в тигель. Уровень битума должен быть ниже на 5-8 мм краев тигля.
Тигель помещаем на песчаную баню с подогревом. В битум погружаем ртутный термометр с диапазоном измерений температуры от 0 до 360С. Скорость подъёма температуры составляет 10С/мин, за 40-50С ниже ожидаемой температуры вспышки интенсивность подогрева снижаем до 4-5С/мин. Через каждые 2С к поверхности битума быстро подносим пламя. Температура, при которой на короткое время поверхность битума вспыхивает, считается температурой вспышки.
Испытание заключается в определении способности битума удерживаться на поверхности мрамора или песка при воздействии кипящей воды [51].
Методика: мрамор фракции 2-5 мм промываем дистиллированной водой и сушим. Битум нагреваем до подвижного состояния, обезвоживаем и процеживаем через сито. Смесь мрамора с битумом готовим в двух фарфоровых чашках при температуре 130-140С. Часть смеси из каждой чашки, не смешивая между собой, выкладываем на отдельные сетки с проволочными дужками. Затем сетки с пробами смеси помещаем в стаканы с кипящей дистиллированной водой и выдерживаем 30 мин. Отделившийся от мрамора и всплывший на поверхность воды битум снимаем фильтровальной бумагой. После кипячения сетки опускаем в стаканы с холодной водой на 4-5 мин, после чего смеси укладываем на фильтровальную бумагу и сравниваем с фотографиями контрольных образцов.
Опыт с песком проводим так же, как и с мрамором. Битум считаем выдержавшим испытание на сцепление с мрамором или песком, если фактическая сцепляемость у двух параллельных образцов не хуже изображения на одной из четырех фотографий контрольных образцов.
Эластичность ПБВ определяем сразу после испытания образцов на растяжимость [48,119]. Формы с разорвавшимися образцами оставляем в воде с температурой, при которой проводили испытание (0С и 25С). Затем проводим замеры (с точностью до 0,1 см) разорванных частей образца от свободного конца образца до зажима (до момента изменения длины не более чем на 0,1 см за 15 мин).
Однородность ПБВ определяем визуально с помощью стеклянной палочки [1191. Если с извлеченной из ПБВ (при температуре приготовления) палочки вяжущее стекает равномерно и на её поверхности нет сгустков, комков, крупинок ПБВ считается однородным.
При приготовлении асфальтобетонной смеси в лабораторных условиях высушенные минеральные материалы (щебень, отсев дробления, песок, минеральный порошок) и обезвоженный битум взвешиваем на весах в количествах заданных по рассчитанному составу [52]. Общая масса всех составляющих была равна 14 кг, что достаточно для изготовления 20 образцов диаметром 71,4 мм.
Взвешенные минеральные материалы помещаем в металлическую емкость, нагреваем до температуры 140-170С (в зависимости от марки вяжущего), перемешиваем, добавляем требуемое количество ненагретого минерального порошка и нагретого битума, снова перемешиваем до полного объединения битума с минеральными материалами. Время перемешивания смеси в мешалке равно 3-6 мин, вручную - 10-15 мин.
Образцы готовим прессованием под давлением на гидравлических прессах в специальных формах с внутренним диаметром 71,4 мм. При уплотнении должно быть обеспечено двухстороннее приложение нагрузки, которое достигается передачей давления на уплотняемую смесь двумя вкладышами, свободно двигающимися навстречу друг другу.
Формы и вкладыши предварительно нагреваем до температуры 90-100С, затем, вставив в форму нижний вкладыш, наполняем её навеской асфальтобетонной смеси. Смесь равномерно распределяем в форме штыкованием ножом, вставляем верхний вкладыш и прессуем. Уплотнение образцов из смесей, содержащих до 50% (тип Б) щебня производим под давлением (40±0,5) МПа и выдерживаем при этом давлении (3±0,1) мин. При содержании в смеси, более 50% (тип А) щебня производим виброуплотнение с последующим доуплотнением прессованием.
Заполненную смесью форму помещаем на виброплощадку и вибрируем в течение (3±0,1) мин при частоте (2900±100) мин"1, амплитуде (0,40±0,05) мм и вертикальной нагрузке на смесь (30±5) кПа, которая создается свободно навешанным грузом на верхний вкладыш формы. По окончании вибрации форму помещаем на плиту пресса для доуплотнения под давлением (20,0±0,5) МПа и выдерживаем при этом давлении (3±0,1) мин. После чего снимаем нагрузку и извлекаем образец из формы выжимным приспособлением.
Определение средней плотности асфальтобетона Испытание заключается в определении гидростатическим взвешиванием средней плотности образцов с учетом имеющихся в них пор.
Методика: образцы взвешиваем с точностью до 0,01 г на воздухе, погружаем на 30 мин в сосуд с водой, имеющей температуру (20±2)С, после чего образцы взвешиваем в воде. Затем образцы извлекаем из сосуда с водой, обтираем мягкой тканью и вторично взвешиваем на воздухе. средней плотности трех образцов. Если расхождение между наибольшим и наименьшим результатами параллельных определений превышает 0,03 г/см то проводим повторные испытания и вычисляем среднеарифметическое из шести значений.
Определение средней плотности минеральной части асфальтобетона Метод заключается в определении плотности минеральной части уплотненной смеси с учетом имеющихся пор.
Среднюю плотность минеральной части асфальтобетона определяем расчетом на основании предварительно установленной средней плотности образцов и соотношения минеральных материалов, вяжущего и воды при наличии ее в смеси.
Результаты испытаний полученных ПБВ и их применение
В ходе экспериментальных исследований были получены трехкомпонентные вяжущие с различными свойствами. Как отмечалось ранее, количество полимера 3,5% было выбрано, как оптимальное, исходя из предшествующих исследований российских ученых. Марки ПБВ были получены путем введения в битум: ДСТ (3,5%) и пластификаторов (гудрон, масло И-40А и СОАМ) в разных количествах.
Поскольку полимерно-битумные вяжущие являются высокомолекулярными продуктами, то их можно рассматривать как сложные системы обладающие различными физико-химическими свойствами. Для изучения таких систем был использован метод инфракрасной спектроскопии (ИК), который позволяет определить состав и свойства ПБВ.
На ИК-спектрах ДСТ-30-01 (рис. 8) присутствие ароматических углеводородов обусловлено поглощением в области 3056 до 3005,3 см"1; в области 1601,4 см"1; 699,6 - 911,3 см"1 указывает на содержание малозамещенных колец.
ИК-спектр ДСТ-30-01 Наличие полос поглощения в области 2921,0 см"1, 2844,4 см"1, 1450,5 см"1, 1351,6 см 1 связано с присутствием алифатических структур вызванных колебаниями связей СН - групп в метальных и метиленовых группах.
Наличие ароматического ядра можно установить по полосе поглощения 1601,4 см"1. Максимум поглощения замещенных ароматических структур лежит в области 911,3-699,6 см 1 и свидетельствует о преобладающем содержании малозамещенных ароматических соединений в составе ДСТ-30-01.
На приведенных ИК-спектрах ПБВ 130 с пластификатором И-40А (рис. 9) характерно присутствие ароматических углеводородов обусловленных наличием полос поглощения в области 3173-1601,3 см 1, 699,9-900 см"1. Наличие полос поглощения 2920,5-2848,0 см 1, 1459,8 см 1, 1377,5 см"1 указывает на высокое содержание алифатических структур. Полоса поглощения 722,6 см"1 свидетельствует о значительном количестве длинных алифатических цепей.
Для ИК-спектров ПБВ 200 пластифицированного И-40А (рис. 10) характерно наличие интенсивных полос поглощения отвечающих валентным и деформационным колебаниям связей алифатических метильных и метиленовых групп (2969,0 см"1, 2856,0 см"1, 1461,2 см"1, 1377,1 см 1). Полоса поглощения 723,5 см" указывает на наличие длинных метиленовых цепей. Сильное поглощение в области 1602,9 см 1 и 911,0-700,3 см 1 свидетельствуют о наличии большого количества ароматических соединений вклад в которые вносит как ДСТ-30-01, так битум БНД 90/130 и пластификатор.
На приведенных ИК-спектрах ПБВ 130 с пластификатором СОАМ (рис. 11) интенсивность полос поглощения 2923,0-2952,5 см"1, 1460,5 см"1, 1376,6 см"1 вызвана колебаниями связей СН в метиленовых и метильных группах.
На ИК-спектрах ПБВ 200 пластифицированного СОАМ (рис.12) присутствие ароматических углеводородов обусловлено полосами поглощения 3055-1602,2 см"1, 961,0-696,0 см"1. Наличие полос поглощения в области 2922,4 см"1, 2852,0 см"1,1457,0 см 1, 1376,3 см"1 связано с присутствием алифатических структур. Полоса поглощения в области 721,3 см"1 свидетельствует о наличии длинных алифатических цепей в составе ПБВ-200.
Спектр поглощения в области 1457,0 см"1, 1158,0 см"1 характеризующих колебания простых и сложных структурных связей соответственно указывает на то, что в составе БНД 90/130 присутствуют кислородсодержащие группы. По составам пластифицированным СОАМ ПБВ 130 и ПБВ 200, следует отметить, что на содержание алифатических структур оказывает влияние отработанное масло и битум. В образцах с пластификатором И-40А содержание конденсированных структур значительно выше, чем в ПБВ с СОАМ это очевидно связано с химическим составом индустриального масла и его свойствами.
На рис. 13 показано влияние пластификатора и его количества на глубину проникания иглы при +25С. Этот показатель характеризует пластичность, вязкость и технологические свойства ПБВ. По кривым рис. 13 видно, что пластичность повышается с увеличением содержания пластификатора. Кроме этого существенное влияние на пластичность ПБВ оказывает вязкость самого пластификатора, так при использовании пластификатора И-40А или СОАМ пластичность начинает возрастать при содержании его не менее 8%, при использовании нефтяного гудрона пластичность также возрастает при содержании не менее 20%. Технологические свойства заключаются в удобоукладываемости и уплотняемости полимерасфальтобетонных смесей. Чем выше пластичность ПБВ, тем ниже температурные режимы приготовления, транспортирования, укладки и уплотнения полимерасфальтобетонных покрытий.
Зависимость глубины проникания иглы при 0С ПБВ от содержания пластификатора Глубина проникания иглы при 0С (рис. 14) показывает пластичность и деформационные свойства ПБВ при низких температурах. При содержании 12% пластификатора И-40А или СОАМ этот показатель увеличивается в два раза, а при 16-20% в три раза по сравнению с исходным битумом. Динамика повышения пластичности ПБВ при использовании нефтяного гудрона намного ниже.
Растяжимость ПБВ (дуктильность) при +25С характеризует степень структурированности вяжущих. При определении растяжимости обычный битум вытягивается в тонкую нить, которая затем разрывается, это является признаком однородной структуры битума. ПБВ перед разрывом вытягивается в широкий жгут или полоску, что объясняется наличием в его структуре эластичной пространственной сетки. При использовании всех трех пластификаторов (рис. 15 а) наблюдается снижение растяжимости по мере увеличения их содержания в ПБВ, это свидетельствует о проявлении эластических свойств и повышении степени структурированности системы.
Растяжимость ПБВ при 0С (рис. 15 б) позволяет судить о пластичности вяжущего и косвенно полимерасфальтобетона при низких температурах, поэтому чем выше этот показатель, тем меньше образование хрупких деформаций в полимерасфальтобетоне.
Температура размягчения ПБВ - является основным эксплуатационным показателем вяжущих, который определяет их теплостойкость, а, следовательно, и теплостойкость самого полимерасфальтобетона. Этот показатель является верхним пределом температурного интервала работоспособности ПБВ. На рис. 16 видно, что при введении в вяжущее пластификатора И-40А или СОАМ в количестве 4 % температура размягчения достигает 68С, затем по мере увеличения содержания пластификатора наблюдается снижение этого показателя и при 28-30% температура размягчения достигает максимальных значений (69,2-70,7С). При таком количестве пластификатора появляется большой объем пространства, что
Экономическая эффективность применения ПБВ
Остаточная пористость слагается из внутризерновой пористости минеральных зерен, объема воздуха в уплотненном асфальтобетоне и пустот образовавшихся при остывании асфальтобетона от усадки свободного битума. Этот показатель характеризует конечную плотность асфальтобетона и зависит от правильно подобранного гранулометрического состава, оптимального количества битума, а также от режима уплотнения. Значения остаточной пористости исследуемых полимерасфальтобетонных смесей находятся в пределах ГОСТ 9128-97.
Прочность при сжатии характеризует работоспособность полимерасфальтобетона. Прочность при 50С косвенно показывает деформативность и сдвигоустойчивость полимерасфальтобетона, значения этого показателя в основном зависят от глубины поникания иглы ПБВ при +25С. По кривым на рис. 20 (а) наблюдается снижение прочности по мере увеличения пластификатора в ПБВ. Прочность при расколе и сжатии при 0С в какой-то степени характеризуют хрупкость и трещиностойкость полимерасфальтобетона. На рис. 20 (б) и рис. 21 (а), показано, что при содержании пластификатора более 25% прочность снижается почти в 2,5 раза. Таким образом можно предположить, что полимерасфальтобетон будет обладать повышенной деформативностью при низких температурах.
Изменение прочностных показателей лучше всего характеризует коэффициент температурочувствительности —-, данные из табл. 28 R-50 показывают, что полимерасфальтобетон менее чувствителен к изменению температуры. Коэффициент водостойкости характеризует способность полимерасфальтобетона противостоять разрушающему воздействию воды, т.е. выкрашиванию и образованию выбоин в покрытии. Значения коэффициента
Содержание пластификатора, % -О- - СОАМ, тип А; -- - СОАМ, тип Б; --« - И-40А, тип А; И-40А, тип Б Рис. 20. Зависимость предела прочности асфальтобетона при сжатии при 50С (а) и при расколе при 0С (б) от содержания пластификатора в ПБВ
Зависимость предела прочности асфальтобетона при сжатии при О и 20С (б) от содержания пластификатора в ПБВ водостойкости исследуемых полимерасфальтобетонных смесей соответствуют требованиям ГОСТ 9128-97.
Анализируя физико-механические свойства полимерасфальтобетона, следует отметить, что механические свойства смесей типа А при содержании пластификатора в ПБВ более 12%, а у смесей типа Б более 20% , несколько ниже нормативных значений. Таким образом, в случае применения этих вяжущих в состав полимерасфальтобетонной смеси необходимо вводить большее количество минерального порошка, с целью повышения прочностных характеристик полимерасфальтобетона.
При промышленном внедрении в Ольхонском районе Иркутской области на автомобильной дороге Баяндай-Еланцы 64-66 км был построен участок с полимерасфальтобетонным покрытием протяженностью 1200 м. Работы по устройству покрытия проводились ООО «Агродорспецстрой». Для строительства была выбрана полимерасфальтобетонная смесь типа Б с использованием вяжущего ПБВ-200, которое сразу поступало в рабочую емкость, а затем - в смеситель асфальтобетонного завода. Такая организация производства работ позволила исключить длительное хранение. Технологические и температурные режимы приготовления, транспортирование, укладка и уплотнение полимерасфальтобетонной смеси проводились с соблюдением установленных регламентов без каких либо отклонений. Слой полимерасфальтобетонной смеси укладывали на нижний слой покрытия из крупнозернистого асфальтобетона, средняя толщина уплотненного слоя составила 5 см. Результаты проведенного операционного и приемочного контроля полимерасфальтобетонного покрытия совместно со специалистами фонда «Содействие научным исследованиям в дорожной отрасли» показали, что полимерасфальтобетон полностью удовлетворяет требованиям СНиП 3.06.03-85 и ГОСТ 9128-97 (акт в приложении).
В 2005 году, через год эксплуатации автомобильной дороги Баяндай-Еланцы 64-66 км, было проведено комплексное обследование участка полимерасфальтобетонного покрытия и смежных участков из асфальтобетона, которое показало отсутствие пластических деформаций и наличия трещин. Этот факт еще раз подтверждает, что полимерасфальтобетон менее чувствителен к перепадам температур, чем асфальтобетон. При осмотре смежных участков с асфальтобетонным покрытием трещины были обнаружены через 60-200 м. Глава V. Экономическая эффективность применения ПБВ
Статистические данные Федерального дорожного департамента показывают, что срок службы асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах и искусственных сооружениях составляет в среднем 6 лет. По результатам обследования ранее построенных полимерасфальтобетонных покрытий, даже при использовании в ПБВ таких пластификаторов как гудрон и дизельное топливо, срок службы дорожных покрытий с применением ПБВ в 2-3 раза выше, чем в случае применения нефтяных битумов [76]. Таким образом, срок службы полимерасфальтобетона составляет 12-18 лет.
Для автомобильных дорог с интенсивностью движения 4500-6500 автомобилей в сутки согласно требованиям ВСН 41-88 «Региональные и отраслевые нормы межремонтных сроков службы нежестких дорожных одежд и покрытий» средние ремонты проводятся каждые 2-3 года эксплуатации покрытия, соответственно для полимерасфальтобетонных покрытий время . между средними ремонтами увеличится до 4-6 лет [63]. Расчет эффективности применения ПБВ выполнен в соответствии с положениями СН 509-78 «Инструкции по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений» и СТП 24-03-11-83 «Порядок и методика определения экономической эффективности НИР».
