Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ возможности применения тонкодисперсного минерального порошка из шунгита в асфальтобетонных смесях 9
1.1 Основные принципы организации производства асфальтобетонных смесей для дорожного строительства 9
1.2 Условия применения смесей специального состава 15
1.3 Асфальтобетонные смеси с добавками поверхностно-активных веществ и активаторов 16
1.4 Определение достоверного количества экспериментов. 19
1.5 Приготовление и сравнительных анализ минеральных порошков из шунгита и известняка в лабораторных условиях 19
1.6 Свойства исходных минеральных материалов для приготовления асфальтобетонных смесей 23
1.7 Результаты исследований физико-механических свойств порошка из шунгита 26
1.8 Выводы по главе 1 3 7
2 Научно-практические аспекты применения шунгитового минерального порошка в асфальтобетонных смесях 38
2.1 Особенности взаимодействия битума и углеродсодержащих материалов 38
2.2 Теоретические предпосылки применения шунгита для приготовления асфальтобетонных смесей 39
2.3 Исследование наноповерхностей асфальтового вяжущего с различными порошками на электронном сканирующем зондовом микроскопе 44
2.4 Подбор оптимального содержания битума и зернового состава в
асфальтобетонных смесях с использованием известнякового и
шунгитового минеральных порошков 50
2.5 Сравнительный анализ песчаного асфальтобетона на известняковом и
шунгитовом минеральных порошках. 55
2.6 Эксплуатационные свойства асфальтобетона типа Б на основе различных порошков 61
2.7. Выводы по главе 2 70
3 Исследование структурно-механических свойств асфальтобетона с шунгитовым минеральным порошком... 72
3.1 Изучение коррозионной устойчивости асфальтобетонов на основе минерального порошка из шунгита. 72
3.2 Исследование термоокислительной устойчивости асфальтобетонных смесей . 80
3.3 Применение ультразвуковых колебаний для исследования свойств асфальтобетона 83
3.4 Проведение испытаний образцов с использованием циклической нагрузки на вибростенде 90
3.5 Определение реологических свойств асфальтобетонов на основе различных минеральных порошков 97
3.6 Выводы по главе 3 107
4 Разработка технологической карты по устройству покрытий из смесей с асфальтовым вяжущим веществом на основе шунгита 108
4.1 Технология приготовления активированного минерального порошка из шунгитового щебня 108
4.2 Приготовление смесей с шунгитовым минеральным порошком на асфальтобетонном заводе 117
4.3 Рекомендации по укладке и уплотнению асфальтобетонных смесей с шунгитовым порошком 121
4.4 Мониторинг эксплуатационного состояния участков покрытия из экспериментальной асфальтобетонной смеси типа Б на основе шунгита126
4.5 Обоснование технико-экономической эффективности применения горячих асфальтобетонных смесей с использованием шунгитового минерального порошка при устройстве покрытий автомобильных дорог
4.6. Выводы по главе 4. 148
5 Общие выводы 149
6 Список литературы
- Условия применения смесей специального состава
- Теоретические предпосылки применения шунгита для приготовления асфальтобетонных смесей
- Исследование термоокислительной устойчивости асфальтобетонных смесей
- Приготовление смесей с шунгитовым минеральным порошком на асфальтобетонном заводе
Введение к работе
Актуальность темы. Продление сроков службы дорожных асфачьтобе-гоиных покрытий является в настоящее время одной из важнейших задач в области развития и совершенствования сети автомобильных дорог. В условиях, когда интенсивность и грузонапряженность возрастают опережающими темпами, необходимо обеспечить работоспособность дорог на весь период эксплуатации.
Для повышения ответственности подрядных организаций за качество до-рожно-строительных работ в 2003 году Росавтодором издано распоряжение «О введении в действие гарантийных паспортов на законченные строительством, реконструкцией, капитальным ремонтом и ремонтом автомобильные дороги и искусственные сооружения на них». Однако существующие технологии приготовления и укладки асфальтобетонных смесей на основе традиционных материалов не позволяют обеспечить требуемое качество на длительный период.
Дефицит минерального порошка, испытываемый многими дорожностроительными организациями, стимулирует в настоящее время поиск новых нетрадиционных материалов и технологий, которыми можно было бы заменить традиционные без ухудшения эксплуатационных свойств асфальтобетона.
Шунгит является уникальным природным углеродсодержащим композитом, состоящим из аморфного углерода, чрезвычайно активного в окислительно-восстановительных реакциях, двуокиси кремния, а также оксидов алюминия, железа, кобальта, ванадия, титана и других. Исследование свойств асфальтобетона с использованием шунгнтового минерального порошка было включено в число важнейших тематик научных исследований «Росавтодора» в 2010 году.
Таким образом, исследование свойств тонкодисперсного порошка из шун-гита, обоснование возможности использования его в дорожном строительстве и разработка на этой основе новых технологий устройства высококачественных и долговечных асфальтобетонных покрытии является актуальной проблемой.
Целью работы является обоснование возможности применения минерального порошка из шунгнта в асфальтобетонных смесях для устройства дорожных покрытий.
Для достижения цели исследования решаются следующие задачи:
исследовать структурно-механические свойства асфальтобетонов с тонкодисперсным минеральным порошком їй шунгита;
провести анализ возможности применения асфальтового вяжущего на основе шунгита для устройства дорожных покрытий;
экспериментально подтвердить эффективность применения шунгнтового минерального порошка в асфальтобетонных смесях;
провести сравнительный анализ наноповерхностен композитов «шунгит—битум» и «известняк—битум»;
исследовать коррозионную устойчивость асфальтобетона с шупгитовым минеральным порошком;
разработать методику расчета усталостной прочности асфальтобетона с учетом качественных параметров частиц шунгнтового минерального порошка в условиях циклической нагрузки и длительного водонасыщения.
Научная новизна работы заключается в решении проблемы расширения номенклатуры эффективных отечественных дорожно-строительных материалов. К числу наиболее важных результатов исследования, обладающих научной новизной, относятся следующие:
методика расчета усталостной прочности асфальтобетона, отличающаяся от известных учетом качественных характеристик частиц шунгитового минерального порошка в условиях циклической нагрузки и длительного водонасыщения;
результаты исследований наноповерхностных характеристик битумно-минеральных композитов на электронном сканирующем зондовом микроскопе;
результаты исследований коррозионной устойчивости асфальтобетона с шунгитовым минеральным порошком;
модель для определения вязкости ненарушенной структуры асфальтобетона с шунгитом для различных температурных условий.
Практическая значимость научных исследований заключаются в возможности использования полученных результатов при производстве горячих асфальтобетонных смесей на основе тонкодисперсного минерального порошка из шунгита. Предложенная замена доломитового минерального порошка на шунгитовый позволяет устраивать асфальтобетонные покрытия с повышенными эксплуатационными параметрами и восполняить дефицит минерального порошка за счет расширения номенклатуры используемых горных пород.
Результаты диссертационных исследований были использованы при устройстве экспериментальных участков покрытия на улицах Волгоградской и Машиностроителей в г. Воронеже.
Достоверность результатов исследований и выводов подтверждается использованием современных приборов (в том числе электронного сканирующего зондового микроскопа) и методов, а также опытными испытаниями с положительными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений, сходимостью результатов испытаний.
На защиту выносятся:
методика расчета усталостной прочности асфальтобетона с шунгитовым минеральным порошком в условиях циклической нагрузки и длительного водонасыщения, позволяющая прогнозировать сроки эксплуатации покрытия;
результаты исследований наноповерхностных характеристик битумно-минеральных композитов «шунгиг—битум» и «известняк—битум»;
результаты обоснования возможности применения шунгитового минерального порошка в асфальтобетонных смесях;
модель для определения вязкости ненарушенной структуры асфальтобетона с шунгитовым минеральным порошком для различных температурных условий.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете (Воронеж, 2007, 2009 гг.), а также на заседании дорожного конгресса в Московском автодорожном институте (ГТУ) (Москва, 2009 г.) и на ежегодной научной сессии международной Ассоциации исследователей асфальтобетона (Москва, 2011 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ общим объемом 40 страниц, из которых лично автору принадлежит 18 страниц. Три статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ: «Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура», «Наука и техника в дорожной отрасли».
В статьях, опубликованных в рекомендуемых ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации: в работе [1] обоснована возможность применения минерального порошка из шунгита в асфальтобетонных смесях; в [2] приведены результаты исследований наноповерхностных характеристик композитов «шунгит—битум» и «известняк—битум»; в [3] описана методика расчета усталостной долговечности асфальтобетона с шунгитовым минеральным порошком.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 95 наименований и четырех приложения. Общий объем работы составляет 165 страниц машинописного текста, включая 46 рисунков и 45 таблиц.
Условия применения смесей специального состава
Острый дефицит минерального порошка, испытываемый многими дорожностроительными организациями, стимулирует в настоящее время поиск и исследование новых нетрадиционных или местных материалов, которыми можно было бы заменить известняковый минеральный порошок без ухудшения эксплуатационных свойств асфальтобетона.
Тонкодисперсный минеральный порошок, является важнейшим структурообразующим компонентом асфальтового бетона. Совместно с битумом он формирует структурированную дисперсную систему, выполняющего роль асфальтового вяжущего вещества [86]
К структурообразующим факторам относится прежде всего соотношение объемов битума и наполнителя. От этого соотношения зависят не только структура асфальтобетона, но так же и технология его формирования из смеси. Количественно первый структурообразующий фактор представлен в виде отношения битума к наполнителю (Б/Н), вторым структурообразующим фактором, характеризующим макроструктуру асфальтобетона является толщина битумосвязующего слоя (Бо). От него зависит чаще всего удобоукладываемость смесей. И третьим структурообразующим фактором является коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя (а), который определяет оптимальное содержание песчаных фракций в общей массе заполнителя. Коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя влияет на структуру минеральной смеси асфальтобетона. [92, 26].
Асфальтобетонное покрытие, состоящее из одного или нескольких слоев, является наиболее прочной верхней частью дорожной конструкции, укладываемой на подготовленное основание. Полученная в результате уплотнения структура асфальтобетона подвергается воздействию колебаний температуры и влажности окружающей среды, а так же знакопеременных транспортных нагрузок, вызывающих деформации и разрушения в процессе эксплуатации.
Плотность асфальтобетона, непосредственно влияет на его коррозионную устойчивость. Если качество материалов, входящих в состав асфальтобетонной смеси соответствует нормативным требованиям, то прочность зависит от пористости его минеральной части, количества битума в смеси и степени ее уплотнения. При устройстве дорожных покрытий важнейшими технологическими свойствами асфальтобетонных смесей являются однородность, гранулометрическая и температурная сегрегируе-мость, удобоукладываемость.
Сегрегируемость — это способность смеси сохранять однородность по гранулометрическому составу и температуре при отгрузке в накопительный бункер, загрузке в автосамосвал, транспортировке, перегрузке в асфальтоукладчик и укладке в покрытие.
Удобоукладываемость - свойство смеси легко распределяться без разрыва монолитности с заданной толщиной, а при уплотнении быстро формироваться в асфальтобетонный слой требуемой плотности.
Однако, оценка таких важных технологических свойств, как сегрегируемость, удобоукладываемость и удобоуплотняемость не предусмотрена требованиями ГОСТ 9128-97, поскольку отсутствуют утвержденные методики и необходимые приборы для контроля.
В процессе приготовления асфальтобетонной смеси, хранения ее в бункере, а затем транспортировки к месту укладки и уплотнения происходит формирование микроструктурных связей. Завершающий этап технологического процесса состоит из операций укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси, в течении которых имеет место дальнейшее упорядочивание микроструктуры.
Шунгит является уникальным природным композитом, состоящий из аморфного углерода, чрезвычайно активного в окислительно-восстановительных реакци ях, двуокиси кремния, а так же оксидов алюминия, железа, кобальта, ванадия, титана и других элементов. [94, 37]
Карельские месторождения шунгита являются уникальными и наиболее крупными не только в России, но и в мире. Возможность получения из него минерального порошка для дорожного строительства с повышенными потребительскими свойствами представляет не только научный, но и практический интерес.
Решение о целесообразности использования асфальтобетонных смесей на основе шунгитового минерального порошка принимается после анализа его эффективности по нормативным критериям с учетом комплекса экологических и санитарно-эпидемиологических требований.
Техническая эффективность подобранного состава асфальтобетонной смеси определяется реальным улучшением физико-механических свойств асфальтобетона и достижением необходимых показателей качества.
Технологическая эффективность зависит от предлагаемой рецептуры смеси обеспечивается реальными возможностями производства их в заводских условиях без введения дополнительных технологиских операций или применения сложного специального оборудования.
Экономическая эффективность определяется тем, в какой мере повышение стоимости устраиваемого асфальтобетонного покрытия оправдано улучшением его эксплуатационных характеристик и возможности продления службы покрытий.
Продление сроков службы дорожных асфальтобетонных покрытий является одной из наиболее значимых задач в области развития и совершенствования дорож-нотранспортной инфраструктуры. В условиях непрерывного роста интенсивности и грузонапряженности, необходимо обеспечить работоспособность дорог на весь жизненный цикл сооружения.
Для повышения ответственности подрядных организаций за качество дорожностроительных работ в 2003 году Росавтодором было издано распоряжение «О введение в действие гарантийных паспортов за законченные строительством, реконструкцией, капитальным ремонтом и ремонтом автомобильных дорог и искусственных сооружений на них». Однако существующие технологии приготовления и ук ладки асфальтобетонных смесей с использованием традиционных материалов не позволяют обеспечить требуемое качество на весь период эксплуатации. Поэтому поиск и исследование свойств новых материалов, обоснование возможности их практического применения и разработка на этой основе новых технологий является актуальной проблемой для дорожной отрасли.
Современный асфальтобетонный завод представляет собой сложное, энергоемкое, высокоавтоматизированное предприятие с подъездными путями, цехом заготовки (дробления) минеральных материалов, битумным хозяйством, обеспеченным устройствами для введения в битум поверхностно-активных веществ и других добавок, складами минеральных материалов и т.д. Асфальтосмесительные установки оснащены накопительными бункерами, агрегатами для введения в асфальтобетонную смесь различных волокон для дисперсного армирования, старого асфальта и различных добавок. При использовании в составе смеси фрагментов старого асфальтобетона необходимо иметь в наличии на заводе специальную дробилку для его измельчения [60].
Теоретические предпосылки применения шунгита для приготовления асфальтобетонных смесей
Вместе с тем, при наличии тонких битумных пленок и высокой летней температуры происходит быстрое старение битума и, вследствие этого, разрушение асфальтобетона. Наиболее важным проявлением старения является снижение водо- и морозоустойчивости.
Повысить коррозионную стойкость против атмосферного воздействия на асфальтобетон можно добавками поверхностно-активных веществ, улучшающих сцепление битумных пленок с минеральной поверхностью или применением активированного минерального порошка позволяющего получить в массиве асфальтобетона преобладание замкнутых пор, недоступных воздействию воды.
Устойчивость к увлажнению определяется коэффициентом водостойкости (отношением предела прочности при сжатии при температуре 20С водонасыщен-ных образцов к пределу прочности сухих образцов при указанной температуре).
В осенне-зимний и весенний периоды вода, проникающая в асфальтобетон в результате попеременного замораживания и оттаивания механически разрушает асфальтобетон за счет напряжений, возникающих при замерзании воды, которые легко разрушают физические связи, при этом незначительно воздействуя на химические связи. Поэтому, чем выше пористость асфальтобетона, тем он в большей степени подвержен разрушению, а для ослабления этого недостатка, необходимо повышать морозостойкость асфальтобетона.
Морозостойкость асфальтобетона оценивается по изменению показателя прочности при сжатии и растяжении после определенного количества циклов замораживания и оттаивания водонасыщенных образцов.
Износ асфальтобетона в дорожном покрытии, происходящий под действием сил трения при проскальзывании колес автомобиля по поверхности покрытия, пропорционален времени эксплуатации и при интенсивном автомобильном движении достигает 1 мм в год.
Износостойкость асфальтобетона определяется его плотностью, твердостью минеральных материалов, сцеплением зерен минеральных частиц с битумом. Так, например, асфальтобетоны, содержащие твердый заполнитель (гранитный щебень), более износоустойчивые, чем на основе более мягких заполнителей, например, на известняковом щебне.
Взаимодействие вяжущего и минеральных материалов проявляется в хемо-сорбционных процессах, протекающих на границе их раздела. При этом происходит избирательная диффузия компонентов вяжущего в поры минерального материала, а также физическая адсорбция минеральным материалом поверхностного слоя вяжущего.
Износостойкость асфальтобетона зависит в основном от адгезионных свойств битумов к минеральным материалам и от их устойчивости во времени. Адгезионные свойства битумов — одно из важнейших условий, обеспечивающих прочное и устойчивое сцепление битума с минеральными материалами. Это является необходимым условием для получения водоустойчивых и поэтому долговечных асфальтобетонов.
Механизм образования хемоадсорбционных связей между битумом и минеральным порошком определяется химическим взаимодействием между щелочными и кислотными компонентами битума и минерального материала, а также механическими связями, зависящими от шероховатости и пористости поверхности частиц минерального порошка. Минеральный порошок из карбонатных пород, имеющих щелочной характер, взаимодействует с анионами битума с образованием устойчивых адгезионных связей. Минеральный порошок, полученный на основе кислых пород, не формирует устойчивых связей с битумом. Аналогичные процессы протекают и при взаимодействии со щебнем, полученным из кислых пород.
Поэтому состав и физико-химические свойства битума практически полностью определяют водо- и морозостойкость асфальтобетона.
Учитывая вышеизложенное и на основании полученной в результате исследований информации о свойствах углеродсодержащего материала, одним из возможных направлений применения в дорожном строительстве нами было выбрано использование его в качестве минерального порошка для приготовления асфальтобетонных смесей. Учитывая повышенную пористость шунгитового минерального порошка по сравнению с известняковым, можно предположить, что сорбционные процессы, происходящие при взаимодействии пористых частиц с битумом, могут происходить следующим образом: - асфальтены адсорбируются в мелких порах, находящихся на поверхности час тиц; - масла могут проникать по капиллярам внутрь материала. Следовательно, в частицах шунгитового минерального порошка должно концентрироваться значительное количество смол в поверхностных микропорах, а часть масел за счет избирательной диффузии проникать внутрь материала. Таким образом, при использовании пористого минерального материала структурированные пленки битума на поверхности частиц будут иметь прочное сцепление.
Асфальтобетон, содержащий шунгит, предположительно, должен иметь более высокую механическую прочность, повышенную теплоустойчивость, но при этом больше подвержен процессам старения.
В целях предотвращения чрезмерного увеличения жесткости асфальтобетона с применением шунгита и ее быстрого нарастания во времени целесообразно применение менее вязких битумов БНД 90/130.
Покрытие, устроенное из рационально подобранной смеси, но недостаточно уплотненное, оказывается пористым и, следовательно, недостаточно устойчивым против атмосферной коррозии.
В исследованиях использовался битум марки БНД 60/90, что позволило более корректно определить влияние шунгита на коррозийную устойчивость асфальтобетона и, в частности, на процесс его старения
Исследование термоокислительной устойчивости асфальтобетонных смесей
Скорость, ультразвука - величина, характерная для данной сплошной однородной упругой среды. Условно можно считать, что чем больше скорость ультразвуковых импульсов в этой среде, тем меньше сопротивление этой среды их распространению. Если скорость ультразвуковых импульсов в отдельных фазах сложного неоднородного многофазного тела различна, то они будут распространяться преимущественно в той фазе, в которой скорость имеет наибольшее значение.
Асфальтобетон представляет собой сложное многофазное пористое тело, включающие в свой состав различные твердые, жидкие и газообразные фазы, поэтому ультразвуковые импульсы в асфальтобетоне огибают «препятствия» в виде воздушных или заполненных водой пор и распространяются преимущественно в твердой фазе.
При постоянном составе и числе входящих в тело фаз средняя скорость ультразвука для рассматриваемого многофазного тела является характерной величиной. Если в этом случаи упругие свойства одной или более фаз, вхо дящих в состав тела, изменяются в результате процессов создания или разрушения структурных связей, то изменение скорости ультразвука отражает изменение механических свойств материала.
При этом снижение прочности объясняется частичным нарушением адгезионных контактов под действием воды и агрессивной среды.
Несущую способность и эксплуатационную долговечность асфальтобетонного покрытия наиболее полно характеризуют модуль упругости и прочность на растяжение при изгибе.
Динамическое состояние дорожного покрытия зависит от интенсивности и состава транспортного потока, а также интервалов между отдельными автомобилями.
Транспортные нагрузки вызывают в дорожных покрытиях прогибы и колебания, обусловленные как мгновенной упругостью, так и упругим прогибом дорожных конструкций.
При исследованиях водоустойчивости асфальтобетона и адгезии битума к минеральным материалам в лабораторных условиях установлено, что усилия отслаивания битума от поверхности минеральных материалов сравнительно малы. В реальных условиях эксплуатации на влажное покрытие помимо этих сил действуют еще и дополнительные, возникающие при движении транспорта, которые значительно превышают термодинамические. Практически одновременно вода вдавливается в покрытие впереди движущегося колеса и выжимается из него позади колеса. Результаты такого насосного действия разнообразны и трудно поддаются учету.
При кратковременном контакте движущегося колеса и поверхности давления воды в порах радиусом до 0,05 см давление недостаточно для разрушения асфальтобетона, однако, для крупнопористых смесей оно может достигать разрушающей величины. В случае продолжительных температур свыше 50С на поверхности асфальтобетонного покрытия возникают деформации различного вида. Причина заключается в том, что после накопления внутри асфальтобетонных слоев критического количества тепла происходит снижение вязкости битума. В силу второго закона термодинамики (энтропия) градиент температуры, концентрации, барометрического давления всегда направлен от большей величины к меньшей. Поэтому, т.к. внутри асфальтобетонного покрытия концентрация битума выше, чем на поверхности он начинает перемещаться вверх. При этом происходит переход его из структурированного состояния в фазу свободного битума. Расстояние между зернами минерального материала увеличивается и у них появляется возможность перемещений в результате приложения нагрузки от колеса.
Кроме того, снижение вязкости битума при увлажнении покрытия приводит к образованию эмульсии вида «вода - битум» под действием насосного эффекта от транспортного потока, что приводит к дополнительной потере асфальтобетонным покрытием сопротивляться сдвигающим усилиям. (Методика испытаний кроме RO, R20, R50 должна предусматривать и R80. Для предупреждения разрушения дорожно-транспортной инфраструктуры в жарки летние дни рекомендуется ограничить движение большегрузных транспортных средств в дневное время с 10 часов утра до 22).
Исследованиями ГипродорНИИ было доказано, что механизм ускоренного усталостного разрушения водонасыщенного асфальтобетона при работе покрытия в режиме циклических динамических возникновением нагружений обусловлен в определенной степени возникновением импульсных гидродинамических давлений в насыщенных водой в порах межзернового пространства. Экспериментальные исследования усталостных свойств асфальтобетонов, при работе в водонасыщенном состоянии, проведенные совместно ГипродорНИИ и СоюздорНИИ на специальном стенде, показали, что срок службы до разрушения в водонасыщенном состоянии резко снижается в 1,5-2,5 раза по сравнению с асфальтобетоном, работающем в сухом состоянии. Поэтому одним из важнейших механизмов разрушения асфальтобетона в условиях увлажнения счита ется образование импульсных гидродинамических давлений в порах водона-сыщенного асфальтобетона под действием динамических нагрузок от движущихся автомобилей. Результаты исследования влияния циклической нагрузки на усталостную долговечность асфальтобетона приводится в работах А.В. Ру-денского, Е.Г. Чистякова, Вл.П. Подольского, Д.И. Черноусова [84, 69, 70, 91, 92]
При скоростях автомобиля более 30 км/час процесс нагружения покрытия в условной точке d в течение малого интервала времени можно представить как воздействие статической нагрузки F на определенный объем покрытия, находящегося на основании, испытывающем гармонические колебания.
С учетом вышеприведенного допущения была разработана методика прогнозирования эксплуатационных свойств асфальтобетона на основе результатов испытания балочек 4x4x16 (см) на вибростенде УВ 70/100 (Рисунок 3.11).
Вибростенд обеспечивает получение частоты и амплитуды колебаний, плавно регулируемых во время работы от 10 до 100 Гц и от 0,1 до 5 мм соответственно. Нагрузка на образец может изменяться от 2 до 60 кг.
В основу методики положены аналитические зависимости, позволяющие определять продолжительность эксплуатационного периода при имитационной нагрузки 6 и 10 т на ось.
Вибростендом моделируются колебания, близкие по форме к гармоническим: А = А0 sin(a t + р0) (3.2) где А - амплитуда колебаний в момент времени t; А0 - максимальная амплитуда; ф0 - начальная фаза; СО = І71f - циклическая частота, где / - частота колебаний вибростенда. Направление сил, действующих на асфальтобетонную балочку в стадии релаксации можно представить в виде:
Приготовление смесей с шунгитовым минеральным порошком на асфальтобетонном заводе
Рекомендуемые рабочие скорости укладки составляют 2-3 м/мин для смесей много- и среднещебнистых, для укладки песчаных и малощебенистых смесей скорость укладчика может быть доведена до 5 м/мин. Режимы работы трамбующего бруса и виброплиты должен быть в пределах: амплитуда соответственно 3-4мм и 1-1,5 мм, частота 1000-1400 и 2000-3000 мин"1 и уточняются при пробной укладке.
При непродолжительных перерывах в доставке смеси к укладчику рекомендуется не вырабатывать смесь полностью и закрыть бункер во избежание остывания питателя и смеси в нем до возобновления доставки горячей смеси.
В случае вынужденной остановки укладчика необходимо за 10 м до остановки выключить привод рабочего орган, чтобы не образовался уступ на поверхности слоя. При переполнении смесью шнековой камеры в процессе укладки необходимо отрегулировать лопатки датчика уровня смеси в камере. После прохода укладчика на поверхности слоя не должно быть дефект в виде трещин, раковин, разрывов. Замеченные дефекты необходимо устранят до начала работы катков.
Для обеспечения ровности покрытия и предупреждения температурной и гранулометрической сегрегации необходимо использовать перегружатель асфальтобетонной смесей типа «Шаттл - Багги», в этом случае длина сменной захватки определяется производительностью асфальтоукладчика. Физико-механические свойства готового покрытия прямо связаны с его степенью уплотнения. При этом, чем выше степень уплотнения покрытия, тем меньше опасность раннего появления пластических деформаций (волн, колей), растрескивания, выбоин. Усталостная долговечность асфальтобетонных покрытий также прямо связана со степенью его уплотнения. Поэтому уплотняемость смесей является одним из основных технологических показателей, который обусловлен: температурой смеси при уплотнении, типом и составом укладываемой смеси, маркой битума и характеристиками уплотняющих средств. При этом, оптимальная плотность покрытия при укладки высокоплотных смесей, смесей типов «А» и «Б», смесей пористых и высокопористых достигается только при использовании укладчика с совместно работающими трамбующим брусом и виброплитой и доуплотнении катками. Оптимальное уплотнение плотных смесей типов В, Г и Д достигается в основном за счет работы легких, средних и тяжелых катков. Особенно эффективны в работах по уплотнению асфальтобетонных покрытий комбинированные модели вибропневмокатков или виброгладковальцевык катков
Состав звена по уплотнению асфальтобетонных покрытий формируется в зависимости от типа и мощности асфальтоукладчика, ширины укладываемой полосы, погодных условий при проведении работ.
Мониторинг эксплуатационного состояния участков покрытия из экспериментальной асфальтобетонной смеси типа Б на основе тунгита
В 2007 г. в г. Воронеже на экспериментальных участках было устроено покрытие из горячей асфальтобетонной смеси на основе минерального порошка из шунгита на ул. Волгоградской общей площадью 1688 м2 ; на ул. Машино-строителей общей площадью 1209 м
Рецепт асфальтобетонной смеси уложенной на ул. Волгоградской: щебень гранитный фр. 5-20 мм - 42 %; песок речной - 43 %; минеральный порошок из шунгита - 10 %; битум марки БНД 60/90 - 5 %.
Рецепт асфальтобетонной смеси на смежном участке: щебень гранитный фр. 5-20 мм — 42 %; песок речной — 43 %; минеральный порошок известняковый - 10 %; битум марки БНД 60/90 - 5 %.
Рецепт асфальтобетонной смеси уложенной на ул. Машиностроителей: щебень гранитный фр. 5-20 мм - 42 %; отсев гранитный фр. 0-5 мм - 30 %; песок природный - 20 %; известняковый минеральный порошок - 6 %; минеральный порошок из шунгита - 2 %; битум марки БНД 60/90 - 5,27 %.
Рецепт асфальтобетонной смеси на смежном участке: щебень гранитный фр. 5-20 мм - 42 %; отсев гранитный фр. 0-5 мм - 30 %; песок природный - 20 %; известняковый минеральный порошок - 8 %; битум марки БНД 60/90 - 5,27 %.
В процессе наблюдения за экспериментальными участками были выполнены следующие виды работ: отобраны вырубки из покрытия экспериментальных и смежных участков и определены физико-механические свойства асфальтобетона: - ул. Волгоградская - три вырубки (в т.ч. две на участке с шунгитом и одна на смежном участке); - ул. Машиностроителей - три вырубки (в т.ч. две на участке с шунгитом и одна на смежном участке); - определена прочность установкой ДИНА на экспериментальных и смежных участках; - определена ровность, коэффициент сцепления на экспериментальных и смежных участках; - проведены исследования на сканирующем электронном микроскопе: - асфальтовяжущего на минеральном порошке из шунгита; - минерального порошка из шунгита; - проведены исследования асфальтобетонных балочек на вибростенде; - проведены патентные исследования. По результатам комплексного обследования состояния покрытия на экспериментальных участках из асфальтобетона, содержащего шунгит, и на смежных участках из асфальтобетона на известняковом минеральном порошке, введенных в эксплуатацию в 2007 г. на ул. Волгоградской и ул. Машиностроителей в г. Воронеже, было отмечено следующее: - лучшее состояние поверхности шунгитосодержаще-го асфальтобетона по следующим признакам: - отсутствуют выбоины, выкрашивание и шелушение поверхности на всем протяжении экспериментальных участков, что выгодно отличает их от покрытий на смежных участках (Рисунок 4.5);-
