Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих методов оценки транспортно-эксплуатационного состояния автомобильной дороги 9
1.1. Эксплуатационные и прочностные характеристики покрытий 9
1.2. Влияние свойств асфальтобетона и слоев основания на эксплуатационно-прочностные показатели покрытий 15
1.3. Влияние циклических нагрузок на эксплуатационно - прочностные характеристики покрытий автомобильных дорог 26
1.4. Формирование эксплуатационно - прочностных характеристик автомобильных дорог и их стадийное повышение 31
1.5. Выводы по первой главе 33
2. Материалы, технология испытанияобразцов, испытательное оборудование, обработка результатов испытаний 34
2.1. Методы исследований 34
2.1.1. Методы испытаний асфальтового вяжущего вещества 34
2.1.2. Методы испытаний заполнителей для асфальтобетона 34
2.1.3. Методы испытаний асфальтобетонов 35
2.1.4. Испытания асфальтобетонов на циклические воздействия нагрузок 37
2.2. Основные виды асфальтобетонных смесей 38
2.2.1. Горячие асфальтобетонные смеси 38
2.2.2. Асфальтобетонные смеси, модифицированные полимер - битумным вяжущим 44
2.2.3. Армирующие материалы, применяемые в конструкциях дорожных одежд 48
2.3. Испытательное оборудование, размеры образцов 7. 50
2.3.1 Технические характеристики испытательной машины 50
2.4. Методика проведения испытаний и планирование экспериментов 53
3. Формирование эксплуатационно - прочностных характеристик на стадии проектирования 55
3.1. Полиструктурная теория композиционных материалов В.И. Соломатова в изучении структурообразующих факторов асфальтобетона 55
3.2. Экспериментальные исследования асфальтобетонов на действия статических нагрузок 58
3.2.1 Определение структурообразующих факторов горячих асфальтобетонных смесей 58
3.3. Влияние структурообразующих факторов на механические свойства асфальтобетона 68
3.4. Влияние структурообразующих факторов на циклическую долговечность асфальтобетонов 70
3.5. Анализ результатов исследования циклической долговечности асфальтобетонов 73
3.6. Выводы по третьему разделу 77
4. Формирование эксплутационно - прочностных характеристик в процессе строительства 78
4.1. Циклическая долговечность асфальтобетонов, армированных геосетками 89
4.2. К расчету волокон из ПКМ в конструкциях геосеток 97
4.3. Расчет асфальтобетонов, армированных геосетками на трещиностойкость 100
4.3.1 Методика прогнозирования циклической долговечности ПКМ с использованием механики усталостного разрушения 100
4.3.2. Расчет циклической долговечности ПКМ при наличии распространенных усталостных трещин 101
4.4.Выводы по четвертому разделу 105
5. Формирование эксплуатационно - прочностных показателей покрытий автомобильных дорог на стадии эксплуатации. практическая реализация результатов исследования 106
5.1. Методы оценки качества дорожной продукции 106
5.1.1 Пример расчета комплексного показателя качества асфальтобетонной смеси (АБС) 111
5.2. Методика оценки эксплуатационно - прочностных показателей автомобильных дорог с помощью показателя функциональности 124
5.2.1 Методика планирования межремонтных сроков службы городских автомобильных дорог 136
5.3. Практическая реализация результатов работы. Технико - экономическая эффективность принимаемых технических и технологических решений 138
5.4 Выводы по пятому разделу 139
Общие выводы 141
Список использованной литературы 143
Приложение 155
- Влияние свойств асфальтобетона и слоев основания на эксплуатационно-прочностные показатели покрытий
- Асфальтобетонные смеси, модифицированные полимер - битумным вяжущим
- Определение структурообразующих факторов горячих асфальтобетонных смесей
- Расчет циклической долговечности ПКМ при наличии распространенных усталостных трещин
Введение к работе
Интенсивное развитие автомобильного транспорта, увеличение грузонапряженности и интенсивности движения на автомобильных дорогах вызывают необходимость кардинального улучшения структурно-механических характеристик асфальтобетона и, прежде всего, его долговечности. Речь идет о значительном повышении эксплуатационных характеристик асфальтобетона при его работе в дорожном покрытии: сохранении во времени его прочности, трещиностойкости, устойчивости к образованию колеи и шероховатости.
Анализ литературных источников показал, что несмотря на достаточно обширный научный материал, посвященный методам повышения эксплуатационно - прочностных показателей автомобильных дорог, стадийное их улучшение в процессе проектирования, строительства и эксплуатации не просматривается. Отсутствуют и всесторонние исследования по решению проблем циклической долговечности асфальтобетонных покрытий на этих стадиях. В связи с этим изучение и разработка методов стадийного повышения эксплуатационно- прочностных показателей покрытий нежесткого типа на автомобильных дорогах является актуальной научной задачей.
Цель работы. Разработка методов стадийного повышения эксплуатационно- прочностных характеристик автомобильных дорог на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.
Для достижения этой цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:
- провести анализ существующих методов стадийного повышения
эксплуатационно- прочностных характеристик автомобильных дорог;
-экспериментально подтвердить влияние структурообразующих
факторов асфальтобетонных смесей на циклическую долговечность асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог на стадии проектирования;
- экспериментально подтвердить эффективность модификации битумов
ПБВ для асфальтобетонов;
разработать методику расчета, технологию производства работ армированных асфальтобетонных покрытий с учетом циклического воздействия нагрузок на стадии эксплуатации;
разработать методику оценки эксплуатационно- прочностных показателей автомобильных дорог на основе показателя функциональности.
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в решении комплекса задач по улучшению эксплуатационно- прочностных качеств автомобильных дорог и методов их стадийного повышения в условиях циклических нагрузок.
К числу важнейших результатов работы, обладающих научной новизной относятся следующие:
методика определения структурообразующих факторов асфальтобетонных смесей, основанная на применении полиструктурной теории композиционных материалов, отличающаяся от ранее известных методов учетом циклического воздействия нагрузок;
- экспериментальные исследования физико - механических свойств
асфальтобетонов, модифицированных ПБВ;
экспериментально-теоретические исследования циклической долговечности армированных асфальтобетонных покрытий;
- методика расчета асфальтобетонов, армированных геосетками на
трещиностойкость;
методика оценки эксплуатационно- прочностных качеств автомобильных дорог при строительстве и эксплуатации на основе показателей функциональности, отличающегося от разработок других авторов учетом качества асфальтобетонных смесей.
Достоверность исследований и выводов по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств измерений и подтверждается применением вероятностно-статистических методов обработки результатов испытаний,
имитационным моделированием изучаемых процессов, экономико-математическим моделированием, а также опытными испытаниями и их положительными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений, сходимостью результатов испытаний.
Практическая значимость и реализация результатов научных исследований заключается в следующем:
- разработка методики по оценке качества работ при строительстве и
эксплуатации автомобильных дорог на основе показателей
функциональности в Воронежском филиале ФГУП «РОСДОРНИИ»
- использование методов стадийности повышения эксплуатационно-
прочностного состояния городских автомобильных дорог в департаменте
ЖКХ г. Липецк
использование результатов диссертационных исследований при обучении студентов по дисциплине «Проблемы строительного материаловедения» и «Долговечность строительных материалов и конструкций» на инженерно-строительном факультете Липецкого государственного технического университета.
Апробация работы.
Основные результаты проведённых исследований были доложены на:
международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» в г. Брянск в 2006 г.;
V международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований» в г. Волгограде в 2009 г.;
- международной научно-практической конференции «Эффективные
конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре» в г.
Липецке в 2007 г.;
на ежегодной конференции «Моделирование и технология конструкционных материалов — важнейшее составляющее компетенции
современного инженера» в г.Волжский, Волгоград 2007
на ежегодной научной сессии ассоциации исследователей асфальтобетонов в Московском автомобильно - дорожном институте (государственном техническом университете) в 2008г.
- на V, VI и VII научно-технических конференциях «Новые материалы
и технологии в дорожном строительстве» в г. Звенигороде в 2007-2009 гг.
Публикации.
Результаты диссертационной работы опубликованы в 11 научных статьях, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ для кандидатских диссертаций.
На защиту выносятся:
методика определения структурообразующих факторов асфальтобетонных смесей, основанная на применении полиструктурной теории композиционных материалов с учетом циклического воздействия нагрузок на стадии проектировании;
- экспериментальные исследования физико - механических свойств
асфальтобетонов, модифицированных ПБВ на стадии строительства;
- методика расчета асфальтобетонов, армированных геосетками на
трещиностойкость;
экспериментально-теоретические исследования циклической долговечности армированных асфальтобетонных покрытий на стадии эксплуатации;
- методика оценки качества работ при строительстве и эксплуатации
на основе показателей функциональности.
Структура и объём работы.
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и основных выводов. Она включает 158 страниц, из них 138 страниц основного текста, 27 таблиц, 35 иллюстраций, 112 наименований используемых источников и 1 приложение.
Влияние свойств асфальтобетона и слоев основания на эксплуатационно-прочностные показатели покрытий
При оценке эксплуатационных и прочностных свойств асфальтобетонных покрытий необходимо принимать во внимание свойства асфальтобетона, которые оказывают наибольшее влияние на формирование покрытия и его работу в процессе эксплуатации. При этом необходимо учитывать и свойства слоев основания, которые участвуют в работе конструкции и вносят определенные особенности в процессы формирования дорожной одежды.
Изучению асфальтобетона как дорожно-строительного материала посвящено большое количество исследований, в которых подробно описаны свойства этого материала, обоснованные лабораторными испытаниями. На основании этих исследований установлены основные свойства и процессы, протекающие в асфальтобетоне и оказывающие влияние на прочность покрытия и его эксплуатационные характеристики.
Асфальтобетон представляет собой сложный многокомпонентный материал, получаемый путем уплотнения специально приготовленной смеси, состоящей из минерального заполнителя и битума [35, 43]. Все необходимые прочностные, физико-механические, деформационные свойства асфальтобетон приобретает только после надлежащего уплотнения. Особенностью асфальтобетона является резкое изменение свойств в зависимости от температуры. При положительных температурах асфальтобетон проявляет свойства вязкопластического, а при отрицательных - вязкоупругого и упругого материала. К основным параметрам асфальтобетона, определяющим прочностные и эксплуатационные свойства покрытий, относятся: - параметры, характеризующие минеральную часть асфальтобетона, структуру и свойства минеральных материалов; - процессы структурообразования, содержание битума; характеристики асфальтобетона, уплотненного в покрытии: реологические, прочностные, физико-механические свойства.
Основа прочностных свойств асфальтобетона закладывается на начальной стадии - при подборе состава смеси путем учета параметров, характеризующих минеральную часть: плотность минерального остова; величина внутреннего трения; структура и свойства материалов.
Плотность минеральной части определяет плотность асфальтобетона, от которой зависят важнейшие свойства покрытий: прочность, деформационная устойчивость при высоких и низких температурах, морозостойкость и водостойкость, коррозионная устойчивость. От плотности минерального остова зависят количество свободного битума и характер его распределения в асфальтобетоне. В процессе подбора смеси плотность минеральной части обеспечивается подбором гранулометрического состава. В дальнейшем, при уплотнении, формируется плотный минеральный каркас, обеспечивающий основные прочностные характеристики асфальтобетонных покрытий. Основные методы и принципы подбора минерального состава асфальтобетона были разработаны П. В. Сахаровым [34], развиты Н. Н. Ивановым [2, 3], Н. В. Горелышевым [35, 36], Л. Б. Гезенцвеем [37], И. А. Рыбьевым [39, 40] и А. В. Михайловым [16, 17] и используются в настоящее время при проектировании состава асфальтобетона.
Определяющую роль в структурно-механических свойствах асфальтобетона и, соответственно, в эксплуатационно-прочностных свойствах покрытий играют минералогический состав, структура, размер, форма поверхности и соотношение частиц минеральной части асфальтобетонной смеси. В асфальтобетоне принято различать смеси непрерывной и прерывистой гранулометрии. В зависимости от содержания щебёночной фракции И. А. Рыбьев [39] подразделяет структуру конгломератов на контактную и порфировидную. Данные положения вошли и в ГОСТ 9128-97, в частности, асфальтобетоны в зависимости от содержания щебня делятся на типы А - содержание щебня 50...60 %, Б -40...50 % и В - 30...40 %. То есть при содержании щебня 50...60 % образуется контактная структура минерального остова, способная воспринимать значительные внешние воздействия и образовывать макрошероховатую поверхность. Стандартом на асфальтобетон установлена минимально необходимая прочность щебеночной составляющей и исходной породы для дробленых песков, которая для щебня в асфальтобетонах типа А должна быть не менее 1200.
Внутреннее трение минеральной части асфальтобетонной смеси также оказывает влияние на прочность и деформационные характеристики асфальтобетона. Заданные свойства асфальтобетона обеспечиваются наличием сил трения и сцепления в системе. Таким образом, внутреннее трение минеральной части, количество и вязкость битума оказывают влияние на внутреннее трение асфальтобетона в покрытии. Значение величины угла внутреннего трения в минеральной смеси зависит от гранулометрического состава, а также от формы и структуры поверхности частиц минерального материала. По данным Н. Н. Иванова [2], угол внутреннего трения асфальтобетона увеличивается с увеличением размера частиц в минеральной составляющей и применением в смеси дробленого песка и щебня, имеющих остроугольную, развитую поверхность. Оценивая величину внутреннего трения асфальтобетона, необходимо также учитывать соотношение между минеральной составляющей и битумом. Так как наличие большого количества свободного битума резко уменьшает величину внутреннего трения, то сопоставление величины внутреннего трения в зависимости от формы и характера частиц минеральной части возможно только при оптимальном содержании битума.
Асфальтобетонные смеси, модифицированные полимер - битумным вяжущим
На этом этапе у запроектированной дорожной одежды эксплуатационно-прочностные характеристики должны отвечать требуемым ГОСТами и СНИПами показателям. Это закладывается условием проектирования, что одежда должна обеспечивать прохождение расчетных транспортных нагрузок за весь расчетный период эксплуатации без разрушений. Однако в процессе расчета не все особенности напряженно-деформированного состояния конструкции учитываются, и это приводит к снижению эксплуатационных и прочностных показателей как покрытия, так и дорожной одежды в целом, а в дальнейшем - к полному разрушению конструкции [44].
В частности, не достаточно изучены вопросы структурообразования асфальтобетонов при переходе от статического к циклическому нагружению. Для этого в диссертационной работе применены основные положения Полиструктурной теории композиционных материалов, разработанной В.И. Соломатовым [79,80].
Полиструктурная теория как единая система научных представлений о закономерностях структурообразования, технологии и свойствах композиционных материалов, в том числе асфальтобетонов,получила признание и быстрое развитие в последние годы.
Главная отличительная особенность новой теории заключается в том, что принцип полиструктурности выступает не только как классификационный фактор или методический прием для объяснения тех или иных особенностей структуры и свойств материала, но и как ключ к направленному изменению и формированию требуемых физико-технических свойств этого материала и к разработке его рациональной технологии. Сущность теории состоит в представлении материала полиструктурным, т. е. в выделении в единой структуре многих взаимозависимых структур, прорастающих одна в другую ("структура в структуре" или "композит в композите"). В рамках полиструктурной теории впервые четко определены основные структурообразующие факторы для каждого структурного уровня и получены количественные зависимости свойств композитов от этих факторов. Оптимизация режимов -формирования отдельных структур в полиструктуры определяет технологию изготовления композитов.
Асфальтобетон является типичным представителем композиционных материалов. Это материал двух уровней структуры, включающий асфальтовяжущее вещество и плотную смесь зернистых минеральных заполнителей. Приготовление асфальтобетонной смеси полностью соответствует общим принципам технологии композиционных материалов полиструктурного вида. Центральная операция в технологии - смешение подготовленных компонентов, подобранных в определенных соотношениях. Начальный этап включает просушивание и нагрев минеральных материалов и битума, дозирование минерального порошка, объединение компонентов в смесителе двухстадийным способом. В первой стадии сухого перемешивания разогретого щебня и песка равномерно распределяются по всему объему составляющих. На второй стадии после подачи битума в смеситель , все отдозированные компоненты тщательно перемешиваются до образования однородной асфальтобетонной смеси. Укладка и уплотнение материала производится на месте работ, поэтому во время её транспортировки необходимо сохранять заданную температуру 150-170С. Структурообразование асфальтобетона-начинается при взаимодействии жидкой фазы битума с минеральными компонентами в смесителе и заканчивается при уплотнении и затвердевании асфальтобетонной смеси на месте укладки.
В работе В.И. Саломатова [79] роль минеральных наполнителей (0-0,15мм) и заполнителей (0,15-40мм) в композиционных материалах рассматривается в физическом, технологическом и экологическом аспектах. Механическое уплотнение битумной матрицы к смещению деформативных свойств композита в целом. Эффект упрочнения композита минеральными материалами связан с образованием в контактной зоне вяжущего , имеющую структуру, отличную от структуры матрицы вне контактной зоны. Наполнитель создает как бы первичную микроструктуру композита со строго функциональными свойствами свойствами, а заполнитель как бы организует макроструктуру его со свойственными ей характеристиками [85,86].
В соответствии с полиструктурной теорией композиционное строение материала представляется полиструктурным, то есть составленных из многих структур, переходящих одна в другую по принципу «структура в структуре». Отличительная черта полиструктурной теории композиционных строительных материалов состоит в том, что эта теория не только методологический прием для объединения тех или иных особенностей структур и свойств материалов, но и ключ к пониманию и формированию требуемых свойств материала и назначению их рациональной технологии. В рамках полиструктурной теории определены основные структурообразующие факторы для каждого структурного уровня и получены количественные значения свойств композитов от этих факторов. Физико - технические свойства макроструктуры, например прочности, определяются следующими факторами [85]
Определение структурообразующих факторов горячих асфальтобетонных смесей
Величина Б/Н зависит не только от вида, количества битума в смеси но, и от вида и количества наполнителя.-От этих компонентов зависит процесс структурообразования асфальтового вяжущего. Повышение удельной поверхности наполнителей обеспечивает упрочнение асфальтобетона в результате развития контактной зоны битум-наполнитель. В то же время тонкое измельчение способствует вовлечению воздуха в смесь, то есть образованию пор в структуре композиционного материала. В интервале значений удельной поверхности наполнителей от 0,1 до 10 м /г средняя пористость увеличивается в четыре раза. Средние размеры пор составляют 10...20 мкм, максимальные - до 100 мкм. В области оптимальной концентрации битума пористость связующего наименьшая.
От плотности наполнителей зависит плотность и пористость композиционного материала. В зависимости от минералогического состава наполнителя она находится в пределах от 2,2 до 3,3 г/см. Поскольку состояние материала без воздушных пор часто называют абсолютно плотным, то величина плотности находится как частное от деления массы наполнителя на его объем.
Поверхность любой твердой частицы представляется гладкой, но при более тщательном рассмотрении на ней обнаруживаются мельчайшие выступы, углубления и трещины. Чем "рельефнее" поверхность частицы, тем больше удельная поверхность наполнителя. Поверхность наполнителей, а также ее дефекты играют чрезвычайно важную роль в формировании структуры связующих. Удельная поверхность - это поверхность, отнесенная к единице массы или единице объема наполнителя. По мере дробления минерала удельная поверхность увеличивается обратно пропорционально линейным размерам данного минерала.
Вторым структурообразующим фактором на уровне макроструктуры асфальтобетона является толщина битумосвязующего слоя JQ, соотношение битумного вяжущего и заполнителей определяется из соотношения: Это соотношение в сущности выражает долю битумного в объеме композита и может быть выражена условно через структурный элемент -толщина битумосвязующего слоя.
При малой массе зерен заполнителей битумосвязующий слой в процессе технологических операций не разрушается, так как поверхности силы взаимодействия заполнителей и асфальтового вяжущего превосходят фавитационные силы (силы тяжести). И, наоборот, когда фавитационные силы взаимодействия преобладают над поверхностными, битумосвязующий слой может меняться от нуля до максимума. В этом случае расчет подбора состава асфальтового композиционного материала проводится по условному значению средней толщине битумосвязующего слоя. С увеличением средней толщины битумосвязующего слоя асфальтобетонная смесь становится более подвижной (удобоукладываемой), а" в процессе формирования происходит сближение зерен заполнителей и достигается хорошее заполнение межзернового пространства битумным связующим.
Третьим фактором, который регулирует удобоукладываемость асфальтобетонных смесей, является коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя.Он определяет оптимальное содержание песка (мелкого заполнителя) в общей смеси заполнителей.
Коэффициент раздвижки зерен крупного за образом влияет на процессы перемешивания и композиционных материалов. При малой величине когда растворная часть композита заполняет только межзерновое пространств смеси, смеси перемешиваются и уплотняются плохо. По мере увеличения коэффициента раздвижки увеличивается зазор между зернами крупного заполнителя. Это вызывает резкое увеличение подвижности асфальтобетонной смеси из-за повышенного содержания песка. Песчинки, выступая в роли своеобразных «катков», снижают внутреннее содержание смеси способствуют лучшему перемешиванию. Такие смеси характеризуют равномерным распределением асфальтобетонного связующего, однородностью оптимальными технологическими свойствами.
Вместе с тем чрезмерное увеличение содержания песка вызывает постепенное снижение подвижности асфальтобетонной смеси. Это объясняется прежде всего увеличением общей удельной поверхности за счет роста содержания песка. Для проведения исследований влияния структурообразующих факторов на свойства асфальтобетонного композиционного материала в первую очередь была определена область их существования. Она включала нижний, основной верхний уровни структурообразующих факторов, а также интервалы их варьирования. Нижние уровни и интервалы варьирования устанавливали по технологическим свойствам асфальтобетонных смесей. При этом за нижний уровень каждого структурообразующего фактора принимали фактор состава асфальтобетонной смеси с наименьшим расходом битума, но с достаточной удобоукладываемостью. В составе асфальтобетонной смеси, на основе которой определяли нижний уровень одного какого-то отдельно структурообразующего фактора, принимали два других постоянными одинаковыми в течении всего эксперимента.
Расчет циклической долговечности ПКМ при наличии распространенных усталостных трещин
Получение прочного и сдвигоустойчивого покрытия из шлаковых асфальтобетонов достигается тем, что устройство промежуточного связующего слоя производят укладкой на нижний слой покрытия армирующей сетки, предварительно обработанной отходами коксохимического производства. Укладка между верхними и нижними слоями покрытия автодорог, обработанной отходами коксохимического производства армирующей геосетки из стекловолокна позволит с момента устройства покрытия придать прочность и сдвигоустойчивость слоям покрытия и обеспечить возможность его эксплуатации практически с момента устройства покрытия.
Для реализации способа была использована геосетка армирующая, дорожная, изготовленная из стекловолокнистых нитей повышенной прочности. В химический состав шлаков также входят стекловидные элементы. Поэтому коэффициент линейного температурного расширения геосетки близок к шлаковому асфальтобетону, что обуславливает повышение сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия и его трещиностойкость. Температура приготовления и укладки шлаковой асфальтобетонной смеси составляет соответственно 110-130С и 70-90С, что создает щадящий температурный режим для работы геосетки и не ухудшает ее эксплуатационные свойства: Удлинение при разрыве, прочность при удлинении.
Дорожное покрытие, выполненное предположенным способом, обладает повышенной прочностью, сдвигоустойчивостью. Происходит омоноличивание слоя в процессе эксплуатации за счет роста кристаллогидратов, образующихся при гидратации шлака, как в самих слоях, так и между ними, благодаря большой открытой структуре георешетки, составляющей 75%, и предварительной ее обработки отходами коксохимического производства. Отходы коксохимического производства представляют собой смесь каменноугольной смолы с мелкодисперсными частицами угля, кокса и полукокса с плотностью 1,29 г/см Каменноугольная смола обеспечивает хорошее сцепление георешетки с асфальтобетоном, а мелкодисперсная среда создает шероховатость между ними, что также повышает сдвигоустойчивость, прочность и трещиностойкость.
Для изготовления образцов по предлагаемому способу были использованы следующие материалы: доменный шлак фракции 0-20мм Новолипецкого металлургического комбината, битум марки БНД 60/90 в количестве 8% сверх 100% минеральной части.
Геосетки из стеклонитей для дорожного строительства производства ТОО "Стекло-Прогресс" г. Владимира и ОАО «Стеклонит» соответствует техническим условиям ТУ 2296-036-00204949-96. Георешетка была предварительно обработана отходами коксохимического производства, представляющими собой смесь каменноугольной смолы с частицами угля, кокса и полукокса, плотностью 1,29 г/см3. Была приготовлена смесь из указанного доменного шлака и битума при температуре 120С и уложена в формы размером 4x4x16 см. При температуре 90С укладывается геосетка с предварительно нанесенными на нее отходом коксохимического производства, а сверху - асфальтобетонная смесь при температуре 90С. После укладки в формы верхнего слоя асфальтобетонной смеси она уплотняется на гидравлическом прессе нагрузкой 400 кг/см . Полученные образцы извлекаются из формы, после чего испытываются для определения физико-механические свойств [83]. В табл. 4.1 приводятся физико-механические свойства образцов на шлаковой основе без геосетки, обработанной отходами коксохимии. Как видно из табл.4.1, асфальтобетонные образцы, полученные по предлагаемому способу (А) устройства дорожного покрытия, по прочностным свойствам превосходят асфальтобетонные образцы по прототипу (Б), особенно в раннем возрасте до 28 суток. Свое преимущество армированное шлако-асфальтобетонное покрытие сохраняет и в более поздний период эксплуатации. Критерием повышенной сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия является величина остаточной деформации на сдвиг, которую определяли по методу Б.А. Козловского на образцах 4x4x16 см по предлагаемому способу и по прототипу [83]. Результаты испытаний, приведенные в табл. 4.1, свидетельствуют о высокой сдвигоустойчивости шлакового асфальтобетонного покрытия по предлагаемому способу по сравнению с прототипом, особенно в раннем возрасте. Деформативная способность асфальтобетонного покрытия характеризует его трещиностойкость. Трещины на покрытии, главным образом, образуются зимой при резком понижении температуры. Применение георешетки для армирования шлаковых асфальтобетонных покрытий позволяет устранить трещинообразование, так как образующиеся микротрещины, так называемые зародышевые трещины в основании и нижнем слое покрытия, воспринимает на себя георешетка, которая гасит их и защищает верхний слой покрытия от разрушения. Нарушение структуры асфальтобетонного покрытия после циклов замораживания-оттаивания исследовали ультразвуковым методом. По степени снижения скорости ультразвука после определенного количества циклов замораживания-оттаивания судили о морозоустойчивости асфальтобетона. В данном случае образцы р азмером 4x4x16 см по предлагаемому способу и прототипу подвергались 20 и 30 циклам замораживания-оттаивания. Через эти образцы пропускали ультразвук на приборе УК-14П, фиксировали время прохождения ультразвука, определяли его скорость и подсчитывали модуль упругости. Результаты испытаний приведены в табл. 4.2 Из результатов, приведенных в табл. 4.2 видно, что относительный модуль упругости после 20 циклов "замораживание-оттаивание" по предлагаемому способу увеличился на 0.39-10 кг/см2 , а по прототипу на 0.22-105 кг/см2 по сравнению с эталонными образцами. После 30 циклов замораживания-оттаивания тех же образцов модуль упругости по предлагаемому способу остается почти без изменений. Это свидетельствует о том, что разрушений внутри образца не происходит и асфальтобетон сохраняет монолитность. В то же время у образцов по прототипу модуль упругости после циклов замораживания-оттаивания уменьшился на 0.36 105 кг/см2.
