Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования .
1.1. Литой асфальтобетон как строительный материал. Опыт использования литого асфальтобетона. /0
1.2. Опыт применения и виды комплексных модификаторов для композиционных материалов . 23
1.3. Современные представления о структурообразовании литого асфальтобетона. 30
1.4. Обоснование выбора модификаторов для литых асфальтобетонных смесей. 37
1.5. Цель и задачи исследования. 42.
2. Методы исследований и характеристики приме няемых материалов Н5
2.1. Методика экспериментальных исследований. Приборы и оборудование. Н-5
2.1.1. Физико-химические исследования вяжущего. 4 8
2.2. Характеристика применяемых материалов. 50
2.2.1. Физико-механические показатели битума . 50
2.2.2. Физико - механические показатели минеральных материалов. 5Ъ
2.2.3. Отход технического углерода. 55
2.2.4. Шлам химводоочистки ТЭЦ. 56
2.2.5. Резино-карбонатсодержащий термоэластопласт (РТЭП). 5&
2.3. Математические методы планирования эксперимента. 5&
3. Исследование влияния ртэп и тонкодисперсных наполнителей на физико-механические свойст ва и структуру литых асфальтобетонных смесей и вяжущего для их приготовления .
3.1. Влияние резино-карбонатсодержащего термоэластопласта (РТЭП) на свойства вяжущего.
3.1.1. Структурные типы битумов
3.1.2. Физико-механические показатели битума, модифицированного РТЭП.
3.1.3. Исследование процессов старения вяжущего.
3.1.4. Адсорбционно-хроматографический анализ вяжущего.
3.1.5. Рентгенофазовые исследования структурных свойств вяжущего .
3.1.6. Изучение процессов старения вяжущего методом электронно-микроскопического анализа.
3.1.7. Исследования влияния РТЭП и различных тонкодис
персных наполнителей на асфальтово-вяжущее вещество ме
тодом электронного парамагнитного резонанса.
3.2. Исследование влияния РТЭП и наполнителей на свойства литых асфальтобетонов.
3.2.1. Прочность, удобоукладываемость и температурная устойчивость литого асфальтобетона при его модификации шламом химводоочистки ТЭЦ.
3.2.2. Прочность, удобоукладываемость и температурная устойчивость литого асфальтобетона при его модификации отходом технического углерода.
3.2.3. Прочность и температурная устойчивость литого асфальтобетона при его модификации РТЭП.
3.2.4. Влияние количества вяжущего на качественные характеристики литого асфальтобетона.
3.2.5. Структурные изменения в литом асфальтобетоне при
введении РТЭП. 99
3.3. Выводы. ІОІ
4. Экспериментально - статистическое модели рование составов и прогнозирование свойств литых асфальтобетонов, приготовленых с при менением различных модификаторов
4.1. Комплексная оценка качественных характеристик литого асфальтобетона, модифицированного шламом химводоочистки ТЭЦ и РТЭП. І Ю5
4.2. Комплексная оценка качественных характеристик литого асфальтобетона, модифицированного отходом технического углерода и РТЭП. 4І7
4.3. Выводы. J2.S
5. Технология устройства нового и ремонта старого покрытия с использованием литого асфальто бетона повышенной сдвигоустойчивости (ЛАПС) HZ9
5.1. Технология приготовления и производства работ с применениєм ЛАПС \Ш
5.2. Оценка экономической эффективности использования ЛАПС \4Ы
5.3. Опытная проверка результатов исследования і -/3 7
5.4. Выводы \ /38
Общие выводы
Литература
- Опыт применения и виды комплексных модификаторов для композиционных материалов
- Физико-механические показатели битума
- Рентгенофазовые исследования структурных свойств вяжущего
- Оценка экономической эффективности использования ЛАПС
Введение к работе
Актуальность работ». Заметного улучшения качества и ускорения темпов строительства и ремонта покрытий автомобильных дорог можно достичь лишь при использовании новейших технологии и нетрадиционных строительных материалов. К числу последних относятся литые асфальтобетонные смеси. В практике дорожного строительства существует достаточно большая теоретическая база по вопросам производства и ухладки литых смесей. Однако широкому их использованию препятствует низкая прочность при высоких эксплуатационных температурах, характерных в летний период для юга России. В связи с вышеизложенным задачи по созданию новых композиций литых асфальтобетонных смесей повышенной прочности, сдвиго- и трещиностойко-стью, а также исследованию замены части традиционных каменных материалов и минерального порошка промышленными отходами являются весьма актуальными.
Целью диссертационной работы является разработка сдвигоустойчиво-го литого асфальтобетона повышенной прочности, обладающего высокой третино- и коррозиотгои устойчивостью в широком диапазоне эксплуатационных температур, для строительства и ремонта верхних слоев асфальтобетонных покрытий в региональных условиях юга Российской Федерации.
Научная новизна работы состоит в том, что:
получен новый строительный материал - литой асфальтобетон повышенной сдвигоустойчивости (ЛАПС) для строительства и ремонта дорожных покрытий, обладающий повышенной прочностью, трещино- и коррозионной стойкостью;
исследованием выявлен механизм воздействия на свойства и структуру литых асфальтобетонных смесей полимерной добавки - резинокарбонатсо-держащего термоэластопласта (РТЭП), заключающийся в образовании ин-терполннерной структуры вяжущего с взаимопроникающими решетками
4 полимерной добавки РТЭП и битума, при сохранении в целом коагуляцнон-ной структуры, что обеспечит повышение прочностных свойств литого асфальтобетона; - выявлена способность полимерной добавки РТЭП и предлагаемых тонкодисперсных наполнителей дезактивировать свободные радикалы в битуме, которая замедлит процессы старения вяжущего для литого асфальтобетона; На защиту выносятся:
результаты исследований, направленных на получение литого асфальтобетона повышенной сдвигоустойчивости;
исследования, проведенные для выявления механизмов воздействия на свойства и структуру литого асфальтобетона полимерной добавки - резинокар-бонатсодержащего термоэластопласта, а также тонкодисперсных наполнителей;
- экспериментальное подтверждение результатов теоретических исследова-
ний, показавших целесообразность комплексной модификации литых асфальтобетонных смесей для улучшения их эксплуатационных качеств. Практическое значение роботи
- разработаны составы литого асфальтобетона, обеспечивающие повышение
сдвигоустойчивости, для строительства и ремонта дорожных покрытий;
- предложено комплексное модифицирование литых асфальтобетонных смесей
за счет введения полимерного резинокарбонатсодержащего термоэластопласта и дисперсных наполнителей;
- на составы вяжущего и асфальтобетонную смесь поданы заявки и получены
патенты РФ № 2119464 и № 2119465 от 27. 09.1998;
- получены экспериментально-статистические модели прочности, водоиасы-
щсння, плотности, осадки конуса из литой асфальтобетонной смеси, погружения штампа в литую асфальтобетонігуїо смесь, позволяющие определять значения физико-механических показателей в пределах интервала варьирования;
- разработаны методические рекомендации по применению полученного
ЛАПС;
- использование ЛАПС в 1,2-1,3 раза увеличивает срок службы асфальтобетон-
ного покрытия, экономический эффект на 1 км покрытия за расчетный срок службы составляет 400716,0 руб.
Реализация работы. Результаты проведенных исследований вошли в "Методические рекомендации по применению полимерных сдвигоустойчивых литых асфальтобетонных смесей с резинокарбонатсодержащим термооласто-гшастом (РТЭП)" - Ростоз-на-Дону, 1999 .
Результаты исследований внедрены в ЗАО "Спецстрой" для текущего ремонта автомобильных дорог в г. Ростове-на-Дону.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Региональной научно - технической конференции (г. Ростов-на-Доігу, 1996 г.), XIX научно - технической конференции (г. Пенза, 1997 г.), 1-ой международной научно - практической конференции "Современные проблемы дорожно-транспортного комплекса" (г. Ростов-на-Дону, 1998 г.), Международной научно - практической конференции (г. Ростов-на-Дону, 1997 г.), Научно -практической конференции "Строительство-98" (г. Ростов-на-Дону, 1998 г.), Юбилейной международной научно-практической конференции "Строительство^" (Ростов-на-Дону, 1999 г.), Международной научно-практической конференции "Строительство-2000" (г. Ростов-на-Дону, 2000 г.). Получены патенты РФ №2119464 и № 2119465.
Публикации По теме диссертационных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка литературы из 141 источника, в том числе на иностранном языке. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц и 33 рисунка.
Опыт применения и виды комплексных модификаторов для композиционных материалов
В России в Петербурге террасы Зимнего дворца были покрыты литым асфальтом в 1865 году, а в 1870 - 73 годах работы по асфальтированию были выполнены во многих городах, в том числе в Москве, Киеве, Харькове, Одессе, Риге и Тамбове. Использовались природные асфальты Сызранского месторождения.
Запасов этого и некоторых других месторождений хватало до 1915 года. В дальнейшем, в связи с ростом благоустройства городов, развитием автомобильного транспорта и строительством автомобильных дорог, потребность в асфальтовых материалах и битумах резко возросла и уже не могла удовлетворяться, даже при значительной интенсификации добычи природного асфальта на его месторождениях. На основе окисления тяжелых остатков перегонки нефти воздухом, разработанного в конце XIX века Мейбери и Бей-ерлеем, на нефтеперерабатывающих заводах начало развиваться производство нефтяных битумов. Постепенно эти нефтяные битумы вытеснили природные и, хорошо себя зарекомендовав, завоевали прочное положение в дорожном строительстве.
Появление нефтяных битумов дало толчок развитию новых, усовершенствованных асфальтобетонных покрытий и в нашей стране. Видные российские ученые П.В. Сахаров, Н.Н. Иванов, А.Я. Тихонов, А.А. Калерт, А.В. Оксин, Б.А. Козловский, В.В. Михайлов, И.А. Рыбьев, М.И. Волков, Б.И. Ладыгин, А.И. Лысихина, Л.Б. Гезенцвей, Г.К. Сюньи, A.M. Богуславский и многие другие, посвятили свои исследования строительству покрытий из асфальтобетона на автомобильных дорогах. С 1925 года в нашей стране наибольшее развитие получили асфальтовые бетоны уплотняемого типа.
Асфальтобетоны уплотняемого типа обеспечивали, при достигнутом к тому времени уровне техники, строительство дорожных покрытий более интенсивными темпами, чем покрытия из литого асфальтобетона. Во многом из-за этого на продолжительное время интерес к литому асфальтобетону снизился, и значительных работ по его изучению и внедрению в нашей стране не проводилось. Лишь в 1932 - 33 годах в Центральном научном дорожном НИИ были проведены некоторые исследования по проектированию составов литого асфальтобетона, по приготовлению и применению его в строительстве автомобильных дорог. Под руководством М.Г. Старицкого были разработаны соответствующие инструкции и технические условия, а также построены опытные участки покрытий в Москве и Санкт - Петербурге [93]. Но вскоре строительство покрытий из литого асфальтобетона и его дальнейшее изучение было прекращено.
В отличие от нашей страны литой асфальтобетон, как материал для дорожного покрытия, нашел широкое применение в 1925 - 41 годах в довоенной Германии, а затем после войны и по настоящее время в ФРГ, ГДР, Западном Берлине, а затем и в Объединенной Германии [114, 121, 122, 126].
В Германии природный асфальт из Эшерсгаузена часто обогащался нефтяным битумом с добавками Тринидадского асфальта и перерабатывался в мастиковые брикеты, из которых изготовлялась литая смесь с добавлением песка, гравия и мелкого щебня. Перед Второй Мировой Войной был осуществлен полный переход на изготовление литого асфальтобетона на основе нефтяных битумов [122]. С развитием автомобилестроения, а, следовательно, с изменением интенсивности движения, условий движения и повышением требований к покрытию, состав литого асфальтобетона претерпел значительные изменения. Так в смесях 30-х годов применялись очень вязкие битумы с глубиной проникания иглы (пенетрацией) 15 - 25 (ОД мм) [93,118]. Поверхность подобных покрытий была скользкой, особенно в дождь. Устойчивость покрытия во многом обеспечивалась использованием вязкого битума. В конце 30- годов перешли к изучению и изготовлению литых смесей на битумах с глубиной проникания иглы при 25С около 65 (0,1 мм), а в начале 50- годов к применению битума с пенетрацией близкой к 45 (0,1 мм). Количество мелко 15 го щебня (фракции 2-12 мм) повысилось до 40 %. В середине 50 годов в результате серии исследований [122] было установлено, что добавка природного Тринидадского асфальта - порядка 30 % от веса битума - значительно улучшает механические свойства литого асфальтобетона. Состав материала получил наименование "Берлинский рецепт", он включал, масс %: - базальтовый щебень фракции 2-8 мм 40 %; - песок - 28,5 %; - минеральный порошок - 22 %; - битум В-45 - 7,5 %; - очищенный Тринидадский асфальт 2 %. Сравнивая составы 30- и 50- годов можно увидеть основные направления изменений в составе: - увеличивать количество мелкого щебня фракции 2-8 мм; - сокращать количество песка; - закреплена необходимость введения в состав литой АБС очищенного Три нидадского асфальта. Эти изменения ведут к повышению сцепных качеств покрытий из литого асфальтобетона, повышают его прочность. При этом такие качества, как удобоукладываемость и пластичность литой асфальтобетонной смеси остаются неизмененными.
"Берлинский рецепт" и был принят за основу при разработке технических условий в ФРГ - BIT 6/60 и в ГДР - Standard entwurt TGL 20801 на литой асфальтовый бетон[ 111,139].
Однако, даже по этому рецепту, литой асфальтобетон не всегда удовлетворял условиям эксплуатации, особенно в отношении шероховатости и сопротивления деформированию при высоких положительных температурах.
Физико-механические показатели битума
Отход технического углерода, отобранный на Ставропольском заводе технического углерода, представляет собой тонкодисперсный порошок, остаток на сите 0,5 мм составляет 14-2 %. Химический состав отхода представлен в основном углеродом (до 99 %). Вместе с углеродом в состав входят водород (0,3-0,6 %), кислород (0,1...0,2 %) и незначительное количество минеральных примесей.
Существуют различные способы производства технического углерода. На Ставропольском заводе технический углерод получают при неполном сжигании природного газа в факеле, создаваемом специальным устройством в реакторах (печах). Средний диаметр частиц -130.. .-160 мкм, марка техугле-рода П803. Отход производства технического углерода включает материал, просыпанный из печей, а также техуглерод, не соответствующий нормативным требованиям ГОСТ 7885-86 по какому-либо показателю. В таблице 2.6. представлены физико-механические показатели отхода технического углерода.
Структурность - масляное число отхода ТУ составляет 0,45...0,55 мл/г, что свидетельствует о его довольно высокой способности адсорбировать масла, смолы и т.п. вещества. Эти свойства отхода определяют его роль в процессах структурообразования битума. Поверхность частиц сферическая, гладкая, что будет способствовать пластификации и хорошей перемешиваемое с битумом.
Технический углерод, а, следовательно, и отход его производства, стоек к действию химических реагентов, отличается высокой стабильностью, малой чувствительностью к действию света, кислорода воздуха, высоких и низких температур, что существенно повысит стабильность асфальтовяжу-щего вещества модифицированного этим отходом.
На заводе в течение года образуется до 100 т отхода технического углерода. В качестве модифицирующей добавки в литую асфальтобетонную смесь хорошо принять и конечный продукт - технический углерод марки П803, что увеличит стоимость асфальтобетона. Однако затраты на стадии строительства будут компенсированы в процессе эксплуатации автодороги за счет увеличения срока службы асфальтобетонных покрытий.
Шлам химводоочистки ТЭЦ-2 г. Ростова-на-Дону образуется при умягчении речной воды гашеной известью и содой. Содержащиеся в воде гидрокарбонаты кальция и магния при этом переходят в нерастворимый осадок [20, 48].
После осаждения и фильтрации осадок, состоящий, в основном, из карбоната кальция и гидроксида магния, в количестве до 15 т в сутки, выбрасывается в отвал. Химический состав шлама приведен в таблице 2.7.
Высушенный и растертый шлам представляет собой тонкодисперсную пыль желтого цвета с удельной поверхностью 7800 см /г и с остатком на сите 0,08 мм - 9,3 %. Насыпная плотность шлама 0,76 г/см , истинная - 2,61 г/см Таблица 2.7. Химический состав шлама Массовое содержание, % Н20 ппп Si02 А120з Fe203 CaO MgO S03 Tj02 FeO K20+Na20 2,55 40,18 5,74 1,06 2,83 43,09 4,61 0,52 0,13 0,37 0,29
Данные дериватографического анализа [45] указывают на то, что шлам, в основном, представлен карбонатом кальция. На кривой нагревания наблюдается сильный эндотермический эффект при температуре 880С, отвечающий диссоциации СаС03 на СаО и С02. Согласно литературным данным [25], этот эффект у карбоната кальция, в зависимости от условий его образования, проявляется в интервале температур 760-1100С. Как следует из кривой ДТГ, потеря массы карбонатом составляет 32,2 %, что согласуется с данными определения углекислоты объемно-аналитическим методом. Ее содержание, установленное этим методом составляет 33,2 %. В пересчете на карбонат кальция по данным химического, дериватографического и объемно-аналитического анализов СаСОз в шламе составляет около 75 %.
Эндотермический эффект на деривотограмме при температуре 410С отвечает, по-видимому, дегидратации присутствующего в шламе гидроксида магния. По опубликованным данным [25, 43] этому процессу отвечает эффект при 400 - 550 С. Согласно кривой ДТГ содержание Mg (НО)2 в шламе составляет 5,6 %. Эндотермический эффект в интервале температур 40-15 0С указывает на наличие влаги в шламе (анализировалась воздушно-сухая проба).
Рентгенофазовый и ИК - спектральный анализы также подтверждают, что шлам химводоочистки ТЭЦ, в основном, представлен карбонатом кальция. Об этом свидетельствует наличие рефлексов с d= 3,03; 2,28; 2,09; 1,90; 1,88 А и др. на рентгенограмме и пик поглощения при 870 см"1 в ИК - спектре шлама [45].
Основу РТЭП составляет термоэластопласт. Он представляет собой гранулы черного цвета, неправильной сферической формы диаметром 3-5 мм. В состав композиции РТЭП, кроме термоэластопласта и резины, входит структурирующий битумы компонент - карбонат кальция, антиоксидант, сера и др. добавки. По эффективности полимеризующей способности, а также по способности совмещаться (растворяться) в битуме РТЭП в значительной мере превосходит многие другие известные полимерные добавки. Плотность гранул РТЭП составляет 1,83 г/см , температура конца течения -200С. Поставляется РТЭП в мешках по 25 кг.
Рентгенофазовые исследования структурных свойств вяжущего
Проведенный анализ опубликованных работ и патентный поиск обосновали возможность использования полимерных и армирующих соединений для улучшения трещино-, сдвиго- и коррозионной устойчивости литых асфальтобетонных смесей. Особый интерес представляет использование в составе вяжущего гранулированного материала РТЭП, частично растворимого в битуме. Использование РТЭП должно позволить значительно повысить такие показатели литого асфальтобетона, как прочность на сжатие, трещино-стойкость, устойчивость к колееобразованию и т.п. В настоящей работе проведены исследования по установлению влияния РТЭП на физико-механические показатели битума, его структуру и содержание структурообразующих компонентов (углеводородов, смол и асфальтенов), на изменение свойств битума в процессе старения.
Обобщение экспериментальных и теоретических данных позволяет говорить о существовании двух принципиально различных и одном промежуточном структурных типах битумов [8, 35, 50, 82]. Дисперсно-подобные битумы (тип "гель") содержат много асфальтенов (А), масел и мало смол. Битумы, подобные растворам полимеров содержат относительно мало асфальтенов и масел, но много смол (тип "золь"). Между этими двумя крайними типами существуют битумы с промежуточным типом структуры "золь-гель".
Поиски критериев оптимальности были начаты еще в 30-х годах и продолжаются до настоящего времени. Некоторые из них основываются на учете группового состава, другие на учете физических или механических свойств. К первым могут быть отнесены: - коэффициент дисперсности Тракслера, учитывающий соотношение между суммой смол и ароматических углеводородов и суммой асфальтенов и насыщенных углеводородов [50, 82], - показатель дисперсности В.В. Фрязинова [103], - уточняющий показатель Тракслера учетом растворяющей способности масел, но не учитывающий структурирующую способность спиртобен-зольных смол (СБС).
Также наблюдается устойчивая связь между суммой асфальтенов (А) и парафинонафтеновых углеводородов (ПНУ) и интервалом пластичности битумов, температурой размягчения и температурой хрупкости. Это позволяет предложить показатель структурного типа, основанный на учете таких обще 64 принятых характеристик его качества, как температура хрупкости (Тхр), температура размягчения (Тр) и растяжимость (Д) при 25С. Т -Т Kcmd = -JLjJL (3.1), Для третьего, оптимального, структурного типа Кстд не должен выходить за пределы 0,65-1,1. Более того, нижнее значение Кстд = 0,65 установленное в [33], соответствуют значению отношения фаза/среда, равному 0,483, а верхнему значению соотношения фаза/среда, равному 0,613, соответствовало значение Кстд = 1,00.
Для более глубокого физико-химического обоснования коэффициента стандартных свойств нужно учитывать не только структурообразующую роль спиртобензольных смол (СБС), что предложено Л.М. Гохманом, но и пластифицирующую роль ароматических углеводородов, что предложено Тракслером и В.В. Фрязиновым.
С учетом этого, показатель структурного типа битума, определенный по данным группового состава Кф, может быть представлен как объединенная формула Тракслера - Фрязинова - Гохмана: Кгр = (А + СБС + ПНУ) / (АУ + ПБС) (3.2), Графически связь между Кстд и К до значения Кгр =1,1 описывается прямой линией, выходящей из начала координат (с погрешностью 10 %
Таким образом, совокупность рассмотренных здесь рассуждений позволяет заключить, что область значений Кстд 1,05 соответствует битумам типа "гель", не имеющих практической полезности из-за коллоидной нестабильности, склонности к старению, малой когезии и др. При значениях Кстд 0,65 битумы обладают структурой "золь", что присуще битумам марок БН по ГОСТ 22245-90 и остальным битумам. Значения коэффициента стандартных свойств от 0,65 до 1,05 характерны для битумов с типом структуры "золь-гель", наиболее полно отвечающих эксплуатационным требованиям в условиях нашей страны. Степень приближения битума к типу "гель" или "золь" оценивается по значению Кстд [42].
Добавка РТЭП вводилась в битум, нагретый до температуры 160 -170С и перемешивалась в течение 10-15 минут. В этих условиях термопластичная составляющая расплавляется в битуме и равномерно в нем распределяется. Резино- и карбонатсодержащие части гранул выступают при этом в роли армирующей добавки, находясь во взвешенном состоянии в упруго-вязкой среде, образовавшегося за счет термоэластопласта, полимерно-битумного вяжущего. Изучение влияния добавки на физико-механические свойства битума заключалось в определении температуры размягчения по кольцу и шару, пенетрации при 0 и 25С, растяжимости при 0 и 25С, температуры хрупкости, эластичности, изменения температуры размягчения после прогрева при 160С в тонком слое вяжущего (3,2 мм) в течение 5 часов (результаты приведены в таблице 3.1. и на рис 3.1-3.3).
Данные таблицы свидетельствуют о том, что введение добавок РТЭП уменьшает пенетрацию вяжущего и растяжимость при 25С и 0С, однако изменения не столь значительны, чтобы изменить марку вяжущего. Вяжущее приобретает новое свойство, такой важный показатель, как "эластичность", которая достигает 90 %, а интервал пластичности увеличивается на 10-15 единиц.
Оценка экономической эффективности использования ЛАПС
Зависимость физико-механических характеристик литых асфальтобетонных смесей от процентного содержания в них отхода технического углерода при различном количестве вяжущего приведена в таблице 3.9. и на рис. 3.13.
Анализ результатов проведенных испытаний показывает, что более высокие прочностные показатели физико-механических свойств могут быть получены при введении в состав смеси вместо равного количества минерального порошка 2-5 % отхода технического углерода. При этом прочность на сжатие при 20С повышается на 15-20 %, при 50С - на 35-45 %, прочность на растяжение на 15-30%, прочность на сдвиг на 30-50 %, существенно
Изменения свойств, по-видимому, объясняются тем, что отход технического углерода обладает высокой способностью адсорбировать на поверхности масла и смолы и это его свойство оказывает существенное влияние на процесс структурообразования битума. Стойкость технического углерода к действию химических реагентов, кислорода воздуха, высоких и низких температур повышает стабильность асфальтовяжущего вещества, модифицированного этим отходом.
Для испытаний была подобрана смесь оптимального состава, содержащая 67 % отсева фр. 0-20 мм, 18 % дробленого песка фр. 0-5 мм и 15 % минерального порошка. Содержание вяжущего варьировалось от 8,5 до 9,5 %, количество добавляемых гранул достигало 1 %. Физико-механические показатели таких литых асфальтобетонных смесей представлены в таблице 3.10. и нарис. 3.14.
Из представленной таблицы видно, что при добавлении в состав литой асфальтобетонной смеси РТЭП прочность на сжатие при 20С повышается на 2-5 %, прочность на сжатие при 50С на 10-15 %, прочность на сдвиг при 60 С на 10-25 %, прочность на растяжение при расколе при 0 С на 15-30 %. Содержащийся в РТЭП термоэластопласт обладает высокой способностью растворяться в битуме и переводит его в структурированную форму полимерного вяжущего, что и объясняет повышение прочностных свойств при высоких (50С) температурах. В состав РТЭП входят и такие структурирующие добавки, как резинокарбонатсодержащие компоненты и антиок Таблица ЗЛО. Физико-механические показатели литой асфальтобетонной смеси, модифицированной РТЭП
Влияние РТЭП на прочностные свойства литого асфальтобетона сиданты, понижающие скорость старения вяжущего, приготовленного с применением РТЭП и выступающие в роли полимерно-армирующих веществ.
Как показывает анализ таблиц 3.8.-3.10, увеличение количества вяжущего, повышая подвижность смеси (характеризующуюся осадкой конуса) в целом неблагоприятно сказывается на физико-механических свойствах литой асфальтобетонной смеси, т.к. понижаются прочностные характеристики (R2o, R50,R6oC№HRopac).
Избыток вяжущего также негативно сказывается на стойкости литой асфальтобетонной смеси к расслаиванию. Это проявляется в том, что при повышенном количестве вяжущего его избыток концентрируется в поверхностных слоях смеси, а минеральная часть в глубине.
В литом асфальтобетоне, как и в любом типе асфальтобетона, выделяют две структурные части, различающиеся по степени дисперсности слагающих компонентов: микроструктуру и макроструктуру.
На рисунках 3.15-3.18 представлены снимки, снятые со шлифов, изготовленных из образцов литого и полимерно-армированного литого асфальтобетона. Исследование проведено в проходящем поляризованном свете на поляризационном агрегатном лабораторном микроскопе "Полам-ЛМПР". Из представленных снимков видно, что исходный и армированный литой асфальтобетоны имеют коагуляционную структуру, в которой соединение частиц твердой фазы (щебеночных зерен) осуществляется через тонкие прослойки дисперсионной среды (асфальтового раствора). Таким образом, на макроструктуру асфальтобетона введение полимерно-армирующей добавки РТЭП значительного влияния не оказало.
Исследование микроструктуры литого асфальтобетона исходного и с добавкой РТЭП в проходящем поляризационном свете с увеличением 100Х показало некоторые структурные изменения. Битумная матрица в полимерном дисперсно-армированном литом асфальтобетоне (рис. 3.18) однородна.
При этом битум, частицы минерального порошка и резино-карбонатсодержащие частицы РТЭП образовали однородную структуру полимерно-армирующего вяжущего с равномерным распределением частиц.
В исходном асфальтобетоне битумная матрица, как видно из рис. 3.17 имеет неоднородную структуру. На снимке наблюдаются участки скопления свободного асфальтового вяжущего. Наличие свободного битума в асфальтобетоне ослабляет структурные связи, повышает его пластичность и способствует образованию на покрытии сдвиговых деформаций.
Выявленные особенности микроструктуры исходного и полимерно-армированного литого асфальтобетона согласуются с результатами исследований физико-механических свойств (разделы 3.2.1-3.2.4), подтверждающих повышение сдвигоустойчивости и прочностных показателей литого асфальтобетона при введении полимерно-армирующей добавки РТЭП.
