Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса об основных способах полуїения бит) мов и\ составе, структуре и возможностях
реі)лирования их свойств 11
1.1. Виды бшумов 11
1 2. Основные методики получения бит) мов 13
1 2.1. Окисленные битумы 14
Остаточные битумы 16
Компаундированные битумы 17
1.2 4. Друїие методики получения битумов 18
1.3. Химический, групповой состав и строение битумов 20
Химический состав битумов 22
Групповой состав бшумов 23
1.3 3. Сі роение и структура биту мов 24
1.4.Методы улучшения свойств битумов 28
14.1. Тихнолої ические методы 29
Методы механоактивации 31
Методы химической модификации 37
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 54
ГЛАВА 2. Асфалыобеганные покрьпия. Литой асфальтобетон и
теоретические предпосылки ею применения 54
2.1. Характеристика асфальтобетона 57
2 2. Литой асфальтобетон 66
2.3. Модификация литої о асфальтобетона 72
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II 74
ГЛАВА 3. Объемы и методы исследования 75
3.1. Характеристики используемых материалов 75
3.2.Характерне піки используемых добавок 78
3.3. і\Іатематическое планирование эксперименга 80
3 3 1. Методики планирования эксперимента 80
3.3 2. Методика статистической обработки результатов эксперимента... 84
3.3 3. Планирование эксперимента в рабою 86
3 4. Меюдики исследований 88
3 4.1. Стандартные методы испытаний исследуемых материалов 88
3.4.2. Определение изменений дисперсности битума оптическим
ме годом 89
3.4.3. Специальные методики испытаний литых смесей и литых
асфальтобетонов I, II, III, IV и V типов 92
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III 99
ГЛАВА 4. 'Экспериментальные исследования влияния модифицикации нефтяною дорожноїо битума на ею свойства и свойства лигых
асфалыобеюнных смесей 100
Определение условной дисперсности битумов 100
Влияние модифицирующей добавки на физико-механические
свойст ва битума 102
4.2 1. Свойсіва вяжущею модифицируемою олигокапроамидом 104
4 3. Физико-механические свойства литых асфальтобетонных смесей... 110
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВІ: IV 116
ГЛАВА 5. Технолог ическая часгь 117
5.1 Технологическая схема производства литою асфалыобетона 117
Характеристика ютовой продукции 117
Технология приготовления литой асфальтобетонной смеси 118
5.1.3 Контроль процесса приготовления смеси 120
5.4. Технико-экономическая эффективность применения
асфальтобетонов, приготовленных на модифицированном биг>ме 122
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ V 124
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 125
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 126
ПРИЛОЖЕНИЯ 139
ЛИТЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ
МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМНЫХ ВЯЖУЩИХ ПРИ
ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
ПОЛИКАПРОАМИДОВ
Введение к работе
Дороги - визитная карточка страны, одна из основ ее экономической жизни. Эффективная работа транспорта - необходимое условие успешного рашшия всех без исключения отраслей народно хозяйственного комплекса. И наоборот, плохие дороги могут стать непреодолимым препятствием для экономическою роста, сводя на нет положительный эффект даже самых крупных инвестиций. Пренебрежение к содержанию дорог' оборачивается не только увеличением эксплуатационных расходов, но и снижением срока службы ірансиортньїх средств. Низкое качество асфальтобетонных покрытий и ремонтно-строительных работ оборачивается не только увеличением эксплуатационных расходов и снижением срока службы транспортных средств, а и ростом числа аварий. В 2005 году произошло 223 тысячи дорожно-транспортных происшествий, в которых погибли 33 тысячи человек и 274 тысячи получили увечья. 200 млрд. рублей - таков ежегодный ущерб от ДНІ, который несет национальная экономика.
Чтобы воспринимать современные нагрузки, наши магистрали нуждаются в новых видах асфальтобетонных смесей. I радиционный асфальтобетон ГОСГ 9128-97 уже исчерпал свои возможности. Альтернативы ему имеются. Это щебеночно-мастичный асфальт (ШМА), предназначенный для грузонапряженных магистралей с интенсивностью движения более 7000 транспортных единиц в сутки. Большой эффективностью отличается литой асфальтобетон на основе иолимербитумного вяжущего, обладающий высокой устойчивостью к
5 перепадам температур и уникальный по своим физико-механическим
показателям.
І Іесмотря на более высокую стоимость литого асфальтобетона по сравнению
с др)гими видами асфальтобетонов (на 10-25%) за счет более высокою
содержания би гума и минеральною порошка, более высоких температур
смеси при ее приготовлении и укладке, применение ею при сгроительстве
дорожных покрытий дает экономический эффект (с учетом длительных
сроков службы).
Ающчиышапь темы.
Вопросы повышения эффективности дорожного строительства и эксплуатации дорожных покрытий улиц и маї истралей являются, бесспорно, актуальными задачами. Россия нуждается в строительстве 1,5 млн. км автомобильных дорог. В настоящее время их протяженность в стране составляет около 900 тыс., при этом около 20 процентов автомагистралей работает в режиме перегрузки, в основном, в городах-миллионниках. Жизнь изменилась коренным образом, во много раз возросла нагрузка на городские магистрали. Они не выдерживают сегодняшней интенсивности движения, насыщенной грузонапряженности, тех знакопеременных нагрузок, возникающих от частых остановок и разгона транспорта при движении автомобиля в режиме «городскою цикла». В резульгаге асфальтобетонные покрытия из традиционных укатываемых смесей не выдерживают даже трех лет эксплуатации. Кроме того, наряду с резко возросшими транспортными нагрузками, усилилось и техногенное воздействие на покрытия: - выпадение кисло гных осадков, агрессивное воздействия солевых и кислотных ангиюлоледных систем, влияние загрязненной атмосферы и т.н. Стали заметы климатические и природные изменения. Перепады температур в
районе нуля градусов в совокупности воздействия факторов приводят к интенсивному разрушению асфальтобетонных покрытий автодорог.
Необходимо кардинальное улучшение качества дорожных одежд, которое обеспечило бы повышенную шюіность покрытия, сдвиг оусгойчивость, трещиностойкость, износостойкость и шероховатость. Нужен поиск таких строительных материалов, которые соответствовали бы условиям эксплуатации в самых различных климатических районах, преодолевали бы негативного влияния многочисленных факторов, обеспечивали надежность и долговечность автомобильных дорог. Для большинства регионов России нужны более плотные покрытия, например из литых асфальтобетонных смесей, которые способны длительное время противостоять износу, коррозии, грещенно- и сдвиг ообразованию, а также отторгать лед.
Асфальтобетон для дорожных покрытий производится на основе нефтяных бшумов в качестве вяжущего, которые во многом являются причиной недолговечности сконструированных и выполненных дорожных асфальтобетонных покрытий в условиях России. Большая часть выпускаемых дорожных битумов по своим свойствам не соответствует изменившимся >словиям эксплуатации дорог. Причиной служит отсутствие для их производства необходимого и однородного сырья. С другой стороны, нефтяные битумы по своей природе не могут обеспечить требуемую долговечность асфальтобетонных покрытий и требуют принципиального улучшения их свойсгв. Решение этого вопроса может быть достигнуто в создании битумных композиционных материалов, используя для этого последние теоретические разработки и практические достижения в области коллоидной полимерной химии и технологии композиционных материалов. Применение полимеров, различного рода добавок на основе техногенных
7 отходов производства и новых технологий позволит получать материалы
требуемою качества.
IIе.ib работы.
Целью диссертационной работы является исследование и получение доро/кною литого асфальтобетона на основе модифицированною битумного вяжущею с использованием отходов производства поликапроамидов.
Задачи исыедовшшй.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
теоретически обосновать целесообразное іь применения
модифицированною битума марки БНД 60/90 смесью олигокапроамидов для производства литого асфальтобетона;
исследовать влияние модифицирующих добавок на физико-мечанические и физико-химические свойства литого асфальтобетона;
экспериментально подтвердить возможность получения
высококачественною литого асфальтобетона на основе модифицированною бит> ма;
разработать технологические схемы производства литых
асфальтобетонных смесей на битуме модифицированном
олиюкапроамидами.
провести опытно-производственную проверку результатов исследований и определить технико-экономическую эффективность предложенных решений.
8 Научная носиш а работы.
Установлены и изучены закономерности структурных и (разовых изменений в результате воздействия модифицирующих добавок на битумное вяжущее, и их влияние на формирование структур получаемых битумов.
Экспериментально доказана возможность получения
высококачественного литого асфальта на модифицированном битуме с ул> чшенными эксплуатационными свойствами.
Получены составы литых смесей с использованием битумов марки БНД 60/90 с применением в качестве модификатора олигокапроамида.
Разработаны технологические схемы производства литых
асфальтобетонных смесей на битуме модифицированном
олш окапроамидами.
Практическая значимость работы.
Разрабоїаньї оптимальные составы литых асфальтобеюнных смесей свойствами с использованием отходов производства иоликаироамида.
Разработана технологическая схема получения дорожных литых асфальтов на основе модифицированною битумного вяжущего с использованием отходов производства иоликаироамида. Предложенный способ модификации битума позволяет улучшить свойства литого асфальта: повысить прочность при сжатии в среднем на 10 %; увеличить козффициенг длительной водостойкости Кдв на 10-15 %; а также снизить водонасыщение но объёму до 0,38 - 0,6 %.
Установлено, что пршотовление литых асфальтобетонных смесей на модифицированном битуме приводит к улучшению показателей качества литых асфальтобетонных смесей: повышается тепло- и морозостойкость; увеличивается износостойкость и сдвигоустойчивость, кроме того, снижается расход битумного вяжущею на 5 - 8 %.
9 Досювериосп» полученных резулыаюв и выводов по работе
обеспечена применением в исследованиях научно-обоснованных методик
комплексных исследований образцов, подтверждается применением
вероятностно-статистических методов обработки результатов испытаний,
удовлетворительным совпадением некоторых результатов экспериментов с
данными друїих авторов, а также практическими результатами внедрения
разработанных составов литых асфальтобетонных смесей.
Реализация работы.
На основе разработанных составов литых асфальтобетонных смесей на модифицированном вяжущем были выпущены опытные партии литого асфалыобеюна на асфальтобетонном заводе ДСУ - З ОГУП «Волі оградавтодор». Укладка смеси проводилась при ремонте покрытия автодороги Сызрань-Саратов-Волгоград км 355 - км 3564 200 и при ремонте покрытия автомобильных дорог г. Волжский. Общая площадь участка составила 6400 м" асфальтовою покрытия, кроме тою была получена опытная партия литой смеси на асфальтобетонном заводе ООО «Автобам-Липецк». Укладка проводилась в верхний слой дорожного покрытия юродских улиц і. Липецка. Площадь участка составила 4800 м2. Экономический эффект составил 7,6 руб/м".
Достоверность результатов и обоснованность научных выводов обеспечивается данными, полученными современными физико-механическими и физико-химическими методами исследований, применением современных методов математической обработки результатов исследований, оценкой ошибки экспериментов, подтверждением практическими результатами внедрения разработанных составов битумною вяж\щеіо в технолог ию литого асфальтобетона.
10 П> блика и ни.
По теме диссеріаиии оп>бликовано 7 печатных работ, в юм числе одна в и $дания\ рекомендованных ВАК РФ.
Сірмсгура и объем рабо і ы.
І'абоїа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и содержи і 138 страниц машинописного текс і а, включая 12 іаблиц и 24 рисунка, библиографическою списка из 143 наименований и 3 приложений.
На защиту выноси і ся:
Теоретические и экспериментальные данные исследования литых асфальтобетонных смесей на основе битумного вяжущею модифицированною отходами производства олигокапроамидов.
Технолоіические схемы производства литых асфальтобетонных смесей на бигуме модифицированном олшокапроамидами.
Обоснование гехнико-экономической целесообразности производства литых асфальтобетонных смесей на модифицированном битумном вяжущем.
