ПРОБЛЕМЫ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ АСФАЛЬТОВОЙ СМЕСИ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ С НАПОЛНИТЕЛЕМ ИЗ ВТОРИЧНОГО МАТЕРИАЛА

IMPROVEMENT OF PAVEMENT TECHNOLOGY WITH THE USE OF SECONDARY RAW MATERIALS

Lyubov Petrenko

associate Professor of the Department of construction management

Academy of architecture and construction Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

Ivan Suprunov

3rd year student Academy of architecture and construction

Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

Vladislav Gladkov

3rd year student Academy of architecture and construction

Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Представлено исследование по производству испытательных образцов асфальта с целью выбора наиболее оптимальной смеси. Были изучены изменения свойств в образцах и подтверждена методология выбора оптимальной смеси с включениями компонентов восстановленного покрытия. В исследовании делается вывод, что вращающийся конусный уплотнитель пригоден для получения однородных образцов, содержащих большое количество регенерированного асфальта.

ABSTRACT

Presents a study on manufacture of test specimens of asphalt with the aim of choosing the most optimal mixture. Were studied changes in the properties of the samples and confirmed the methodology for selecting the optimal mixture with inclusions of components of the restored coating. The study concluded that a rotating cone seal is suitable for homogeneous samples containing large amounts of reclaimed asphalt.

Ключевые слова: организация дорожного строительства, реконструкция, экономика строительства.

Keywords: organization of road construction, reconstruction, construction economic construction.

Реконструкция дорожного полотна представляет собою дорогостоящую и трудоемкую задачу. Между тем, выбор оптимальной смеси, используемой для приготовления дорожного покрытия, позволяет не только существенно сократить расходы, но и обеспечить утилизацию строительных отходов, которые после надлежащей переработки используются в изготовлении соответствующих смесей.

Изучение характеристик и возможностей асфальтобетонных смесей с наполнителями проводилось в лабораториях МАИ, а также научно-исследовательских центрах США и Великобритании. Полученные результаты возможно обобщить и представить в виде законченного исследования. Образцы смесей, изготовленные с помощью конусного уплотнителя, обычно отличаются невысокой гомогенностью, хотя и меньшей ценой. Исследования же опытных смесей с наполнителями из фракционного вторсырья показали оптимизацию состава и однородности смеси [3]. Гомогенный образец обладал теми же пропорциями и свойствами по всему объему, что позволило использовать его для всестороннего тестирования и оценки производительности. Хотя воздушные пустоты не обладают механической прочностью, их распределение имеет решающее значение при определении общей реакции материала [4].

Таким образом, изменение в исполнении образца реплицируется с тем же общим содержанием и воздушные пустоты могут быть объяснены различием в распределении воздуха пустот по высоте и ширине образца. Изменение распределения воздуха пустот в гирационными спрессованных образцов было сообщено несколькими исследователями. Воздушные пустоты были обнаружены с рентгеновской КТ-установкой, позволившей оценить их влияние на деформацию напряженного и декопрессированного опытного образца [5]. Это позволило эффективно оценить микроструктуру асфальтовой смеси, где образец был исследован в разных плоскостях в процессе дальнейших механических испытаний [3]. Метод иссечения грунта лазерной установкой позволил определить изменения сечений в различных ориентациях образца. Исследования показали, что распределение воздуха в полостях, спрессованных образцов с отношением высоты к диаметру составляет от 1 мкр и возрастает к поверхности, где воздушные пустоты были сосредоточены на верхней и нижней плоскостях образца. В средней секции воздушные пустоты были менее распределены по высоте. Эта форма была еще более выражена при возрастании усилий при уплотнении образца. Другое исследование с использованием спрессованных образцов, подвергнувшихся компрессии, превышающей установленные нормы для данного типа смесей (испытание на предел разрушений показало другое распределение воздушных пустот. Более высокое содержание пустот было обнаружено в середине по сравнению с верхней и нижней секциями образца. Это свидетельствует о том, что высота образца и диаметр играют существенную роль в регулировании распределения воздушных пустот, а также на изменение плотности смеси при деформации. Неоднородность распределения воздуха в пустотах показало, что гомогенизированные наполнителями образцы будут обладать приемлемыми характеристиками для асфальтобетонного покрытия.

Для получения образца в следующем исследовании были использованы битумы: очищенная смесь (V-Mix) и смесь, содержащая 30 % регенерированного наполнителя (RA-Mix). Образцы были подготовлены для достижения целевого значения плотности. Образцы были спрессованы с помощью вращательное уплотнителя в соответствии с требованиями получения однородной смеси. Асфальтовую смесь помещали в печь при температуре 115°С (± 5°С), и подходящее время нагрева был выбрано опытным путем таким образом, чтобы образцы были свободными и легко отделялись от форм. Каждый испытуемый участок был помещен малом металлическом контейнере (объем около 2-х литров), покрытом керамической крышкой и хранили при комнатной температуре. Образцы подвергали компрессии после 1-го – 3-х дней хранения. Образцы были спрессованы с помощью вращательное уплотнителя, на основе методики, специально разработанной для конусного уплотнения осушенных асфальтобетонных смесей [1; 2]. Для всех смесей, асфальт был помещен в печь при 165°С (± 5°С) в течение приблизительно 2 часов. После того, как температура внутри смеси снизилась до 150°С, его вручную извлекли, а затем переместили в предварительно нагретую пресс-форму. Температуру смеси в пресс-форму затем измеряли, и когда она достигала 145°С (± 5°С), уплотнительная установка была запущена. Это исследование подтвердило возможность производства однородных образцов для цельнолитых и мелиорированных асфальтобетонных смесей.

Проверка возможности асфальтобетонных смесей, полученных с использованием наполнителя из вторсырья была проведена научно-исследовательским центром в США. РКТ-система (рентгеновская установка-томограф) использоваласьт для сканирования образцов. Источник 350 кВ был использован для получения 2D-изображений (слайсы). Срезы были взяты с интервалом в 1 мм по высоте образца. Рентгеновская система имеет разрешение 83 мкм; то есть, он может обнаружить дефекту объекта на уровне молекулярных решеток. В рентгеновских изображениях асфальта были найдены полости, содержащие взвесь воздуха и битума, структурированную в многомерную фракцию, обладающую уникальными механическими свойствами. Для исследования однородности образцов, анализ распределения воздуха был выполнен в вертикальном и радиальном направлениях для образцов 1 и 2. Оказалось, что цельнолитой образец 1 имеет более высокое содержание воздуха в середине по сравнению с верхней и нижней частями. Воздушные пустоты в образце 2, более равномерно распределяется сверху вниз с более высокими значениями по отношению к обоим концам.

Для того, чтобы получить образец с фиксированным значением плотности, образцы были спрессованы при различных плотностях (100 %, 95 %, и 90 %) от исходной плотности испытуемого образца, соответственно. Концепция исследования заключалась в том, чтобы получить зависимость между содержанием воздуха и пустот образца. Распределение воздушных пустот затем анализировали с помощью рентгеновских снимков. Оказалось, что очищенная смесь и 30 % состав фракционного наполнителя из вторсырья имеют равномерное распределение воздушных пустот по всей активной зоне после термической обработки с последующим уплотнением. Надежность и механическая стабильность смесей оказывается в прямой зависимости от содержания наполнителя и последующей компрессии образцов. Полости, образующиеся в образцах, в процессе напряжения выполняют различную работу – деструктивное действие для цельнолитых, и компенсирующее для смесей с наполнителем.

Оценка экономической эффективности асфальтовой смеси с наполнителем, таким образом, выше. А с учетом экологической значимости (утилизация отходов строительного производства) эффект значительно возрастает.

Список литературы:

1. Васильев А.П. Эксплуатация автомобильных дорог: в 2 т. – Т. 1: учебник для студ.высш. учеб.заведений / А.П. Васильев. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 320 с.
2. ГОСТ Р 50597-93 Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения.
3. Заводскас Э. Системотехническая оценка технологических решений строительного производства. – Л.: Стройиздат. Ленингр. отд., 1991.
4. Подольский В.П. и др. Технология и организация строительства автомобильных дорог. Учебное пособие. Т. 1. Земляное полотно. Воронеж., ГАСУ. Изд. ВГАСУ., 2005.
5. Управление и организация строительства. Проблемы и решения // Сб.науч.трудов МИИТ. 1998. Вып. 914.