Статья опубликована в рамках: LII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 27 апреля 2017 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Архитектура, Строительство

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:

Егошин П.Е. ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОМ В ВЕРХНИХ СЛОЯХ ПОКРЫТИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ДЛЯ БОРЬБЫ С КОЛЕЕОБРАЗОВАНИЕМ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. LII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(51). URL: https://sibac.info/archive/technic/4(51).pdf (дата обращения: 20.04.2024)

Проголосовать за статью

Конференция завершена

Эта статья набрала 0 голосов

Дипломы участников

У данной статьи нет
дипломов

ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ БИТУМОМ В ВЕРХНИХ СЛОЯХ ПОКРЫТИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ДЛЯ БОРЬБЫ С КОЛЕЕОБРАЗОВАНИЕМ

Егошин Павел Евгеньевич

студент 2 курса магистратуры, кафедра автомобильные дороги КГАСУ,

РФ, г. Казань

Хафизов Эдуард Радикович

научный руководитель,

канд. техн. наук, доцент КГАСУ,

РФ, г. Казань

С увеличением нагрузок на автомобильные дороги, на них начала быстро образовываться колея. Использование модифицированных асфальтобетонных смесей может быть отличным решением этой проблемы.

В работе рассматриваются асфальтобетонные смеси с применением полимерно-битумного вяжущего (ПБВ), резинобитумного вяжущего гранули-рованного (РБВ-Г) и традиционного битума нефтяного дорожного (БНД).

С БНД 90/130, ПБВ 90 и РБВ-Г были подобраны составы, изготовлены и испытаны образцы на соответствие с [1]. Смеси отличаются только вяжущим:

1) Смесь типа ЩМА-15 была изготовлена из щебня “Абзаково”, песка из отсевов дробления “Абзаково”, МП-1 неактивированный ООО НПП “Бентонит Урала”, стабилизирующей добавки “Стилобит”, БНД 90\130, адгезионная присадка “Атлантик Вельбот 5001”.

2) Аналогично смеси № 1, но с добавлением РБВ-Г.

3) Аналогично смеси № 1, но вместо БНД 90\130 был применен ПБВ 90

Результаты испытаний сведены в таблицы 1, 2 и 3.

Таблица 1

Физико-механические показатели смеси №1

Смесь № 1	Наименование показателей		Требование ГОСТ 31015-2002	Фактические показатели
Средняя плотность, г/см³			-	2,55
Пористость минеральной части асфальтобетона, % по объёму			От 15,0 до 19,0	18,2
Остаточная пористость, % по объёму			Св. 1,5 до 4,5	4,2
Водонасыщение, % по объёму			От 1,0 до 4,0	2,7
Предел прочности на сжатие , МПа		При 50°С	Не менее 0,65	1,2
Предел прочности на сжатие , МПа		При 20°С	Не менее 2,2	2,4
Устойчивость к расслаиванию по показателю стекания вяжущего, % по массе			Не более 0,20	0,06
Водостойкость при длительно водонасыщении			Не менее 0,85	0,93
Сцепление битума с минеральной частью а/б смеси			Не менее 3/4	4/4
Сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего трения tgφ			Не менее 0,93	0,97
Сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге при T=50°С, МПа			Не менее 0,18	0,24
Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе, МПа			От 2,5 до 6,0	2,7

Таблица 2

Физико-механические показатели смеси № 2

Смесь № 2	Наименование показателей		Требование ГОСТ 31015-2002	Фактические показатели
Средняя плотность, г/см³			-	2,49
Пористость минеральной части асфальтобетона, % по объёму			От 15,0 до 19,0	17,5
Остаточная пористость, % по объёму			Св. 1,5 до 4,5	4,5
Водонасыщение, % по объёму			От 1,0 до 4,0	2,9
Предел прочности на сжатие , МПа		При 50°С	Не менее 0,65	1,4
Предел прочности на сжатие , МПа		При 20°С	Не менее 2,2	3,1
Устойчивость к расслаиванию по показателю стекания вяжущего, % по массе			Не более 0,20	0,06
Водостойкость при длительно водонасыщении			Не менее 0,85	0,94
Сцепление битума с минеральной частью а/б смеси			Не менее 3/4	4/4
Сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего трения tgφ			Не менее 0,93	0,98
Сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге при T=50°С, МПа			Не менее 0,18	0,34
Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе, МПа			От 2,5 до 6,0	4,6

Таблица 3

Физико-механические показатели смеси № 3

Смесь № 3	Наименование показателей		Требование ГОСТ 31015-2002	Фактические показатели
Средняя плотность, г/см³			-	2,48
Пористость минеральной части асфальтобетона, % по объёму			От 15,0 до 19,0	18,2
Остаточная пористость, % по объёму			Св. 1,5 до 4,5	4,2
Водонасыщение, % по объёму			От 1,0 до 4,0	2,7
Предел прочности на сжатие , МПа		При 50°С	Не менее 0,65	1,5
Предел прочности на сжатие , МПа		При 20°С	Не менее 2,2	3,7
Устойчивость к расслаиванию по показателю стекания вяжущего, % по массе			Не более 0,20	0,01
Водостойкость при длительно водонасыщении			Не менее 0,85	0,93
Сцепление битума с минеральной частью а/б смеси			Не менее 3/4	4\4
Сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего трения tgφ			Не менее 0,93	0,99
Сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге при T=50°С, МПа			Не менее 0,18	0,39
Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе, МПа			От 2,5 до 6,0	5,1

Исходя из полученных таблиц, получим график, представленный на рисунке 1.

Таким образом, экспериментальным путём было установлено, что три асфальтобетонные смеси, отличающиеся только видом вяжущего, имеют различные характеристики. Самые высокие характеристики имеет смесь, основанная на полимерно-битумном вяжущем, следовательно, данная смесь имеет наибольшую устойчивость колее, по отношению к остальным, если основываться на формуле [2, с. 44]:

τр= Pуд tgφ + Ссдв (1)

где Pуд – нормальное напряжение на площади сдвига; tgφ – коэффициент внутреннего трения, Ссдв - сцепления при расчетных условиях испытания на сдвиг , τр - предельное напряжение сдвига. Этого удалось достичь благодаря тому, что полимерно-битумное вяжущее имеет более высокую температуру размягчения, в связи с чем её сдвигоустойчивость выше на 62 % при сцеплении при сдвиге и на 2 % выше по коэффициенту внутреннего трения. За счёт более низкой температуры хрупкости асфальтобетон получился более прочным при сжатии на 25 % при 50°С и на 54 % при 20°С. Так же благодаря эластичности полимерно-битумного вяжущего асфальтобетон приобрёл данное свойство, что соответственно так же увеличит сопротивляемость колее.

По отношению к смеси №3, смесь №2 уступает в характеристиках, но превосходит смесь с традиционным БНД 60/90. Смесь №2 не обладала такой эластичностью, как смесь с полимерно-битумным вяжущим, но сопротивляемость колее повысилась за счёт добавления РБВ-Г. Это существенно повлияло на предел прочности на сжатии при 50°С и при 20°, произошло увеличение на 17 % и 29 % соответственно.

Основываясь на полученных данных и формуле (1) были рассчитаны предельные напряжения сдвигу для всех трёх смесей:

1)τр=1,2*0,97+0,24=1,404 МПа

2) τр=1,4*0,98+0,34=1,712 МПа

3)τр=1,5*0,99+0,39=1,875МПа

Были рассчитано возрастание предельных напряжений сдвигу:

для смеси с добавления РБВ-Г.
для смеси с добавлением ПБВ-60.

Рисунок 1. Процентное соотношение характеристик смесей, которые влияют на сопротивляемость колее, по отношению к смеси, полученной на основе БНД 90/130

Вывод: экспериментальным способом было получено, что асфальтобетон с добавление ПБВ 90 на 34% лучше сопротивляется колее, а асфальтобетон с добавлением РБВ-Г на 22%. Благодаря применению модифицированных вяжущих удалось добиться значительного улучшения характеристик асфальтобетонов, что и повлияло на улучшенную сопротивляемость колее.

Список литературы:

ГОСТ 31015-2002 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебёночно-мастичные. Технические условия». М.: ГУП ЦПП, 2002, — 22 с.
Мир дорог сентябрь 2016 [Электронный ресурс] режим доступа – URL: http://www.mirpress.ru/images/archiv/MD/Journal/MD_91.pdf (дата обращения 15.04.2017)