Асфальтобетон с повышенными эксплуатационными свойствами для условий жаркого и влажного климата Вьетнама тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Чан Нгок Хынг

• Чан Нгок Хынг
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чан Нгок Хынг

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Влияние погодно-климатических условий Вьетнама на эксплуатационные свойства асфальтобетонов

1.2. Направленное структурообразование асфальтобетона с целью повышения их физико-механических свойств

1.3'. Анализ существующих технологий по повышению устойчивости асфальтобетонов с учетом погодно-климатических воздействий

Выводы по 1 главе

2. Теоретические предпосылки исследований

2.1. Выбор компонентов1 для разработки резино-полимерного модификатора РПМ

2.2. Обоснование возможности улучшения структурно-механических свойств битумов и асфальтобетонов путем; применения резино-полиолефинового модификатора РПМ.

2.3. Улучшения структурно-механических свойств* асфальтобетонов с использованием РПМ совместно с гидратной известью

Выводы.по 2 главе

3. Экспериментальные' исследования физико-механических« свойств битумного вяжущего и асфальтобетонов, модифицированных добавками РПМ и гидратной извести

3.1. Характеристика исследуемых материалов и методы исследований

3.2. Изучение структуры и свойств битума и асфальтовяжугцего, модифицированного разработанной добавкой РПМ и гидратной известью

3.2.1. Влияние соотношения компонентові резино-полимерного модификатора РПМ на свойства битума

3.2.2. Моделирование и прогнозирование свойств асфальтовяжухцего, модифицированного добавкой РПМ совместно с гидратной известью

3.2.3. Исследование, методом инфракрасной спектроскопии структуры битума и асфальтовяжущего, модифицированного комплексной добавкой' РГ1М и ГИ

3.2.4. Изменение свойств асфальтовяжущего; модифицированного комплексной добавкой в процессе термоокислительного старения

3.3. Исследование структурно-механических/ свойств асфальтобетонов;, модифицированных: комплексной! добавкой?1 РИМ? совместно? с гидратной известью '

3;3.1. Влияние: разработанного модификатора РГТМ и-гидратной извести; на стандартные свойства асфальтобетонных смесей .108?

3.3.2. Модель прогнозированиям и оценки свойства асфальтобетонных смесей, модифицированных разработанной добавкой РПМ; совместно с гидратной известью

3;3.3; . Нестандартными методами по оценке сдвигоустойчивости асфальтобетонов, моди(|)ицированных комплексной добавкой

3:3.41/Исследованиеусталостнош долговечности; и термоокислительного старения' асфальтобетона модифицированного комплексной добавкой;

3.3.5. Исследование влияния, комплексной добавки на накопление остаточных деформаций в асфальтобетонах при воздействии циклических; напряжений

Выводы по 3 главе

4. Технология устройства и технико-экономическая эффективность применения асфальтобетонов, модифицированных добавками РПМ и гидратной! известью?

4.1. Особенности • технолог ии приготовления и устройства покрытий из асфальтобетонов, модифицированных разработанной добавкой;

4.2. Технико-экономическая эффективность использования результатов исследования

Выводы по 4 главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Асфальтобетон с повышенными эксплуатационными свойствами для условий жаркого и влажного климата Вьетнама»

Актуальность. В последнее время во всём мире и, в частности, во Вьетнаме, быстрое развитие экономики требует повышения качества и количества транспортных услуг, которые тесно связаны с состоянием автомобильных дорог. Общая протяжённость сети автомобильных дорог страны составляет около 220.000 км, в. том числе 20.000 км федеральных дорог,, большинство которых имеют асфальтобетонные покрытия. Тропический климат: Вьетнама: характеризуется- высокой летней температурой (до +40 °С) и большим количеством осадков (до 3000 мм/год), что оказывает негативно влияние на состояние дорожных покрытий; Асфальтобетоны работают в сложных погодных условиях под воздействием постоянно увеличивающихся осевых нагрузок, скорости и интенсивности движения: Раздельное или комплексное воздействие этих факторов приводит к разрушению асфальтобетонов. Наиболее:часто встречающимися дефектами: асфальтобетонных покрытий являются наплывы, волны, колеи, шелушение и выкрашивание^ т.п. которые связаны; низкой сдвигоустойчивостью, водостойкостью и устойчивостью асфальтобетонов к старению. Реальные сроки службы, асфальтобетонных покрытий во многих случаях составляют не более 4-5 лет, а нередко 1-3 года. Правительство страны вынуждено каждый год выделять огромные бюджетные средства на содержание, капитальный ремонт и реконструкцию автомобильных дорог. В опрос повышения качества, асфальтобетона становится все более актуальным.

Для- решения ЭТОЙ проблемы,. В последнее время. ВО; Вьетнаме используют передовые технологии, такие как NovaChip, Slurry. Seal, а так же новые материалы, полимерно-битумные вяжущие на основе термоэластопластов типа стирол-бутадиен-стирола (СБС), поверхностно-активные вещества, щебеночно-мастичные асфальтобетоны и т.п. Однако, применение этих технологий ограничивается сложностями, связанными с использованием импортных дорогостоящих материалов и оборудования.

Одной из основных задач, стоящей перед дорожниками Вьетнама, является рационализация подхода к повышению качества асфальтобетона с учетом транспортных и погодно-климатических условий. Главными направлениями улучшения асфальтобетона являются обеспечение сдвигоустойчивости при высоких температурах, коррозионной устойчивости под действием осадков и замедление темпа старения асфальтобетона. Под влиянием кислорода воздуха, солнечной радиации и других факторов в асфальтобетоне происходят необратимые физико-механические превращения, приводящие к его старению, что проявляется в потере деформативной и демпфирующей способности, коррозионной прочности. На последнем этапе старения, свойства материалов кардинально отличаются от начальных, совершается переход из вязко-упруго-пластического в хрупкое состояние, что приводит к интенсивному разрушению покрытия. Этим колоссальным проблемам посвящены работы ряда русских и зарубежных ученых, таких как H.H. Иванов, Л.Б. Гезенцвей, М.И. Волков, Н.В. Горелышева, A.C. Колбановская; И.В. Королев, В.А. Золотарев, Г.А. Бонченко, И.М. Руденская, A.B. Руденский и др., в которых позволяют сделать вывод о том, что существует возможность повышения долговечности асфальтобетона путем направленного регулирования его структуры комплексными модификаторами. Для обеспечения экономической эффективности, приоритетными являются технологии, основанные на использовании широко доступных во Вьетнаме материалов, и промышленных отходов с низкой стоимостью.

В связи с вышеизложенным, в настоящей работе поставлена задача исследования эффективности использования добавки, состоящей из полимеров полиолефинового характера, резиновой крошки совместно с минеральными ультрадисперсными наполнителями для улучшения всего комплекса структурно-механических свойств асфальтобетонов, что тем самым обеспечивает повышение устойчивости асфальтобетона к транспортным и погодно-климатическим воздействиям в условиях Вьетнама.

Цель диссертационной работы: разработка модифицированных асфальтобетонных смесей с улучшенными структурно-механическими свойствами и повышенной стойкостью к динамическим воздействиям нагрузок и погодно-климатическим условиям Вьетнама.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- выявлены и теоретически обоснованы основные направления улучшения качества асфальтобетонов для эксплуатации в погодно-климатических условиях Вьетнама;

- разработан эффективный резино-полимерный модификатор (РПМ), повышающий качество битумных вяжущих и асфальтобетонных смесей;

- обоснована эффективность улучшения свойств асфальтовяжущего с применением комплексной добавки из РПМ и гидратной извести (ГИ);

- оптимизировано количество компонентов < комплексной добавки в битуме и асфальтобетонных смесях, обеспечивающее их повышенную стойкость к погодно-климатическим условиям Вьетнама;

- выявлено воздействие разработанного способа модифицирования на процесс старения и эксплуатационные свойства асфальтобетонных смесей; проведена оценка технико-экономической эффективности использования комплексного модификатора в производстве асфальтобетонов для дорожного строительства.

Объект исследования — качество дорожных асфальтобетонов.

Предмет исследования — устойчивость дорожных асфальтобетонов к транспортным и погодно-климатическим воздействиям в условиях Вьетнама.

Научная новизна:

- теоретически обоснованы основные предпосылки направленного регулирования структурно-реологических и эксплуатационных свойств асфальтобетонных смесей путем модификации его микроструктуры; разработан комплексный резинополимерный модификатор, улучшающий свойства битумных вяжущих для асфальтобетонов, эксплуатируемых в климатических условиях Вьетнама;

- выявлен механизм воздействия разработанного резинополимерного модификатора и гидратной извести на структурно-механические свойства битумных вяжущих, асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов;

- получен новый строительный материал для дорожных покрытий с повышенной прочностью, коррозионной стойкостью, устойчивостью к колееобразованию и стойкостью к старению в условиях» жаркого и влажного климата.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных« исследований! по выявлению механизмов воздействия разработанной добавки РПМ и, гидратной извести на физико-механические свойства битумного вяжущего и асфальтовяжущего; результаты моделирования! и прогнозирования свойств асфальтовяжущего в зависимости от содержания РПМсовместно с гидратной известью;

- результаты экспериментальных исследований влияния добавки РПМ и гидратной извести на структурно-механические свойства асфальтобетонов;

- экспериментально-статистические зависимости физико-механических свойств асфальтобетонов от количеств битумного вяжущего, гидратной извести и разработанной добавки РПМ;.

- результаты исследований влияния» добавок на устойчивость асфальтобетонов к колееобразованию, усталостную долговечность и стойкость к старению;

- технико-экономическая эффективность ¡использования комплексного модификатора в производстве асфальтобетонов- для дорожного строительства.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждена сходимостью результатов параллельных испытаний, соответствием результатов лабораторных исследований и опытно-производственных работ, выполненных с использованием современных приборов, оборудования и методов испытаний, в том числе экспериментально-статистических методов математического планирования эксперимента и теории математической статистики.

Практическое значение работы: разработан комплексный резинополимерный* модификатор, обеспечивающий'улучшение коррозионной! стойкости, сдвигоустойчивости непрочности асфальтобетонові для; дорожных покрытий' в условиях климата* Вьетнама; получены асфальтобетонные смеси с улучшенными; эксплуатационными свойствами путем модификации процессов структурообразования битумных вяжущих на* основе применения разработанной добавкиРПМ совместно с гидратной известью;

- получены экспериментально-статистические модели, изменений прочности, водостойкости, сдвигоустойчивости дорожных асфальтобетонов в зависимости от содержания битума, разработанного модификатора РПМ и гидратной извести;

- установлено,- что применение'разработанной добавки.более чем в 1,4 раза увеличивает стойкость асфальтобетонов к накоплению дефектов' и остаточных деформаций, в связи с чем расчетный- годовой экономический эффект составил в ценах на 201'1 г. 17,8 руб. в год на 1 м2 покрытия;

- по результатам проведенных исследований получен патент РФ №2418019 от 07.12.2009 г. на изобретение «Вяжущее для- дорожных пластобетонов» и подана^ заявка на изобретение «Плотная органоминеральная, смесь для-покрытий дорожных одежд», регистрационный номер №2010143025 от 20.10.2010.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены в докладах на научно-практических конференциях Ростовского государственного строительного университета (Строительство 2008 — 2011 гг.) а также на международной конференции МНТК «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог» (Пермь, 2010 гг.).

Публикации, Основные результаты диссертационной работы отражены в 15 публикациях, среди которых 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных перечнем ВАК, 1 патент РФ и 1 заявка на изобретение.

Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 195 наименований, в том числе на иностранных языках, 3 приложений. Работа изложена на 222 страницах машинописного текста, содержит 44 таблиц и 33 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Чан Нгок Хынг

Выводы и предложения.

Модифицированная щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь, содержащая РПМ может быть использована для приготовления верхнего слоя покрытия с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Акт подписали: Вед.научн.сотр.ДорТрансНИИ кандидат химических наук Зам. директора по производству

И.В. МАРДИРОСОВА

ООО «ДРСУ - АВТОДОР» Мл. научн. сотр. ДорТрансНИИ

Д. В. ГЛАЗУНОВ Д.А. СТРОЕВ

Рецепт щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси с использованием добавкой РПМ