Комплексно-модифицированные холодные асфальтобетонные смеси для круглогодичного ремонта дорожных покрытий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Чернов, Сергей Анатольевич

• Чернов, Сергей Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чернов, Сергей Анатольевич

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Анализ эффективности использования традиционных методов ямочного ремонта покрытий автомобильных дорог

1.2 Структура и свойства холодного асфальтобетона на основе разжиженных вязких битумов и пути повышения его качества

1.3 Цель и задачи исследования 28 Выводы по 1 главе

2. Теоретические и технологические предпосылюьприменения холодного асфальтобетона для ремонта асфальтобетонных покрытий

2.1 Зарубежный опыт применения холодных асфальтобетонных смесей в качестве ремонтного материала

2.2 Влияние полимерных модификаторов различных» групп на структуру и свойства битумов и асфальтобетонов * (

2.3 Выбор компонентов комплексного модификатора

2.4 Слеживаемость холодных асфальтобетонных смесей и методы, направленные на ее снижение 52 Выводы по 2 главе

3. Экспериментальные исследования по разработке составов и технологии приготовления холодных асфальтобетонных смесей, содержащих структурообразующие и поверхностно-активные добавки 59 3.1 Методы экспериментальных исследований и характеристика исследуемых материалов (

3.1.1 Характеристика материалов, используемых для приготовления холодных асфальтобетонных смесей

3.1.2 Методы экспериментальных исследований и испытаний

3.2 Исследование, разработка и корректировка технологии приготовления разжиженных модифицированных вяжущих, применяемых для получения качественных холодных асфальтобетонных смесей

3.2.1 Исследование влияния синтетического каучука и комплексной добавки на его основе на физико-механические показатели разжиженного вяжущего

3.2.2 Исследование влияния полимерного модификатора РТЭП на физико-механические показатели разжиженного вяжущего

3.3 Физико-химическое исследование разжиженного вяжущего методом электронного парамагнитного резонанса '

3.4 Оптимизация составов и свойств модифицированных холод ных асфальтобетонных смесей, а также корректировка технологиче ских параметров методом математического планирования

3.4.1 Полимерное армирование холодных асфальтобетонных смесей и влияние компонентного состава и технологических факторов на их свойства

3.4.2 Моделирование составов и прогнозирование свойств холодных асфальтобетонных смесей, модифицированных каучуко-полиолефиновой добавкой и поверхностно-активной присадкой КАДЭМ-ВТ '

3.4.3 Выводы по результатам анализа физико-механических свойств модифицированной холодной асфальтобетонной смеси, приготовленной с использованием каучуко-полиолефиновой добавки и поверхностно-активной присадки КАДЭМ-ВТ

3.4.4 Комплексная оценка качественных характеристик и корректировка технологических параметров приготовления смесей с использованием полимерного модификатора РТЭП и ПАВ

3.4.5 Исследование влияния комплексной модификации на сдвигоустой-чивость и устойчивость к старению холодных асфальтобетонных смесей

3.4.6 Модель прогнозирования и оценки свойств холодных асфальтобетонных смесей, модифицированных разработанной добавкой 138 Выводы по 3 главе

4. Технология устройства и технико-экономическая эффективность применения холодных асфальтобетонов, модифицированных комплексным вяжущим

4.1 Технология приготовления и производства работ

4.2 Технико-экономическая эффективность использования результатов исследования

Выводы по 4 главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексно-модифицированные холодные асфальтобетонные смеси для круглогодичного ремонта дорожных покрытий»

Быстрый рост интенсивности движения и грузонапряженности транспорта на автомобильных дорогах приводит к преждевременным разрушениям дорожных покрытий. При этом реальные сроки службы асфальтобетонных покрытий редко превышают 4-5 лет, а в большинстве случаев составляют всего 2-3 года. Наиболее интенсивно дефекты и разрушения появляются на асфальтобетонных покрытиях ранней весной. В этот период большинство асфальтобетонных заводов не выпускают горячую асфальтобетонную смесь, что не позволяет быстро и качественно устранять дефекты на покрытии.

В настоящее время межремонтные сроки службы покрытий автомобильных дорог существенно ниже нормативных требований. Одна из основных причин — это использование устаревших технологий, опирающихся на традиционные материалы, несоответствующие по своим свойствам напряжениям и деформациям, возникающим в покрытии. Это особенно проявляется в климатических условиях юга европейской части России, где верхние слои дорожного полотна работают в значительно более широком диапазоне температур. Ужесточение требований к исходным дорожно-строительным материалам и своевременный ремонт покрытий позволяет увеличить срок службы автомобильных дорог.

Повышение долговечности автомобильных дорог — задача важная и актуальная и решить ее можно, в частности, за счет широкого применения новых технологий и нетрадиционных строительных материалов, позволяющих повысить качество асфальтобетонного покрытия и продлить его межремонтные сроки.

Для ремонта покрытий автомобильных дорог одним из наиболее перспективных и экономически выгодных материалов явцяются холодные асфальтобетонные смеси. Достоинства холодного асфальтобетона заключаются в возможности заготавливать смесь впрок для дальнейшего ее применения при ремонте асфальтобетонных покрытий не только при 5 благоприятных погодно7климатических условиях, но и при отрицательной температуре воздуха (до - 10 °С) и влажном покрытии. Таким образом, отличительные особенности холодных асфальтобетонных смесей позволяют осуществлять круглогодичный и своевременный ремонт, что дает возможность продлить работоспособность, асфальтобетонного покрытия и сохранить его транспортно-эксплуатационные характеристики.

Несмотря на то, что холодные асфальтобетоны известны в России и странах СНГ еще с 50-х годов прошлого столетия, их применение не получило широкого распространения; так как известные: ранее холодные; смеси на обычных жидких или ражжиженных битумах не отличались эксплуатационной долговечностью. Таким образом, возникает необходимость, использовать в составе холодных смесей; вяжущие,, позволяющие обеспечить высокие, физико-механические показатели и эксплуатационные-свойства асфальтобетона.

Как показали, многочисленные исследования, основная: часть повреждений . на асфальтобетонных покрытиях происходит по битуму. В связи с этим для? обеспечения оптимальных сроков службы- дорожной одежды и качественного своевременного ее ремонта, в первую» очерёдь, необходимо применять битумы, отвечающие современным условиям работы. Повысить качество . битумов возможно путем его модификации специальными добавками, позволяющими повысить водостойкость, прочность и другие характеристики асфальтобетонов. ' . ,

Поэтому, решаемая в работе задача по разработке комплексно -модифицированных холодных асфальтобетонов, содержащих улучшающие добавки; и обладающих повышенной стабильностью структурно-механических свойствj определяющих устойчивость материала к погодно-климатическим факторам и накоплению различного рода дефектов и деформаций, является крайне актуальной. > ;

Повышение качества битумного вяжущего, применяемого в холодных асфальтобетонных смесях, позволит увеличить межремонтные сроки службы покрытий автомобильных дорог, что в свою очередь дает возможность получить экономический эффект в сотни миллионов рублей, которые могут быть направлены на улучшение состояния дорожной сети в целом.

Объект исследования! — холодные асфальтобетонные смеси, предназначенные для ремонта покрытий автомобильных дорог.

Дель диссертационноШработы: разработка комплексно-модифицированных холодных асфальтобетонных смесей для круглогодичного ремонта дорожных покрытий: с улучшенными структурно-механическими свойствами и повышенной сдвигоустойчивостью.,

Научная новизна работы состоит в том, что: ■ ■ .'<

- теоретически: обоснован: и экспериментально подтвержден механизм воздействия; каучуко-полиолефиновой добавки . на процессы структурообразования и структурно-механические: свойства жидких битумов • и холодных асфальтобетонных смесей;

- экспериментально выявлено воздействие основных технологических и рецептурных факторов на свойства холодных асфальтобетонных смесей.

На защиту выносятся: теоретическое обоснование и результаты экспериментальных исследований технической возможности и экономической целесообразности применения; разработанных комплексно-модифицированных холодных асфальтобетонных смесей с повышенными эксплуатационными свойствами;

- результаты экспериментальных исследований оптимизации состава вяжущего и оценки воздействия разработанного модификатора-на свойства холодных асфальтобетонных смесей; математические модели- экспериментально-статистических зависимостей физико-механических свойств комплексно-модифицированных холодных асфальтобетонов от их структуры и количественного содержания вяжущего; '

- методика проведения и результаты экспериментальных исследований особенностей влияния рецептурных факторов и технологии приготовления на физико-механические свойства разработанных комплексно-модифицированных холодных асфальтобетонов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждена сходимостью результатов параллельных испытаний; сопоставимостью результатов лабораторных и опытно-производственных работ; использованием современных приборов, оборудования; экспериментально-статистическими методами математического планирования эксперимента и теорией математической статистики.

Практическое значение работы: >

- разработан комплексный каучуко-полиолефиновый модификатор, обеспечивающий повышение физико-механических свойств вяжущего и сдвигоустойчивости холодных асфальтобетонных смесей при высоких летних температурах;

- разработана технология приготовления и применения^ комплексно-модифицированных холодных асфальтобетонных смесей, предназначенных для круглогодичного ремонта покрытий автомобильных дорог;

- разработаны методические рекомендации по применению полученных модифицированных холодных асфальтобетонных смесей; >

- получены патенты РФ № 2340641 «Битумная композиция для ремонта влажного асфальтобетонного покрытия», № 2418019' «Вяжущее для дорожных пластобетонов» и подана заявка № 2010143025/03 от 20.10.10. «Плотная органоминеральная смесь».

Апробация результатов исследования: Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждались на ежегодных научнопрактических конференциях Ростовского государственного строительного университета (Строительство 2006 - 2011 гг.) и других международных конференциях: МНТК «Проблемы проектирования, строительства и 8 эксплуатации автомобильных дорог» (Пермь, 2010 гг.), ВНПК «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений» (Омск, 2006 г.), а также опубликованы в Известиях высших учебных заведений «Строительство» (Новосибирск, 2009 г.), Известиях ОрёлГТУ. Серия «Строительство и реконструкция» (Орел, 2011 г.) и научно-техническом сборнике «Дороги и мосты» (Москва, 2011 г.)

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в двух патентах и 15 публикациях, в том числе в 3 работах в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 140 наименований, в том числе на иностранных языках, 3 приложений. Работа изложена на 218 страницах машинописного текста, содержит 55 таблиц и 39 рисунков.