Резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь. Дренирующие асфальтобетонные смеси
| Начальник испытательной лаборатории ОАО «Тоннельный отряд №44», к.т.н. Дьяков К.А. Заместитель начальника испытательной лаборатории ОАО «Тоннельный отряд №44», к.т.н. Черсков Р.М. ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ПО ДРЕНИРУЮЩИМ АСФАЛЬТОБЕТОНАМИстория вопроса Дренирующий асфальтобетон это пористый материал, применяемый в качестве покрытия автомобильных дорог поверх плотного асфальтобетона и обеспечивающий быстрый отвод воды с поверхности дороги. В США этот материал получил название open graded friction course (OGFC) и применяется уже более 60 лет. Эти смеси были разработаны в 1940-х годах для повышения уровня безопасности на дорогах. Подбор смеси производился таким образом, чтобы в уплотненном материале имелась система сообщающихся пор, по которым вода с поверхности дороги удаляется намного быстрее, чем при покрытии из плотных смесей. Это достигается за счет особенности гранулометрического состава смеси, основную долю которого составляет одномерный щебень. Калифорния была первым штатом США, который в 1944 году начал использование дренирующего асфальтобетона. Особую популярность в США эти смеси приобрели в 1970-х, когда начала действовать программа федерального дорожного агентства (FHWA) по борьбе с заносами на дорогах. Методика проектирования дренирующих асфальтобетонных смесей, первые принципы которой были разработаны FHWA в 1974 году, отличалась от методики подбора для обычных смесей, что связано с особенностью структуры этого материала. Независимо от применяемого метода подбора состава высокая пористость приводит к пониженному количеству межзерновых контактов и, как следствие, к пониженной долговечности дренирующего асфальтобетона. Большинство методик проектирования состава для улучшения эксплуатационных характеристик рекомендует повысить содержание вяжущего, использовать более вязкое вяжущее и/или ввести соответствующие добавки. Производство и укладка дренирующих асфальтобетонных смесей мало чем отличается от производства и укладки обычных смесей. Возможно увеличение времени перемешивания компонентов смеси из-за использования добавок и температуры смеси, что связано с использованием более вязких сортов вяжущего. Для укладки используется обычный асфальтоукладчик. Уплотнение производится только с использованием статических гладковальцевых катков, поскольку пневмошины могут вырывать смесь, а виброкатки могут переуплотнить смесь, что вызовет снижение пористости. Покрытия из дренирующего асфальтобетона были созданы для увеличения безопасности на дорогах, но помимо высоких сцепных характеристик они обладают и рядом других преимуществ. Высокая пористость обеспечивает водопроницаемость, что уменьшает количество поверхностной воды и, таким образом, уменьшает образование брызг при дождливой погоде. Это ведет к снижению риска аквапланирования и увеличению видимости на дорогах, а в конечном итоге – к повышению уровня безопасности дорог. Кроме того, особая текстура поверхности дренирующего асфальтобетона способствует сокращению шума, возникающего при взаимодействии шины с покрытием. Видео 1: Улучшенная видимость при дожде на дороге с резинированным дренирующим асфальтобетоном Видео 2: Пониженный уровень шума на дороге с резинированным дренирующим асфальтобетоном К сожалению, покрытия из дренирующего асфальтобетона имеют и ряд недостатков. Высокая пористость служит причиной низкой прочности; ускоренного старения битумного вяжущего в асфальтобетоне, поскольку кислород имеет доступ к большей площади поверхности смеси; более быстрого замораживания нижележащих слоев, поскольку дренирующий слой не обладает теми теплоизоляционными свойствами, какие имеет покрытие из плотных смесей. Существенным недостатком таких покрытий является необходимость специального зимнего содержания и мероприятий по очистке пор, которые могут засориться. Из-за проблем с долговечностью, в основном связанных с несовершенством состава, в 1980-х в США многие штаты прекратили использование дренирующих асфальтобетонов. Однако, некоторые штаты, включая Джорджию, Техас и Орегон попытались усовершенствовать состав и продолжали использовать этот материал. Изменения включали применение полимерно-битумного вяжущего, введение волокнистых добавок в целях стабилизировать смесь и уменьшить стекание вяжущего, увеличение содержания вяжущего и пористости, а также использование более прочных минеральных заполнителей. Полимерно-битумное вяжущее способствовало образованию более толстых пленок вяжущего на зернах минерального материала, что снижало его окислительное старение и препятствовало разрушению покрытия. Помимо США активное применение дренирующего асфальтобетона велось и в других странах, среди которых можно отметить Японию, Великобританию, Францию, Нидерланды, Германию. В отличие от дренирующих асфальтобетонов, используемых в США (OGFC), применяемые в Европе дренирующие асфальтобетоны имеют несколько большую пористость 18-22%, требуют обязательного применения полимерно-битумного вяжущего и предъявляют более высокие требования к минеральным материалам. Проектирование состава дренирующих асфальтобетонных смесей Таблица 1Рекомендуемые грансоставы дренирующих асфальтобетонных смесей
Подбор состава смеси согласно методике NCAT разбит на три этапа. Первый этап это выбор материалов. К минеральному заполнителю предъявляются жесткие требования по истираемости, содержанию дробленых зерен, содержанию зерен лещадной и игловатой форм, а также по абсорбционной способности (задается верхний предел). Рекомендуется использовать полимерно-модифицированное вяжущее на две марки выше, чем обычно используется в данном регионе. Для повышения прочности и долговечности рекомендуется также использование волокнистых добавок. Второй этап – это подбор грансостава, которые должен соответствовать пределам, рекомендуемым в таблице 1. Третий этап – выбор оптимального содержания битумного вяжущего. Оптимальное содержание вяжущего определяется с помощью проведения ряда испытаний смеси и образцов, уплотненных в гираторном прессе. К этим испытаниям относятся: определение стекания вяжущего (не более 0,3%), пористости (не менее 18%), износостойкости образцов до и после старения (потери по массе не более 20 и 30%, соответственно), а также водостойкости (остаточная прочность не менее 80%). Тем временем департаменты дорог отдельных штатов совершенствовали свои собственные методики подбора состава смесей, поскольку столкнулись с возникшими на их покрытиях проблемами. В результате накопленного опыта был разработан нормативный документ ASTM D 6932/D 6932M. Этот норматив регламентирует устройство слоев износа из дренирующих асфальтобетонных смесей. Здесь представлены требования к минеральным заполнителям и битумным вяжущим, а также требования к грансоставу, типу битумного вяжущего и его содержанию в различных штатах. Особое внимание уделено форме зерен, которая должна максимально приближаться к кубовидной, и чистоте минеральных заполнителей, которые должны быть тщательно очищены от любого налета, прилипшего к поверхности каменного материала. Требования различных штатов к составу дренирующих асфальтобетонов представлены в таблице 2 Выбор оптимального содержания битумного вяжущего производится исходя из экономических соображений и накопленного опыта согласно ASTM D 7064. Для обычных дренирующих асфальтобетонных смесей содержание битумного вяжущего должно составлять 5-7% от общей массы смеси, для дренирующих асфальтобетонных смесей на полимерно-битумном вяжущем – 6-8% , а для резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей – 8,5-10%. В общем, в США можно выделить три подхода к выбору оптимального содержания битумного вяжущего: первый – по качественным показателям сформованных образцов, второй – по показателям масляной абсорбции, и третий – визуальное определение оптимального содержания вяжущего. Чтобы предотвратить коррозию, что очень важно для этого вида асфальтобетона, рекомендуется введение адгезионной добавки или 1% цемента или гидратированной извести. Выбранное содержание битумного вяжущего должно быть проверено на соответствие требованиям к стеканию, которое может быть снижено путем введения целлюлозных или минеральных волокон, дозировка которых, как правило, находится в диапазоне 0.2-0.5% от массы смеси. Смеси на основе полимерно-битумного вяжущего или резино-битумного вяжущего могут не требовать добавления волокна для обеспечения хороших эксплуатационных свойств или регулирования стекания. Требования различных штатов таблице 2. Таблица 2 Рекомендации различных штатов в США к подбору состава дренирующих асфальтобетонов с максимальным размером зерен 9,5 мм (3/8 дюйма) (ASTM D 6932/6932M)
В Европе дренирующий асфальтобетон также находит широкое применение в странах, где безопасность движения транспорта одна из приоритетных задач. В результате накопленного опыта здесь издан нормативный документ EN 13108-7 Offenporiger Asphalt für Straßen und Verkehrsflächen, в котором представлены общеевропейские требования к составу и свойствам дренирующего асфальтобетона. В нем представлены рекомендуемые температуры и даны категории материала по таким показателям, как минимальная и максимальная пористость, минимальное содержание вяжущего, водопроницаемость как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, устойчивость к антигололедным реагентам и т.д. В каждой конкретной европейской стране эти нормы привязаны к имеющимся условиям и накопленному опыту, и на основании их изданы собственные нормативные документы. Так в Германии таким документом является TL Asphalt-StB 07 Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen. Согласно этому документу температура дренирующей асфальтобетонной смеси должна быть в пределах 140-170 0С. Применение фрезерованного асфальтобетона не допускается. Гранулометрические составы дренирующих асфальтобетонных смесей в зависимости от максимального размера зерен щебня представлены в таблице 3. При этом регламентируются: пористость – в пределах 24-28%, минимальное содержание вяжущего – 5,5-6,5 %, в зависимости от максимального размера щебня, сорт вяжущего – 40/100-65. Применение стабилизирующих добавок обязательно. Очень жесткие требования предъявляются к минеральным заполнителям по износотойкости и содержанию дробленых зерен (100%). Таблица 3 Гранулометрические составы дренирующих асфальтобетонных смесей в Германии (TL Asphalt-StB 07)
Если принимать во внимание климатические условия стран, то для России очень важен опыт применения дренирующих асфальтобетонов в странах северной Европы. Одной из таких стран является Финляндия, где также разработаны собственные нормы на асфальтобетон PANK.ry, где представлены требования и к дренирующим асфальтобетонам. Согласно этому документу для приготовления дренирующих асфальтобетонных смесей используется дорожный битум 35/50…70/100 или битум, модифицированный каучуком КВ65 и КВ75. Рекомендуется применение целлюлозного волокна или природного асфальта. Требования к зерновым составам и содержанию битумного вяжущего представлены в таблице 4. Таблица 4 Требования к гранулометрическому составу и содержанию битумного вяжущего для различных типов дренирующего асфальтобетона в Финляндии (PANK.ry)
Разработанный дренирующий асфальтобетон подвергается испытаниям на износостойкость к воздействию шипованной резины (согласно SFS-EN 12697-16), водостойкость (согласно SFS-EN 12697-12) и сдвигоустойчивость (согласно SFS-EN 12697-22 или 12697-25 метод А). Рекомендуемые значения волюметрических параметров при проектировании составляют: объем пор заполненных вяжущим – 25-45%; остаточная пористость – 14-26%; пористость минерального остова – 25-35%. Устройство слоев из дренирующих асфальтобетонов Как уже было замечено, производство, транспортировка, укладка и уплотнение дренирующих асфальтобетонных смесей практически не отличается от таковых для обычных смесей за исключением нескольких ключевых моментов. Согласно ASTM D 6932/D 6932M, перед началом операций по укладке существующая поверхность должна быть отремонтирована (заделаны выбоины, заполнены трещины и т.д.), очищена механическими щетками или иными подобными средствами и на нее нанесена подгрунтовка. Температура воздуха в тени должна быть не менее 16 0С и увеличиваться, а минимальная температура существующей поверхности должна быть не менее 210С и увеличиваться. Укладку запрещено производить в дождь или при угрозе дождя. Температура дренирующих асфальтобетонных смесей в начале уплотнения должна быть: при использовании обычного битума – не менее 93 0С; при использовании полимерно-модифицированного битума – 93-135 0С; при использовании резино-битумного вяжущего – не менее 135 0С. Уплотнение смесей производится без вибрации, при этом катки должны следовать непосредственно за укладчиком. Оптимальный режим уплотнения выбирается на основании результатов пробного уплотнения. Дренирующие асфальтобетонные смеси должны укладываться в качестве верхнего слоя покрытия с обеспечением свободного стока воды из слоя на обочины, т.е. слой не должен быть взят в «обойму». Смесь укладывается поверх слоя из плотной смеси, верх которого должен быть вровень с верхом дренажных систем. Слой из дренажной асфальтобетонной смеси не является конструктивным. Дренирующие асфальтобетонные смеси на резино-битумном вяжущем В США проблемы с долговечностью дренирующих асфальтобетонов уже на протяжении многих лет успешно решаются за счет применения резино-битумных вяжущих. Дренирующие асфальтобетонные смеси, приготовленные с использованием резино-битумного вяжущего, в зависимости от его содержания могут быть классифицированы на три основные типа.
Помимо значительного увеличения долговечности и прочностных характеристик использование резино-битумного вяжущего за счет высокой вязкости при повышенных температурах позволяет отказаться от стабилизирующих добавок для обеспечения требуемого показателя стекания. Возможность введения повышенного содержания резино-битумного вяжущего позволяет устройство слоев с повышенной устойчивостью к образованию отраженных трещин. Требования к гранулометрическому составу резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей представлены в таблице 5. Таблица 5: Требования к грансоставу резинированных асфальтобетонных смесей (проход, %)
Как и обычные дренирующие асфальтобетонные смеси резинированные смеси требуют использования прочного износостойкого щебня с повышенной долей дробленых зерен и низким водопоглощением. Производство, транспортировка, укладка и уплотнение резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей мало отличается от таковых для обычных дренирующих смесей, однако имеются и свои нюансы: асфальтобетонные заводы должны быть оборудованы мощными насосами для перекачки резино-битумного вяжущего; кузова грузовиков перед погрузкой смеси необходимо обрабатывать мыльным раствором или силиконовой эмульсией, но ни в коем случае не дизельным топливом или керосином; уплотнение должно быть закончено до момента, когда температура смеси упадет ниже 104 0С; необходима четкая координация между различными звеньями процесса строительства, поскольку из-за высокой вязкости резино-битумного вяжущего и малой толщины слоя любые простои могут сказаться на качестве покрытия. | ||||||||||||||
crdtech.ru
Резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов. Технический результат изобретения: улучшение физико-механических свойств дренирующих асфальтобетонов и уменьшение их стоимости. Резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь имеет пористость 14-25% и включает щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, при этом, в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень 65-81; вязкий нефтяной дорожный битум 4,0-6,0; резиновая крошка 0,6-0,9; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности 0,2-0,3; песок из отсевов дробления остальное. 4 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов.
В развитых странах мира в качестве материала верхнего слоя покрытия широкое применение находит дренирующий асфальтобетон, основной особенностью которого является наличие системы сообщающихся пор вследствие высокой остаточной пористости (свыше 12-14%), позволяющей быстро отводить воду с поверхности дороги. Шероховатая текстура поверхности из такого материала и быстрое осушение поверхности способствует значительному повышению уровня безопасности участников движения. Кроме того, доказанным преимуществом дренирующих асфальтобетонов является существенное снижение шума, возникающего при контакте шины автомобиля с покрытием.
При значениях остаточной пористости менее 12% вода застаивается в порах, снижая прочность покрытия, а в условиях переменного замораживания-оттаивания увеличивающийся в объеме лед разрушает конструктивный слой.
Известен состав дренирующей асфальтобетонной смеси РА8 (TL Asphalt-StB 07 Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut fur den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen) для устройства покрытия проезжей части дорог, минеральная часть которой содержит, мас.%: щебень фракции 8-11,2 мм - 0-10, щебень фракции 5,6-8 мм - 75-95, каменную мелочь фракции 2-5,6 мм - 0-10, дробленый песок фракции 0-2 мм - остальное. В качестве вяжущего используется полимерно-модифицированный битум в количестве ≥6,5% сверх 100% от минеральной части. При этом требуется обязательное применение стабилизирующей добавки в количестве ≥0,5% сверх 100% от минеральной части.
Наиболее близким техническим решением является дренирующая асфальтобетонная смесь (Нормы на асфальтобетон 2011. Совещательная комиссия по покрытиям PANK ry. ЗАО «Петербург-Дорсервис», www.dor.spb.ru), включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество - дорожный битум или модифицированный битум, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Щебень фракции 8-11,2 мм - 0-10
Щебень фракции 5,6-8 мм - 23-53
Щебень фракции 4-5,6 мм - 13-49
Каменная мелочь фракции 2-4 мм - 0-22
Песок - отсев дробления фракции до 2 мм - 12-23
Дорожный битум или дорожный битум, модифицированный каучуком, - 5,0-5,8.
Кроме того, для предотвращения стекания вяжущего рекомендуется применение целлюлозных добавок или природного асфальта.
Однако указанная смесь без использования модифицированного битума и/или стабилизирующих добавок (целлюлозного волокна или природного асфальта) не способна долговременно служить в условиях континентального климата, характерного для значительной части Российской Федерации, использование этих компонентов существенно повышает стоимость дренирующего асфальтобетона, что является одной из основных причин отсутствия этого вида асфальтобетона на дорогах нашей страны.
Задачей изобретения является получение дренирующих асфальтобетонных смесей с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшей себестоимостью за счет использования вторичного сырья (бывших в употреблении автомобильных шин и линейного полиэтилена низкой плотности), утилизация которого в значительной степени способствует снижению наносимого экологии ущерба.
Сущность изобретения заключается в том, что резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, при этом имеет остаточную пористость от 14 до 25% и в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень - 65-81; вязкий нефтяной дорожный битум - 4,0-6,0; резиновая крошка - 0,6-0,9; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности - 0,2-0,3; песок из отсевов дробления - остальное.
Введение мелкодисперсной резиновой крошки совместно с полиолефиновым компонентом способствует улучшению всего комплекса физико-механических свойств дренирующей асфальтобетонной смеси. Такой эффект связан с особенностью получаемой структуры: щебеночный каркас связан не малопрочным битумным вяжущим, а резино-полимерно-битумным вяжущим, более устойчивым к образованию трещин и пластических деформаций. Кроме того, резиновая крошка выполняет здесь еще и роль стабилизатора, и предложенная резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь за счет использования вторичного сырья получается дешевле.
Характеристики исходных материалов
1. Щебень.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался щебень фракции 5-10 мм производства ОАО «Орское карьероуправление», г.Орск. Основные свойства щебня представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Основные свойства щебня ОАО «Орское карьероуправление» | ||||
| Порода | Марка по дробимости | Марка по истираемости | Марка по морозостойкости | Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % по массе |
| Габбро | 1400 | И1 | F300 | 6,3 |
2. Песок.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался песок из отсевов дробления щебня из гравия производства ООО «Инерт» Краснодарского края фракции 0-5 мм: марка по прочности - 1000, содержание глинистых частиц, определяемых методом набухания - 0,05%.
3. Дорожный битум.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90 производства Саратовского нефтеперерабатывающего завода. Основные свойства битума представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||
| Физико-механические показатели битума БНД 60/90 | |||||||
| Глубина проникания иглы, 0,1 мм | Температура размягчения по кольцу и шару, °С | Растяжимость, см | Температура хрупкости, °С | Температура вспышки, °С | Изменение температуры размягчения после прогрева, °С | ||
| при +25°С | при 0°С | при +25°С | при 0°С | ||||
| 73 | 23 | 50 | 98 | 3,7 | -20 | 294 | 4 |
4. Вторичный линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП-В) изготавливается из бывшей в эксплуатации стрейч-пленки путем ее дробления, отмывки от посторонних примесей и регранулирования. Его физико-химические показатели приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |
| Физико-механические показатели вторичного линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП-В) | |
| Плотность, кг/м3 при 23°С при 20°С | 918-923920-925 |
| Показатель текучести расплава при 190°С и нагрузке 2,16 кг, г/10 мин | 1,5-2,4 |
| Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, %, не более | ±10 |
| Количество включений, шт., не более | 20 |
| Отношение показателя текучести расплава ПТР21,6/ПТР2,16 | 20-35 |
| Предел текучести при растяжении, МПа, не менее | 10 |
| Прочность при разрыве, МПа, не менее | 28 |
| Относительное удлинение при разрыве, %, не менее | 700 |
5. Резиновая крошка.
Резиновая крошка - продукт переработки изношенных автомобильных шин. Использовалась резиновая крошка с размером частиц до 1 мм, изготовленная в соответствии с ТУ 38-108035-97.
Пример. Для экспериментальной проверки заявленных составов были приготовлены 5 вариантов смесей. Образцы изготавливались следующим образом: в предварительно нагретые до 220°С минеральные материалы (щебень и песок из отсевов дробления) вводились гранулы вторичного полиэтилена. Смесь перемешивалась в лабораторной мешалке в течение 1 минуты. Затем в нее подавались битум, нагретый до температуры 150°С, и резиновая крошка, и смесь дополнительно перемешивалась в течение 2 минут. После этого из нее готовились стандартные цилиндрические образцы диаметром 71,4 мм. Уплотнение образцов производилось по ГОСТ 12801-98 как для образцов из горячих смесей, содержащих более 50% щебня по массе.
Разработанные дренирующие смеси готовились с различным процентным содержанием резиновой крошки от 0,45 до 1,05 с шагом 0,15% и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности от 0,15 до 0,35 с шагом 0,05% при их суммарном содержании 0,6-1,4% от массы минерального материала.
За основные характеристики качества дренирующего асфальтобетона приняты остаточная пористость, пределы прочности при температуре 20°С и 50°С, трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С и коэффициенты теплостойкости и длительной водостойкости. Очень важным является коэффициент теплостойкости, поскольку он показывает, как реагирует прочность материала на изменение температуры, и чем он меньше, тем лучше.
Из проведенных сравнительных испытаний и анализа полученных результатов установили, что асфальтобетонные смеси предлагаемых составов обладают улучшенными физико-механическими свойствами по сравнению со смесями прототипа.
Наилучшие показатели предлагаемой асфальтобетонной смеси наблюдались при введении резиновой крошки в пределах от 0,6 до 0,9% от массы минерального материала и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности в пределах от 0,2 до 0,3%. Для этих величин значения остаточной пористости соответственно равны 14 и 25%.
Исследуемые составы смесей и результаты их испытаний приведены в таблице 4.
Из результатов, приведенных в таблице 4, видно, что образцы из предлагаемого состава при низком водонасыщении характеризуются повышенными показателями трещиностойкости, водостойкости, теплостойкости и предела прочности при 50°С. Полученные данные свидетельствуют о том, что асфальтобетоны предлагаемых составов характеризуются повышенной по сравнению с прототипом деформационной устойчивостью, трещиностойкостью и водостойкостью.
Кроме того, разработанный состав обеспечивает утилизацию изношенных автомобильных шин, что в современном мире, где число автомобилей неуклонно растет, приобретает большое экологическое и экономическое значение.
Предложенная резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь за счет применения вторичного сырья вместо дорогих стабилизирующих добавок значительно дешевле аналогов.
Резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, отличающаяся тем, что имеет остаточную пористость от 14 до 25% и в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Щебень | 65-81 |
| Вязкий нефтяной дорожный битум | 4,0-6,0 |
| Резиновая крошка | 0,6-0,9 |
| Вторичный линейный | |
| полиэтилен низкой плотности | 0,2-0,3 |
| Песок из отсевов дробления | остальное |
www.findpatent.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ростовский Государственный Строительный Университет»
Дорожно-транспортный институт
Кафедра Автомобильные Дороги
РЕФЕРАТ
на тему: «Дренирующие асфальтобетонные смеси»
Выполнил студент группы АД 373 Фищуков Д.О
Руководитель проекта Чернов С.А
г. Ростов-на-Дону
2015
Дренирующие асфальтобетонные смеси
Начиная с 60-х годов во многих странах мира начали применять дренирующий асфальтобетон, обеспечивающий быстрое удаление воды с покрытия во время дождя. Дренирующие асфальтобетоны с наибольшим содержанием битума (6-7%) используют в США при строительстве нового слоя по изношенному, подлежащему ремонту асфальтобетонному покрытию. Избыточное количество битума в этом асфальтобетоне предназначено для кальматнрования трещин старого ремонтируемого покрытия и обеспечения должного сцепления нового покрытия со старым. Толщину покрытия принимают около 20 мм. В Европейских странах и Японии дренирующий асфальтобетон используют при строительстве. автомобильных дорог с Целью повышения сцепления колеса автомобиля с покрытием во время дождя. Вода не задерживается на поверхности этого покрытия и быстро по порам премирует к обочинам. Это обстоятельство исключает явление «аквапланирования» при быстрой езде автомобиля. Так, при скорости 100 км/ч коэффициент сцепления колеса с тренирующим асфальтобетонным покрытием снижается всего на 20%, а с плотным асфальтобетонным покрытием — на 50%, превышая его по абсолютному значению почти в 2 раза. А. М. Богуславский приводит следующий состав дренирующего асфальтобетона, разработанного у нас в стране: щебень гранитный 10-15 мм 74%, щебень гранитный 5-10 мм 10%, песок 12%, минеральный порошок 4%, битум БНД 60/90 4,4% от массы минерального материала, ПАВ БП-3-0,3% от массы битума. Приготовленную по обычной технологии высокопористую асфальтобетонную смесь укладывают на плотный асфальтобетон и уплотняют исключительно гладковальцовыми самоходными катками. Наилучшей тренирующей способностью уплотненный слой обладает при толщине не менее 4 см. Для приготовления дренирующего асфальтобетона применяют высокопрочный, труднополируемый щебень. Покрытие из дренирующего асфальтобетона дает меньше шума при движении транспортных средств, чем покрытие из плотного шероховатого асфальтобетона. Покрытие хорошо сопротивляется колееобразованию. У специалистов нет еще четкого мнения по вопросам льдообразования на этих покрытиях, времени сохранения дренирующей способности и содержания вяжущего. Дренирующая способность асфальтобетона зависит как от начальной пористости, так и от степени заиливания при движении транспортных средств. Кальматация пор может быть уменьшена путем устройства укрепленных обочин и ликвидации съездов на грунтовые дороги. Согласно опыту Англии, пористость поверхности постепенно уменьшается и через 4 года равна 50% от первоначальной. Дренирующий асфальтобетон в Покрытии обладает хорошей видимостью в ночное время. На этом покрытии хорошо видна разметка. Несмотря на большую открытую пористость дренирующий асфальтобетон достаточно еодо- и морозостоек. По зарубежным данным, дренирующий асфальтобетон pacсчитан на эксплуатацию в покрытии автомобильной дороги в течение 15 лет.
Методика проектирования дренирующих асфальтобетонных смесей, первые принципы которой были разработаны FHWA в 1974 году, отличалась от методики подбора для обычных смесей, что связано с особенностью структуры этого материала. Независимо от применяемого метода подбора состава высокая пористость приводит к пониженному количеству межзерновых контактов и, как следствие, к пониженной долговечности дренирующего асфальтобетона. Большинство методик проектирования состава для улучшения эксплуатационных характеристик рекомендует повысить содержание вяжущего, использовать более вязкое вяжущее и/или ввести соответствующие добавки.
Производство и укладка дренирующих асфальтобетонных смесей мало чем отличается от производства и укладки обычных смесей. Возможно увеличение времени перемешивания компонентов смеси из-за использования добавок и температуры смеси, что связано с использованием более вязких сортов вяжущего. Для укладки используется обычный асфальтоукладчик. Уплотнение производится только с использованием статических гладковальцевых катков, поскольку пневмошины могут вырывать смесь, а виброкатки могут переуплотнить смесь, что вызовет снижение пористости.
Покрытия из дренирующего асфальтобетона были созданы для увеличения безопасности на дорогах, но помимо высоких сцепных характеристик они обладают и рядом других преимуществ. Высокая пористость обеспечивает водопроницаемость, что уменьшает количество поверхностной воды и, таким образом, уменьшает образование брызг при дождливой погоде. Это ведет к снижению риска аквапланирования и увеличению видимости на дорогах, а в конечном итоге – к повышению уровня безопасности дорог. Кроме того, особая текстура поверхности дренирующего асфальтобетона способствует сокращению шума, возникающего при взаимодействии шины с покрытием.
К сожалению, покрытия из дренирующего асфальтобетона имеют и ряд недостатков. Высокая пористость служит причиной низкой прочности; ускоренного старения битумного вяжущего в асфальтобетоне, поскольку кислород имеет доступ к большей площади поверхности смеси; более быстрого замораживания нижележащих слоев, поскольку дренирующий слой не обладает теми теплоизоляционными свойствами, какие имеет покрытие из плотных смесей. Существенным недостатком таких покрытий является необходимость специального зимнего содержания и мероприятий по очистке пор, которые могут засориться.
Из-за проблем с долговечностью, в основном связанных с несовершенством состава, в 1980-х в США многие штаты прекратили использование дренирующих асфальтобетонов. Однако, некоторые штаты, включая Джорджию, Техас и Орегон попытались усовершенствовать состав и продолжали использовать этот материал. Изменения включали применение полимерно-битумного вяжущего, введение волокнистых добавок в целях стабилизировать смесь и уменьшить стекание вяжущего, увеличение содержания вяжущего и пористости, а также использование более прочных минеральных заполнителей. Полимерно-битумное вяжущее способствовало образованию более толстых пленок вяжущего на зернах минерального материала, что снижало его окислительное старение и препятствовало разрушению покрытия.
Помимо США активное применение дренирующего асфальтобетона велось и в других странах, среди которых можно отметить Японию, Великобританию, Францию, Нидерланды, Германию. В отличие от дренирующих асфальтобетонов, используемых в США (OGFC), применяемые в Европе дренирующие асфальтобетоны имеют несколько большую пористость 18-22%, требуют обязательного применения полимерно-битумного вяжущего и предъявляют более высокие требования к минеральным материалам.
Проектирование состава дренирующих асфальтобетонных смесей
Начнем этот раздел с рассмотрения методик подбора состава дренирующих асфальтобетонов в США, где этот материал используется уже более 60 лет. Первая широко используемая методика проектирования дренирующих асфальтобетонных смесей была разработана Федеральным дорожным агентством (FHWA) США и издана в 1974 году. Она была изменена дважды (в 1980 и в 1990 году), пока в результате исследований Национального центра исследований асфальта (NCAT) не была создана методика проектирования состава дренирующих асфальтобетонных смесей нового поколения. В этом нормативе даны рекомендации касательно выбора материалов, грансоставов, оптимального содержания вяжущего, температуры смеси и водостойкости. Рекомендуется использовать высококачественные минеральные материалы, в то время как выбор битумного вяжущего и добавок зависит от местных условий. Рекомендуемые FHWA и NCAT грансоставы дренирующих асфальтобетонных смесей (Kandhal, P. (2002). Design, Construction, and Maintenance of Open-Graded Asphalt Friction Courses. Information Series 115. National Asphalt Pavement Association.) представлены в таблице 1.
Таблица 1Рекомендуемые грансоставы дренирующих асфальтобетонных смесей
| Размер сит | Грансостав FHWA (проход, %) | Грансостав NCAT (проход, %) |
| ¾ дюйма (19 мм) | - | 100 |
| ½ дюйма (12,5 мм) | 100 | 85-100 |
| 3/8 дюйма (9,5 мм) | 95-100 | 55-75 |
| #4 (4,75 мм) | 30-50 | 10-25 |
| #8 (2,36 мм) | 5-15 | 5-10 |
| #200 (0,075 мм) | 2-5 | 2-4 |
Подбор состава смеси согласно методике NCAT разбит на три этапа.
Первый этап это выбор материалов. К минеральному заполнителю предъявляются жесткие требования по истираемости, содержанию дробленых зерен, содержанию зерен лещадной и игловатой форм, а также по абсорбционной способности (задается верхний предел). Рекомендуется использовать полимерно-модифицированное вяжущее на две марки выше, чем обычно используется в данном регионе. Для повышения прочности и долговечности рекомендуется также использование волокнистых добавок.
Второй этап – это подбор грансостава, которые должен соответствовать пределам, рекомендуемым в таблице 1.
Третий этап – выбор оптимального содержания битумного вяжущего. Оптимальное содержание вяжущего определяется с помощью проведения ряда испытаний смеси и образцов, уплотненных в гираторном прессе. К этим испытаниям относятся: определение стекания вяжущего (не более 0,3%), пористости (не менее 18%), износостойкости образцов до и после старения (потери по массе не более 20 и 30%, соответственно), а также водостойкости (остаточная прочность не менее 80%).
Тем временем департаменты дорог отдельных штатов совершенствовали свои собственные методики подбора состава смесей, поскольку столкнулись с возникшими на их покрытиях проблемами. В результате накопленного опыта был разработан нормативный документ ASTM D 6932/D 6932M. Этот норматив регламентирует устройство слоев износа из дренирующих асфальтобетонных смесей. Здесь представлены требования к минеральным заполнителям и битумным вяжущим, а также требования к грансоставу, типу битумного вяжущего и его содержанию в различных штатах. Особое внимание уделено форме зерен, которая должна максимально приближаться к кубовидной, и чистоте минеральных заполнителей, которые должны быть тщательно очищены от любого налета, прилипшего к поверхности каменного материала. Требования различных штатов к составу дренирующих асфальтобетонов представлены в таблице 2
Выбор оптимального содержания битумного вяжущего производится исходя из экономических соображений и накопленного опыта согласно ASTM D 7064. Для обычных дренирующих асфальтобетонных смесей содержание битумного вяжущего должно составлять 5-7% от общей массы смеси, для дренирующих асфальтобетонных смесей на полимерно-битумном вяжущем – 6-8% , а для резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей – 8,5-10%.
В общем, в США можно выделить три подхода к выбору оптимального содержания битумного вяжущего: первый – по качественным показателям сформованных образцов, второй – по показателям масляной абсорбции, и третий – визуальное определение оптимального содержания вяжущего.
Чтобы предотвратить коррозию, что очень важно для этого вида асфальтобетона, рекомендуется введение адгезионной добавки или 1% цемента или гидратированной извести.
Выбранное содержание битумного вяжущего должно быть проверено на соответствие требованиям к стеканию, которое может быть снижено путем введения целлюлозных или минеральных волокон, дозировка которых, как правило, находится в диапазоне 0.2-0.5% от массы смеси. Смеси на основе полимерно-битумного вяжущего или резино-битумного вяжущего могут не требовать добавления волокна для обеспечения хороших эксплуатационных свойств или регулирования стекания. Требования различных штатов таблице 2.
В Европе дренирующий асфальтобетон также находит широкое применение в странах, где безопасность движения транспорта одна из приоритетных задач. В результате накопленного опыта здесь издан нормативный документ EN13108-7 Offenporiger Asphalt für Straßen und Verkehrsflächen, в котором представлены общеевропейские требования к составу и свойствам дренирующего асфальтобетона. В нем представлены рекомендуемые температуры и даны категории материала по таким показателям, как минимальная и максимальная пористость, минимальное содержание вяжущего, водопроницаемость как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, устойчивость к антигололедным реагентам и т.д.
В каждой конкретной европейской стране эти нормы привязаны к имеющимся условиям и накопленному опыту, и на основании их изданы собственные нормативные документы. Так в Германии таким документом является TLAsphalt-StB 07 Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau vonVerkehrsflächenbefestigungen. Согласно этому документу температура дренирующей асфальтобетонной смеси должна быть в пределах 140-170 0С. Применение фрезерованного асфальтобетона не допускается. Гранулометрические составы дренирующих асфальтобетонных смесей в зависимости от максимального размера зерен щебня представлены в таблице 3. При этом регламентируются: пористость – в пределах 24-28%, минимальное содержание вяжущего – 5,5-6,5 %, в зависимости от максимального размера щебня, сорт вяжущего – 40/100-65. Применение стабилизирующих добавок обязательно. Очень жесткие требования предъявляются к минеральным заполнителям по износотойкости и содержанию дробленых зерен (100%).
Таблица 3 Гранулометрические составы дренирующих асфальтобетонных смесей в Германии (TL Asphalt-StB 07)
| Размеры сит, мм | Проходы, %, в зависимости от типа дренирующего асфальтобетона | ||
| РА16 | РА11 | РА8 | |
| 22,4 | 100 | ||
| 16,0 | 90-100 | 100 | |
| 11,2 | 5-15 | 90-100 | 100 |
| 8,0 | 5-15 | 90-100 | |
| 5,6 | 5-15 | ||
| 2,0 | 5-10 | 5-10 | 5-10 |
| 0,063 | 3-5 | 3-5 | 3-5 |
Если принимать во внимание климатические условия стран, то для России очень важен опыт применения дренирующих асфальтобетонов в странах северной Европы. Одной из таких стран является Финляндия, где также разработаны собственные нормы на асфальтобетон PANK.ry, где представлены требования и к дренирующим асфальтобетонам. Согласно этому документу для приготовления дренирующих асфальтобетонных смесей используется дорожный битум 35/50…70/100 или битум, модифицированный каучуком КВ65 и КВ75. Рекомендуется применение целлюлозного волокна или природного асфальта. Требования к зерновым составам и содержанию битумного вяжущего представлены в таблице 4.
Таблица 4 Требования к гранулометрическому составу и содержанию битумного вяжущего для различных типов дренирующего асфальтобетона в Финляндии (PANK.ry)
| Размеры сит, мм | Проходы, %, в зависимости от типа дренирующего асфальтобетона | |||
| АА16 | АА11 | АА8 | АА5 | |
| 22,4 | 100 | |||
| 16,0 | 90-100 | 100 | ||
| 11,2 | 40-62 | 90-100 | 100 | |
| 8,0 | 27-43 | 33-53 | 90-100 | 100 |
| 5,6 | 18-34 | 19-33 | 47-67 | 90-100 |
| 4,0 | 14-28 | 15-28 | 18-34 | 50-70 |
| 2,0 | 9-19 | 10-19 | 12-23 | 18-30 |
| 0,5 | 4-10 | 5-9 | 5-10 | 4-10 |
| 0,063 | 2-4 | 2-4 | 2-4 | 2-4 |
| Содержание вяжущего, % по массе | 4,7-5,3 | 5,0-5,5 | 5,0-5,8 | 5,0-6,0 |
Разработанный дренирующий асфальтобетон подвергается испытаниям на износостойкость к воздействию шипованной резины (согласно SFS-EN 12697-16), водостойкость (согласно SFS-EN 12697-12) и сдвигоустойчивость (согласно SFS-EN 12697-22 или 12697-25 метод А). Рекомендуемые значения волюметрических параметров при проектировании составляют: объем пор заполненных вяжущим – 25-45%; остаточная пористость – 14-26%; пористость минерального остова – 25-35%.
Устройство слоев из дренирующих асфальтобетонов
Как уже было замечено, производство, транспортировка, укладка и уплотнение дренирующих асфальтобетонных смесей практически не отличается от таковых для обычных смесей за исключением нескольких ключевых моментов. Согласно ASTM D 6932/D 6932M, перед началом операций по укладке существующая поверхность должна быть отремонтирована (заделаны выбоины, заполнены трещины и т.д.), очищена механическими щетками или иными подобными средствами и на нее нанесена подгрунтовка. Температура воздуха в тени должна быть не менее 16 0С и увеличиваться, а минимальная температура существующей поверхности должна быть не менее 210С и увеличиваться. Укладку запрещено производить в дождь или при угрозе дождя. Температура дренирующих асфальтобетонных смесей в начале уплотнения должна быть: при использовании обычного битума – не менее 93 0С; при использовании полимерно-модифицированного битума – 93-135 0С; при использовании резино-битумного вяжущего – не менее 1350С.
Уплотнение смесей производится без вибрации, при этом катки должны следовать непосредственно за укладчиком. Оптимальный режим уплотнения выбирается на основании результатов пробного уплотнения.
Дренирующие асфальтобетонные смеси должны укладываться в качестве верхнего слоя покрытия с обеспечением свободного стока воды из слоя на обочины, т.е. слой не должен быть взят в «обойму». Смесь укладывается поверх слоя из плотной смеси, верх которого должен быть вровень с верхом дренажных систем. Слой из дренажной асфальтобетонной смеси не является конструктивным.
Дренирующие асфальтобетонные смеси на резино-битумном вяжущем
В США проблемы с долговечностью дренирующих асфальтобетонов уже на протяжении многих лет успешно решаются за счет применения резино-битумных вяжущих. Дренирующие асфальтобетонные смеси, приготовленные с использованием резино-битумного вяжущего, в зависимости от его содержания могут быть классифицированы на три основные типа.
Свободно дренирующий асфальтобетон обеспечивает такие же характеристики сцепления колеса с покрытием и дренирующую способность, как и обычные дренирующие асфальтобетоны, но отличается повышенной устойчивостью к транспортным и климатическим воздействиям. Обычное содержание резино-битумного вяжущего в таком асфальтобетоне составляет 7,0-8,5% от массы минерального материала, при этом обеспечивается остаточная пористость 16-19% при уплотнении по методу Маршала за 50 ударов при 135 0С.
Дренирующий асфальтобетон повышенной долговечности содержит 8,5-10% резино-битумного вяжущего и имеет остаточную пористость 11-15%. Хотя этот материал обладает меньшей дренирующей способностью, однако за счет большей толщины пленок вяжущего на зернах минерального материала обеспечивается повышенная устойчивость к окислительному старению и воздействию влаги.
Дренирующий асфальтобетон для ремонта содержит 9-11% резино-битумного вяжущего и имеет остаточную пористость 8-12%. Обладая низкой дренирующей способностью этот материал помимо обеспечения высокой устойчивости к погодно-климатическим воздействиям имеет повышенное сопротивление отраженному трещинообразованию.
Помимо значительного увеличения долговечности и прочностных характеристик использование резино-битумного вяжущего за счет высокой вязкости при повышенных температурах позволяет отказаться от стабилизирующих добавок для обеспечения требуемого показателя стекания. Возможность введения повышенного содержания резино-битумного вяжущего позволяет устройство слоев с повышенной устойчивостью к образованию отраженных трещин. Требования к гранулометрическому составу резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей представлены в таблице 5.
Таблица 5: Требования к грансоставу резинированных асфальтобетонных смесей (проход, %)
| Размер сит | Максимальный размер зерен щебня в смеси | |
| 3/8 дюйма (9.525 мм) | 1/2 дюйма (12.70 мм) | |
| 1/2 дюйма (12.70 мм) | 100 | 95 - 100 |
| 3/8 дюйма (9.525 мм) | 85 - 100 | 75 – 95 |
| No. 4 ( 6.35 мм) | 22 - 55 | 20 – 45 |
| No. 8 ( 2.36 мм) | 5 - 15 | 5 – 15 |
| No. 30 (600 µм) | 0 - 10 | 0 – 10 |
| No. 50 (300 µм) | ----- | ----- |
| No. 200 ( 75 µм) | 0 - 5 | 0 - 5 |
Как и обычные дренирующие асфальтобетонные смеси резинированные смеси требуют использования прочного износостойкого щебня с повышенной долей дробленых зерен и низким водопоглощением.
Производство, транспортировка, укладка и уплотнение резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей мало отличается от таковых для обычных дренирующих смесей, однако имеются и свои нюансы: асфальтобетонные заводы должны быть оборудованы мощными насосами для перекачки резино-битумного вяжущего; кузова грузовиков перед погрузкой смеси необходимо обрабатывать мыльным раствором или силиконовой эмульсией, но ни в коем случае не дизельным топливом или керосином; уплотнение должно быть закончено до момента, когда температура смеси упадет ниже 104 0С; необходима четкая координация между различными звеньями процесса строительства, поскольку из-за высокой вязкости резино-битумного вяжущего и малой толщины слоя любые простои могут сказаться на качестве покрытия.
studfiles.net
резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь - патент РФ 2483037
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов. Технический результат изобретения: улучшение физико-механических свойств дренирующих асфальтобетонов и уменьшение их стоимости. Резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь имеет пористость 14-25% и включает щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, при этом, в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень 65-81; вязкий нефтяной дорожный битум 4,0-6,0; резиновая крошка 0,6-0,9; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности 0,2-0,3; песок из отсевов дробления остальное. 4 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов.
В развитых странах мира в качестве материала верхнего слоя покрытия широкое применение находит дренирующий асфальтобетон, основной особенностью которого является наличие системы сообщающихся пор вследствие высокой остаточной пористости (свыше 12-14%), позволяющей быстро отводить воду с поверхности дороги. Шероховатая текстура поверхности из такого материала и быстрое осушение поверхности способствует значительному повышению уровня безопасности участников движения. Кроме того, доказанным преимуществом дренирующих асфальтобетонов является существенное снижение шума, возникающего при контакте шины автомобиля с покрытием.
При значениях остаточной пористости менее 12% вода застаивается в порах, снижая прочность покрытия, а в условиях переменного замораживания-оттаивания увеличивающийся в объеме лед разрушает конструктивный слой.
Известен состав дренирующей асфальтобетонной смеси РА8 (TL Asphalt-StB 07 Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut fur den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen) для устройства покрытия проезжей части дорог, минеральная часть которой содержит, мас.%: щебень фракции 8-11,2 мм - 0-10, щебень фракции 5,6-8 мм - 75-95, каменную мелочь фракции 2-5,6 мм - 0-10, дробленый песок фракции 0-2 мм - остальное. В качестве вяжущего используется полимерно-модифицированный битум в количестве 
6,5% сверх 100% от минеральной части. При этом требуется обязательное применение стабилизирующей добавки в количестве 0,5% сверх 100% от минеральной части.
Наиболее близким техническим решением является дренирующая асфальтобетонная смесь (Нормы на асфальтобетон 2011. Совещательная комиссия по покрытиям PANK ry. ЗАО «Петербург-Дорсервис», www.dor.spb.ru), включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество - дорожный битум или модифицированный битум, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Щебень фракции 8-11,2 мм - 0-10
Щебень фракции 5,6-8 мм - 23-53
Щебень фракции 4-5,6 мм - 13-49
Каменная мелочь фракции 2-4 мм - 0-22
Песок - отсев дробления фракции до 2 мм - 12-23
Дорожный битум или дорожный битум, модифицированный каучуком, - 5,0-5,8.
Кроме того, для предотвращения стекания вяжущего рекомендуется применение целлюлозных добавок или природного асфальта.
Однако указанная смесь без использования модифицированного битума и/или стабилизирующих добавок (целлюлозного волокна или природного асфальта) не способна долговременно служить в условиях континентального климата, характерного для значительной части Российской Федерации, использование этих компонентов существенно повышает стоимость дренирующего асфальтобетона, что является одной из основных причин отсутствия этого вида асфальтобетона на дорогах нашей страны.
Задачей изобретения является получение дренирующих асфальтобетонных смесей с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшей себестоимостью за счет использования вторичного сырья (бывших в употреблении автомобильных шин и линейного полиэтилена низкой плотности), утилизация которого в значительной степени способствует снижению наносимого экологии ущерба.
Сущность изобретения заключается в том, что резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, при этом имеет остаточную пористость от 14 до 25% и в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень - 65-81; вязкий нефтяной дорожный битум - 4,0-6,0; резиновая крошка - 0,6-0,9; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности - 0,2-0,3; песок из отсевов дробления - остальное.
Введение мелкодисперсной резиновой крошки совместно с полиолефиновым компонентом способствует улучшению всего комплекса физико-механических свойств дренирующей асфальтобетонной смеси. Такой эффект связан с особенностью получаемой структуры: щебеночный каркас связан не малопрочным битумным вяжущим, а резино-полимерно-битумным вяжущим, более устойчивым к образованию трещин и пластических деформаций. Кроме того, резиновая крошка выполняет здесь еще и роль стабилизатора, и предложенная резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь за счет использования вторичного сырья получается дешевле.
Характеристики исходных материалов
1. Щебень.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался щебень фракции 5-10 мм производства ОАО «Орское карьероуправление», г.Орск. Основные свойства щебня представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Основные свойства щебня ОАО «Орское карьероуправление» | ||||
| Порода | Марка по дробимости | Марка по истираемости | Марка по морозостойкости | Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % по массе |
| Габбро | 1400 | И1 | F300 | 6,3 |
2. Песок.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался песок из отсевов дробления щебня из гравия производства ООО «Инерт» Краснодарского края фракции 0-5 мм: марка по прочности - 1000, содержание глинистых частиц, определяемых методом набухания - 0,05%.
3. Дорожный битум.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90 производства Саратовского нефтеперерабатывающего завода. Основные свойства битума представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||
| Физико-механические показатели битума БНД 60/90 | |||||||
| Глубина проникания иглы, 0,1 мм | Температура размягчения по кольцу и шару, °С | Растяжимость, см | Температура хрупкости, °С | Температура вспышки, °С | Изменение температуры размягчения после прогрева, °С | ||
| при +25°С | при 0°С | при +25°С | при 0°С | ||||
| 73 | 23 | 50 | 98 | 3,7 | -20 | 294 | 4 |
4. Вторичный линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП-В) изготавливается из бывшей в эксплуатации стрейч-пленки путем ее дробления, отмывки от посторонних примесей и регранулирования. Его физико-химические показатели приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |
| Физико-механические показатели вторичного линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП-В) | |
| Плотность, кг/м3 при 23°С при 20°С | 918-923920-925 |
| Показатель текучести расплава при 190°С и нагрузке 2,16 кг, г/10 мин | 1,5-2,4 |
| Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, %, не более | ±10 |
| Количество включений, шт., не более | 20 |
| Отношение показателя текучести расплава ПТР21,6/ПТР2,16 | 20-35 |
| Предел текучести при растяжении, МПа, не менее | 10 |
| Прочность при разрыве, МПа, не менее | 28 |
| Относительное удлинение при разрыве, %, не менее | 700 |
5. Резиновая крошка.
Резиновая крошка - продукт переработки изношенных автомобильных шин. Использовалась резиновая крошка с размером частиц до 1 мм, изготовленная в соответствии с ТУ 38-108035-97.
Пример. Для экспериментальной проверки заявленных составов были приготовлены 5 вариантов смесей. Образцы изготавливались следующим образом: в предварительно нагретые до 220°С минеральные материалы (щебень и песок из отсевов дробления) вводились гранулы вторичного полиэтилена. Смесь перемешивалась в лабораторной мешалке в течение 1 минуты. Затем в нее подавались битум, нагретый до температуры 150°С, и резиновая крошка, и смесь дополнительно перемешивалась в течение 2 минут. После этого из нее готовились стандартные цилиндрические образцы диаметром 71,4 мм. Уплотнение образцов производилось по ГОСТ 12801-98 как для образцов из горячих смесей, содержащих более 50% щебня по массе.
Разработанные дренирующие смеси готовились с различным процентным содержанием резиновой крошки от 0,45 до 1,05 с шагом 0,15% и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности от 0,15 до 0,35 с шагом 0,05% при их суммарном содержании 0,6-1,4% от массы минерального материала.
За основные характеристики качества дренирующего асфальтобетона приняты остаточная пористость, пределы прочности при температуре 20°С и 50°С, трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С и коэффициенты теплостойкости и длительной водостойкости. Очень важным является коэффициент теплостойкости, поскольку он показывает, как реагирует прочность материала на изменение температуры, и чем он меньше, тем лучше.
Из проведенных сравнительных испытаний и анализа полученных результатов установили, что асфальтобетонные смеси предлагаемых составов обладают улучшенными физико-механическими свойствами по сравнению со смесями прототипа.
Наилучшие показатели предлагаемой асфальтобетонной смеси наблюдались при введении резиновой крошки в пределах от 0,6 до 0,9% от массы минерального материала и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности в пределах от 0,2 до 0,3%. Для этих величин значения остаточной пористости соответственно равны 14 и 25%.
Исследуемые составы смесей и результаты их испытаний приведены в таблице 4.
Из результатов, приведенных в таблице 4, видно, что образцы из предлагаемого состава при низком водонасыщении характеризуются повышенными показателями трещиностойкости, водостойкости, теплостойкости и предела прочности при 50°С. Полученные данные свидетельствуют о том, что асфальтобетоны предлагаемых составов характеризуются повышенной по сравнению с прототипом деформационной устойчивостью, трещиностойкостью и водостойкостью.
Кроме того, разработанный состав обеспечивает утилизацию изношенных автомобильных шин, что в современном мире, где число автомобилей неуклонно растет, приобретает большое экологическое и экономическое значение.
Предложенная резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь за счет применения вторичного сырья вместо дорогих стабилизирующих добавок значительно дешевле аналогов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, отличающаяся тем, что имеет остаточную пористость от 14 до 25% и в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Щебень | 65-81 |
| Вязкий нефтяной дорожный битум | 4,0-6,0 |
| Резиновая крошка | 0,6-0,9 |
| Вторичный линейный |  |
| полиэтилен низкой плотности | 0,2-0,3 |
| Песок из отсевов дробления | остальное |
www.freepatent.ru
Резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь | Банк патентов
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов. Технический результат изобретения: улучшение физико-механических свойств дренирующих асфальтобетонов и уменьшение их стоимости. Резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь имеет пористость 14-25% и включает щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, при этом, в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень 65-81; вязкий нефтяной дорожный битум 4,0-6,0; резиновая крошка 0,6-0,9; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности 0,2-0,3; песок из отсевов дробления остальное. 4 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов.
В развитых странах мира в качестве материала верхнего слоя покрытия широкое применение находит дренирующий асфальтобетон, основной особенностью которого является наличие системы сообщающихся пор вследствие высокой остаточной пористости (свыше 12-14%), позволяющей быстро отводить воду с поверхности дороги. Шероховатая текстура поверхности из такого материала и быстрое осушение поверхности способствует значительному повышению уровня безопасности участников движения. Кроме того, доказанным преимуществом дренирующих асфальтобетонов является существенное снижение шума, возникающего при контакте шины автомобиля с покрытием.
При значениях остаточной пористости менее 12% вода застаивается в порах, снижая прочность покрытия, а в условиях переменного замораживания-оттаивания увеличивающийся в объеме лед разрушает конструктивный слой.
Известен состав дренирующей асфальтобетонной смеси РА8 (TL Asphalt-StB 07 Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut fur den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen) для устройства покрытия проезжей части дорог, минеральная часть которой содержит, мас.%: щебень фракции 8-11,2 мм - 0-10, щебень фракции 5,6-8 мм - 75-95, каменную мелочь фракции 2-5,6 мм - 0-10, дробленый песок фракции 0-2 мм - остальное. В качестве вяжущего используется полимерно-модифицированный битум в количестве ≥6,5% сверх 100% от минеральной части. При этом требуется обязательное применение стабилизирующей добавки в количестве ≥0,5% сверх 100% от минеральной части.
Наиболее близким техническим решением является дренирующая асфальтобетонная смесь (Нормы на асфальтобетон 2011. Совещательная комиссия по покрытиям PANK ry. ЗАО «Петербург-Дорсервис», www.dor.spb.ru), включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество - дорожный битум или модифицированный битум, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Щебень фракции 8-11,2 мм - 0-10
Щебень фракции 5,6-8 мм - 23-53
Щебень фракции 4-5,6 мм - 13-49
Каменная мелочь фракции 2-4 мм - 0-22
Песок - отсев дробления фракции до 2 мм - 12-23
Дорожный битум или дорожный битум, модифицированный каучуком, - 5,0-5,8.
Кроме того, для предотвращения стекания вяжущего рекомендуется применение целлюлозных добавок или природного асфальта.
Однако указанная смесь без использования модифицированного битума и/или стабилизирующих добавок (целлюлозного волокна или природного асфальта) не способна долговременно служить в условиях континентального климата, характерного для значительной части Российской Федерации, использование этих компонентов существенно повышает стоимость дренирующего асфальтобетона, что является одной из основных причин отсутствия этого вида асфальтобетона на дорогах нашей страны.
Задачей изобретения является получение дренирующих асфальтобетонных смесей с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшей себестоимостью за счет использования вторичного сырья (бывших в употреблении автомобильных шин и линейного полиэтилена низкой плотности), утилизация которого в значительной степени способствует снижению наносимого экологии ущерба.
Сущность изобретения заключается в том, что резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, при этом имеет остаточную пористость от 14 до 25% и в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень - 65-81; вязкий нефтяной дорожный битум - 4,0-6,0; резиновая крошка - 0,6-0,9; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности - 0,2-0,3; песок из отсевов дробления - остальное.
Введение мелкодисперсной резиновой крошки совместно с полиолефиновым компонентом способствует улучшению всего комплекса физико-механических свойств дренирующей асфальтобетонной смеси. Такой эффект связан с особенностью получаемой структуры: щебеночный каркас связан не малопрочным битумным вяжущим, а резино-полимерно-битумным вяжущим, более устойчивым к образованию трещин и пластических деформаций. Кроме того, резиновая крошка выполняет здесь еще и роль стабилизатора, и предложенная резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь за счет использования вторичного сырья получается дешевле.
Характеристики исходных материалов
1. Щебень.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался щебень фракции 5-10 мм производства ОАО «Орское карьероуправление», г.Орск. Основные свойства щебня представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Основные свойства щебня ОАО «Орское карьероуправление» | ||||
| Порода | Марка по дробимости | Марка по истираемости | Марка по морозостойкости | Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % по массе |
| Габбро | 1400 | И1 | F300 | 6,3 |
2. Песок.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался песок из отсевов дробления щебня из гравия производства ООО «Инерт» Краснодарского края фракции 0-5 мм: марка по прочности - 1000, содержание глинистых частиц, определяемых методом набухания - 0,05%.
3. Дорожный битум.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90 производства Саратовского нефтеперерабатывающего завода. Основные свойства битума представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||
| Физико-механические показатели битума БНД 60/90 | |||||||
| Глубина проникания иглы, 0,1 мм | Температура размягчения по кольцу и шару, °С | Растяжимость, см | Температура хрупкости, °С | Температура вспышки, °С | Изменение температуры размягчения после прогрева, °С | ||
| при +25°С | при 0°С | при +25°С | при 0°С | ||||
| 73 | 23 | 50 | 98 | 3,7 | -20 | 294 | 4 |
4. Вторичный линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП-В) изготавливается из бывшей в эксплуатации стрейч-пленки путем ее дробления, отмывки от посторонних примесей и регранулирования. Его физико-химические показатели приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |
| Физико-механические показатели вторичного линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП-В) | |
| Плотность, кг/м3 при 23°С при 20°С | 918-923920-925 |
| Показатель текучести расплава при 190°С и нагрузке 2,16 кг, г/10 мин | 1,5-2,4 |
| Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, %, не более | ±10 |
| Количество включений, шт., не более | 20 |
| Отношение показателя текучести расплава ПТР21,6/ПТР2,16 | 20-35 |
| Предел текучести при растяжении, МПа, не менее | 10 |
| Прочность при разрыве, МПа, не менее | 28 |
| Относительное удлинение при разрыве, %, не менее | 700 |
5. Резиновая крошка.
Резиновая крошка - продукт переработки изношенных автомобильных шин. Использовалась резиновая крошка с размером частиц до 1 мм, изготовленная в соответствии с ТУ 38-108035-97.
Пример. Для экспериментальной проверки заявленных составов были приготовлены 5 вариантов смесей. Образцы изготавливались следующим образом: в предварительно нагретые до 220°С минеральные материалы (щебень и песок из отсевов дробления) вводились гранулы вторичного полиэтилена. Смесь перемешивалась в лабораторной мешалке в течение 1 минуты. Затем в нее подавались битум, нагретый до температуры 150°С, и резиновая крошка, и смесь дополнительно перемешивалась в течение 2 минут. После этого из нее готовились стандартные цилиндрические образцы диаметром 71,4 мм. Уплотнение образцов производилось по ГОСТ 12801-98 как для образцов из горячих смесей, содержащих более 50% щебня по массе.
Разработанные дренирующие смеси готовились с различным процентным содержанием резиновой крошки от 0,45 до 1,05 с шагом 0,15% и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности от 0,15 до 0,35 с шагом 0,05% при их суммарном содержании 0,6-1,4% от массы минерального материала.
За основные характеристики качества дренирующего асфальтобетона приняты остаточная пористость, пределы прочности при температуре 20°С и 50°С, трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С и коэффициенты теплостойкости и длительной водостойкости. Очень важным является коэффициент теплостойкости, поскольку он показывает, как реагирует прочность материала на изменение температуры, и чем он меньше, тем лучше.
Из проведенных сравнительных испытаний и анализа полученных результатов установили, что асфальтобетонные смеси предлагаемых составов обладают улучшенными физико-механическими свойствами по сравнению со смесями прототипа.
Наилучшие показатели предлагаемой асфальтобетонной смеси наблюдались при введении резиновой крошки в пределах от 0,6 до 0,9% от массы минерального материала и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности в пределах от 0,2 до 0,3%. Для этих величин значения остаточной пористости соответственно равны 14 и 25%.
Исследуемые составы смесей и результаты их испытаний приведены в таблице 4.
Из результатов, приведенных в таблице 4, видно, что образцы из предлагаемого состава при низком водонасыщении характеризуются повышенными показателями трещиностойкости, водостойкости, теплостойкости и предела прочности при 50°С. Полученные данные свидетельствуют о том, что асфальтобетоны предлагаемых составов характеризуются повышенной по сравнению с прототипом деформационной устойчивостью, трещиностойкостью и водостойкостью.
Кроме того, разработанный состав обеспечивает утилизацию изношенных автомобильных шин, что в современном мире, где число автомобилей неуклонно растет, приобретает большое экологическое и экономическое значение.
Предложенная резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь за счет применения вторичного сырья вместо дорогих стабилизирующих добавок значительно дешевле аналогов.
bankpatentov.ru
РЕЗИНИРОВАННАЯ ДРЕНИРУЮЩАЯ АСФАЛЬТОБЕТОННАЯ СМЕСЬ
Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для строительства, ремонта и капитального ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий, а также для устройства и ремонта слоев проезжей части мостов и путепроводов.
В развитых странах мира в качестве материала верхнего слоя покрытия широкое применение находит дренирующий асфальтобетон, основной особенностью которого является наличие системы сообщающихся пор вследствие высокой остаточной пористости (свыше 12-14%), позволяющей быстро отводить воду с поверхности дороги. Шероховатая текстура поверхности из такого материала и быстрое осушение поверхности способствует значительному повышению уровня безопасности участников движения. Кроме того, доказанным преимуществом дренирующих асфальтобетонов является существенное снижение шума, возникающего при контакте шины автомобиля с покрытием.
При значениях остаточной пористости менее 12% вода застаивается в порах, снижая прочность покрытия, а в условиях переменного замораживания-оттаивания увеличивающийся в объеме лед разрушает конструктивный слой.
Известен состав дренирующей асфальтобетонной смеси РА8 (TL Asphalt-StB 07 Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut fur den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen) для устройства покрытия проезжей части дорог, минеральная часть которой содержит, мас.%: щебень фракции 8-11,2 мм - 0-10, щебень фракции 5,6-8 мм - 75-95, каменную мелочь фракции 2-5,6 мм - 0-10, дробленый песок фракции 0-2 мм - остальное. В качестве вяжущего используется полимерно-модифицированный битум в количестве ≥6,5% сверх 100% от минеральной части. При этом требуется обязательное применение стабилизирующей добавки в количестве ≥0,5% сверх 100% от минеральной части.
Наиболее близким техническим решением является дренирующая асфальтобетонная смесь (Нормы на асфальтобетон 2011. Совещательная комиссия по покрытиям PANK ry. ЗАО «Петербург-Дорсервис», www.dor.spb.ru), включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество - дорожный битум или модифицированный битум, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Щебень фракции 8-11,2 мм - 0-10
Щебень фракции 5,6-8 мм - 23-53
Щебень фракции 4-5,6 мм - 13-49
Каменная мелочь фракции 2-4 мм - 0-22
Песок - отсев дробления фракции до 2 мм - 12-23
Дорожный битум или дорожный битум, модифицированный каучуком, - 5,0-5,8.
Кроме того, для предотвращения стекания вяжущего рекомендуется применение целлюлозных добавок или природного асфальта.
Однако указанная смесь без использования модифицированного битума и/или стабилизирующих добавок (целлюлозного волокна или природного асфальта) не способна долговременно служить в условиях континентального климата, характерного для значительной части Российской Федерации, использование этих компонентов существенно повышает стоимость дренирующего асфальтобетона, что является одной из основных причин отсутствия этого вида асфальтобетона на дорогах нашей страны.
Задачей изобретения является получение дренирующих асфальтобетонных смесей с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшей себестоимостью за счет использования вторичного сырья (бывших в употреблении автомобильных шин и линейного полиэтилена низкой плотности), утилизация которого в значительной степени способствует снижению наносимого экологии ущерба.
Сущность изобретения заключается в том, что резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь, включающая щебень, песок из отсевов дробления и вяжущее вещество, при этом имеет остаточную пористость от 14 до 25% и в качестве вяжущего вещества содержит резино-полимерно-битумное вяжущее на основе вязкого нефтяного дорожного битума, вторичного линейного полиэтилена низкой плотности и резиновой крошки размером до 1 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень - 65-81; вязкий нефтяной дорожный битум - 4,0-6,0; резиновая крошка - 0,6-0,9; вторичный линейный полиэтилен низкой плотности - 0,2-0,3; песок из отсевов дробления - остальное.
Введение мелкодисперсной резиновой крошки совместно с полиолефиновым компонентом способствует улучшению всего комплекса физико-механических свойств дренирующей асфальтобетонной смеси. Такой эффект связан с особенностью получаемой структуры: щебеночный каркас связан не малопрочным битумным вяжущим, а резино-полимерно-битумным вяжущим, более устойчивым к образованию трещин и пластических деформаций. Кроме того, резиновая крошка выполняет здесь еще и роль стабилизатора, и предложенная резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь за счет использования вторичного сырья получается дешевле.
Характеристики исходных материалов
1. Щебень.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался щебень фракции 5-10 мм производства ОАО «Орское карьероуправление», г.Орск. Основные свойства щебня представлены в таблице 1.
|
2. Песок.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался песок из отсевов дробления щебня из гравия производства ООО «Инерт» Краснодарского края фракции 0-5 мм: марка по прочности - 1000, содержание глинистых частиц, определяемых методом набухания - 0,05%.
3. Дорожный битум.
Для приготовления резинированных дренирующих асфальтобетонных смесей использовался нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90 производства Саратовского нефтеперерабатывающего завода. Основные свойства битума представлены в таблице 2.
|
4. Вторичный линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП-В) изготавливается из бывшей в эксплуатации стрейч-пленки путем ее дробления, отмывки от посторонних примесей и регранулирования. Его физико-химические показатели приведены в таблице 3.
|
5. Резиновая крошка.
Резиновая крошка - продукт переработки изношенных автомобильных шин. Использовалась резиновая крошка с размером частиц до 1 мм, изготовленная в соответствии с ТУ 38-108035-97.
Пример. Для экспериментальной проверки заявленных составов были приготовлены 5 вариантов смесей. Образцы изготавливались следующим образом: в предварительно нагретые до 220°С минеральные материалы (щебень и песок из отсевов дробления) вводились гранулы вторичного полиэтилена. Смесь перемешивалась в лабораторной мешалке в течение 1 минуты. Затем в нее подавались битум, нагретый до температуры 150°С, и резиновая крошка, и смесь дополнительно перемешивалась в течение 2 минут. После этого из нее готовились стандартные цилиндрические образцы диаметром 71,4 мм. Уплотнение образцов производилось по ГОСТ 12801-98 как для образцов из горячих смесей, содержащих более 50% щебня по массе.
Разработанные дренирующие смеси готовились с различным процентным содержанием резиновой крошки от 0,45 до 1,05 с шагом 0,15% и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности от 0,15 до 0,35 с шагом 0,05% при их суммарном содержании 0,6-1,4% от массы минерального материала.
За основные характеристики качества дренирующего асфальтобетона приняты остаточная пористость, пределы прочности при температуре 20°С и 50°С, трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С и коэффициенты теплостойкости и длительной водостойкости. Очень важным является коэффициент теплостойкости, поскольку он показывает, как реагирует прочность материала на изменение температуры, и чем он меньше, тем лучше.
Из проведенных сравнительных испытаний и анализа полученных результатов установили, что асфальтобетонные смеси предлагаемых составов обладают улучшенными физико-механическими свойствами по сравнению со смесями прототипа.
Наилучшие показатели предлагаемой асфальтобетонной смеси наблюдались при введении резиновой крошки в пределах от 0,6 до 0,9% от массы минерального материала и вторичного линейного полиэтилена низкой плотности в пределах от 0,2 до 0,3%. Для этих величин значения остаточной пористости соответственно равны 14 и 25%.
Исследуемые составы смесей и результаты их испытаний приведены в таблице 4.
Из результатов, приведенных в таблице 4, видно, что образцы из предлагаемого состава при низком водонасыщении характеризуются повышенными показателями трещиностойкости, водостойкости, теплостойкости и предела прочности при 50°С. Полученные данные свидетельствуют о том, что асфальтобетоны предлагаемых составов характеризуются повышенной по сравнению с прототипом деформационной устойчивостью, трещиностойкостью и водостойкостью.
Кроме того, разработанный состав обеспечивает утилизацию изношенных автомобильных шин, что в современном мире, где число автомобилей неуклонно растет, приобретает большое экологическое и экономическое значение.
Предложенная резинированная дренирующая асфальтобетонная смесь за счет применения вторичного сырья вместо дорогих стабилизирующих добавок значительно дешевле аналогов.
edrid.ru
Основные технические стандарты для ЩМА/ДА
Наиболее важные технические требования для покрытий из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА) и дренирующего асфальтобетона (ДА) относятся к его компонентам, связывающей основе и составу смеси. Волокнистые материалы позволяют повысить уровень вязки и предохраняют от протекания смолы из смеси компонентов.
Согласно немецкому руководству по стандартизации дорожных покрытий (RStO) любая дорога соответствует одному из дорожных классов (SV или от I до VI). Строительство зависит от класса дороги, которое определяется до его начала или реконструкции.
Классы дорог
На рисунке: RStO 01, руководство по стандартизации дорожного покрытия
Основанные на немецких технических требованиях и опыте некоторые важные рекомендации для строительства даны в следующей таблице:
Журнал ZTV Asphalt-StB 07, Немецкие дополнительные технические условия договора и предписания для строительства дорожных асфальтовых покрытий
| (): Только в особых случаях | D: Слой износа |
| Сокращения: | B: Подстилающий слой |
| AC: Асфальтобетон | Особое давление |
| SMA: ЩМА, щебеночно-мастичный асфальтобетон | Нормальное давление |
| PA: ДА, дренирующий асфальтобетон | Легкое давление |
Щебеночно-мастичный асфальтобетон по немецкому стандарту
* Фактор α указывает плотность смеси компонентов Рисунок: Отрывок из журнала TL Asphalt-StB 07, Немецкие технические условия для выпуска асфальтовых смесей для строительства дорожных покрытий
Рисунок: Отрывок из журнала ZTV Asphalt-StB 07, Немецкие дополнительные технические условия договора и положения для строительства дорожных асфальтовых покрытий*² Рисунок: Отрывок из журнала ZTV BEA-StB 09, Немецкие дополнительные условия договора и положения строительного обслуживания дорожных асфальтовых покрытий
Градации щебеночно-мастичного асфальтобетон по немецким стандартам
Щебеночно-мастичный асфальтобетон 11 S
Щебеночно-мастичный асфальтобетон 8 S
Щебеночно-мастичный асфальтобетон 5 S
Щебеночно-мастичный асфальтобетон 8 N
Щебеночно-мастичный асфальтобетон 5 N
Дренирующий асфальтобетон по немецким стандартам
1 Нижний слой двухслойного дренирующего асфальта 2 Фактор α указывает плотность смеси компонентовРисунок: Отрывок из TL Asphalt-StB 07, Немецкие технические условия выпуска асфальтовых смесей для строительства дорожных покртий
Рисунок: Отрывко из ZTV Asphalt-StB 07, Немецкие дополнительные технические условия для контракта и положения для строительства дорожного асфальтового покрытия
Градации дренирующего асфальтобетона по немецким стандартам
Дренирующий асфальтобетон 16
Дренирующий асфальтобетон 11
Дренирующий асфальтобетон 8
xn----7sbfgw1bhw5i.xn--p1ai
