02 марта 2016г.
В процессе эксплуатации автомобильной дороги на ее дорожную одежду воздействует ряд факторов, которые влияют в целом на состояние дороги, а, в частности, на состояние покрытия. Проблема колейности на асфальтобетонных покрытиях является весьма актуальной в условиях современного автомобильного движения. Колея на поверхности асфальтобетонного покрытия может образовываться под действием транспортных нагрузок по нескольким независящим друг от друга причинам: сдвиговое необратимое деформирование верхнего и нижнего слоев покрытия; необратимое деформирование нижележащих слоев основания и грунта земляного полотна; неравномерный износ и случай доуплотнения покрытия [1].
На сегодняшний день устройство верхних слоев дорожного покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона является наиболее перспективной ив России постоянно растет объем применения данного вида смеси [2].
Известно [3], что дорожные покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА) обладают более высокой устойчивостью к различным разрушающим воздействиям, деформации, колееобразованию, следовательно, они более долговечны, чем покрытия из других марок асфальта.
Одним из условий получения ЩМА является наличие в ней повышенного количества вяжущего для наиболее полного заполнения межкаменного пространства и для улучшения деформационных характеристик. Поэтому в его составе используют стабилизирующую добавку, которая и удерживает вяжущий материал.
Изучением свойств волокнистых отходов промышленности по сравнению с традиционно используемыми и обоснование целесообразности их применения в качестве стабилизирующей добавки в щебеночно-мастичном асфальтобетоне занималась Куцина Н.П.[4].
Ее работа стала предпосылкой для разработки эффективных составов стабилизирующих добавок на основе отходов промышленности и проведения дальнейших исследований физико-механических свойств щебеночно- мастичного асфальтобетона с их применением.
Были разработаны и исследованы стабилизирующие добавки различных составов с условными названиями: SA-80-1, SA-80-2, SA-70-1, SA-70-2, SA-70-3, SA-70-4, SA-70-5, SA-70-6 в сравнении с известной добавкой, имеющей коммерческое название «Viatop-66».Исходным сырьем для производства добавок явились отходы целюлозно-бумажной промышленности.
Практика эксплуатации асфальтобетонных дорожных покрытий показывает, что стандартный показатель – предел прочности при одноосном сжатии при температуре 50ºС не отражает реальных условий работы асфальтобетона в покрытии в теплый период года, что зачастую приводит к образованию пластических деформаций даже при выполнении требований по вышеназванному показателю.
В связи с этим в действующем стандарте ГОСТ 31015-2002 рекомендовано дополнительно определять показатель сдвигоустойчивости щебеночно-мастичного асфальтобетона при устройстве дорожных покрытий исходя из конкретных условий эксплуатации.
Для исследования влияния разработанных стабилизирующих добавок на сдвигоустойчивость асфальтобетона были изготовлены и испытаны по стандартным методикам согласно ГОСТ 12801-98 образцы из щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси ЩМА-20 непрерывного гранулометрического состава, подобранного в соответствии с ГОСТ 31015–2002.
С целью изучения влияния стабилизирующих добавок на физико-механические характеристики щебеночно-мастичного асфальтобетона были произведены испытания образцов, приготовленных с использованием щебеня гранитного фракции 5-10 мм ЗАО «Кировоградгранит» Новопавловского ГК и песка из отсева дробления фракции 0–5 мм ОАО «Павловскгранит». В качестве минерального порошка применялся тонкомолотый известняк МП-1 ОАО «Гурово-Бетон». В работе использовался нефтяной битум марки БНД 60/90 ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания», удовлетворяющий требованиям ГОСТ 22245-90.
Сдвигоустойчивость асфальтобетонов, в том числе и ЩМА, зависит от двух факторов: от величины внутреннего трения и сцепления при сдвиге. Получение асфальтобетона требуемой сдвигоустойчивости возможно путем достижения определенной величины внутреннего трения и обеспечения соответствующего сцепления системы.
Результаты исследований на сдвигоустойчивость и сцепление при сдвиге приведены на рисунке 2.
Для определения коэффициента внутреннего трения и оценки сдвигоустойчивости асфальтобетона были определены максимальные нагрузки и соответствующие предельные деформации стандартных цилиндрических образцов при двух напряженно деформированных состояниях: при одноосном сжатии и при сжатии специальным обжимным устройством по схеме Маршалла.
Исходя из представленных данных, коэффициент внутреннего трения щебеночно-мастичного асфальтобетона на основе добавок SA-70-1, SA-70-5 имеют более высокие показатели по сравнению с широко распространенной добавкой Viatop-66. Так, значение данного показателя с использованием стабилизатора Viatop-66 не превышает 0,91, а применение в ЩМАС разработанных стабилизирующих добавок с условными обозначениями SA-70-1, SA-70-5, SA-70-6, SA-70-4 позволяет достигнуть величины равной 0,93; 0,94 и 0,92 для последних двух соответственно. Применение других составов добавок позволяет также достигнуть высоких результатов, сопоставимых с европейским аналогом. При этом величина исследуемого показателя колеблется в пределах от 0,85 (SA-70-3) до 0,90 (SA-80-2).
Немаловажное значение
в обеспечении сдвигоустойчивости асфальтобетона имеет сцепление, обусловливаемое степенью
взаимодействия минеральных материалов с битумом. Сцепление при сдвиге при температуре 50 ºС у образцов
ЩМА с исследуемыми добавками оказалось
несколько ниже по сравнению с добавкой Viatop-66, величина
которой составила 0,37. Однако
наиболее высокие
значения поданному показателю имеют образцы ЩМА на основе следующих
добавок: SA-70-5, SA-70-3 и SA-80-1 и составляют 0,36 и 0,35 для последних двух соответственно.
Таким образом,
ЩМА с применением стабилизатора SA-70-5 показывает высокие
результаты коэффициента внутреннего трения и сцепления при сдвиге, что должно повысить
сдвигоустойчивость покрытия при высоких
летних температурах.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ №1950, а также проекта стратегического развития БГТУ им. В.Г. Шухова №2011-ПР-146.
Список литературы
1. Кирюхин, Г.Н. Устойчивость
к колееобразованию покрытий из щебеночно – мастичного асфальтобетона / Г.Н. Кирюхин. - Астана, 2007 - С. 20-25.
2. Арутюнов В. Первый опыт строительства покрытий
из щебеночно-мастичного асфальтобетона в России / Арутюнов В., Кирюхин Г.Н., Юмашев В. //ДорогиРоссии XXI века. - 2002. - № 3. - С. 58- 61.
3. Кирюхин, Г.Н. Устройство слоев износа из горячих
щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей
/ Г.Н. Кирюхин, С.Ф. Балашов,
М.Б. Сокальская // Труды СоюздорНИИ. Юбилейный выпуск. - М., 2001. - С. 76- 84.
4.
Куцына, Н.П. Применение волокнистых отходов промышленности в производстве щебеночно-мастичных асфальтобетонов / В.В. Ядыкина, Н.П. Куцына // Строительные материалы.-2007.-№5.- С. 28 – 29.
