Белгород, Белгородская область, Россия
ВАК 05.17.00 Химическая технология
ВАК 05.23.00 Строительство и архитектура
УДК 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
Несмотря на применение современных материалов и технологий для ремонта асфальтобетонных покрытий дорог, проблема устранения появляющихся на них дефектов продолжает оставаться актуальной. В современных экономических условиях наиболее перспективными и экономически выгодными являются технологии, позволяющие производить ремонт в течение года с использованием холодной асфальтобетонной смеси. Важной задачей в настоящее время является обеспечение возможности круглогодичного проведения работ по строительству и ремонту дорожных асфальтобетонных покрытий и повышение их долговечности. В связи с этим, актуально изучение эффективности влияния добавок на свойства холодных асфальтобетонов.
холодные асфальтобетонные смеси, добавки, слеживаемость, прочность.
Научно-технический прогресс постоянно диктует необходимость улучшения свойств материалов, используемых в дорожном строительстве. Холодные асфальтобетонные смеси не являются исключением. Одним из путей улучшения качества холодных асфальтобетонных смесей является повышение уплотняемости и сокращение сроков формирования их структуры за счет использования в их составе различных добавок [1–4].Независимо от способа приготовления и производителя холодных асфальтобетонных смесей, они должны быть удобоукладываемы, т. е. не комковаться и не слеживаться, оставаться длительное время рыхлыми и обладать надлежащей подвижностью [5–8]. Особенностью холодного асфальта является то, что он может находиться в рыхлом состоянии длительное время в зависимости от условий и температуры хранения, а также состава смеси [9].
В настоящее время на рынке дорожных материалов существует большое количество производителей различных добавок для холодных асфальтобетонных смесей, улучшающих их свойства. Актуальным является рассмотрение некоторых добавок, влияющих на их свойства, в сравнении.
Рынок предлагает дорожникам как множество различных добавок для холодного асфальтобетона, так и уже готовых холодных смесей. Из добавок можно отметить такие, как АЗОЛ, БИЭМ-ФК, КАДЭМ-ВТ, Карбоксипав, Асфакол, Асфакол-К, Staroil SS, Perma-Patch и другие. Готовые холодные асфальтобетонные смеси представлены такими наименованиями, как Мультигрейд-А, Макспэтч Асфальт, Asphacold, Асфалайт и другие [10–16].
Производители добавок гарантируют улучшение свойств холодных асфальтобетонных смесей, уменьшение слеживаемости, увеличение подвижности смесей. Поставщики готовых холодных смесей, в свою очередь, рекламируют свою продукцию.
Целью данной работы является оценка эффективности влияния добавок на свойства холодных асфальтобетонов на примере двух добавок и одной готовой смеси.
В лабораторных условиях были приготовлены холодные асфальтобетонные смеси с добавками АЗОЛ 8030 и Асфакол. Для приготовления холодных смесей типа Бх II марки использовался щебень гранитный фр. 5–
Физико-механические свойства добавок представлены в табл. 1.
Из вышеуказанных материалов были приготовлены смеси следующих составов:
- щебень гранитный фр. 5–
- песок из отсевов дробления фр. 0–
- модифицированное вяжущее – 5,2 % (битум БНД 60/90 – 70 %, добавка АСФАКОЛ или АЗОЛ 8030 – 30 %).
Также использовалась готовая смесь Мультигрейд-А типа Бх II марки. Мультигрейд-А представляет собой высокощебенистую асфальтобетонную смесь открытого типа, приготовленную на гелеобразном модифицированном вяжущем Мультигрейд [4–6]. Гелеобразное вяжущее Мультигрейд готовится путем химической модификации вязкого дорожного битума при использовании специальной добавки Мультигрейд, которая «загущает» консистенцию битума и превращает его в гель. Такое вяжущее формирует пленку увеличенной толщины, не стекающую с зерен щебня даже при температурах 150 ºС. Толстая пленка обеспечивает прочную связь между зернами каменного материала, стойкость смеси к избытку влаги, окислению и старению вяжущего. По данным [4] вяжущее в смеси Мультигрейд-А должно оставаться пластичным при низких зимних температурах, обладая при этом повышенной упругостью при высоких летних температурах.
Таблица 1
Физико-механические свойства добавок
|
Наименование показателя |
АСФАКОЛ |
АЗОЛ 8030 |
|
Состав |
Смесь высококипящих фракций растворителей, адгезионной присадки и полимеров |
Смесь высококипящих фракций керосина, дизельного топлива и адгезионной присадки |
|
Внешний вид при 20 ºС |
Гелеобразная масса от желтого до коричневого цвета |
Жидкая масса темно-коричневого цвета |
|
Температура вспышки в открытом тигле, ºС, не ниже |
110 |
91 |
|
Сцепление разжиженного добавкой битума с поверхностью щебня, балл |
4-5 |
4-5 |
Гарантийный срок хранения смеси, по данным поставщика, составляет 2 года. Используемая для испытаний смесь хранилась в герметичной упаковке производителя в течение 8 месяцев.
Изготовление и испытания асфальтобетонных образцов проводилось в соответствии с требованиями ГОСТ 12801-98 по следующим показателям: средняя плотность, водонасыщение, предел прочности при сжатии сухих и водонасыщенных образцов, предел прочности при сжатии после длительного водонасыщения, слеживаемость. Необходимо отметить очень резкий запах добавки АЗОЛ при изготовлении образцов.
Из рис. 1 очевидна большая подвижность смеси с добавкой АЗОЛ 8030, нежели готовой смеси Мультигрейд-А.
Рис. 1. Холодные асфальтобетонные смеси
Основным недостатком любого типа асфальтобетонной смеси является зависимость его свойств от температуры. Испытания холодных асфальтобетонных смесей проводятся до и после прогрева. Данные смеси содержат разжижитель, который со временем может испаряться. Таким образом, испытание смеси после прогрева ускоряет испарение разжижителя и показывает изменение свойств смеси в реальных условиях.
Установлено, что средняя плотность образцов с добавками Асфакол и АЗОЛ 8030 до и после прогрева составила 2,34 г/см3, готовой смеси Мультигрейд-А – 2,30 г/см 3.
Полученные результаты по показателю водонасыщения представлены на рис. 2, по показателю прочности – на рис. 3–5.
Рис. 2. Показатели водонасыщения холодных
асфальтобетонных смесей
Сравнивая результаты испытаний образцов, можно отметить, что холодные асфальтобетонные смеси Мультигрейд-А имеют высокое, в сравнении с другими смесями, водонасыщение и более низкую среднюю плотность. Так, водонасыщение образцов готовой смеси Мультигрейд-А до прогрева на 12,9 % выше, чем у смеси с добавкой Асфакол и на 17,8 % выше, чем с добавкой АЗОЛ 8030. Данный показатель после прогрева готовой смеси выше, чем у смесей с добавками Асфакол и АЗОЛ 8030 на 11,0 % и 20,0 % соответственно. Согласно ГОСТ 9128-2013 водонасыщение асфальтобетона из холодных смесей должно быть от 5 до 9 % по объему. Из графика видно, что все образцы по данному показателю соответствуют требованиям ГОСТ 9128-2013.
Рис. 3. Показатели предела прочности при сжатии сухих образцов
Асфальтобетон из готовой смеси Мультигрейд-А имеет очень высокие показатели прочности. Предел прочности при сжатии этих образцов до прогрева на 50,0 % выше, чем у образцов из смеси с добавкой Асфакол и на 54,2 % выше, чем с добавкой АЗОЛ 8030, после прогрева выше на 46,1 % и на 50,0 % соответственно.
Рис. 4. Предел прочности при сжатии
водонасыщенных образцов
Из рис. 4 следует, что предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов из смеси Мультигрейд-А остается по-прежнему значительно более высоким, чем у смесей с добавками Асфакол и АЗОЛ 8030, однако прочность образцов из готовой смеси после длительного водонасыщения резко падает и становится сравнимой с показателями прочности для образцов с добавками Асфакол и АЗОЛ 8030 (рис. 5), т.е. закономерно предположить, что водостойкость асфальтобетона из смеси Мультигрейд-А будет значительно ниже, чем с исследуемыми добавками.
Рис. 5.Предел прочности при сжатии
образцов после длительного водонасыщения
Показатели водостойкости и длительной водостойкости образцов из исследуемых смесей представлены в табл. 2.
Как и следовало ожидать, водостойкость смеси Мультигрейд-А до и после прогрева несколько выше, чем с двумя другими добавками, однако водостойкость при длительном водонасыщении указанной смеси резко уменьшилась по сравнению со смесями с добавками Асфакол и АЗОЛ 8030, что может привести к низкой долговечности покрытия или ремонтируемого участка из этого материала.
Таблица 2
Показатели водостойкости холодных асфальтобетонных смесей
|
Наименование показателя |
АСФАКОЛ |
АЗОЛ 8030 |
Мультигрейд-А |
|
Водостойкость до прогрева после прогрева |
0,67 0,71 |
0,73 0,77 |
0,79 0,81 |
|
Водостойкость при длительном водонасыщении до прогрева после прогрева |
0,58 0,64 |
0,64 0,62 |
0,33 0,38 |
Особое внимание следует уделить показателю слеживаемости. Под слеживаемостью холодных асфальтобетонных смесей понимается их способность к самопроизвольному образованию сравнительно прочных связей между частицами в процессе хранения или транспортирования. Сущность метода определения данного показателя заключается в оценке способности холодной смеси не слеживаться при хранении в штабеле. Этот показатель определяется количеством ударов, необходимых для полного разрушения образца конусом.
Для холодного асфальта очень важна способность длительное время находиться в рыхлом состоянии, обладать подвижностью. Рассмотрев результаты испытаний по показателю слеживаемости, можно отметить, что данный показатель смесей с добавками Асфакол и АЗОЛ 8030 составляет 0 ударов, а готовая смесь Мультигрейд-А имеет слеживаемость, равную 12 ударам, что не соответствует требованиям ГОСТ 9128-2013.
Таким образом, добавки АЗОЛ 8030 и Асфакол одинаково эффективны для применения в производстве холодных асфальтобетонных смесей, так как физико-механические показатели образцов из этих смесей удовлетворяют требованиям ГОСТ, а сами смеси не склонны к слеживаемости.
Образцы, заформованные из готовой смеси Мультигрейд-А, несмотря на высокие показатели прочности, имеют большее водонасыщение, чем образцы асфальтобетона с другими исследуемыми добавками и очень низкую водостойкость при длительном водонасыщении. Помимо этого, смесь имеет высокую слеживаемость, не удовлетворяющую требованиям ГОСТ 9128-2013.
*Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Белгородской области в рамках научного проекта № НК 14-41-08027/14 (р_офи_м) и Программы стратегического развития БГТУ им. В.Г. Шухова на 2012…2016 годы.
1. Игошкина А. Ю. Складируемые органоминеральные смеси для ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий // Архитектура и строительство. 2007. С. 15-20.
2. Высоцкая М.А., Чевтаева Е. В., Ширяев А. О. Холодные технологии дорожно-ремонтных работ // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. 2015. №6. С. 30-34.
3. Боровик В. С., Седова А. С. Организационные аспекты внедрения холодного асфальтобетона на предприятиях ОГУП «Волгоградавтодор» // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2009.№13.С.78-84.
4. Поздняков В.Р.Опыт применения холодных смесей Мультигрейд для текущего и аварийного ямочного ремонта // Дорожная техника-2006: каталог-справ. -М., 2006. -270 с.
5. ТР 171-06. Технические рекомендации по составам и технологии ремонта дорожных одежд с применением холодных битумно-минеральных смесей (холодного асфальта). Введ. 01.06.2006. М.:ГУП «НИИМОССТРОЙ» 2006. 5 с.
6. Андронов С.Ю., Трофименко Ю.А., Кочетков А.В. Технология производства холодного композиционного щебеночно-мастичного асфальта с дисперсным битумом // Интернет-журнал «Науковедение» Том 8, №2, 2016 [Электронный ресурс]. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/105TVN216.pdf (дата обращения 27.05.2016).
7. Мардиросова И.В. Зависимость физико-механических показателей холодных асфальтобетонных смесей от температуры их приготовления // Дороги и мосты. 2011. С. 250-255.
8. Вавилов П.В., Кравченко С.Е. Добавки в холодные асфальтобетоны из эмульсионно-минеральных смесей // Наука и техника. 2015. №6. С. 44-48.
9. Аминов Ш.Х., Струговец Б.И. Применение холодных асфальтобетонных смесей для круглогодичного ямочного ремонта автодорог // Строительные материалы. 2006. №11. С.60-62.
10. Сайт компании ООО «NovTecAs». Холодный асфальт - удобная укладка в любое время года [Электронный ресурс]. URL: http: //www.novtecas.ru/producty/holodnyj-asfalt (дата обращения 20.12.2015).
11. Сайт компании ООО «ИНТЕРРА». Холодный асфальт Asphacold [Электронный ресурс]. URL: http://www.asphacold.ru/html/produkciya/asphacold.php (дата обращения: 20.12.2015).
12. СП 78.13330.2012. Свод правил. Автомобильные дороги. Введ. 01.07.2013г. М.: Минрегион России: Изд-во Росстандарт 2012.
13. Котласский химический завод. Непожароопасные разжижители для битумных эмульсий и холодного асфальта. Азол 8030 марка С. [Электронный ресурс.] URL: http://kchz.ru/item/azol-8030-c (дата обращения 13.11.2015).
14. Star Asphalt S. p. A. Продукция Star Asphalt. Добавки для приготовления холодного асфальта. [Электронный ресурс]. URL: http://starasphalt.ru/production/dobavki-dlya-proizvodstva-xolodnogo-asfalta.html (дата обращения 13.11 2015).
15. Onfield Jean-Noёl. «Холодная битумная смесь» // Route actual.2011.№196.29 С.
16. Yu Zu-jun., J. Guizhou Uniu. «Холодные смеси» // Technology Nature Science Education. 2007.№5.С.89-91
