Оценка влияния количества асфальтогранулята и технологии его подачи на свойства приготавливаемых асфальтобетонных смесей

Аннотация

Д.С. Черных, Д.А.Строев, Д.В.Задорожний, С.В. Горелов

Дата поступления статьи: 18.11.2013

В статье рассмотрено влияние количества добавки асфальтогранулята на свойства асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов. Также рассмотрено влияние технологии подачи асфальтогранулята на физико-механические свойства асфальтобетонных смесей.

Ключевые слова: асфальтогранулят, асфальтобетон, вяжущее, физико-механические свойства, однородность.

05.23.17 - Строительная механика

08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности)

В настоящее время в РФ актуален вопрос использования новых дорожно-строительных материалов, получаемых с использованием переработанного старого асфальтобетона (асфальтогранулята) для устройства покрытий и оснований дорожных одежд, что вызвано увеличением цен на битум и другие составляющие битумоминеральных смесей [1]. Мировая практика применения асфальтового лома старых покрытий показывает, что такие страны, как США, Англия, Германия и Франция, повторно используют весь переработанный материал (100%), Япония, Чехия и Словакия - 80%, Венгрия - 60% и Польша - 50%.
Как показывают результаты многочисленных исследований, при переработке асфальтобетонного лома и его повторном использовании, содержащиеся в нем минеральные составляющие, сохранившие на своей поверхности пленку асфальтового вяжущего, обнаруживают свойства, характерные для активированных материалов [2]. Повторное применение старого асфальтобетона в дорожном строительстве позволяет уменьшить дефицит кондиционных минеральных и вяжущих материалов, сократить расходы на их перевозку, способствует решению проблем утилизации асфальтобетонного лома и охраны окружающей среды.
В данной работе проведены исследование влияния количества АГ и технологии его подачи на свойства асфальтобетонов, на примере крупнозернистых пористых асфальтобетонных смесей и мелкозернистых плотных смесей типа «А», по специальной программе. Моделировался процесс приготовления асфальтобетонной смеси в смесительной установке АБЗ. С этой целью АГ вводили на каменный материал, нагретый до специально рассчитанной температуры, зависящей преимущественно от его влажности и количества (рис.1) [3,5,6], позволяющей до требуемой степени разогреть фрезерованный асфальтобетон и в то же время сохранить вяжущее, находящееся в нем не состарившимся и не пережженным. При данных температурах агломераты фрезерованного асфальтобетона распадаются на составные части и равномерно распределяются в общей массе смеси. Необходимо учитывать, что мелкодисперсный заполнитель уже обработан битумным вяжущим, это значительно облегчает процесс перемешивания смеси, а так же позволяет снизить водонасыщение материала [4,10]. Согласно результатам исследований Лукашевича В.Н., для предотвращения избирательной фильтрации легких углеводородных компонентов битумного вяжущего в поры минерального заполнителя, желательно применение двухстадийной технологии обработки минерального материала вяжущим. Это связано с тем, что при исследовании разреза щебенки из гранита, обработанного битумом, установлена адсорбция компонентов нефтяного битума. Таким образом, использование АГ в качестве элемента заполняющей части смеси позволяет предотвратить избирательную фильтрацию компонентов битума в поры минерального материала, т.к., по сути, является особым видом двухстадийной технологии обработки минерального материала вяжущим [9,10].
Проведенные исследования показали, что для обеспечения хорошего качества, а также стабильных и высоких физико-механических показателей необходимо ограничить количество добавляемого АГ – не более 20% от массы минерального материала при холодной подаче АГ на разогретый каменный материал и не более 30% при подаче предварительно нагретого АГ. Также необходимо следить за влажностью АГ, т.к. ее увеличение при подаче холодного АГ ведет к значительному повышению температуры нового минерального материала, и приводит к высоким энергетическим затратам.

Рис. - 1. - Значения температуры минеральных материалов в зависимости от количества асфальтогранулята в сухом состоянии

На рисунке 2 и в таблицах 1,2, показаны физико-механические свойства мелкозернистого плотного асфальтобетона типа А и крупнозернистого пористого асфальтобетона, с добавкой АГ, при его горячей и холодной подачах.
Анализируя полученные результаты можно сделать следующие выводы:
- снижение показателей водонасыщения и повышение коэффициента водостойкости можно объяснить тем, что в асфальтогрануляте уже содержатся, зерна обработанные вяжущим. Так же по данным А.С. Колбановской в процессе поликонденсации возрастает адсорбция битума, по мере старения асфальтобетона увеличивается, что способствует увеличению водостойкости. Следует отметить более интенсивное повышение водостойкости при предварительном прогреве АГ;
- с увеличением количества асфальтогранулята наблюдается снижение показателей предела прочности при сжатии при 0 °С и трещиностойкости. Это связано с увеличением количества состарившегося вяжущего в составе асфальтобетона;
- увеличение количества асфальтогранулята, ведет к падению коэффициента внутреннего трения, наблюдается повышение показателя коэффициента сцепления при сдвиге при температуре 50 °С, в результате повышения вязкости битума за счет объединения нового и старого вяжущего.
Таблица № 1
Физико-механические показатели горячей крупнозернистой пористой асфальтобетонной смеси с добавлением 35% асфальтогранулята

Таблица № 2
Физико-механические показатели плотной асфальтобетонной смеси типа «А» с применением 35% асфальтогранулята

- с увеличением количества асфальтогранулята, наблюдается возрастание показателя предела прочности при сжатии при температурах 20 и 50°С. Для асфальтобетонных смесей с горячей подачей асфальтогранулята характерны более высокие значения физико-механических показателей, что обусловлено лучшей обволакиваемостью и однородностью в процессе перемешивания;

а)                                                              б)

 в)

Рис. 2.  а) Водонасыщение; б) Предел прочности при 50 °С;
в) коэффициент водостойкости асфальтобетона типа «А» с различным количеством АГ

Минеральные материалы, содержащиеся в АГ, обладающие меньшей собственной шероховатостью совокупно с высокопрочным вяжущим уменьшают угол внутреннего трения;
С введением в состав заполняющей части АГ, в пределах до 20-30% масс, позволяет повысить теплостойкость смесей, сократить водонасыщение повысить прочность при сжатии при 200С и 500С.
Использование асфальтогранулята для приготовления асфальтобетонных смесей эффективно и целесообразно, так как с одной стороны, позволяет получить значительную экономию дорожно-строительных материалов, с другой стороны обеспечивает высокую водо- и теплоустойчивость асфальтобетонных смесей, приготовленных на его основе.

Литература:

1.Костельов, М.П. Технология холодного ресайклинга способна быстрее, дешевле и больше ремонтировать покрытий на дорогах России. //Дорожная Техника. – 2004. - № 3. - с. 98-102.
2. Бахрах Г.С. Свойства асфальтогранулобетона (АГБ) – продукта холодной регенерации дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием / Г.С. Бахрах // Науч.-техн. информ. сб. / Информавтодор. – М., 1999. – Вып. 12. – 32 с.
3. М VAG «Руководство по применению асфальтобетонной крошки» - FGSV Verlag, Кельн -2000г.
4. Epps, J. A., R. L. Terrel, D. N. Little, and R. J. Holmgreen. Guidelines for recycling asphalt pavements. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 49, 1980, pp. 144-176.
5. Symposium Recycling of Asphalt Pavement. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 49, 1997, pp. 685-802.
6. Kanhal, P.S., R.B. Mallick. Development of Rational and Practical Mix Design System for Full Depth Reclaimed (FDR) Mixes. University of New Hampshire. Final Report, 2002, pp.1-103.
7. СТБ 1705-2006 г. «Асфальтогранулят для транспортного строительства. Технические условия» - Минск, 2006г.
8. Wilson G., Williams G. Pavement bearing capacity computed by theory of layered systems // Proc. ASCE. - New York, 1950. - Vol. 76. -№ 16, pp. 85-98.
9. Сюньи Г.К. Регенерированный дорожный асфальтобетон./ Г.К. Сюньи, К.Х. Усманов, Э.С. Файнберг - М.: Транспорт, 1984. - 118 с.
10. Алиев A.M. Регенерация асфальтобетона./А.М.Алиев - Б.: Азернешр, 1985.- 275 с.164