К.т.н. Галдина В.Д.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, Россия

Применение пористых заполнителей

для повышения температурной трещиностойкости

битумоминеральных композиций

Заполнители из пористых каменных материалов характеризуются низкой прочностью, износостойкостью и морозостойкостью, высокой пористостью, что существенно ограничивают номенклатуру битумоминеральных композиций (БМК) и область их применения в дорожных одеждах. Особенности проектирования составов, технологии приготовления БМК и строительства дорожных одежд на основе естественных и искусственных пористых заполнителей разработаны Ю.М. Сухоруковым, А.Л. Гезенцвеем, Ю.В. Соколовым и др. [1 – 6]. Показано, что применение дорожных БМК на пористых заполнителях целесообразно для районов с резкоконтинентальным климатом, что обусловлено их высокой теплоизолирующей способностью, теплоустойчивостью и температурной трещиностойкостью.

В настоящей работе определены показатели трещиностойкости БМК, изготовленных на пористых и плотном заполнителях, и их изменение в процессе старения при температуре 80 °С в течение 100 ч. Объектами исследования служили БМК с гранулометрией типа В (по ГОСТ 9128) на обычных и модифицированных пористых заполнителях (щебне из туфа, тяжелом керамзите) и плотном заполнителе (щебне из гранита), песке природном и активированном минеральном порошке при оптимальном содержании в смесях битума марки БНД 60/90. Обработку пористых заполнителей производили расплавом серы, грунтовкой акриловой проникающего действия и серогудроновым вяжущим [7].

Показатели трещиностойкости БМК до и после старения определяли при температуре 0 °С по методике [8], согласно которой критерием трещиностойкости БМК является отношение прочности на растяжение R_р к модулю упругости E: Прочность на растяжение определяет сопротивление БМК образованию трещин: чем больше R_р, тем выше трещиностойкость материала. На величину температурных напряжений в покрытии существенное влияние оказывает Е: чем он больше, тем больше величина этих напряжений и меньше трещиностойкость покрытия [8 – 10]. В итоге: чем больше отношение R_р/E, тем выше трещиностойкость БМК. Установлены значения (R_р/E)∙10^-3, обеспечивающие трещиностойкость БМК в I – V дорожно-климатических зонах: для I – не менее 2,4 ∙ 10^-3;^; II и III – не менее 1,0 ∙ 10^-3; IV и V – не менее 0,6 ∙ 10^-3 [8].

В результате анализа экспериментальных данных (рисунок) установлено влияние вида крупного заполнителя и модифицирующего вяжущего на показатели температурной трещиностойкости и стойкость к старению БМК.

а)

б)

Рисунок. Показатель трещиностойкости БМК на щебне из туфа и гранитном щебне (а),

керамзите и гранитном щебне (б) до и после старения. Пористые заполнители

модифицированы: 2 – расплавом серы; 3 – грунтовкой акриловой; 4 – серогудроновым вяжущим

1. Относительно высокие прочности R_p и низкие Е обусловливают высокие показатели трещиностойкости БМК на пористых заполнителях до и после старения. Наиболее высокие показатели трещиностойкости R_p/Е до старения имеют БМК на пористых заполнителях и пористых заполнителях, модифицированных акриловой грунтовкой и серогудроновым вяжущим.

2. Показатели трещиностойкости R_p/Е всех исследованных БМК после старения понижаются: на 34,5 – 36,3 % у БМК на пористых заполнителях без их предварительной модификации; на 12,0 % у БМК плотном заполнителе. В зависимости от вида модифицирующего вяжущего показатели трещиностойкости БМК после старения понижаются на 9 – 15 % . Стойкость к старению БМК с модифицированным пористым заполнителем повышается вследствие кольматации открытых пор и предотвращения избирательной диффузии битума в поры модифицированного пористого заполнителя. Требуемому значению показателя трещиностойкости R_p/Е = 2,4∙10^-3 для I дорожно-климатической зоны до старения отвечают БМК на всех видах пористых заполнителей, после старения – асфальтобетоны на щебне из туфа и керамзите, модифицированных акриловой грунтовкой и серогудроновым вяжущим.

Таким образом, учет особенностей пористых заполнителей, регулирование структуры материала и технологических режимов при приготовлении и уплотнении битумоминеральных смесей позволяют получать БМК с повышенными показателями температурной трешиностойкости по сравнению с асфальтобетоном на плотных заполнителях. БМК на пористых заполнителях рекомендуется использовать для строительства покрытий и верхних слоев оснований на автомобильных дорогах III – IV категорий, нижних слоев покрытий и верхних слоев оснований на дорогах I и II категорий во всех дорожно-климатических зонах.

Литература

1. Сухоруков, Ю.М. Пористые каменные дорожно-строительные материалы / Ю.М. Сухоруков. – М.: Транспорт, 1984.– 143 с.

2. Гезенцвей, А.Л. Повышение качества битумоминеральных материалов из слабых известняков / А.Л. Гезенцвей, Н.В. Горелышев, Г.С. Бахрах // Автомобильные дороги, 1972. – № 5. – С. 19.

3. Соколов, Ю.В. Взаимосвязь объемных концентраций зерен керамзита и песка в их смесях] / Ю.В. Соколов, Т.В. Литвинова // Исследование цементных бетонов и пластбетонов: межвуз. сб. науч. тр. – Омск: ОмПИ, 1988. – С. 25 – 29.

4. Погребинский, Г.М. Керамзит как заполнитель для асфальтобетонов / Г.М. Погребинский, Ю.В. Соколов, С.Г. Пономарева // Повышение качества пористых заполнителей: сб. науч. тр. – М.: ВНИИСТРОМ, 1984. – С. 92 – 99.

5. Губач, Л.С. Дорожные покрытия из керамзитоасфальтобетона / Л.С. Губач, В.Д. Галдина, С.Г. Пономарева// Автомобильные дороги. – 1980. – № 6. – С. 9 – 10.

6. Прокопец, В.С. Асфальтобетоны на основе пористых заполнителей Западной и Восточной Сибири / В.С. Прокопец, В.Д. Галдина, Г.А. Подрез // Строительные материалы. – 2009. – № 11. – С. 26 – 28.

7. Галдина, В.Д. Физико-механические и деформативные свойства асфальтобетонов на основе модифицированных пористых заполнителей / В.Д. Галдина. – Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: материалы VII Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). – Омск, 2012. – Кн. 1. – С. 400 – 405.

8. Технологическое обеспечение качества строительства асфальтобетонных покрытий: методические рекомендации / Сост.: В.Н. Шестаков [и др.] – Омск: ОАО «Омский дом печати», 2004. – 256 с.

9. Дорожный асфальтобетон / Л.Б. Гезенцвей [и др.] / Под ред. Л.Б. Гезенцвея. – М.: Транспорт, 1985. – 350 с.

10. Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции / Б.Г. Печеный. – М.: Химия, 1990. – 256 с.