Абиева Г.С., д.с.-х.н. Шомантаев А.А., д.т.н. Мырзахметов М.М

КызГУ им. Коркыт Ата

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОНА

Физико-механические свойства асфальтобетона связаны с его структурой, которая определяется структурой минерального состава и битума, а также особенностями воздействие минеральных материалов с битумом и плотностью. Наибольшей плотности асфальтобетона соответствует и наибольшая плотность материала.

Физико-механические свойства асфальтобетона определяли на образцах цилиндрической формы, согласно ГОСТу 12801-84.

Физико-механических свойства асфальтобетона изучались на мелко- зернистых и песчаных смесях с применением в качестве органического вяжущего природный битум с добавками и без добавок минерального порошка и атактического полипропилена полимера.

Здесь необходимо отметить, особенность природного битума, представляющую собой природную смесь песка с битумом, обуславливает особую специфику, которая заключается в следующем:

- необходимость учёта того обстоятельства, что при изменениях количества природного битума в составе смеси одновременно изменяется и состав минеральной части смеси, и содержание в ней вяжущего;

- необходимость учета содержания природного битума и её физико-химических свойств;

- особое внимание надо уделить минеральной части природного битума, которая накладывает определённое ограничение на содержание минерального порошка и самого природного битума в составе:

Физико-механические свойства образцов асфальтобетона определяли стандартными методами.

Известно, что на физико-механические свойства асфальтобетона значительное влияние оказывает температура перемешивания компонентов смеси. В данной работе определено, что для асфальтобетона оптимальная температура перемешивания составляла 90-130 ⁰С. При более высоких температурах наблюдалось выгорание органической части и снижение физико-механических свойств асфальтобетона. При низких температурах происходило недостаточное распределение органической части по смеси, т.е. полностью покрывается поверхности минеральных материалов, что так же приводит к снижению качество асфальтобетона. В данных исследованиях температура нагревания каменных материалов составляла 160-170 ⁰С. В процессе перемешивания разогрев природного битума происходил за счет тепла нагретых каменных материалов. При этом в первый момент перемешивания температура смеси резко падала до 120 . . .130 ⁰С, что соответствует оптимальной температуре. Содержание природного битума в составе асфальтобетона изменяли от 32,5 . . . 42,85 масс %, что в перерасчете на органическую часть (битум) составляет 4 . . . 6%. Проведенные опыты показали, что увеличении содержания битума в смеси до 6% наблюдается повышение механической прочности всех образцов [1].

Воздействие влаги на асфальтобетон усиливается при увеличении количество следующих между собой пор. Как водонасыщение, так и остаточная пористость существенно уменьшается при увеличении содержание битума от 4 до 5 %. При этом водонасыщение снижается с 11,5 до 8,6 %, а остаточная пористость с 9,1 до 7,0 %.

Прочностные показатели смеси, при увеличении битума от 4 до 6%, температура 20 ^оС возрастают от 1 МПа до 1,5 МПа. Такой же характер имеют кривые изменения механической прочности водонасыщенных образцов и при температуре 50 ^оС в зависимости от содержания природного битума в смеси рис.1. Сравнения кривых показывает, что механическая прочность образцов при температуре 20 ^оС примерно в 2 раза выше, чем прочность водонасыщенных образцов при той же температуре и примерно в 4 . . .5 раз выше прочности образцов при температуре 50 ^оС. Низкая прочность образцов при температуре 50 ⁰С связана с физическими свойствами природного битума, так как с увеличением температуры происходит уменьшение вязкости органического вяжущего, что приводит к снижению прочности образцов.

Поэтому дальнейшие исследования были направлены на повышение физико-механических свойств асфальтобетона введением в него минерального порошка.

Минеральной порошок благодаря своей развитой поверхности, адсорбирующей большую часть битума, является активной составной частью, сообщающей асфальтовому бетону необходимые свойства, способствует образованию плотного минерального скелета, повышает вязкость битума за счет структурирования и улучшает сцепление минеральных материалов с битумом.

Проведение опыта показали, что введение минерального порошка способствует повышению физико–механических показателей асфальтобетона, однако в этом случае, он не отвечает требованием П –20-85.

Исследование ВНИИГ показали, что водонепроницаемый асфальтобетон получается при остаточной пористости не более 3%, которая обеспечивается при большом количестве битума по сравнению с дородным [1].

Природного битума, %

Рис.1. Изменение механической прочности от содержания природного битума в асфальтобетоне

Для повышения качества асфальтобетона необходимо увеличить ее содержание в смеси. Однако, как указывалось выше, в этом случае нарушается оптимальная гранулометрия зернового состава асфальтобетона. Поэтому было использована полимерная добавка – а тактический полипропилен, которая способствовала бы улучшению свойств природной органики за счет образования битумного полимерного вяжущего.

Условия приготовления асфальтобетонной смеси в этом случае были несколько изменены. Каменные материалы нагревали до температуры 180-200 ⁰С, вводили полипропилен, и перемешивали в течение 10-45 сек до полного расплавления и обволакивания минеральных материалов. После этого полученную массу перемешивали с природным битумом в течении 4-5 минут.

Введение атактического полипропилена в количестве 3-5% от массы минеральной части смеси дает возможность получить асфальтобетон, удовлетворяющий по физико – механическим показателям требованиям П-20-85 [2].

Минеральной порошок и полимерная добавка асфальтобетоне обладают различным характером воздействия на физико-механические показатели. Поэтому целесообразен метод, основанный на использовании особенностей полимерных и минеральных добавок. Это позволить достичь достаточно высокой прочности при относительно невысоких расходах материалов.

Наилучшими свойствами обладает асфальтобетонная смесь, содержащая 3 % тактического полипропилена и 10 % минерального порошка [1]. Результаты опытов представлены в таблице 3.1.

Таблица 1.

Физико-механические свойства асфальтобетона

Физико-механические свойства	По П-20-85	Мелко зернистый АБ	Песчаный АБ
Остаточная пористость по объему в %	1-3	1,7	0,7
Набухание по объему в %	1-0	0,0	0,0
Водонасыщение по объему	2,0	0,9	0,5
Предел прочности при сжатии, МПа: 1. При насыщении водой 2. При t = 20^0С (R20) 3. При t = 50^0С (R50)	2,35 2,5 1,2	3,7 3,5 1,7	2,75 2,75 1,4
Коэффициент водоустойчивости Кв	0,85	1,0	0,98
Коэффициент теплоустойчивости Кт	3	2,09	1,77
Коэффициент эластичности Кэ	2-3	2,7	2,2

Это диктует необходимость установления и соблюдения температурного режима нагрева битума и приготовление асфальтобетонных смесей. Следовательно укладку и уплотнение асфальтобетонах необходимо производить при оптимальной температуре 70-130 ⁰С, которая обеспечивает требуемый комплекс структурно - механических свойств, необходимую плотность, прочность, прочность и водоустойчивость.

Таким образом, укладку и уплотнение асфальтобетона необходимо производить при оптимальной температуре 70-130 ⁰С, при которой обеспечивается требуемый комплект структурно- механических свойств, необходимая плотность и водоустойчивость.

Литература:

1. Отчет о научно – исследовательской работе «Исследование возможности получения гидроизоляционных материалов на основе нефтебитуминозных пород и использование их для уменьшения фильтрации воды на водохозяйственных объектов». (Заключительный) № госрегистрации 01.850045998, №инв.02.870076186,1986

2.Рекомендации по проектированию и устройству асфальтовых противоасфальтрационных элементов в грунтовых гидротехнических сооружениях. П-20-85. Ленинград, 1986, стр.91.