Органо-минеральный композит на основе модифицированного битумного вяжущего

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1 Методы повышения свойств битумов применяемых
в асфальтобетонах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2 Роль наполнителя битума в асфальтобетонах
с учетом его характеристик. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
1.3 Выводы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ. . . . . . 29
2.1 Методы исследований. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2 Применяемые материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 Органическое вяжущее. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.2 Золы-уноса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 31
2.2.3 Минеральный наполнитель. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.4 Минеральный заполнитель. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВОВ И СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ ПОЛУЧЕННЫХ НА ОСНОВЕ ЗОЛОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО. . . . . . . . . . . .
36
3.1 Составы и свойства асфальтобетонов на основе золобитумных
вяжущих . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
3.2 Устойчивость асфальтобетонов на основе золобитумных вяжу-щих к колееобразованию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
3.3 Выводы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4. ТЕХНОЛОГИЯ И ТЭО ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ
ЗОЛОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
4.1 Технология производства асфальтобетонов
на основе золобитумных вяжущих. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
4.2 Технико-экономическое обоснование эффективности применения
золобитумных вяжущих для получения асфальтобетона . . . . . . . . . .
54
4.3 Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность. Одной из приоритетных задач в России является развитие транспортной инфраструктуры. На сегодняшний день протяженность авто-мобильных дорог с твердым покрытием составляет около 1 млн км. В соответствии с Транспортной стратегией России до 2030 года общая протяжённость дорожной сети автодорог РФ должна достигнуть 1,7 млн км.
Условия эксплуатации асфальтобетонных покрытий становятся все более сложными из-за агрессивных внешних факторов и постоянного увеличения количества транспортных средств. Основными причинами большинства дефектов являются физико-механические свойства органического вяжущего, которое используется в дорожных покрытиях. Применение модифицирующих добавок, которые воздействуют на структуру и свойства битума, позволяет регулировать его технико-эксплуатационные характеристики и в результате этого улучшается качество дорожно-строительных композитов, но применение добавок приводит к существенному увеличению стоимости асфальтобетона.
Актуальным является расширение номенклатуры модифицирующих добавок со структурирующим эффектом, в том числе за счет использования от-ходов топливно-энергетических предприятий в виде зол-уноса. С введением зол-уноса происходит улучшение характеристик битума, благодаря совокупности физико-механических, физико-химических и структурных особенностей, определяют характер взаимодействия на границе раздела фаз системы «битум ? зола-уноса».

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Методы повышения свойств битумов применяемых в асфальтобетонах

Дорожные покрытия подвергаются постоянным изменениям температуры и динамическим нагрузкам, поэтому необходимы материалы с высокой устойчивостью к усталостным разрушениям. Повышение эффективности дорожно-строительных материалов может увеличить срок службы асфальтобетонных покрытий и защитных слоев. Термопластичные материалы, используемые в качестве вяжущих компонентов, обеспечивают деформативную устойчивость покрытия при перепаде температур [1].
В производстве асфальтобетона наиболее распространенным вяжущим компонентом является нефтяной битум, который получил широкое применение в конце 20 века. Битум – это сложная смесь углеводородов, их производных (азота, кислорода и серы) и металлов (ванадия, железа, никеля, натрия) [2–5]. В зависимости от способа получения существуют два вида нефтяных битумов.
1) остаточные вязкие битумы, полученные посредством отгона фракций, выкипающих до 300–350 ?С;
2) окисленные вязкие битумы, полученные путем окисления кислородом воздуха остаточных фракций нефтепереработки при температуре 240–250 ?С.
Остаточные битумы отличаются хорошей устойчивостью к окружающему воздействию, и, в сравнении с окисленными битумами, обеспечивают высокое качество дорожных композитов, но для их производства необходимо использовать тщательно отобранные тяжелые асфальтосмолистые нефти, четко соблюдать температурный режим и скорость перегонки [2, 6]. Несмотря на наличие значительных запасов тяжелой нефти в Российской Федерации, данный вид сырья не может быть единственным источником органического вяжущего для дорожно-строительной отрасли на нашей территории. Дело в том, что технические характеристики планируемых трасс и автодорог являются более жесткими, чем те, которые могут обеспечить имеющиеся запасы тяжелой нефти. Дополнительные источники вяжущих веществ становятся все более важными для успешной реализации строительных проектов в стране. Таким образом, предстоит активно развивать и искать новые источники органических вяжущих с требуемыми характеристиками, чтобы обеспечить дорожно-строительную отрасль всем необходимым материалом для производства высококачественных дорожных покрытий.
Окисленные же битумы, являются традиционным материалом для производства асфальтных композиций в нашей стране. Они отличаются от не окислённых битумов более широким диапазоном температур, то есть более высокой температурой размягчения и более низкой температурой хрупкости. Одна-ко, процесс окисления продлевает период производства битума при повышенных температурах, что может негативно отразиться на его качестве. В частности, окисленный битум имеет низкую адгезию, высокую температуру хрупкости, выраженную склонность к старению и другие отрицательные свойства.
Важно отметить, что качество как остаточных, так и окисленных битумов зависит не только от их окисленного состояния, но и от происхождения нефти, подвергающейся переработке. Это связано с тем, что состав и структура угле-водородных соединений, входящих в нефть, имеют прямое влияние на химический состав битумов и качество последних. Поэтому, при анализе их свойств необходимо учитывать не только окисленное состояние, но и технологии производства, используемые для получения нефтепродуктов, а также условия хранения и транспортировки битумов [7].
В прошлом битум не являлся целевым продуктом нефтепереработки в нашей стране, что привело к недостаточному вниманию к его производству. Это сказалось на качестве органического вяжущего и объеме его производства, который не соответствует требованиям современного рынка. Сегодня отечественные заводы производят битумы, которые обладают определенными недостатками, такими как узкий интервал пластичности и низкий комплекс основных свойств. В связи с этим возникает необходимость совершенствования технологии производства битума, уделяя должное внимание его техническим параметрам и свойствам [8]. Это поможет увеличить объем производства и улучшить качество битума, что будет соответствовать современным потребностям индустрии и потребителей.
Дорожное покрытие из асфальтобетона должно соответствовать требованиям качества и долговечности, но на практике применение органического вяжущего высокого качества не всегда гарантирует это. Это обусловлено сложными условиями эксплуатации дорожных покрытий, включая особенности со-става и свойств минеральной части битумоминеральных композиций. Также следует учитывать специфику состава и свойств битумов, для дальнейшей модификации и использования в составе асфальтобетона. Поэтому, перспективным направлением в дорожном строительстве является модификация битума, что позволит повысить свойства асфальтобетона [9].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Худякова, Т.С. О нормативных требованиях к дорожному битуму как материалу целевого назначения / Т.С. Худякова // Вестник Харьковского наци-онального автомобильно-дорожного университета. – 2008. – №40. – С. 40–43.
2. Илиополов, С.К. Органические вяжущие для дорожного строительства: учебное пособие / С.К. Илиополов, И.В. Мардиросова, Е.В. Углова, О.К. Без-родный. – Ростов-на-Дону: Изд-во «Юг», 2003. – 428 с.
3. Гезенцвей, Л.Б. Дорожный асфальтобетон / Л.Б. Гезенцвей, Н.В. Горе-лышев, А.М. Богуславкий, И.В.Королев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1985. – 350 с.
4. Колбановская, А.С. Дорожные битумы / А.С. Колбановская, В.В. Ми-хайлов. – М.: Транспорт, 1973. – 264 с.
5. Битум [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E8%F2%F3%EC(Дата обращения: 15.01.2015).
6. Амино, Ш.Х. Применение специальных модификаторов и присадок к дорожным битумам и влияние их на свойства асфальтобетона /Ш.Х. Амино, Э.Г. Теляшев, Ю.А. Кутьин // Башкирский химический журнал. – 2011. – Том 8. – № 4. – С 23–26.
7. Галдина, В.Д. Дорожные битумы из тяжелой Западно-Казахстанской нефти / В.Д. Галдина // Вестник СибАДИ. – 2009. – Выпуск 4(14). – С. 22–27.
8. Синьшинов, Д.А. Использование гранулированной серы в качестве мо-дифицирующей добавки к битуму /Д.А. Синьшинов, П.А. Синьшинов, Е.В. Подоплелов // Современные технологии и научно-технический прогресс. – 2012. – Т. 1. – № 1. – С. 027.
9. Худякова, Т.С. Модификация битума /Т.С. Худякова, Р.М. Смирнов, Л.В. Колеров, В.А. Жигадло, Л.М. Гохман, С.И. Дубина, Т. Фальво // Дорож-ная держава. – 2010. – № 25. – С. 66–71.
10. Королёва, И.В. Технические поверхностно-активные вещества из вторичных ресурсов в дорожном строительстве / И.В. Королёва. – М.: Транс-порт, 1991. – 144 с.
11. Гохман, Л.М. Комплексные органические вяжущие материалы на основе блоксополимеровтипа СБС: учебн. пособие / Л.М. Гохман. – М.: ЗАО «ЭКОН-ИНФОРМ», 2004. – 510с.
12. Соломенцев, А.Б. Классификация и номенклатура модифицирую-щих добавок для битумов / А.Б. Соломенцев // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2008. – № 1. – С. 14–16.

Весь текст будет доступен после покупки