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

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

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

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

Наименование показателей Требования ГОСТ 9128-2009 Горячая подача Холодна я подача

Средняя плотность, г/см3 Не нормируется 2,390 2,383

Водонасыщение, % по объёму От 4.0 до 10.0 4,1 5,2

Предел прочности при сжатии, МПА,

при 50 0С Не менее 0,9 1,43 1, 5

Коэффициент водостойкости Не менее 0,7 0,96 0,94

Таблица № 2

Физико-механические показатели плотной асфальтобетонной смеси

типа «А» с применением 35% асфальтогранулята

Наименование показателей Требования ГОСТ 9128-2009 (III ДКЗ) Горячая подача Холодная подача

Средняя плотность, г/см3 Не нормируется 2,426 2,411

Водонасыщение, % по объёму От 2,0 до 5,0 3,42 4,07

Предел прочности при сжатии, МПА,

при 0 0С Не более 11,0 8,51 8,27

при 20 0С Не менее 2,5 4,35 4,58

при 50 0С Не менее 1,0 1,58 1,29

Коэффициент водостойкости Не менее 0,85 0,90 0,81

Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при 0 0С, МПА От 3,5 до 6,0 3,89 4,58

коэффициент внутреннего трения, 0,87 0,83 0,82

не менее

сцепление при сдвиге, не менее 0,25 0,32 0,28

- 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;

2

И*

35 50 Содержание АГ, %

"Горячая подача"  "Холодная подача"

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