Влияние различных ПАВ на свойства асфальтобетона

УДК 625.85.06

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПАВ НА СВОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОНА

В.И. Шухов, профессор, к.т.н., П.А. Боровский, профессор, к.т.н., А.А. Логвиненко, доцент, к.т.н., БГТУ им. В.Г. Шухова

Аннотация. Рассматривается влияние исследуемых ПАВ под условным названием Э1, Э2 и Т4 на свойства асфальтобетона. Показана возможность регулирования водоустойчивости асфальтобетона добавками этих ПАВ.

Ключевые слова: битум, асфальтобетон, поверхностно-активные вещества (ПАВ), сцепление, водонасыщение, водостойкость.

Введение

Из органических вяжущих наибольшее применение в дорожном строительстве находят нефтяные битумы. Стандартами предусмотрен выпуск нескольких марок дорожных битумов для устройства различных дорожных покрытий в разнообразных климатических условиях. Широкое применение нефтяных битумов для устройства конструктивных слоев дорожных одежд обусловило и развитие исследовательских работ в этой области. В результате проведенных работ и совершенствования процессов переработки нефти удалось получить битумы с улучшенными свойствами. Однако степень изученности битумов и степень повышения их качества недостаточны и находятся в несоответствии с объемами их применения.

Важнейшим показателем, определяющим износостойкость и коррозионную устойчивость асфальтобетона в процессе его эксплуатации в дорожном покрытии, является сцепление битума с поверхностью зерен минеральных составляющих. В настоящее время разработаны и широко применяются поверхностно-активные вещества (ПАВ), позволяющие повысить водостойкость асфальтобетонов и другие их свойства за счет повышения сцепления пленок битума с минеральными материалами [1]. Механизм действия ПАВ, как правило, заключается в образовании ориентированных мономолеку-лярных слоев на границе раздела фаз битум -

минеральный материал, которые обеспечивают гидрофобизацию его поверхности за счет обращенных наружу длинных углеводородных цепей, что улучшает адгезию битума.

Результаты исследований

В БГТУ им. В.Г. Шухова совместно с ОАО «Шебекинский химический завод» проводятся исследования по повышению водостойкости, морозостойкости, теплостойкости и тре-щиностойкости асфальтобетонов за счет применения битумов с добавками ПАВ. Показатели физико-механических свойств таких битумов направленно регулируются введением поверхностно-активных веществ, свойства которых изменяются количественным соотношением компонентов различного химического состава.

Проведены исследования влияния ПАВ под условным названием Э1, Э2 и Т4, на свойства асфальтобетона. Добавки вводились в битум в количестве 2,0 масс. %. Нефтяные дорожные битумы марок БНД 60/90 различных окислительных установок дорожных организаций с добавками указанных ПАВ показали повышенное сцепление с песком, улучшение низкотемпературных свойств - растяжимость при 0 °С и температуры хрупкости.

Для проверки влияния предложенных добавок на изменение физико-механических свойств асфальтобетона проводились испытания его образцов, изготовленных из горячей песчаной смеси типа Г I марки следую-

Вид битума в составе асфальтобетона Содержание ПАВ в битуме, % Предел прочности при сжатии, МПа, при температурах, °С Водонасы-щение, % по объему Водостой- кость Водостойкость при длительном водонасыщении

20 50 0

БНД 60/90 0 4,18 1,75 8,30 3,10 0,90 0,80

БНД 60/90 с ПАВ Э1 2 4,18 1,79 8,70 1,50 0,96 0,94

БНД 60/90 с ПАВ Э2 2 4,20 2,00 8,90 1,55 1,00 0,89

БНД 60/90 с ПАВ Т4 2 4,20 2,20 9,30 1,58 1,03 0,82

Требования ГОСТ 9128-97 (Ш ДКЗ) - не менее 2,5 не менее 1,3 не более 11,0 от 1,5 до 4,0 не менее 0,90 не менее 0,85

щего состава: дробленый песок из кварцито-песчаника с размером зерен свыше 0 до 5 мм - 95%, известняковый минеральный порошок (содержание частиц менее 0,071 мм 75 %) -5%, битум БНД 60/90 с добавкой ПАВ -6,7%. При этом расход битума без добавки ПАВ в асфальтобетонной смеси при изготовлении контрольных образцов составлял 7,0%.

В дробленом песке из кварцитопесчаника преобладали минералы кварца (92,79 %), его марка по прочности соответствовала марке «1000», содержание глинистых частиц не превышало 0,5 %. Дробленый песок из квар-цитопесчаника соответствовал требованиям ГОСТ 8736-95, а известняковый минеральный порошок - ГОСТ Р52129-2003 для неактивированного минерального порошка марки МП-1. Запроектированный зерновой состав минерального остова песчаного асфальтобетона типа Г удовлетворял кривым плотных смесей непрерывного зернового состава по ГОСТ 9128-97. При этом пористость минеральной части запроектированного асфальтобетона составляла 19,0 %, остаточная пористость 3,0 %.

Приготовление образцов асфальтобетона на битуме с добавкой ПАВ производили при температуре 130 °С, а на битуме без добавки ПАВ - при температуре 150 °С.

Испытание цилиндрических асфальтобетонных образцов (диаметром и высотой 50,5 мм) для установления показателей физико-механических свойств проведено по ГОСТ 1280197. Результаты определения показателей физико-механических свойств асфальтобетона типа Г I марки приведены в табл. 1. Из данных табл. 1 следует, что запроектированные составы асфальтобетонных смесей типа Г с применением битума, как с добавками ПАВ,

так и без добавки ПАВ по всем показателям физико-механи-ческих свойств соответствуют показателям ГОСТ 9128-97 для смесей I марки в условиях работы III дорожно-климатической зоны (ДКЗ). Однако основные показатели физико-механических свойств асфальтобетонных образцов на битумах с применением ПАВ значительно выше, чем на битумах без применения ПАВ. Так показатель предела прочности при сжатии при 50 °С асфальтобетонных образцов на битуме с добавкой ПАВ Э2 и Т4 увеличился на 14 -25% (с 1,75 до 2,00 - 2,20 МПа). Водонасы-щение асфальтобетонных образцов на битуме с добавкой ПАВ Э1, Э2 и Т4 снизилось в 2 -2,5 раза. Водостойкость асфальтобетонных образцов на битуме с добавкой ПАВ повысилась на 7 - 14 % по сравнению с исходным битумом и составила 0,93 - 1,03, а при длительном водонасыщении (15 суток) водостойкость возросла на 3 - 18 % и составила

0.82 - 0,94.

Заключение

Изменение показателей физико-механи-че-ских свойств асфальтобетона на битуме с добавкой исследуемых ПАВ в сторону повышения его качественных характеристик подтверждает эффективность применения таких добавок.

Литература

1. Кучма М.И. Поверхностно-активные веще-

ства в дорожном строительстве. - М.:

Транспорт, 1980. - 189 с.

Рецензент: В.А. Золотарев, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 15 декабря 2007 г.