Исследование физико-механических свойств цветных полимербетонов на гранулированном бесцветном вяжущем "Recofal"

Исследование физико-механических свойств цветных полимербетонов на гранулированном бесцветном вяжущем «К.есо£а1»

Д.С. Черных, В.Н. Хилай, И.М. Пономарева Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: В работе представлены исследования физико-механических свойств гранулированного бесцветного вяжущего «ЯесоГаЬ» и полимербетона приготовленного на его основе.

Ключевые слова: Цветной полимербетон, гранулированное вяжущее «ЯесоГаЬ» физико-механические показатели, полимеры, пигменты.

В последние годы существенно возрос интерес к цветным покрытиям автомобильных дорог, как в России, так и в странах Западной Европы. Это связано с постоянным ростом числа автомобилей и повышением интенсивности движения на городских дорогах и автомагистралях, что приводит к увеличению количества дорожно-транспортных происшествий, а следовательно повышение безопасности движения является важнейшей задачей решить которую помогает применение цветных дорожных покрытий. Кроме этого важным аспектом является улучшение эстетического восприятия автомобильных дорог [1-3].

В мировой практике дорожного строительства можно выделить ряд технических решений по приготовлению цветных асфальто- и полимербетонов [2-4], которые зависят от вида применяемого вяжущего. Первая группа - это цветные асфальтобетоны на традиционном битуме, осветленном битуме (с меньшим содержанием асфальтенов, определяющих черный цвет битума) [5] или синтетическом битуме. В первом варианте цвет покрытия достигается за счет введения в традиционную асфальтобетонную смесь большого количества красного (Бе203) или зеленого (Сг203) пигмента. При этом битум в асфальтобетоне подвержен преждевременному старению из-за усиления процесса окисления, вызванного введением пигментов, при этом асфальтобетон получает тускло-красную или тускло-зеленую окраску,

которая в процессе эксплуатации покрытия становится почти не отличимой от участков покрытия без добавления пигмента.

Второй вариант - это применение битума с уменьшенным содержанием асфальтенов. При этом возможно получение более широкой цветовой палитры. Однако такой битум является маловязким и как следствие снижается сдвигоустойчивость асфальтобетона.

Третий вариант это использование синтетических битумов (не содержащих асфальтенов) прозрачных в тонком слое. В данном случае возможно получение асфальтобетонов ярких тонов практически любого цвета при минимальном расходе пигментов. По своим свойствам такие вяжущие близки к традиционным битумам, но несколько уступают последним по теплостойкости, поэтому их свойства регулируются введением полимеров. Основным недостатком таких битумов является их высокая стоимость из-за сложной технологии получения.

Во вторую группу следует выделить полимербетоны на полимерных смолах, таких как эпоксидная, полиуретановая и нефтеполимерная. Данные полимербетоны имеют такие недостатки как низкая трещиностойкость и сложная технология приготовления.

Огромную роль в формировании цвета покрытия имеют каменные материалы. Рекомендуется, чтобы цвет каменных материалов совпадал с цветом применяемого пигмента или имел светлый оттенок.

Наиболее распространенным являются неорганические пигменты представленные оксидами различных металлов, так как они более термостойки, лучше противостоят климатическим воздействиям и солнечному свету.

В данной работе исследованы физико-механические характеристики цветного полимер бетона типа А на гранулированном бесцветном вяжущем «Кесо£а1». Исследования проводились на базе научно-исследовательского

института проблем дорожно-транспортного комплекса ДорТрансНИИ ДГТУ. Выбор данного вяжущего обусловлен рядом его преимуществ, состоящих в том, что абсолютно любой завод, без какого-либо дополнительного оборудования, может выпустить требуемое количество асфальтобетонной смеси по требованиям ГОСТ 9128-2013. В отличие от обычного вяжущего, «ЯесоГаЪ» производится в виде гранул, что позволяет не задействовать битумные хранилища, а подавать его прямо на разогретый каменный материал, где гранулы плавятся, превращаясь в бесцветное вяжущее, которое покрывает поверхность минеральной части. Вяжущее поставляется в виде гранул в бочках либо брикетах. Основные характеристики вяжущего представлены в таблице 1.

Таблица №1

Физико-механические характеристики гранулированного вяжущего

«Кесо£а1»

Характеристики Параметр Показатели

Плотность г/см3 0,95-1,15

Пенетрацмя при 25 С0 мм 40

Температура Размягчения С0 >35

Вязкость по Брукфильду с Р >400

Время замеса на заводе Сек ао

Максимальная температура нагрева С0 180

Минимальная температура укладки С0 135

Температура хранения не выше 180

С применением гранулированного вяжущего «Кесо£а1» была приготовлена цветная полимербетонная смесь. Для ее приготовления были использованы минеральные материалы кислого характера подобранные по требованиям ГОСТ 9128-2013 к типу «А»: щебень из габбро фр. 5-10 мм -31%, щебень из габбро фр. 10-15 мм - 24%, отсев дробления габбро фр. 0-5 мм - 39%, минеральный порошок марки МП-1 - 6% (частично заменялся оксидом железа Ре203 в количестве 1%). Минеральный материал нагревали

до температуры 160 - 165 0С, после чего подавали минеральный порошок, пигмент и вяжущее [7]. Перемешивание смеси происходило в течении 1,5 минут при указанной выше температуре в лабораторной смесительной установке. После чего формовались полимербетонные образцы диаметром 71,4 мм. Испытания образцов проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 12801 - 98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства». Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2

Физико-механические характеристики цветного полимербетона типа А

на гранулированном вяжущем «ЯесоГаЪ»

Наименование показателей Нормы по ГОСТ 9128 для типа А марки 1 Фактические показатели

Для дорожно климатических зон

I II, III IV, V

Водонасыщение, % по объему 2,0-5,0 3,0

Предел прочности при сжатии при температуре 20 0С, МПа, не менее 2,5 2,5 2,5 4,36

Предел прочности при сжатии при температуре 50 0С, МПа, не менее 0,9 1,0 1,1 2,5

Предел прочности при сжатии при температуре 0 0С, МПа, не более 9,0 11,0 13,0 8,23

Водостойкость, не менее: плотных асфальтобетонов 0,95 0,90 0,85 0,99

Сдвигоустойчивость по: коэффициенту внутреннего трения, не менее по сцеплению при сдвиге 0,86 0,23 0,87 0,25 0,89 0,26 0,89 0,27

при температуре 50 0С, МПа, не менее

Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при температуре 0 0С и скорости деформирования 50 мм/мин, МПа: 3,05,5 3,5-6,0 4,0-6,5 4,4

Из данных таблицы 2 следует, что полимербетон приготовленный на основе гранулированного вяжущего «Recofal» соответствует требованиям ГОСТ 9128-2013 к типу А I марки и даже обеспечивает значительный прирост прочности при температурах 20 и 50 0С, высокий коэффициент водостойкости и необходимую трещиностойкость. Кроме того применение вяжущего «Recofal», при введении красящих пигментов, позволяет получить полимербетоны различных цветов с яркой и устойчивой окраской.

Литература

1. Черных Д.С., Илиополов С.К., Мардиросова И.В. Модифицированный цветной пластбетон для дорожного строительства // Наука и техника в дорожной отрасли. М., 2010. № 4. С. 24-27.

2. Черных Д.С., Мардиросова И.В. Цветной пластбетон для дорожного строительства // Строительство и реконструкция. Орел: ОрелГТУ, 2010. №2. С.73-77.

3. Черных Д.С. Исследование методом ИК-спектроскопии полимерного вяжущего для цветных пластбетонов // Наука и техника в дорожной отрасли. М., 2012. №2. С. 26-28.

4. Hildebrand J. H. Solubility // Journal of American chemical society. 1916. № 38(8). рр. 1452-1473.

5. Scatchard G. Equilibria in non-electrolyte solutions in relation to the vapor pressures and densities of the components // Chemical Reviews. 1931. №. 8(2), рр. 321-333.

6. Черных Д.С., Строев Д.А., Задорожний Д.В. и др. Оценка влияния количества асфальтогранулята и технологии его подачи на свойства приготавливаемых асфальтобетонных смесей // Инженерный вестник Дона, 2013, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2197.

7. Черных Д.С., Строев Д. А. Влияние технологических параметров режима приготовления на свойства полимерно-дисперсно-армированных асфальтобетонов// Инженерный вестник Дона, 2016, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3812.

8. Иваньски М., Урьев Н.Б. Асфальтобетон как композиционный материал. М.: Техполиграфцентр, 2007. 668 с.

9. Арутюнов В. Новые технологии в дорожном строительстве // Автомобильные дороги. 2001. №2. С. 44-46.

10. Черных Д.С., Строев Д.А., Батиров С.А. Гармонизация требований европейских норм к гранулометрическому составу SMA-11(ЩМА-11) c учетом требований российских стандартов // Инженерный вестник Дона, 2016, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2016/3712.

References

1. Chernykh D.S., Iliopolov S.K., Mardirosova I.V. Nauka i tekhnika v dorozhnoy otrasli. M., 2010. № 4. рр.24-27.

2. Chernykh D.S., Mardirosova I.V. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. Orel: OrelGTU, 2010. №2. рр.73-77.

3. Chernykh D.S. Nauka i tekhnika v dorozhnoy otrasli. M., 2012. №2. рр. 26-28.

4. Hildebrand J. H. Solubility Journal of American chemical society. 1916. № 38(8). рр. 1452-1473.

5. Scatchard G. Chemical Reviews. 1931. №. 8(2). рр. 321-333.

6. Chernykh D.S., Stroev D.A., Zadorozhniy D.V. i dr. Inzenernyj vestnik Dona, 2013, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2197.

7. Chernykh D.S., Stroev D.A. Inzenernyj vestnik Dona, 2016, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3812.

8. Ivan'ski M., Ur'ev N.B. Asfal'tobeton kak kompozitsionnyy material [Asphalt as a composite material]. M.: Tekhpoligraftsentr, 2007. 668 p.

9. Arutyunov VM. Avtomobil'nye dorogi. 2001. №2. pp. 44-46.

10. Chernykh D.S., Stroev D.A., Batirov S.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2016/3712.