Солдатов, Алексей Александрович. Повышение сдвигоустойчивости и износостойкости дорожных покрытий при использовании высокодисперсных отсевов дробления керамзита в асфальтобетонных смесях

brief description

Солдатов, Алексей Александрович. Повышение сдвигоустойчивости и износостойкости дорожных покрытий при использовании высокодисперсных отсевов дробления керамзита в асфальтобетонных смесях : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.11 / Солдатов Алексей Александрович; [Место защиты: Воронеж. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Ставрополь, 2011.- 163 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1123

Министерство образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Северо-Кавказский государственный технический университет
На правах рукописи
СОЛДАТОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
04201251662
ПОВЫШЕНИЕ СДВИГОУСТОЙЧИВОСТИ и
ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ
ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЫСОКО ДИСПЕРСНЫХ ОТСЕВОВ
ДРОБЛЕНИЯ КЕРАМЗИТА В АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЯХ
Специальность: 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент
Борисенко Ю.Г.
Ставрополь -2011 
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫ¬
СОКОДИСПЕРСНЫХ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ КЕРАМЗИТА В КАЧЕ-СТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ В СОСТАВАХ ПЛОТНЫХ АСФАЛЬТОБЕТОН-НЫХ СМЕСЕЙ , 11
1.1 Минеральный порошок. Опыт применения некондиционных порош¬
кообразных материалов промышленности в качестве минерального порош¬ка для дорожных асфальтобетонов 11
1.2 Влияние содержания и физико-механических свойств минерального
порошка на структуру и свойства битумов и асфальтобетонов 21
1.3 Асфальтовые бетоны. Состояние вопроса и перспективы
использования пористых материалов в составах асфальтобетонов 28
1.4 Выводы 37
2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ КЕРАМЗИТА В СОСТАВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ С ПОВЫШЕННЫМИ ЭКСПЛУА-ТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ 39
2.1 Физико-химические процессы, происходящие при взаимодействии ор¬
ганического вяжущего и пористых минеральных порошковых материалов в горячих асфальтобетонных смесях 39
2.2 Направления повышения и регулирования температурной устойчиво¬сти, трещиностойкости и эксплуатационных показателей асфальтобетонов 44
2.3Выводы 56
3 МАТЕРИАЛЫ ПРИНЯТЫЕ К ИССЛЕДОВАНИЯМ. МЕТОДИКА ИС-СЛЕДОВАНИЙ 58
3.1 Характеристика материалов, принятых к исследованиям 58
з
3.2 Методика исследований 63
3.2.1 Методики исследования свойств исходных материалов 63
3.2.2 Методики исследования свойств асфальтобетона 67
4 ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОРИСТЫХ ВЫСОКО-ДИСПЕРСНЫХ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ КЕРАМЗИТА С БИТУМОМ 73
4.1 Особенности структуры, размера, формы частиц и зернового состава
высоко дисперсных отсевов дробления керамзита 73
4.2 Исследование адсорбционной активности высокодисперсных отсевов
дробления керамзита 80
4.3 Выводы 86
5 РАЗРАБОТКА. СОСТАВОВ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДО¬
ВАНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ВЫСОКО-ДИСПЕРСНЫМИ ОТСЕВАМИ ДРОБЛЕНИЯ КЕРАМЗИ¬ТА 87
5.1 Составы асфальтобетонных смесей, принятые к исследованиям 87
5.2 Планирование эксперимента 89
5.3 Влияние количества и содержания отсевов дробления керамзита в со¬
ставе наполнителя на свойства горячих асфальтобето¬нов 90
5.4 Исследование водостойкости асфальтобетонов, модифицированных
отсевами дробления керамзита 107
5.5 Исследование морозостойкости асфальтобетонов, модифицированных
отсевами дробления керамзита 111
5.6 Исследование сдвигоустойчивости асфальтобетонов, модифициро¬ванных отсевами дробления керамзита 115
5.7 Исследование термостабильности асфальтобетонов, модифицирован¬ных отсевами дробления керамзита 118
5.8 Влияние содержания отсевов дробления керамзита в наполнителе на
трещиностойкость асфальтобетонов 123

5.9 Влияние содержания отсевов дробления керамзита в наполнителе на
износостойкость (истираемость) асфальтобетонов 125
5.10 Выводы 127
6 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФ-ФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ, МО-ДИФИЦИРОВАННЫХ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫМИ ОТСЕВАМИ ДРОБ-ЛЕНИЯ КЕРАМЗИТА 131
6.1 Технология приготовления горячих асфальтобетонных сме¬сей 131
6.2 Опытно-промышленные испытания горячих асфальтобетонов 133
6.3 Расчет экономического эффекта от производства и применения горя¬
чей асфальтобетонной смеси с наполнителем, модифицированным высо-кодисперсными отсевами дробления керамзита 137
6.4 Выводы 141
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 142
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 144
ПРИЛОЖЕНИЯ 160

bibliography

ОБЩИЕ ВЫВОДВЫ
1. Обоснована и экспериментально подтверждена возможность повыше-ния сдвигоустойчивости и износостойкости горячих асфальтобетонов на плот-ном заполнителе путем модификации наполнителя высокодисперсными отсе-вами дробления керамзита фракций менее 0,16 мм. На основании эксперимен-тальных исследований физико-механических и эксплуатационных свойств ас-фальтобетонов выявлены направления повышения их качества путем управле-ния процессами структурообразования асфальтовяжущих на основе примене¬ния в их составах высокодисперсных тонкопористых отсевов дробления керам¬зита, обладающих высокими удельной поверхностью и адсорбционной способ¬ностью.
2. В результате экспериментальных исследований высоко дисперсных от-севов дробления керамзита выявлены на микроуровне особенности их зерново¬го состава, структуры, размера и формы частиц; установлены высокая адсорб-ционная активность и структурирующая способность по отношению к битум-ному вяжущему, обусловленные высокими удельной поверхностью и шерохо-ватостью поверхности частиц, а также возможным наличием активных адсорб-ционных центров на их поверхности.
3. Установлено закономерное увеличение деформативной способности при низких температурах (R0) с увеличением содержания отсевов дробления керамзита в смеси Ск. Зависимости прочностей при сжатии при 20 и 50 °С (R20, R50) от Ск имеют экстремальный характер.
4. Исследования на сопротивление температурным воздействиям показа¬ли высокую термостабильность предложенных асфальтобетонов, модифициро-ванных высокодисперсными отсевами керамзита. Термостабильность компози-ций оценивали по коэффициенту термостабильности: kmc =RQ/RSO-
5. Выявлена повышенная сдвигоустойчивость асфальтобетонов с напол-нителем, модифицированным высокодисперсными отсевами дробления керам-зита, в сравнении с асфальтобетонами-прототипами. С увеличением Ск и с пе-реходом от песчаных смесей к мелкозернистым коэффициенты внутреннего - трения tg(p и показатели сцепления Ся устойчиво возрастают. Установлено ус-тойчивое повышение пределов прочности при растяжении при расколе Rp ас-фальтобетонов с повышением содержания отсевов дробления керамзита в на-полнителе Ск.
6. Выявлена повышенная износостойкость предложенных композиций, оцениваемая по показателю истираемости G. Установлено устойчивое пониже¬ние G асфальтобетонов, модифицированных отсевами дробления керамзита, с увеличением содержания отсевов в наполнителе Ск и при переходе от мелко¬зернистых смесей к песчаным. Наибольшей устойчивостью к истиранию обла¬дают асфальтобетоны с наполнителем только из высокодисперсных отсевов дробления керамзита (при Ск, равном 100 % об.).
7. Расчетный экономический эффект от снижения себестоимости на про¬изводство и укладку 100 м дорожного покрытия из асфальтобетонной смеси типа Б за счет применения в качестве минерального порошка высокодисперс¬ных отсевов дробления керамзита составил в ценах 2009 года 970,00 руб., а
2
ожидаемый годовой экономический эффект при годовом объеме 42,0 тыс. м составил 407,00 тыс. руб