Черсков Роман Михайлович. Комплексно-модифицированный дорожный асфальтобетон с повышенной устойчивостью к транспортным и погодно-климатическим воздействиям

Краткое описание

Черсков Роман Михайлович. Комплексно-модифицированный дорожный асфальтобетон с повышенной устойчивостью к транспортным и погодно-климатическим воздействиям : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.05 / Черсков Роман Михайлович; [Место защиты: Рост. гос. строит. ун-т]. - Ростов-на-Дону, 2009. - 203 с. : ил. РГБ ОД, 61:09-5/2197

на правах рукописи
20 0.9 0799В-
ЧЕРСКОВ Роман Михайлович
КОМПЛЕКСНО-МОДИФИЦИРОВАННЫМ ДОРОЖНЫЙ
АСФАЛЬТОБЕТОН С ПОВЫШЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ
К ТРАНСПОРТНЫМ И ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия
Диссертация
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель:
профессор,
доктор технических наук
С.К.Илиополов
Ростов-на-Дону
2009 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 5
1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Обзор основных факторов, влияющих на структуру и свойства ас-фальтобетона' 11
1.2. Анализ процессов структурообразования в окисленных битумах 16
1.3. Влияние полимерных модификаторов различных групп на структу¬
ру и свойства битумов и асфальтобетонов 19
Выводы по 1 главе 26
2. Теоретические предпосылки исследований 28
2.1. Выбор компонентов комплексного модификатора 28
2.2. Обоснование возможности улучшения структурно-механических
свойств битумов путем применения каучуко-полиолефинового модифи¬катора ‘ 31
2.3. Информативность традиционных методов исследования для оценки
свойств модифицированных битумов и асфальтобетонов 36
2.4. Обзор механизмов выхода из строя асфальтобетонных дорожных
покрытий 37
2.5. Анализ релаксационных явлений, происходящих в процессе дефор-мирования полимерных материалов 41
2.6. Предлагаемый комплекс нетрадиционных методов исследований
свойств битумных вяжущих и асфальтобетонов 44
Выводы по 2 главе 59
3. Исследование влияния каучуко-полиолефинового модификатора на структуру и свойства битумов и асфальтобетонов 61
3.1. Методика проведения эксперимента и характеристика исследуемых материалов 63
з
3.2. Изучение структуры и свойств битума, модифицированного разра-ботанной добавкой 73
3.2.1. Влияние соотношения компонентов каучуко-полиолефинового
модификатора на характеристики качества битумов 73
3.2.2. Моделирование составов и прогнозирование свойств вяжущих,
модифицированных разработанной добавкой 83
3.2.3. Исследование поведения битумных вяжущих при малых дефор-мациях и циклических нагружениях 90
3.2.4. Изменение свойств битумных вяжущих в процессе термоокисли-тельного старения 96
3.2.5. Исследования структуры вяжущего, модифицированного каучуко¬
полиолефиновой добавкой, методами микроскопии и инфракрасной спек-троскопии 98
3.3. Исследование свойств асфальтобетонов, модифицированных каучу-ко-полиолефиновой добавкой 102
3.3.1. Комплексная оценка стандартных характеристик асфальтобетон-ных смесей, модифицированных разработанной добавкой 102
3.3.2. Влияние разработанной добавки на трещиностойкость асфальто¬
бетона, определяемую по пределу прочности и деформации при динамиче-ском изгибе 120
3.3.3. Определение оптимального количества битума в асфальтобетоне с
учетом прочности при динамическом изгибе 126
3.3.4. Исследование влияния разработанной добавки на накопление ос¬
таточных деформаций в асфальтобетонах при воздействии растягивающих и сдвигающих напряжений 128
3.3.5. Изучение усталостной долговечности и термоокислительного ста-рения модифицированного асфальтобетона 133
3.3.6. Модель прогнозирования и оценки свойств асфальтобетонных
смесей, модифицированных разработанной добавкой 136
Выводы по 3 главе 140
4. Технология устройства и технико-экономическая эффективность применения асфальтобетонов, модифицированных каучуко-полиолефиновой
добавкой 142
4.1. Особенности технологии приготовления и устройства покрытий из
асфальтобетонов, модифицированных разработанной добавкой 142
4.2. Технико-экономическая эффективность использования результатов
исследования 145
Выводы по 4 главе 147
Общие выводы 148
Литература • 150
Приложение 1 165
Приложение 2 185
Приложение 3 191

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения дорожных асфальтобетонов с повышенной устойчивостью к транспортным и погодно-климатическим воздействиям за счет применения разработанного комплексного каучуко-полиолефинового модификатора (КПМ).
2. Разработан состав модификатора, сочетающего в себе преимущества полиолефинов и эластомеров, что позволяет одновременно придать асфальтобетонам необходимую жесткость при высоких эксплуатационных температурах, а также эластичность и трещиностойкость в области низких температур.
3. Выявлены закономерности воздействия разработанного модификатора на структуру битумов. Методами ИК-спектроскопии и микроскопии подтверждена гипотеза образования в полученном вяжущем эластичной асфальтено-полимерной решетки. Исследованы особенности поведения битумов, содержащих каучуко-полиолефиновый модификатор, в условиях малых деформаций и многократного приложения нагрузок путем определения вязкости неразрушенной структуры и усталостной долговечности вяжущих.
4. Установлены закономерности влияния и границы варьирования содержания битума, щебня и модификатора на физико-механические свойства асфальтобетонов. При введении в асфальтобетонные смеси разработанной добавки предел прочности на сжатие при 50 °С повышается на 40 - 50 % при одновременном снижении предела прочности на сжатие при 0 °С на 5 - 10 %, улучшается водостойкость и снижается водонасыщение асфальтобетона.
. . . 5. Изучено . _ влияние - . модификатора на- трещиностойкость.
асфальтобетонов различных типов путем испытания образцов-призм на растяжение при изгибе. Установлено, что комплексно-модифицированные асфальтобетоны обладают повышенными значениями предела прочности при динамическом изгибе; вязкость на растяжение при изгибе увеличивается в 1,5 - 2 раза, а усталостная долговечность - в 1,5 раза.
1. Разработан метод определения вязкости асфальтобетонов в условиях ограничения бокового расширения для характеристики скорости накопления деформаций сдвига при температуре 60 °С. Введение комплексного модификатора позволяет повысить вязкость асфальтобетонов при сдвиге в зависимости от их типа в 2 - 5 раз.
2. Установлено, что полученные модифицированные асфальтобетоны обладают повышенной стойкостью к термоокислительному воздействию.
3. Производственная проверка подтвердила возможность получения дорожных асфальтобетонов с повышенной стойкостью к транспортным и погодно-климатическим воздействиям за счет применения каучуко-полиолефинового модификатора. Расчетный годовой экономический эффект, достигаемый в результате применения разработанных модифицированных асфальтобетонных смесей в сравнении с такими же без
л
добавок составил в ценах на 2009 г. 18 руб. на 1 м