Аль Аддесс Мохаммед Хашим Ахмед. Разработка технологии строительства дорожного покрытия из асфальтового гранулята, обработанного катионной битумной эмульсией, в регионах с жарким климатом

Короткий опис

Аль Аддесс Мохаммед Хашим Ахмед. Разработка технологии строительства дорожного покрытия из асфальтового гранулята, обработанного катионной битумной эмульсией, в регионах с жарким климатом: автореферат дис. ... кандидата Технических наук: 05.23.11 / Аль Аддесс Мохаммед Хашим Ахмед;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»], 2018

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи

Аль Аддесс Мохаммед Хашим Ахмед
Разработка технологии строительства дорожного покрытия из асфальтового гранулята, обработанного катионной битумной эмульсией,
в регионах с жарким климатом
Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог,
метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей
Диссертация
на соискание учёной степени кандидата технических наук
Научный руководитель: профессор, доктор технических наук Подольский Владислав Петрович
Воронеж - 2018
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДНИЕ 5
1. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АВТОРОВ ПО ПРИМЕНЕНИЮ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬ¬СИЙ, В РЕГИОНАХ С ЖАРКИМ КЛИМАТОМ 12
1.1. Общие сведения об эмульсионных материалах для дорожного строи¬тельства и область применения катионо-активных битумных эмульсий в до¬рожной отрасли 14
1.2. Эмульгирование и его влияние на свойства эмульсий 21
1.3. Определение параметров эмульсий с контролируемым периодом распада. 27
1.4. Совершенствование технологии применением эмульсий с контролируе¬мым периодом распада 31
1.5. Выводы по главе 1 34
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОТЫ ПОКРЫТИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ОСНОВАНИЙ ИЗ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР 35
2.1. Физико-математическая модель работы покрытия при высоких темпера¬турах с учетом термодинамического равновесия материалов асфальтового гранулята для прогнозирования изменения его срока службы 36
2.2. Технологические особенности применения катионо-активных эмульсии
с управляемым времени распада в сложных условиях 47
2.2.1. Приготовление черного щебня для слоя износа, обработкой битумной эмульсией и его последующей укладкой 49
2.2.2. Технология ремонтных работ с применением эмульсий и эмульсион- но-минеральных материалов, «Дзу-Сил» и «Сларри-Сил» с целью повыше¬ния эксплуатационных показателей покрытий автомобильных дороги 54
2.3. Технология и реконструкция дорог (Наджаф-Карбала) методом ресайклин-
га с использованием асфальтового гранулята и комплексного вяжущего 57
2.3.1 Технология приготовления АГБ-смеси в стационарной установке и уст¬ройства из нее нижнего слоя основания 65
2.3.2 Технология приготовления АГБ-смеси и устройства из нее нижнего
слоя основания методом смешения на дороге 70
2.4 Организация и управление устройством покрытия с использованием композитных составов на основе катионо-активных битумных эмульсий.... 72 2.5. Выводы по главе 2 76
3. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВАНИЙ, УКРЕП¬ЛЕННЫХ ЭМУЛЬСИОННО - МИНЕРАЛЬНЫМИ СМЕСЯМИ 77
3.1. Физико-механические свойства эмульсионно-минеральных смесей и композитов 77
3.2. Рациональные составы композитов и смесей от используемых при фор¬мировании дорожных одежд 79
3.3. Характеристики материалов, используемых для приготовления эмульси- онно - минеральных смесей 85
3.4. Методы исследования эмульсионно-минеральных смесей с использова¬нием рентгенофазового анализа 91
3.4.1. Результаты рентгенофазового анализа для покрытых композитов и смесей 95
3.4.2. Результаты испытаний асфальтогранулобетонной смеси обрабо-танной катионо-активной эмульсией для последующего проектирования соста¬ва 100
3.4.3 Результаты испытаний асфальтогранулобетонной смеси типа «М» без вяжущего для покрытия оснований автомобильных дорог 108
3.5. Выводы по главе 3 119
4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ИРАКА 120
4.1. Выбор оборудования для устройства покрытий с использованием компо¬зитных составов на основе катионо-активных битумных эмульсий 123
4.2. Формирование сметных нормативов на устройство покрытий с исполь¬зованием композитных составов на основе катионо-активных битумных
эмульсий 126
4.3. Определение экономической эффективности устройства покрытий с ис-пользованием композитных составов на основе катионо-активных битумных эмульсий 142
4.4. Выводы по главе 4 146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 149
ПРИЛОЖЕНИЕ А, Б, В 160

Список літератури

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1 Анализ теоретических и практических результатов исследований различ-ных отечественных и зарубежных учёных показал, что в условиях высоких темпе-ратур окружающего воздуха и наличии интенсивной инсоляции стандартные сме-си и технологии могут приводить к понижению прочности формируемых покры-тий. На первый план выходят катионо-активные битумные эмульсии с управляе-мым индексом распада при строительстве, реконструкции и ремонте дорог в ре-гионах с жарким климатом.
2. Разработана приближенная физико-математическая модель работы покры-тия при высоких температурах, отличающейся учетом возникающего термодина-мического равновесия взаимодействия материалов асфальтового гранулята обра-ботанного катионной битумной эмульсий, формирующих покрытие. В отличие от известных моделей в данной поиск значений параметров производится решением обратной задачи теплопроводности, позволяющую произвести оценку диффузи-онное движение вяжущего с последующим прогнозом состояния дорожного по-крытия при воздействии транспортной нагрузки. Численно получена оценка кон-центрации битума в слоях покрытия в процессе диффузии вяжущего в нем при высоких температурах. Произведен учет инсоляционного нагрева покрытия сол-нечными лучами. Особенностью данной модели является учет влияния термоди-намического равновесия вяжущего и связанной с ним вязкостью.
3. На основе результатов математического моделирования предложена тех-нология строительства дорожного покрытия из асфальтового гранулята, получен-ного методом холодного ресайклинга и обработанного катионо-активной битум-ной эмульсий с управляемым индексом распада при строительстве, реконструк¬ции и ремонте дорог в регионах с жарким климатом. Для получения прочного по-крытия необходимо увеличить интервалы между последовательными проходами катков. Показано, что чем выше средняя температура воздуха, тем с большей энергией активации требуется вяжущее или эмульсия.
4. Предложены составы композиции эмульсий и минеральных вяжущих с наполнителем из асфальтового гранулята для последующей укладки в конструк-тивные слои дорожной одежды. Это дает возможность применения их в конст-руктивных слоях дорожной одежды, при устройстве под грунтовку и поверхно-стной обработки без нагревания каменных материалов, вяжущих и смесей, что сокращает срок строительства и ремонта дорог, упрощает технологические про-цессы и обеспечивает экономию битума.
5. Опробованы новые составы смесей с комплексным использование цемента и битумной эмульсии, отличающиеся возможностью улучшения адгезии и уско-рения процессов твердения, при уменьшении времени ожидания момента откры-тия движения. Для данных смесей получены аппроксимирующие временные за-висимости, позволяющие прогнозировать прочность покрытия в заданный период эксплуатации.
6. Испытаны технологические решения повышающие эксплуатационные по-казатели конструкции дорожной одежды, обеспеченные введением в состав фиб- ро- наполнителей, которые позволяют получить дисперсно-армированные конст-рукции с повышенной трещиностойкостью при высоких температурах и устойчи-востью в отношении образования пластических деформаций в летний период времени. Для уменьшения влияния инсоляции на формирование покрытия добав-лена операция нанесения слоя увеличивающего его альбедо.
7. Экономический эффект устройства покрытий с использованием компо-зитных составов с использованием асфальтового гранулята и катионо-активных битумных эмульсий составляет по сравнению:
- с использованием горячих асфальтобетонных смесей - 1,87 $/м2, в том числе материалы - 1,28 $/м2;
- с использованием холодных асфальтобетонных смесей - 3,09 $/м2, в том числе материалы - 2,54 $/м2.
Следовательно, при производстве дорожного покрытия по предлагаемой технологии возникает экономия в размере 11200 -18500 $ на 1 км реконструируе-мых дорог в зависимости от геометрических параметров покрытия.