Порівняння ефективності використання полімеру PR PLAST S при введенні в бітум та асфальтобетонну суміш

Размещено на http://www.allbest.ru/

Порівняння ефективності використання полімеру PR PLAST S при введенні в бітум та асфальтобетонну суміш

Поширеною практикою боротьби з накопиченням пластичних деформацій на асфальтобетонних покриттях автомобільних доріг є використання добавок полімерів [1]. Це призводить до збільшення вартості кінцевої продукції. Що відбувається не тільки за рахунок використання додатково добавки, а і у зв'язку зі збільшенням кількості технологічних операцій на етапі приготування модифікованого в'яжучого, що потребує більшої кількості енергоресурсів. Крім того використання тих чи інших добавок обумовлюється наявністю технологічного обладнання для приготування модифікованого в'яжучого. Відсутність спеціального обладнання приготування модифікованих бітумів для асфальтобетонних сумішей виробники компенсують добавками, що можуть використовуватися для модифікації безпосередньо у асфальтозмішувальній установці.

До таких добавок відносять полімери EVA, PE, Superplast, синтетичні воски Licomont, CCbit та природні асфальти Trinidad Epure, також при виготовлені щебенево-мастикових сумішей можуть бути використані волокна оброблені полімерами типу Duroflex (WA-80) і існує технологія модифікації латексом типу Butonal [2, 3, 4].

Однією з таких добавок є PR PLAST S виробництва компанії PR INDUSTRIE (Франція). Виробник рекомендує вводити її у асфальтобетонну суміш на етапі введення мінерального порошку у кількості 0,4-0,6% від маси суміші. За інформацією виробника добавка PR PLAST S призначена для зменшення пластичних деформаційна асфальтобетонних покриттях автомобільних доріг [5].

Цю добавку майже не використовували на території України, тому необхідно визначити її ефективність. Крім того досі достеменно не відомо наскільки ефективно використання модифікації асфальтобетонної суміші в асфальтозмішувачі у порівнянні з модифікацією бітуму полімером.

Для моделювання введенняполімеру у асфальтозмішувач використовували лабораторний змішувач. Полімер вводився одночасно з мінеральним порошком за температури мінеральних матеріалів 170 ^оС, що рекомендована виробником. Тривалість перемішування складала 2 хвилину. Після чого водився бітум БНД60/90. Гранулометричний склад асфальтобетонної суміші типу А з максимальною крупністю зерен щебеню 15 мм було використано для оцінки впливу полімеру на фізико-механічні властивості асфальтобетону, що наведені в таблиці 1.

Отримані данні вказують, що введення добавки PR PLAST S у асфальтобетонну суміш на етапі перемішування мінеральних матеріалів призводить до зростання границь міцності при стиску при температурах 20 та 50 °С. Так при 20 °С міцність зростає в інтервалі від 4,5 до 5 МПа у залежності від кількості добавки, а при 50 °С в інтервалі від 1,8 до 2,1 МПа. При цьому традиційно полімер більше впливає на високотемпературні механічні властивості. Введення добавки PR PLAST S призводить спочатку до зростання водонасичення порівняно з асфальтобетоном без добавки, а подальше її збільшення веде до зниження цього показника.

Крім нормативних показників фізико-механічних властивостей асфальтобетонів визначили показник глибини колії для асфальтобетонів, що досліджуються. Для визначення глибини колії використовували прилад розроблений на кафедрі будівництва та експлуатації автомобільних доріг ХНАДУ [6]. Результати визначення глибини колії представлені у вигляді залежності глибини колії від кількості проходів колеса по сліду і наведена на рисунку 1.

Таблица 1 - Фізико-механічні властивості асфальтобетонів з добавкою PR PLAST S та без неї

Введення добавки PR PLAST S у кількості 0,4 % від маси мінеральних матеріалів дозволяє знизити показник колієутворення з 21 мм до 17,5 мм при 15000 проходів по сліду. Збільшення вмісту добавки до 0,5 % знижує колію до 13 мм, а подальше збільшення вмісту PR PLAST S до 0,7 % до 9,5 мм.

-¦-БНД60/90-И-БНД60/90+5% PR PLAST S

-±-БНД60/60+7% PR PLAST S-#-БНД60/90+10,7% PR PLAST S

Рисунок 1 - Залежність глибини колії від кількості проходів колеса по сліду при 65 ^оС для асфальтобетонів при введенні PR PLAST S у асфальтобетонну суміш

Для порівняльної оцінки ефективності введення полімеру в суміш мінеральних матеріалів використано традиційну методику введення полімеру у бітум в лабораторній мішалці та подальше використання модифікованого бітуму для приготування асфальтобетонної суміші. Полімер у бітум додавали у кількості 5 та 7 % від маси бітуму, що відповідає вмісту 0,4 та 0,5 % від маси мінеральних матеріалів, за температури 180 ^оС та перемішували протягом 60 хвилин, по закінченні перемішування відбиралися зразки для визначення властивостей в'яжучих та залишок одразу використовували для приготування асфальтобетонної суміші.

Для приготування в'яжучого модифікованого полімером PR PLAST S використовували бітум БНД 60/90, а для порівняння його впливу на властивості в'яжучого та асфальтобетону використали досить поширений полімер типу SBS Kraton D1101 у кількості 3 %.

Властивості вихідного бітуму та бітуму модифіковані полімерами наведені у таблиці 2.

Аналіз отриманих даних показує що введення PR PLAST S призводить до збільшення температури розм'якшення та зниження пенетрації, а також значному зниженню дуктильності із збільшенням вмісту полімеру у бітумі. Використання 5 % PR PLAST S у порівнянні з 3 % Kraton D1101 призводить до майже однакового зниження показника пенетрації на меншого збільшення температури розм'якшення (на 7 та 19 °С відповідно). Збільшення вмісту PR PLAST S до 7 % знижує показник пенетрації в'яжучого до 30 (0,1 мм) та підвищує температуру розм'якшення до 64 °С. Показник еластичності в'яжучого складає 29 та 36 % відповідно для 5 та 7 % PR PLAST S, тобто значно менше ніж для 3 % Kraton D1101 (90 %)

Таблиця 2 - Фізико-механічні властивості вихідного бітуму та модифікованих в'яжучих

Для визначення впливу добавок полімерів на фізико-механічні властивості асфальтобетону визначалися перелік характеристик наведених у таблиці 3.

Введення 5 % PR PLAST S призводить до зростання границі міцності при стиску за температури 20 ^оС на 0,95 МПа, збільшення концентрації полімеру до 7 % призводить до зростання на 1,35 МПа порівняно з асфальтобетоном на не модифікованому в'яжучому. Границя міцності на стиск за температури 50 ^оС збільшується на 0,4 МПа та 0,9 МПа відповідно для концентрацій полімеру 5 % та 7 %. Для порівняння 3 % полімеру Kraton D1101 призводить до зростання границь міцності при стиску на 0,8 та 0,7 МПа відповідно за температур 20 та 50 ^оС. Тобто вплив обох типів полімерів на фізико-механічні характеристики асфальтобетону досить схожий - це збільшення характеристик міцності асфальтобетону та незначний вплив на водонасичення і щільність асфальтобетонних зразків.

Таблица 3 - Фізико-механічні властивості асфальтобетонів виготовлених на вихідному бітумі та модифікованих в'яжучих.

Результати визначення глибини колії у асфальтобетоні наведені на рисунку 2. Вони показують, що використання бітуму модифікованого 5 % PR PLAST S дозволяє знизити глибину колії більш ніж у 4 рази порівняно з асфальтобетоном на бітумі БНД 60/90. Залежність глибини колії для асфальтобетону на бітумі модифікованому 5 % PR PLAST S майже співпадає з такою для асфальтобетону на бітумі модифікованому 3 % Kraton D1101. Збільшення вмісту полімеру PR PLAST S до 7 % дозволяє знизити глибину колії більш ніж в 7 разів.

Порівняння результатів за двома способами введення полімеру показують, що введення полімеру у бітум більш ефективне, ніж у суміш. Найбільш яскраво про це свідчить показник колієутворення. Так введення 0,4 % PR PLAST S у суміш мінеральних матеріалів призводить до зниження глибини колії при 15000 проходах з 21 до 17,5 мм, а введення аналогічної кількості полімеру у бітум призводить до зниження глибини колії до 5,2 мм. Збільшення вмісту полімеру до 0,5 % при введенні у суміші призводить до утворення колії глибиною 13 мм, аналогічна кількість полімеру введена при модифікації бітуму веде до утворення колії глибиною у 2,9 мм.

БНД 60/90 БНД60/90+3% Kraton D1101

Рисунок 2 - Залежність глибини колії від кількості проходів колеса по сліду для асфальтобетонів на бітумі та модифікованих в'яжучих

-*-БНД60/90+5% PR PLAST S-«-БНД60/90+7% PR PLAST S

Але отримані результати лабораторних випробувань не можуть остаточно свідчити про неефективність введення полімерів у асфальтозмішувач. Для остаточного рішення необхідно проводити експериментальні випробування на асфальтобетонному заводі.

Література

1. Золотарёв В.А. О взаимосвязи свойств битумополимерных вяжущих и сдвигоустойчивости асфальтобетона/ В.А. Золотарёв, С.А. Чугуенко, А.В. Галкин // Автошляховик України. - 2004 - №3. - С. 25-30

2. Веренько В.А. Регулирование свойств асфальтобетона модифицирующими добавками, вводимыми в смесь/ В.А. Веренько, В.В. Занкович, П.П. Яцевич // Вісник ХНАДУ. - 2008 - №40 - С. 51-56

3. Цифровий репозиторій ХНУМГ ім.О.М.Бекетова: XI международная научно-техническая интернет-конференция «Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве», 25.11.1325.12.13, г.Харьков./ В.К. Жданюк, Д.Ю. Костін, О.О. Макарчев, Дослідження впливу термопласту на властивості щебенево-мастикового асфальтобетону. Режим доступу: http://eprints.kname.edu.ua/34302/

4. Цифровий репозиторій ХНУМГ ім.О.М.Бекетова: XI международная научно-техническая интернет-конференция «Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве», 25.11.1325.12.13, г.Харьков./ В.К. Жданюк, О.О. Воловик, О.О. Макарчев, К.В. Циркунова Вплив модифікації бітуму синтетичними восками на властивості дорожніх асфальтобетонів. Режим доступу: http: //eprints .kname.edu.ua/34641/

5. PR PLAST S : Добавка Анти-износ для дорожных покрытий http://www.pr-industrie.com/r- anti-rutting-additive.html

6. Жданюк В.К., Об оценке устойчивости асфальтобетонных покрытий к образованию пластических деформаций в виде колеи / В.К. Жданюк, Ю.А. Масюк, С.А. Чугуенко, В.И. Плигун // Материалы II международной научно-технической интернет-конференции «Строительство, реконструкция и восстановление зданий городского хозяйства», ХНАГХ. - 2007.- С.168-171

Размещено на Allbest.ru