Энергосберегающая, ресурсосберегающая, экологически безопасная технология производства композиционного щебёночно-мастичного асфальта

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Энергосберегающая, ресурсосберегающая, экологически безопасная технология производства композиционного щебёночно-мастичного асфальта

Андронов С.Ю.

Аннотация

Предложена энергосберегающая, ресурсосберегающая, экологически безопасная холодная технология производства композиционного холодного щеб?ночно-мастичного асфальта с дисперсным битумом. Теоретически проанализированы процессы структурообразования асфальта. Композиционный холодный щеб?ночно-мастичный асфальт с дисперсным битумом целесообразно применять для строительства и ремонта дорожных покрытий, эксплуатирующихся в условиях повышенных летних температур и транспортных нагрузок.

Ключевые слова: технология производства композиционного материала, щеб?ночно-мастичный асфальт, колееобразование, асфальт с дисперсным битумом.

ENERGY-EFFICIENT,RESOURCE-SAVING ECOLOOGICALLY SAFE TECHONOLOGIES OF COMPOSITE CRUSHED STONE MASTIC ASPHALT

Andronov S.Y.1, ZadirakaA.A.2 PUITS "Volgodortrans"1 PUITS "Volgodortrans"2

Annotation.A power-saving, resource-saving, environmentally friendly ho lodnaya technology of composite cold crushed stone mastic asphalt with asphalt dispersed. processes the structure of asphalt-roobrazovaniya theoretically analyzed. The composite cold crushed stone mastic asphalt with disperse bitumen is advisable to apply for the construction and repair of road surfaces, operating in conditions of high summer temperatures and traffic loads.

Keywords: technology of production of the composite material, crushed stone mastic asphalt rutting asphalt bitumen to disperse.

Основное отличие щеб?ночно-мастичного асфальта (ЩМА) от обычного асфальта заключается в его жесткой каркасной структуре, которая обеспечивает передачу нагрузки с поверхности в нижележащие слои через непосредственно контактирующие друг с другом отдельные крупные частицы каменного материала. Тем самым достигается существенное снижение деформаций келейности покрытия. ЩМА представляет самостоятельную разновидность асфальта, обеспечивающую в отличие от других типов смесей одновременно водонепроницаемость, сдвигоустойчивость и шероховатость верхнего слоя покрытия [1].

Этот материал был разработан в 60-х годах в Германии и в настоящее время нашел широкое применение во многих странах при устройстве верхних слоев дорожных покрытий. Зарубежные стандарты предусматривают более 10 марок горячих смесей ЩМА - в зависимости от максимальной крупности применяемого щебня. В России существует ГОСТ 31015-2002 [2], где регламентированы смеси ЩМА-10, ЩМА-15 и ЩМА-20, которые приготавливаются на основе щебня крупностью до 10, 15 и 20 мм. Данные смеси предназначены для устройства верхних слоев дорожных покрытий.

Предлагаемая технология композиционного холодного ЩМА с дисперсным битумом является дальнейшим развитием разработанной в СГТУ под руководством профессора Н.А. Горнаева и запатентованой [5] эффективной холодной технологии производства и применения асфальта с дисперсным битумом.

Отличительной особенностью предлагаемой холодной технологии композиционного ЩМА с дисперсным битумом является образование в процессе перемешивания в объ?ме асфальтовой смеси прямой медленнораспадающейся битумной эмульсии на твердом эмульгаторе, роль которого могут выполнять обычно применяемые минеральные порошки. В результате получается асфальт на битумной эмульсии, без заблаговременного производства и применения эмульсии.

Предлагаемая технология имеет ряд значимых достоинств: энергосбережение, так как отпадает необходимость высушивания и нагрева минеральных составляющих; ресурсосбережение, за счет исключения из технологической линии асфальтобетонного завода сушильного барабана, форсунки, топочного хозяйства, пылеуловительной установки, грохота, необходимости их обслуживания, снижения металлоемкости завода; экологическая безопасность, так как, благодаря холодному и влажному приготовлению смесей, исключается выброс в атмосферу пыли, канцерогенных углеводородов и др.

При производстве холодной композиционной щеб?ночно-мастичной асфальтовой смеси не требуется добавка гранул стабилизатора и дополнительного оборудования для его введения в смеситель АБЗ.

Разрабатываемое под руководством Н. А. Горнаева в СГТУ научное направление «Технология холодных органоминеральных материалов с дисперсными органическими вяжущими» и разработки его учеников позволили теоретически обосновать процессы структурообразования в холодном композиционном ЩМА с дисперсным битумом с привлечением представлений физической химии с позиции термодинамики. Формирование структуры асфальта начинается в момент объединения всех составляющих, а заканчивается в покрытии, в ходе его эксплуатации. Холодная композиционная щеб?ночно-мастичная асфальтовая смесь представляет собой гетерогенную необратимую систему открытого типа, протекающие в ней процессы происходят в направлении уменьшения суммарной избыточной поверхностной энергии, достижения устойчивого равновесия. Скорость протекания этих процессов обуславливается составом, свойствами, температурами исходных материалов, погодными условиями. Важнейшими стадиями процессов структурообразования являются: смачивание водой минеральных составляющих, диспергирование и стабилизация битума; формирование битумной пл?нки; адгезия битума; уплотнение.

Экспериментальные исследования проводились на холодных композиционных щеб?ночно-мастичных смесях с наибольшей крупностью щебня 10, 15 и 20 мм. Для приготовления смесей применялся нефтяной битум марки БНД 90/130, известняковый минеральный порошок марки МП-1, гранитный щебень марки 1200 и полученный из него искусственный песок. Компонентные и зерновые составы холодных композиционных щеб?ночно-мастичных смесей с дисперсным битумом подбирались аналогично щеб?ночно-мастичным смесям горячего приготовления в соответствии с ГОСТ 31015-2002 [2] и показаны в табл. 1 и 2.

Таблица 1 Компонентный состав холодной композиционной щебёночно-мастичной смеси с дисперсным битумом

Таблица 2 Зерновой состав холодной композиционной щебёночно-мастичной смеси с дисперсным битумом

Холодные композиционные щеб?ночно-мастичные смеси приготавливались в лабораторной мешалке,изготовленной по типу серийно выпускаемых для АБЗ. Для исследования свойств холодного композиционного ЩМА с дисперсным битумом изготавливались стандартные цилиндрические образцы диаметром 71,4 мм, которые согласно ГОСТ 31015-2002 [2], уплотнялись прессованием в течение 3 минут под нагрузкой 40 МПа.

По основным показателям ЩМА с дисперсным битумом удовлетворяет требованиям ГОСТ 31015-2002 [2] к ЩМА горячего приготовления и требованиям ГОСТ 9128-2009 [3] ко второй марке горячего плотного асфальтобетона для II-V дорожно-климатических зон (табл. 3).

Таблица 3 Основные физико-механические свойства композиционного холодного щебёночно-мастичного асфальта с дисперсным битумом

Водонасыщение соответствует пористым асфальтобетонам приближаясь к верхнему пределу показателя для горячего плотного асфальтобетона. Остаточная пористость на 1,5-4 % больше водонасыщения, что объясняется закрытой тонкопористой структурой асфальта.

Выполненные расчеты [9] показывают, что общий народнохозяйственный эффект (складывающийся из экономического, экологического и социального эффектов) применения композиционного холодного щеб?ночно-мастичного асфальта составит не менее 50 % в сравнении с ЩМА горячего приготовления.

Покрытие из композиционного холодного ЩМА с дисперсным битумом можно устраивать без уплотнения укаткой, подобно литому асфальту. Однако в отличие от литого асфальта, однако, в отличие от литого асфальта, покрытие после испарения воды будет обладать высокой пористостью и, следовательно, пониженной водо- и морозостойкостью. При необходимости эти недостатки могут быть нейтрализованы применением смесей с повышенным, как в литом асфальте содержанием битума. Особый эффект на стадии уплотнения да?т применение вибрации. В результате виброуплотнения в асфальтовых смесях, отличающихся повышенным содержанием щебня (ЩМА) происходит компактное расположение щеб?нок, их расклинивание, более равномерное распределение пастовой части, получение однородного материала. Вс? это почти полностью исключает дробимость щебня, при уплотнении укаткой.

Разработаны и запатентованы [5] способы улучшения дорожно-технических свойств композиционного холодного ЩМА с дисперсным битумом: 1) за сч?т замены части минерального порошка портландцементом; 2) за сч?т применения составленных дисперсных органических вяжущих. Данные способы позволяют также ускорить структурообразование композиционного холодного ЩМА с дисперсным битумом для открытия движения транспорта по свежеустроенному покрытию даже во II дорожно-климатической зоне.

композиционный мастичный асфальт

Библиографический список

1. Кирюхин Г. Н., Смирнов Е.А. Покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона. М. ООО «Издательство "Элит"». -- 2009. 176 с. с ил.

2. ГОСТ 31015-2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щеб?ночно-мастичные. Технические условия

3. ГОСТ 9128-2009. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

4. Силкин, В. В. Экологически чистые технологии для производства асфальтобетонных смесей / В. В Силкин, Б. С. Марышев, В. М. Ольховиков // Строительная техника и технология. - 2008. - № 4. - С. 30-33.

5. Пат. № 2351703 Российская Федерация. Способ приготовления холодной органоминеральной смеси для дорожных покрытий / Н. А. Горнаев, В. Е. Никишин, С. М. Евтеева, С. Ю. Андронов, А. С. Пыжов. Опубл. 10.04.09.

6. Дерягин, Б. В. Поверхностные силы / Б. В. Дерягин, Н. В. Чураев, В. М. Муллер. -- М. : Наука, 1985. -- 398 с.

7. ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний.

8. Ляпина, А. И. Анализ сопоставления графического и расч?тного методов определения показателей дисперсности битумных эмульсий / А. И. Ляпина, И. А. Плотникова // Тр. Союздор-НИИ. - 1977. - № 100. - С. 120-130.

9. Андронов, С. Ю. Технология холодного вибролитого регенерированного асфальта [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.23.05 / Андронов Сергей Юрьевич ; науч. рук. Н. А. Горнаев. - Волгоград, 2011. - 194 с.

Размещено на Allbest.ru