Белгородская область, Россия
Белгородская область, Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ББК 383 Строительные материалы и изделия
В статье представлены результаты по влиянию пропитки «ДОРЛУК» производства ООО «Научно-Производственное Предприятие «Завод Инновационного Промышленного обо-рудования» («НПП «ЗИПо») на физико-механические характеристики асфальтобетонного покрытия на участке автомобильной дороги 1Р-193 Воронеж-Тамбов км 11 подход к путе-проводу, построенного ДЭП-4 филиала АО «Дороги Черноземья». Исследования эффектив-ности добавки проводилось по следующим характеристикам асфальтобетонных образцов: плотности, водонасыщению, водостойкости, водопроницаемости, усталостной прочности. Исследования показали, что использование пропитки «ДОРЛУК» привело к существенному снижению водонасыщение образцов асфальтобетона на 36 %, а также водопроницаемости на 3-4 мин. Снижение водонасыщения и водопроницаемости асфальтобетонных образцов будет способствовать уменьшению негативного влияния воды на прочностные характери-стики асфальтобетона. При этом, важно отметить, что пропитка не оказала отрица-тельного влияния на усталостную прочность асфальтобетонных образцов, так как количе-ство циклов образцов с пропиткой и без нее аналогично.
пропитка «ДОРЛУК», протектор, санация покрытия, физико-механические характеристи-ки
Введение. Из всех покрытий автомобильных дорог асфальтобетон является наиболее популярным в современном мире. Его неоспоримые плюсы в технологии производства работ, физико-механических и эксплуатационных характеристиках, а также стоимости. Однако асфальтобетонные покрытия, как и любой материал, подвергаясь воздействию погодно-климатических факторов и транспортных нагрузок, разрушаются. В процессе эксплуатации асфальтобетона, битум теряет свою эластичность, происходит отслаивание битумной пленки от каменного материала, образуются микротрещины. Под действием движения транспортных средств верхняя часть покрытия истирается и начинается шелушение. В периоды межсезонных заморозков и оттепелей вода неизбежно проникает в микротрещины, это приводит к образованию более значительных трещин и выбоин [1–11]. В настоящее время разработан ряд пропиток для асфальтобетонных покрытий, использование которых направлено на предотвращение развития всех этих процессов и «омоложения» покрытия, обеспечения высокой герметизации имеющихся дефектов и повышения его водостойкости. Полимерная композиция «ДОРЛУК» производства ООО «НПП «ЗИПо» является протектором для надежной защиты, а также восстановления первоначальных свойств асфальтобетона. В работе была исследована эффективность данной пропитки.
Методология. Пропитки для восстановления асфальтобетонных покрытий являются новым продуктом на отечественном рынке. На сегодняшний день нет нормативных требований, предъявляемых к качеству данного материала, а также методам его исследования. Однако, исходя из тех задач, на решение которых направлено использование пропиток, при исследовании эффективности пропитки «ДОРЛУК» были определены физико-механические характеристики образцов асфальтобетона, отобранных из существующего покрытия автомобильной дороги, обработанных вышеуказанной пропиткой. Для сравнения были испытаны образца асфальтобетона без использования пропитки «ДОРЛУК». Испытания асфальтобетонных образцов с пропиткой и без нее проводили по следующим показателям плотности, водонасыщению, водостойкости, водопроницаемости, усталостной прочности. Такие показатели как плотность, водонасыщение, водостойкость согласно ГОСТ 12801-98, усталостная прочность по методическим рекомендациям по определению усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий [12]. Водопроницаемость образцов асфальтобетона определялась при помощи установки для определения водопроницаемости бетона. Образцы помещались в испытательные камеры и подвергались воздействию вод под давлением 0,3 МПа. Засекалось время падения столба жидкости (расход воды).
Основная часть. По заявлению самого производителя добавки «ДОРЛУК», ее принцип действия следующий: при нанесении пропитки, его компоненты проникают в поры и микротрещины асфальтобетонного покрытия на глубину до 20-30 миллиметров в зависимости от пористости покрытия. При этом пропитка, благодаря своему уникальному составу, активно взаимодействует как с битумом, так и каменным материалом. В результате образуется сополимерная мембрана, которая изолирует имеющиеся поры и трещины от проникновения воды, тем самым герметизируя покрытие.
С целью определения коэффициента эффективности асфальтобетонной пропитки «ДОРЛУК» на основе полимерной композиции 12 июня 2017 г. на участке автомобильной дороги 1Р-193 Воронеж-Тамбов км 11 подход к путепроводу, построенного ДЭП-4 филиала АО «Дороги Черноземья» были проведены экспериментальные работы по нанесению данной пропитки на верхний слой асфальтобетонного покрытия, устроенного из ЩМА-15, с признаками начальной стадии шелушения.
Пропитка наносилась путем розлива композиции на поверхность асфальтобетонного покрытия и распределялась ручным способом. Через 3 часа (время высыхания пропитки) были отобраны керны D=100 мм в количестве 26 штук. Из них 9 штук с пропиткой и 17 штук без пропитки. При этом образцы были исследованы:
- ФАУ «Российский дорожный научно-исследовательский институт» (ФАУ «РОСДОРНИИ», г. Воронеж) по показателям: плотность, водонасыщение, водостойкость;
- ФГБОУ ВО Белгородским государственным технологическим университетом им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) по показателям: водонасыщение, водопроницаемость, усталостная прочность.
Результаты исследований, проведенных ФАУ «РОСДОРНИИ», представлены в табл. 1.
Таблица 1
Физико-механические показатели асфальтобетона
|
Наименование показателя |
Образцы из покрытия |
Образцы из покрытия, обработанные пропиткой «ДОРЛУК» |
Требования ГОСТ 31015-2002, ОДМ 218.3.073-2016 |
|
Плотность, г/см3 |
2,38 |
2,38 |
Не нормируется |
|
Водонасыщение, % |
2,04 |
1,71 |
До 3,5 |
|
Водостойкость |
0,86 |
0,93 |
Не нормируется |
ФАУ «РОСДОРНИИ» на основании проведенных Лукашуком А.Г. [13] исследований представило следующее заключение: обработка асфальтобетонного покрытия пропиткой «ДОРЛУК» на основе полимерной композиции уменьшает показатели водонасыщения на 20 % и увеличивает показатель водостойкости на 8 %.
При проведении исследований в БГТУ им. В.Г. Шухова предоставленные асфальтобетонные образцы были разделены на две группы. Одна часть образцов относилась к контрольной группе и исследовалась без нанесения пропитки, другая серия образцов была обработана пропиткой «ДОРЛУК». Перед испытанием боковая и нижняя поверхность всех образцов была покрыта битумом с целью предотвращения попадания воды через боковые грани. Это позволило оценить эффективность работы самой пропитки.
Обработка боковой поверхности образцов осуществлялась путем их погружения в разогретый до 140 ºС битум так, чтобы не покрытой оставалась только верхняя грань образца. Далее образец выдерживали на воздухе в течение суток.
Физико-механические характеристики результатов исследований представлены в табл. 2 и на рис. 1–2.
Из представленных результатов видно, что использование пропитки положительно отразилось на показателе водонасыщения и водопроницаемости асфальтобетонных образцов. Так, снижение водонасыщения образцов композита, обработанных пропиткой «ДОРЛУК» составило 36 %. При этом водопроницаемость снизилась с 11–12 мин до 8 мин, то есть падение составило 3–4 мин.
Показатели водопроницаемости и водонасыщения косвенно характеризует структуру плотных материалов, работающих в условиях непосредственного контакта с водой. Снижение этих показателей свидетельствует о том, что асфальтобетонное покрытие, обработанное пропиткой, будет меньше подвержено негативному влиянию воды.
Таблица 2
Результаты определения физико-механических показателей образцов асфальтобетона с пропиткой «ДОРЛУК» и контрольных (без использования пропитки)
|
Наименование показателя |
Единица измерения |
Образцы с пропиткой |
Контрольные образцы |
|
|
Водонасыщение |
% |
2,9 |
4,5 |
|
|
Водопроницаемость асфальтобетона под давлением 0,3 МПа |
1 образец |
время падения уровня воды на 1 см, мин |
8 мин 11 сек |
12 мин 35 сек |
|
2образец |
8 мин 45 сек |
11 мин 06 сек |
||
|
Усталостная прочность |
количество циклов до разрушения |
513000 |
506000 |
|
Известно, что именно вода проникает в поры асфальтобетона и ослабляет взаимную связь минеральных материалов с пленкой вяжущего. Замерзая зимой в порах асфальтобетона, вода переходит в лед с увеличением в объеме на 8-–9 %, что создает в них давление свыше 29 МПа. Наибольшее разрушительное действие оказывает происходящее весной и осенью попеременное замораживание и оттаивание асфальтобетона. Знакопеременные температуры приводят к появлению трещин.
Известно, что разрушение асфальтобетона под действием многократных нагрузок обусловлено процессами усталости, т.е. образованием и накоплением микродефектов с постепенным снижением прочности во времени [14]. Важно отметить и то, что усталостная прочность асфальтобетонных образцов, обработанных пропиткой несколько выше, чем контрольных образцов. Это свидетельствует о том, что компоненты пропитки «ДОРЛУК» способствовали незначительному снижению микротрещин в структуре композита.
Покрытия автомобильных дорог в процессе эксплуатации находится под воздействием, главным образом, двух групп факторов – погодно-климатических и механических, обусловленных нагрузками от транспортных средств. Под воздействием именно этих двух групп факторов происходят необратимые изменения свойств и структуры асфальтобетона в слое покрытия, снижающее его долговечность. Поэтому восстановление основных эксплуатационных свойств существующих асфальтобетонных покрытий возможно за счет применения пропитки «ДОРЛУК».
При оценке эффективности работы пропитки «ДОРЛУК» был рассчитан коэффициент эффективности ее работы по формуле [15]
Кэф = W1/W2, (1)
где W1 – водонасыщение контрольных образцов, не обработанных пропиткой, %; W1 – водонасыщение образцов, обработанных пропиткой, %.
Согласно результатам, проведенным в лаборатории ФАУ «РОСДОРНИИ» значение Кэф составило 1,2; БГТУ им. В.Г. Шухова – 1,6.
Выводы. При исследовании эффективности пропитки «ДОРЛУК» были определены физико-механические характеристики образцов асфальтобетона, отобранных из существующего покрытия автомобильной дороги, обработанных вышеуказанной пропиткой. Для сравнения были испытаны образца асфальтобетона без использования пропитки «ДОРЛУК». Испытания проводили по следующим показателям: плотность, водостойкость, водонасыщение, водопроницаемость, усталостная прочность.
Исследования показали, что санация покрытия пропиткой – протектором «ДОРЛУК» привело к существенному снижению водонасыщение образцов асфальтобетона на 20% (согласно исследованиям ФАУ «РОСДОРНИИ») 36 % (согласно исследованиям БГТУ им. В.Г. Шухова), а также водопроницаемости на 3-4 мин, увеличению водостойкости на 8%. Увеличение показателя водостойкости, а также снижение водонасыщения и водопроницаемости асфальтобетонных образцов будет способствовать уменьшению негативного влияния воды на прочностные характеристики асфальтобетона.
При этом, важно отметить, что пропитка не оказала отрицательного влияния на усталостную прочность асфальтобетонных образцов, так как количество циклов образцов с пропиткой и без нее аналогично.
Рис. 1. Показатели усталостной прочности образцов с пропиткой «ДОРЛУК»
Рис. 2. Показатели усталостной прочности контрольных образцов без пропитки
Представленные результаты свидетельствуют об эффективности использования пропитки «ДОРЛУК» для повышения качества асфальтобетонного покрытия.
1. Ядыкина В.В., Гридчин А.М., Холопов В.С., Траутваин А.И. Влияние температуро-понижающей добавки на старение битума и асфальтобетона // В сборнике: Региональная научно-техническая конференция по итогам ориентированных фундаментальных исследо-ваний по междисциплинарным темам, прово-димого Российским фондом фундаменталь-ных исследований и Правительством Белго-родской области сборник докладов. 2016. С. 334-342.
2. Радовский Б.С. Технологии нового теплого асфальтобетона в США//Дорожная техника. 2008. № 8. С. 24–28.
3. Траутваин А.И., Альтергот А.А. Ис-следование влияния различных полимеров и пластификаторов на свойства битума // В кни-ге: Материалы, оборудование и ресурсосбе-регающие технологии материалы междуна-родной научно-технической конференции. ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет». 2017. С. 286–287.
4. Колесник Д.А. Выбор модификатора асфальтобетона для расширения строитель-ного сезона // Мир дорог. 2013. № 10. С. 45–47.
5. Куликова А.В., Соломенцев А.Б. Рео-логические свойства дорожного битума с до-бавками для теплого асфальтобетона // Стро-ительные материалы и технологии. 2013. № 2. С. 104–111.
6. Gridchin A.M., Yadykina V.V., Tra-utvain A.I., Sharapov R.R., Zhukova A.A. Stone Mastic Asphalt and Stabilizing Additives for its Production // Research Journal of Applied Sci-ences. 2014. Vol. 9. №12. P. 1053–1058. URL: http://medwelljournals.com/abstract/?doi=rjasci.2014.1053.1058. DOI: 10.3923/rjasci.2014.1053.1058.
7. Yadykina V., Tobolenko S., Trautvain A., Zhukova A. The influence of stabilizing addi-tives on the physico-mechanical properties of stone mastic asphalt concrete // Procedia Engi-neering. 2015. Vol. 117. P. 381–386. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705815018354).
8. Onfield Jean-Noel. Enrobes tiedes: Pour-quoi vont-ils se substituer aux enrobes a chaud?//Route actual. 2009. № 178. С. 26–28.
9. Ядыкина В.В., Гридчин А.М., Траутваин А.И., Вербкин В.И. Исследование влияния различных полимеров и пластифика-торов на свойства битума БНД 60/90 и ас-фальтобетона на его основе // Вестник Белго-родского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015. № 6. С. 40–45.
10. Ядыкина В.В., Траутваин А.И., Чистя-ков Ю.П., Землякова Д.В. Влияние добавок EVOTHERM, АЗОЛ 1007 и АДГЕЗОЛ 3-ТД на свойства битума // Дороги и мосты. 2015. № 1. С. 320.
11. Ядыкина В.В., Гридчин А.М., Холо-пов В.С., Траутваин А.И. Изменение свойств битума и асфальтобетона под влиянием доба-вок для теплого асфальтобетона // В сборни-ке: Наукоемкие технологии и инновации Бел-городский государственный технологический университет им. В.Г. Шухо-ва. 2014. С. 124–128.
12. ОДМД. Методические рекомендации по определению усталостной долговечности асфаль-тобетонных покрытий. М.: Изд-во ФДА «Росав-тодор», 2011. 36 с.
13. Калгин Ю.И., Тюков Е.Б., Лукашук А.Г. Прогнозирование долговечности слоя поверхностной обработки дорожных покры-тий с использованием моделирования нейронных сетей // Инженерные системы и сооружения. 2014. Т. 3. № 4 (17). С.37–43.
14. Траутваин А.И., Гридчин А.М., Верб-кин В.И. Разработка комплексного полимер-ного вяжущего для органоминеральных сме-сей, позволяющего снизить образование ко-леи на асфальтобетонном покрытии // В сбор-нике: Наукоемкие технологии и инновации Белгородский государственный технологиче-ский университет им. В.Г. Шухова. 2014. С. 112–116.
15. ОДМ 218.3.073-2016. Рекомендации по применению пропиточных составов для повышения долговечности асфальтобетонных покрытий. М.: Изд-во ФДА «Росавтодор», 2016. 57 с
