Стадии старения битума

ОБРАЗОВАНИЕ КОАГУЛЯЦИОННОЙ СЕТКИ АСФАЛЬТЕНОВ Повышение вязкости и когезии битума



ФОРМИРОВАНИЕ ЖЕСТКОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СЕТКИ АСФАЛЬТЕНОВ Повышение хрупкости битума, снижение показателя растяжимости, дальнейшее повышение вязкости



РАЗРУШЕНИЕ ЖЕСТКОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СЕТКИ Снижение когезии битума, достигающей нулевого значения при полном разрушении структуры битума

Влияние старения битума на состояние дорожных покрытий подтверждается результатами полевых обследований. А.И. Лысихина, изучая стандартные показатели битумов, извлеченных из асфальтобетонного покрытия на разных стадиях его разрушения, показала, что асфальтобетонные покрытия разрушаются, когда пенетрация битума ниже 20*0,1 мм, растяжимость ниже 10 см, температура размягчения выше 60⁰С . Такого же мнения придерживается Аррамбид, хотя, по его мнению, значение пенетрации при 25⁰С может быть снижено до 15*0,1 мм. Четкую связь между состоянием покрытия и пенетрацией битума в покрытии отмечает Муглер. По его данным в Северных областях США на разрушенных участках покрытий, битум имел пенетрацию менее 20, в покрытиях без разрушений - свыше 40.

Результаты проведенных исследований доказывают влияние старения битума на долговечность асфальтобетонных покрытий. При этом, говоря о старении битума в покрытии, авторы подразумевают весь слой асфальтобетона. В работе Угловой Е.В. отмечено, что на поверхности и в глубине асфальтобетонного покрытия, где воздействие атмосферных факторов различно, процесс старения битума будет протекать неодинаково.

Наибольшему воздействию погодно-климатических факторов подвержен битум вблизи поверхности покрытия - воздействие солнечной радиации, максимальные перепады температуры, свободный доступ кислорода воздуха и влаги. Битум, находящийся в глубине покрытия, эксплуатируется в более мягких, с точки зрения старения вяжущего, условиях.

В частности, в условиях ограниченного доступа кислорода воздуха замедляются окислительные процессы. Изолированность от воздействия ультрафиолетового облучения исключает фотохимическое окисление углеводородов битума.

Развитие процессов старения битума по толщине слоя можно проследить по изменению свойств группового состава и структуры битума, отобранного из покрытия через 4, 7 и 12 лет эксплуатации в условиях Юга России. Через 4 года эксплуатации наблюдаются незначительные отличия свойств битума по толщине слоя покрытия в пределах 5-18 %. В то же время снижение пенетрации битума, находящегося вблизи поверхности покрытия, увеличение в нем количества асфальтенов свидетельствуют о протекании окислительных процессов. Некоторое изменение соотношения компонентов битума внизу покрытия и повышение его теплоустойчивости указывает на миграцию легких фракций битума вверх покрытия.

В процессе эксплуатации асфальтобетонных покрытий неравномерность свойств битума по толщине слоя проявляется все в большей степени. Через 7 лет отличие показателей свойств битума по толщине слоя достигает 15-35 %. Как отмечалось ранее, битумы, находящиеся в покрытии на различной глубине, имеют качественно разный групповой состав и по своей структуре относятся к разным структурным группам.

Исследование битума после 12 лет эксплуатации показало, что в верхней части слоя покрытия битум сильно изменился, состарился. В результате этого низкие деформативные показатели, повышения хрупкости битума способствуют разрушению асфальтобетона. Процессы интенсивного старения идут также на глубине 1,5-3,5 см, о чем свидетельствуют повышение температуры хрупкости до -2,0 ⁰С, ухудшение растяжимости битума. Только на глубине 3,5-5,5 см слоя покрытия битум сохраняет достаточно высокую деформативность.