1754

Таблица 4.5

Зерновой состав песков

Из данных табл. 4.2 – 4.6 следует, что щебень и песок удовлетворяют требованиям действующих нормативно-технических документов.

151

Активированный и гидрофобизированный минеральный порошок из алеврита получали в цехе минерального порошка базы ОГУП «Омскдорснаб» пос. Красный Яр Омской обл. по техническим условиям и технологическому регламенту, разработанным в СибАДИ.

Минеральный порошок получали при совместном помоле кремнеземистой породы – алеврита с активирующей добавкой (цементом) и гидрофобизирующей добавкой (вязким дорожным битумом). Минеральный порошок из алеврита соответствует требованиям ТУ 5716- 005-02068982-2002 «Порошок минеральный алевритовый активированный и гидрофобизированный для асфальтобетонных смесей», а также требованиям ГОСТ Р 52129-2003 к активированному минеральному порошку марки МП-1 (см. табл. 4.7).

Активированный известняковый минеральный порошок удовлетворяет нормативным требованиям ГОСТ Р 52129-2003 к активированному минеральному порошку марки МП-1. Активированный минеральный порошок из алеврита имеет повышенные дисперсность и битумоемкость по сравнению с активированным известняковым минеральным порошком.

152

4.2. Физико-механические свойства асфальтобетонов на серобитумных вяжущих

Подбор составов горячих плотных асфальтобетонных смесей проводился по методике СибАДИ [76] и по предельным кривым плотных смесей. Составы асфальтобетонных смесей, подобранных по методу СибАДИ, приведены в табл. 4.8.

Таблица 4.8

Составы асфальтобетонных смесей, подобранных по методике СибАДИ

При увеличении содержания серы в СБВ оптимальное содержание его в асфальтобетонной смеси увеличивается, поскольку плотность СБВ выше плотности битума.

Асфальтобетонные смеси на битумах БНД 60/90 и БН 60/90 готовили при температурах, указанных в ГОСТ 12801-98. Поскольку вязкости СБВ при температурах 120 – 150 ºС ниже вязкости битума, температуры нагрева минеральных материалов и СБВ были на 10 − 20 ºС ниже, чем при изготовлении смесей на битуме. Температура нагрева минеральных материалов и СБВ составляла 140 – 150 ºС. Продолжительность перемешивания смесей на СБВ при перемешивании в лабораторном смесителе была на 1,5 – 2,0 мин меньше, чем при смешении минеральных материалов с битумом.

153

Асфальтобетонные смеси на СБВ уплотняли при температуре 110 – 120 ºС. При таких температурах смеси сохраняли подвижность. Стандартные лабораторные образцы готовили и испытывали по ГОСТ 12801-98. Испытания проводили через 1 – 2 суток и после 20- и 30суточного хранения образцов при температуре 20 ºС.

Асфальтобетонные смеси типа Б готовили на битуме БН 60/90 и СБВ, содержащих серы 15 и 30 мас. % (табл. 4.9).

Таблица 4.9

Физико-механические свойства горячего асфальтобетона типа Б

154

Результаты испытаний показывают, что введение в битум 15 % серы вызывает снижение прочности асфальтобетона при всех температурах испытания, а также понижение коэффициента водостойкости при длительном водонасыщении и коэффициента морозостойкости

(см. табл. 4.9 и рис. 4.1).

Рис. 4.1. Зависимость коэффициента морозостойкости от количества циклов замораживания-оттаивания асфальтобетонов типа Б на битуме марки БН 60/90 (1) и СБВ, содержащих 15 % серы (2) и 30 % серы (3)

Морозостойкость асфальтобетона определяли по общепринятой методике. Полностью водонасыщенные образцы подвергали попеременному замораживанию при −20 ºС в течение 4 ч и оттаиванию при 20 ºС в течение 4 ч. Периодически определяли предел прочности на сжатие при 20 ºС и коэффициент морозостойкости как отношение показателей прочности образцов, определяемой после испытания на морозостойкость, к начальной прочности в водонасыщенном состоянии.

Количество циклов, при которых достаточно ясно проявляется морозоустойчивость асфальтобетона, составляет 100. В Западной Сибири нередко бывают годы, когда в течение осенне-зимнего и зимневесеннего периодов число переходов через 0 ºС достигает свыше 100.

155

При содержании в СБВ 30 % серы прочности при 20 и 50 ºС, плотность, морозостойкость и водостойкости выше, чем у асфальтобетона на битуме БН 60/90. Понижение прочности при всех температурах испытания, а также водо- и морозостойкости асфальтобетона при 15 %-ном содержании серы в СБВ объясняется тем, что вся сера химически связывается с битумом и не выступает в виде структурообразующей добавки. Увеличение содержания серы до 30 % вызывает рост показателей прочности асфальтобетона, и они значительно превышают прочность асфальтобетона на битуме.

Асфальтобетон на СБВ при содержании серы 30 % соответствует требованиям ГОСТ 9128-2009 к асфальтобетону типа Б марки II.

Замена части битума серой в СБВ не влияет на поровую структуру асфальтобетона, так как оптимальное количество СБВ по объему остается постоянным (независимо от состава СБВ) и равняется объемному содержанию битума (табл. 4.10). Все смеси типа Б имеют пористость минерального остова около 16 %, их них 13,5 % заполнены вяжущим, а остаточная пористость составляет около 2,5 % объема. Из данных табл. 4.10 следует, что применение серы в составе СБВ позволяет экономить нефтяной битум.

Дозировки серы в битум до 15 мас. % пластифицируют битум и понижают его теплостойкость, а прочность и водостойкость асфальтобетона на таком СБВ ниже аналогичных показателей асфальтобетона на битуме БН 60/90 (см. табл. 4.9). Поэтому в дальнейших исследованиях при подборе составов асфальтобетонных смесей использовали СБВ, содержащие серы 30 мас. %.

Физико-механические свойства горячего мелкозернистого асфальтобетона типа А представлены в табл. 4.11. Асфальтобетон на СБВ имеет меньшие значения остаточной пористости и водонасыще-

156

ния, повышенные показатели плотности и прочности по сравнению с асфальтобетоном на битуме. Асфальтобетон на СБВ отвечает требованиям стандарта к асфальтобетону типа А марки I.

Таблица 4.11

Физико-механические свойства горячего мелкозернистого асфальтобетона типа А

В табл. 4.12 приведены показатели свойств асфальтобетона типа Г, приготовленного на битуме БН 60/90 и СБВ. Как видно из приводимых данных, использование СБВ вызывает повышение плотности и прочности асфальтобетона при 50 ºС, снижение прочности при 0 ºС и увеличение теплоустойчивости (коэффициенты теплостойкости по-

157

нижаются). Асфальтобетон на СБВ удовлетворяет техническим требованиям ГОСТ 9128-2009 к асфальтобетону типа Г марки I.

Таблица 4.12

Физико-механические свойства горячего песчаного асфальтобетона типа Г

Особенно существенно влияние СБВ на свойства песчаного асфальтобетона типа Д (табл. 4.13). Асфальтобетон на СБВ характеризуется значительно более высокими показателями прочности при 20 и 50 ºС и длительной водостойкости по сравнению с асфальтобетоном на битуме. Асфальтобетон на СБВ соответствует требованиям ГОСТ 9128-2009, предъявляемым к асфальтобетону типа Д марки II.

Составы асфальтобетонных смесей с использованием асбестового щебня, песка из карьера Фадино, алевритового минерального порошка, битума БНД 60/90 и СБВ приведены в табл. 4.14.

158

Таблица 4.13

Физико-механические свойства горячего песчаного асфальтобетона типа Д

Рис. 4.2. Относительное изменение прочности асфальтобетонов типа Д на СБВ и битуме БНД 60/90 через сутки (——)

и 30 суток (– – – ) после изготовления образцов

Результаты определения физико-механических свойств асфальтобетонов типа Д приведены в табл. 4.15. Введение в битум до 20 % серы вызывает некоторое понижение прочности и водостойкости асфальтобетона. При содержании в СБВ 30 % серы прочности при 20 и 50 ºС, плотность и водостойкость асфальтобетона выше, чем при использовании битума.

Увеличение содержания серы в СБВ до 60 % приводит к дальнейшему повышению прочности асфальтобетона, особенно при температуре 50 ºС (возрастает в 3,3 раза).

160