Методическое пособие 344

содержанием эмульгатора 1,0 и 1,5 % оставались стабильными при незначительном изменении гранулометрического состава.

Таким образом, можно считать, что наиболее стабильными являются анионные эмульсии при содержании эмульгатора, равном 2,5%, и катионные эмульсии с содержанием эмульгатора 1,5%. Причем гранулометрические составы и средний диаметр частиц дисперсной фазы в этих анионной и катионной битумных эмульсиях примерно одинаковые (рисунки 3 и 4 и таблицу 3, составы 1 и 4).

Таблица 3 – Гранулометрический состав битумных эмульсий

Рисунок 4 – Интегральное Q и дифференциальное dQ распределение размеров d частиц дисперсной фазы катионных битумных эмульсий с содержанием эмульгатора ЭмК – 1 1,5% ( ); 1,0% ( ); 0,5% ( ); 0,25% ( ). а - через 2 мин после приготовления; б - то же через 20 мин

11

Ранее было высказано предположение, что размеры частиц дисперсной фазы битумных эмульсий определяют адгезионные свойства битумных покрытий на поверхности минеральных заполнителей и соответственно водоустойчивость асфальтобетонов на битумных эмульсиях. Чем мельче размеры частиц дисперсной фазы и уже их распределение, тем лучше и равномернее распределяются битумные частицы на поверхности заполнителя. Эти предположения подтвердились при испытании битумоминеральных смесей на битумных эмульсиях с различным гранулометрическим составом дисперсной фазы. Были приготовлены битумоминеральные смеси с минеральным заполнителем, состоящим из дробленого гравия с гранулометрией типа «Г» по ГОСТ 9128 и гидрофобизированного минерального порошка Черкесского завода. Содержание битума в смеси было равным 6,5%. Битумоминеральные смеси готовились на катионных битумных эмульсиях с содержанием эмульгатора ЭмК – 1 1,5 и 1,0%. Использовались свежеприготовленные эмульсии и после выдерживания их в течение 20 мин. Гранулометрические составы дисперсной фазы этих эмульсий представлены в таблице 3. Были определены физико-механические показатели битумоминеральных образцов в возрасте 14 сут, приготовленных на образцах катионных эмульсий. Как следует из таблицы 4, дисперсность частиц дисперсной фазы в битумных эмульсиях значительно влияет не только на показатели водостойкости битумоминеральных смесей, но и на прочностные свойства. Показатели прочности так же, как и показатели водостойкости, выше у битумоминеральных композиций на катионных эмульсиях с меньшим размером частиц дисперсной фазы.

Таким образом, изучение с использованием метода малоуглового светорассеяния гранулометрического состава дисперсной фазы анионных и катионных битумных эмульсий позволило получить представление о механизме образования и кинетике распада битумных эмульсий в зависимости от содержания эмульгатора. Экспериментально подтверждено, что с возрастанием дисперсности частиц дисперсной фазы битумных эмульсий физико-механические свойства битумоминеральных композиций на битумных эмульсиях значительно улучшаются.

Таблица 4 – Физико-механические свойства битумоминеральных композиций, приготовленных на катионных эмульсиях различного гранулометрического состава дисперсной фазы

12

С целью изучения влияния технологических режимов приготовления битумоминеральных смесей на битумах, эмульгированных в процессе перемешивания смесей, на физико-механические свойства и сравнения их со свойствами композиций, на предварительно приготовленных битумных эмульсиях исследовались композиции на мелкозернистом заполнителе с гранулометрией типа «Б» и песчаном типа «Г» по ГОСТ 9128.

Рисунок 5 – Зависимость прочности на сжатие образцов при: а) – 0°С (R0сж), б) – 20°С (R20сж), в) – 50°С (R50сж), на битумах, эмульгированных в процессе перемешивания битумоминеральных смесей от времени формирования (t).

Анализ результатов изменения прочности при сжатии битумоминеральных композиций на предварительно приготовленных битумных эмульсиях показывает, что лучшими прочностными показателями обладают битумоминеральные композиции из песчаных смесей типа «Г» на катионном эмульгаторе ЭмК – 1 и порошковом эмульгаторах. Это обусловлено, прежде всего, особенностями процессов, протекающих на границе битум – минеральный материал, поскольку механизм формирования пленки анионными, катионными и порошкообразными эмульгаторами различен.

Битумные эмульсии на катионном и порошковом эмульгаторах обеспечивают лучшие показатели прочности и водостойкости битумоминеральных композиций. В битумоминеральных композициях на анионных эмульсиях меньшие показатели прочности при сжатии в возрасте 14 суток и худшие показатели водостойкости.

Исследования прочностных характеристик образцов битумоминеральных композиций, приготовленных на битумах, эмульгированных в процессе перемешивания смесей, показали, что наиболее высокие показатели прочности при сжатии в композициях, приготовленных на заполнителе типа «Г» и порошковом эмульгаторе, которые в зависимости от типа вяжущего на 15 – 17 % выше, чем у мелкозернистых композиций типа «Б».

Это обуславливается тем, что у смесей типа «Г» большая удельная поверхность заполнителя, что обеспечивает более тонкое диспергирование и

13

более равномерное распределение вяжущего на поверхности минерального материала. Порошковый эмульгатор значительно ускоряет формирование структуры образцов композиций, повышая сцепление вяжущего с заполнителем, что особенно четко наблюдается в возрасте образцов до 14 суток. У битумоминеральных композиций на катионном эмульгаторе показатели прочности при сжатии при 200С на 25 – 30 % меньше (тип «Б») и на 35 % меньше (тип «Г»), чем у битумоминеральных композиций на порошковом эмульгаторе. Однако эта разница частично компенсируется его временем формирования смесей (рисунок 5).

Повышению водостойкости битумоминеральных композиций на эмульгированных битумах способствует взаимодействие битумных частичек при перемешивании с минеральным заполнителем в первую очередь с поверхностью мелкодисперсных фракций минерального заполнителя. Введение в смеситель минерального порошка после объединения битумной эмульсии с крупным заполнителем, предварительная гидрофобизация или обработка битумом поверхности крупного заполнителя позволяет дополнительно повысить водостойкость битумоминеральных композиций на эмульгированных битумах, при достижении показателей физико-механических свойств, равных или превосходящих горячие асфальтобетоны.

В четвертой главе описаны технология производства и технико- экономическая эффективность применения битумоминеральных композиций на основе эмульгированных битумов.

На асфальтобетонном заводе ООО «Изобильненская ДПМК», в августе 2012 г. была выпущена опытно-промышленная партия битумоминеральной смеси на битуме, эмульгированном в процессе перемешивания

эмульгированных в процессе их перемешивания определялся по изменению себестоимости изготовления, по эффекту, достигаемому за счет уменьшения выбросов в окружающую среду, а также за счет увеличения срока службы, по сравнению с горячими асфальтобетонами. Технология приготовления битумоминеральных композиций на битумах, эмульгированных в процессе их перемешивания, резко сокращает выброс в атмосферу минеральной пыли, окислов азота, серы, канцерогенных углеводородов, по сравнению с базовым вариантом. Суммарный выброс снижается в 2,76 раза. Это происходит за счет холодного и влажного приготовления смеси.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.Разработаны принципы управления дисперсностью и стабильностью битумных эмульсий с заранее заданными свойствами, отличающиеся использованием метода лазерной дифракции, которые позволяют получать более быстрые и точные результаты в широком диапазоне измерений.

2.Разработан катионный эмульгатор ЭмК – 1 на основе многотоннажных

14

отходов производства Невинномысского шерстяного комбината, отличающийся более высокими физико-химическими показателями свойств: кислотное число 70

–75 мг КОН/г, число омыления 110 мг КОН/г, температура каплепадения 60 °С.

3.Обоснована оценка влияния содержания катионного эмульгатора ЭмК-1 на гранулометрический состав дисперсной фазы битумных эмульсий и динамику его изменения, позволяющая прогнозировать свойства эмульсионно- минеральных композиций.

4.Разработана технология приготовления битумоминеральных композиций на битумах, эмульгированных в процессе совместного перемешивания их расплава с увлажненным заполнителем, отличающаяся введением катионного эмульгатора ЭмК – 1 в количестве до 1,5 %. Экспериментально подтверждено, что предварительная гидрофобизация или обработка битумом поверхности крупного заполнителя позволяют дополнительно повысить водостойкость битумоминеральных композиций на эмульгированных битумах.

5.Установлены принципы повышения качества битумоминеральных композиций, за счет введения в смеситель минерального порошка после объединения битумной эмульсии с крупным заполнителем. Данная технология

позволяет повысить прочность при сжатии при 200С Rсж20 на 23 – 46 % (для песчаных смесей типа «Г»), а прочность при сжатии при 500С Rсж50 на 26 – 56 % выше нормативных требований.

6.Определена технико-экономическая эффективность предлагаемой технологии производства битумно-минеральных композиций, за счет увеличения срока службы покрытий из битумоминеральных композиций на битумах, эмульгированных в процессе их перемешивания, которая составляет 41,34 руб/м2.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Лозикова, Ю.Г. Изучение влияния добавок цемента на свойствах битумоминеральных композиций на эмульгированных битумах / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Вестник СевКавГТУ. Научно-исследовательский журнал.– 2011. –

№. 1. – С.117–119.

2.Лозикова, Ю.Г. Зависимость показателей свойств битумоминеральных композиций на битумных эмульсиях от минерального и фракционного составов минеральных заполнителей / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Вестник СевКавГТУ. Научно-исследовательский журнал. – 2011. – №2. – С.128–130.

3.Лозикова, Ю.Г. Закономерность получения высококачественных битумов путем компаудирования кубовых остатков производства полистирола с переокисленным битумным сырьем / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Вестник СевКавГТУ. Научно-исследовательский журнал. – 2011. – №4. – С.110–114.

4.Лозикова, Ю.Г. Приготовление асфальтобетонов на эмульгированных битумах / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // СевКавГТУ. Научно-исследовательский журнал.– 2012. – №3. – С.57–64.

5.Лозикова, Ю.Г. Применение твердых эмульгаторов в строительных материалах на основе эмульгированных битумов / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Вестник СКФУ. Научно-исследовательский журнал. – 2013. – № 2. – С 82–84.

15

Монографии

6. Лозикова, Ю.Г. Асфальтобетоны на битумах эмульгированных в процессе приготовления асфальтобетонных смесей: монография / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова. – Ставрополь, Изд-во СКФУ, 2014, – 171 с.

Публикации в других изданиях

7.Лозикова, Ю.Г. Использование битумных эмульсий на порошковых эмульгаторах при устройстве поверхностных обработок / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Материалы XIV региональный научно-технической конференции "Вузовская наука – Северо-Кавказскому региону" Том первый. Естественные и точные науки, технические и прикладные науки. – Ставрополь, 2010, – С. 275.

8.Лозикова, Ю.Г. К вопросу использования битумных эмульсий на порошковых эмульгаторах / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // I Международная научно-практическая конференция "Современная наука: теория и практика". –

Ставрополь, 2010, – С. 176–178.

9.Лозикова, Ю.Г. Использование метода лазерного малоуглового светорассеяния в изучении механизма образования и распада битумных эмульсий / С.В. Скориков, А.В. Кручинко, Ю.Г. Лозикова // Материалы II международной научно-практической конференции "Современная наука: теория и практика"Том второй. Естественные и технические науки. – Ставрополь, 2011, – С. 195–199.

10.Лозикова, Ю.Г. К вопросу использования цементов различных марок, минеральных порошков с гидрофильной и гидрофобной поверхностью или их смесей в качестве порошковых эмульгаторов для битумных водных дисперсий / С.В. Скориков, А.В. Кручинко, Ю.Г. Лозикова // Материалы межвузовской студенческой научной конференции "Актуальные проблемы современной науки – новому поколению" Том первый. Актуальные проблемы развития строительства и дизайна.

Ставрополь, 2011, – С. 133–134.

11.Лозикова, Ю.Г. Перспективы использования битумных эмульсий и материалов на их основе в строительстве / С.В. Скориков, А.В. Кручинко, Ю.Г. Лозикова // Материалы 41-й научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава вуза за 2011 год. – Ставрополь, 2012. –

С. 214–215.

12.Лозикова, Ю.Г. Исследование эксплуатационных свойств водоэмульсионных мастик в зависимости от содержания порошкообразных компонентов / С.В. Скориков, А.В. Кручинко, С.Г. Пчелинцев, Ю.Г. Лозикова // Материалы международной научно-практической конференции «Современная техника и технологии: исследования, разработки и их использование в комплексной подготовке специалистов» – Невинномысск, 2012, – С. 234–240.

13.Лозикова, Ю.Г. Повышение долговечности асфальтобетонов на основе эмульгированных вяжущих / С.В. Скориков, А.В. Кручинко, Ю.Г. Лозикова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной науки» Выпуск 1. Том 2. – Ставрополь, 2012, – С. 74–78.

14.Лозикова, Ю.Г. Повышение качества асфальтобетонов за счет применения технологии эмульгирования битумов в процессе перемешивания асфальтобетонных смесей / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Строительство –

16

формирование среды жизнедеятельности: сборник трудов «Пятнадцатой Международной межвузовской научно-практической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых» – Москва, 2012, – С. 549–553.

15. Лозикова, Ю.Г. Закономерности повышения эксплуатационных свойств асфальтобетонов на эмульгированных битумах / С.В. Скориков, А.В. Кручинко, Ю.Г. Лозикова // Материалы межвузовской студенческой научной конференции "Актуальные проблемы современной науки - новому поколению" Том первый. Актуальные проблемы развития строительства и дизайна. – Ставрополь, 2012, – С.

147–152.

16.Лозикова, Ю.Г. Технология восстановления асфальтобетонных покрытий

/С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании : научное издание / М-во образования и науки Росс. Федерации, ФГБОУ ВПО «Моск. гос. строит. Ун-т». – Москва, 2012, – С. 409–

412.

17.Лозикова, Ю.Г. Разработка материалов с улучшенными технологическими и эксплуатационными свойствами на основе водоэмульсионных вяжущих / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережения в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений : сборник тезисов III Всероссийской молодежной конференции (18 октября 2012 г., Москва) М- во образования и науки Росс. Федерации, ФГБОУ ВПО «Моск. гос. строит. Ун-т». –

Москва, 2012, – С. 189–193.

18.LOZIKOVA, Y. G. Resistance to ageing of hots asfalitics concretes and bitumenmineral compositions on the basis of emulsificated bitumens / S. V. Skorikov, Y. G. Lozikova // 3rd International Scientific and Practical Conference (ISPC) «Science and

Society». Vol. 1. – London, 2013, – Р. 67–74.

19.Лозикова, Ю.Г. Экологические аспекты применения асфальтобетонов, приготовленных в процессе перемешивания асфальтобетонных смесей / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Актуальные проблемы строительства, транспорта, машиностроения и техносферной безопасности: материалы I-й ежегодной научно- практической конференции Северо-Кавказского федерального университета «Университетская наука – региону». – Ставрополь, 2013, – С. 181–193.

20.Лозикова, Ю.Г. Технология приготовления асфальтобетонов на эмульгируемых битумах / С.В. Скориков, Ю.Г. Лозикова // Строительство – формирование среды жизнедеятельности: сборник трудов «Шестнадцатой Международной межвузовской научно-практической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых». – Москва, 2013, – С. 525–529.

21.Лозикова, Ю.Г. Поведение асфальтобетонов при динамических

воздействиях / С.В. Скориков, А.В. Кручинко, П.В. Рожков, Ю.Г. Лозикова // Актуальные проблемы строительства, транспорта, машиностроения и техносферной безопасности: материалы II-й ежегодной научно-практической конференции Северо- Кавказского федерального университета «Университетская наука – региону». –

Ставрополь, 2014, – С. 99–105.

17

22. Лозикова, Ю.Г. Приготовление асфальтобетонов на эмульгированных битумах путем использования нетрадиционных материалов / С.В. Скориков, А.В. Кручинко, Ю.Г. Лозикова // Актуальные проблемы строительства, транспорта, машиностроения и техносферной безопасности: материалы II-й ежегодной научно- практической конференции Северо-Кавказского федерального университета «Университетская наука – региону». – Ставрополь, – 2014, – С. 89–93 .

ЛОЗИКОВА ЮЛИЯ ГЕННАДЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЭФФЕКТИВНЫХ БИТУМОМИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 25.02.2015

Формат 60×84 1/16 Усл. печ. л. – 1,25. Уч.-изд. л. –1

Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ № 321. Тираж 120 экз. ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1

Издательство ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» Отпечатано в типографии СКФУ

18