Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3722

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
12.21 Mб
Скачать

Выпуск № 4 (52), 2018

ISSN 2541-7592

3. Расчет параметров новой дренажной системы. В работе [12] предложена новая схема дренажа дорог для местности с повышенной влажностью, эффективная при неглубоком залегании грунтовых вод на длительно подтопляемых участках, в районах с большим количеством осадков, а также на участках, где возможно скопление воды, проникающей на проезжую часть с поверхности. При этом в дренирующем слое грунтового основания с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут располагают перфорированные пластмассовые трубы диаметром d = 70—110 мм, заполненные щебнем крупной фракции. Трубы располагают в поперечном направлении на всей протяженности дороги.

При небольшой толщине дренирующего слоя трубы располагаются горизонтально с дистанцией L между ними. Возникает задача определения этих интервалов из условия равенства расходов воды в грунтовом основании и дренирующих трубах.

Расход воды в грунтовом основании из песка и супеси для одного погонного метра полотна дороги полушириной B определяется формулой (9):

Gгрунта umax B 6,3 10 6 103 10 6,3 10 2, кг/(м×с).

(10)

Массовый секундный расход воды в поперечном сечении дренажной трубы диаметром d = 0,1 м, заполненной щебнем крупной фракции с песком, определяется действием только капиллярных сил, поэтому

G

u

max

 

d2

6,3 10 3 103

3,14 10-2

4,9 10-2, кг/c.

(11)

 

 

трубы

 

4

4

 

 

 

 

 

 

 

При этом дистанция между дренирующими трубами составляет

L G

G

грунта

4,9 10-2

/6,3 10-2

0,8 м.

(12)

трубы

 

 

 

 

 

Выводы

1.Разработанная методика, учитывающая только вертикальную фильтрацию и основные характеристики пористости грунтов, дает точное решение уравнения переноса влаги. Показано, что скорость подъема воды по высоте слоя грунта непостоянна и изменяется с достижением максимального значения по высоте грунтового основания.

2.Методика адекватно описывает перенос влаги в пористом грунте и оказывается полезной для ускоренного расчетного анализа параметров дренажных систем в грунтовом основании дороги.

3.Дан пример применения методики для оценки дистанции между дренирующими трубами в новой схеме водоотведения из-под дорожного полотна, снижающей негативные эффекты пучения.

Библиографический список

1. Баренблатт, Г. И. Движение жидкостей и газов в природных пластах / Г. И. Баренблатт, В. М. Ентов, В. М. Рыжик. — М.: Недра, 1984. — 212 с.

2.Береславский, Э. Н. Математическое моделирование фильтрационных течений с неизвестными

границами в подземной гидромеханике / Э. Н. Береславский, Л. А. Александрова, Н. В. Захаренкова, Е. В. Пестерев // Механика жидкости и газа. Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. — 2011. — № 4 (3). — С. 644—646.

3.Болдырев, Г. Г. Механика грунтов. Основания и фундаменты (в вопросах и ответах) / Г. Г. Болдырев, М. В. Малышев. — 4-е изд., перераб. и доп. — Пенза: ПГУАС, 2009. — 412 с.

4.Грунтоведение/ подред. В.Т.Трофимова. — 6-еизд., доп. иперераб.— М.: Изд-воМГУ, 2005.— 1024с.

5.Должик, К. Расчетная оценка фильтрации несвязных грунтов / К. Должик, И. Хмелевска // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 2014. — № 5. — С. 2—5.

6.Кащенко, Н. М. Математическое моделирование процессов фильтрации влаги в тяжелых грунтах / Н. М. Кащенко, В. С. Малаховский, В. И. Семенов, В. А. Гриценко // Mатематическое моделирование. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. — 2012. — Вып. 10. — С. 50—53.

71

Научный журнал строительства и архитектуры

7.Кащенко, Н. М. Математическое моделирование процессов фильтрации влаги в тяжелых грунтах / Н. М. Кащенко, В. С. Малаховский, В. И. Семенов, В. А. Гриценко // Mатематическое моделирование. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. — 2012. — Вып. 10. — С. 50—53.

8.Ким Хюн Чол. Совершенствование методов расчета глубины сезонного промерзания пучинистых грунтов земляного полотна железнодорожного пути: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.11 / Ким Хюн Чол. — Новосибирск, 2013. — 24 с.

9.Королев, В. А. Водопроницаемость грунтов / В. А. Королев // Российская геологическая энциклопедия: в 3 т. Т. 1 (А—И). — М. — СПб.: ВСЕГЕИ, 2010. — 211 c.

10.Лейбензон, Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде / Л. С. Лейбензон. — М. — Л.: ОГИЗ-Гостехиздат, 1947. — 244 с.

11.Маскет, М. Течение однородных жидкостей в пористой среде / М. Маскет. — М. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. — 628 с.

12. Пат. РФ № 151370. Устройство

водоотведения из-под дорожного полотна / В. А. Трефилов,

М. Е. Жалко. — Опубл. 10.04.2015, Б. и. № 10.

 

13.Семашкин, К. В. Обоснование способа обеспечения устойчивости в процессе эксплуатации подтопленных дорожных насыпей / К. В. Семашкин, В. Н. Шестаков // Вестник ТГАСУ. — 2013. — № 4. — С. 280—290.

14.Сугак, В. Г. Георадарный метод обнаружения водонасыщенных слоев грунта с оценкой их объемной влажности / В. Г. Сугак, О. А. Овчинкин, Ю. С. Силаев, А. В. Сугак // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 2. — C. 127—137.

15.Хабибуллина, И. Н. Использование укрепленных грунтов для устройства противопучинистых слоев на автомобильных дорогах / И. Н. Хабибуллина, М. Е. Бешенов, Т. И. Гелеверя // Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей // Известия КазГАСУ. — 2011. —

2 (16). — С. 257—261.

16.Цаплин, А. И. Численное моделирование неравновесных процессов тепломассопереноса в реакторе для получения пористого титана / А. И. Цаплин, В. Н. Нечаев // Вычислительная механика сплошных сред. — 2013. — Т. 6, № 4. — С. 483—490.

17.Nield, D. A. Convection in Porous Media / D. A. Nield, A. Bejan. — New Yоrk: Springer, 1999. — 546 p.

18.Parikh, A. K. Тranscendental Solution of Fokker-Planck Equation of Vertical Ground Water Recharge in Unsaturated Homogeneous Porous Media / A. K. Parikh, M. N. Mehta, V. H. Pradhan. // International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA). — 2011. — Vol. 1, Issue 4. — P. 1904—1911.

19.Sivarajah Mylevaganam. Modeling 3D Ex-Filtration Process of a Soak-Away Rain Garden / Sivarajah Mylevaganam, Ting Fong May Chui, Jiangyong Hu // Journal of Geoscience and Environment Protection. — 2015. —

3. — P. 35—51.

20.Tuller, M. Water Retention andCharacteristicCurve/ MTuller, DOr.—Elsevier Ltd.,2015.— P.278—289.

References

1. Barenblatt, G. I. Dvizhenie zhidkostei i gazov v prirodnykh plastakh / G. I. Barenblatt, V. M. Entov,

V.M. Ryzhik. — M.: Nedra, 1984. — 212 s.

2.Bereslavskii, E. N. Matematicheskoe modelirovanie fil'tratsionnykh techenii s neizvestnymi granitsami v podzemnoi gidromekhanike / E. N. Bereslavskii, L. A. Aleksandrova, N. V. Zakharenkova, E. V. Pesterev // Mekhanika zhidkosti i gaza. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N. I. Lobachevskogo. — 2011. — № 4 (3). — S. 644—646.

3.Boldyrev, G. G. Mekhanika gruntov. Osnovaniya i fundamenty (v voprosakh i otvetakh) / G. G. Boldyrev, M. V. Malyshev. — 4-e izd., pererab. i dop. — Penza: PGUAS, 2009. — 412 s.

4.Gruntovedenie / pod red. V. T. Trofimova. — 6-e izd., dop. i pererab. — M.: Izd-vo MGU, 2005. —

1024 s.

5.Dolzhik, K. Raschetnaya otsenka fil'tratsii nesvyaznykh gruntov / K. Dolzhik, I. Khmelevska // Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. — 2014. — № 5. — S. 2—5.

6. Kashchenko, N. M. Matematicheskoe modelirovanie protsessov fil'tratsii vlagi v tyazhelykh gruntakh /

N. M. Kashchenko,

V. S. Malakhovskii,

V. I. Semenov,

V. A. Gritsenko //

Matematicheskoe modelirovanie. Vestnik

Baltiiskogo federal'nogo universiteta im. I. Kanta. — 2012. — Vyp. 10. — S. 50—53.

7. Kashchenko, N. M. Matematicheskoe modelirovanie protsessov fil'tratsii vlagi v tyazhelykh gruntakh /

N. M. Kashchenko,

V. S. Malakhovskii,

V. I. Semenov,

V. A. Gritsenko //

Matematicheskoe modelirovanie. Vestnik

Baltiiskogo federal'nogo universiteta im. I. Kanta. — 2012. — Vyp. 10. — S. 50—53.

8.Kim Khyun Chol. Sovershenstvovanie metodov rascheta glubiny sezonnogo promerzaniya puchinistykh gruntov zemlyanogo polotna zheleznodorozhnogo puti: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk: 05.23.11 / Kim Khyun Chol. — Novosibirsk, 2013. — 24 s.

9.Korolev, V. A. Vodopronitsaemost' gruntov / V. A. Korolev // Rossiiskaya geologicheskaya entsiklopediya: v 3 t. T. 1 (A—I). — M. — SPb.: VSEGEI, 2010. — 211 c.

72

Выпуск № 4 (52), 2018

ISSN 2541-7592

10.Leibenzon, L. S. Dvizhenie prirodnykh zhidkostei i gazov v poristoi srede / L. S. Leibenzon. — M. — L.: OGIZ-Gostekhizdat, 1947. — 244 s.

11.Masket, M. Techenie odnorodnykh zhidkostei v poristoi srede / M. Masket. — M. — Izhevsk: NITs «Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika», 2004. — 628 s.

12.Pat. RF № 151370. Ustroistvo vodootvedeniya iz-pod dorozhnogo polotna / V. A. Trefilov, M. E. Zhalko. — Opubl. 10.04.2015, B. i. № 10.

13.Semashkin, K. V. Obosnovanie sposoba obespecheniya ustoichivosti v protsesse ekspluatatsii podtoplennykh dorozhnykh nasypei / K. V. Semashkin, V. N. Shestakov // Vestnik TGASU. — 2013. — № 4. —

S.280—290.

14.Sugak, V. G. Georadarnyi metod obnaruzheniya vodonasyshchennykh sloev grunta s otsenkoi ikh ob'emnoi vlazhnosti / V. G. Sugak, O. A. Ovchinkin, Yu. S. Silaev, A. V. Sugak // Geofizicheskii zhurnal. — 2014. —

T.36, № 2. — C. 127—137.

15.Khabibullina, I. N. Ispol'zovanie ukreplennykh gruntov dlya ustroistva protivopuchinistykh sloev na avtomobil'nykh dorogakh / I. N. Khabibullina, M. E. Beshenov, T. I. Geleverya // Proektirovanie i stroitel'stvo dorog,

metropolitenov, aerodromov, mostov i transportnykh tonnelei // Izvestiya KazGASU. — 2011. — № 2 (16). —

S.257—261.

16.Tsaplin, A. I. Chislennoe modelirovanie neravnovesnykh protsessov teplomassoperenosa v reaktore dlya polucheniya poristogo titana / A. I. Tsaplin, V. N. Nechaev // Vychislitel'naya mekhanika sploshnykh sred. — 2013. —

T.6, № 4. — S. 483—490.

17.Nield, D. A. Convection in Porous Media / D. A. Nield, A. Bejan. — New York: Springer, 1999. — 546 p.

18.Parikh, A. K. Transcendental Solution of Fokker-Planck Equation of Vertical Ground Water Recharge in Unsaturated Homogeneous Porous Media / A. K. Parikh, M. N. Mehta, V. H. Pradhan. // International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA). — 2011. — Vol. 1, Issue 4. — P. 1904—1911.

19.Sivarajah Mylevaganam. Modeling 3D Ex-Filtration Process of a Soak-Away Rain Garden / Sivarajah Mylevaganam, Ting Fong May Chui, Jiangyong Hu // Journal of Geoscience and Environment Protection. — 2015. — № 3. — P. 35—51.

20.Tuller, M. Water Retention andCharacteristicCurve/ MTuller, DOr.—Elsevier Ltd.,2015.— P.278—289.

MATHEMATICAL ANALYSIS OF MOISTURE TRANSFER

OF UNDERGROUND WATER IN THE SUBBASE OF ROAD SURFACING AND PREDICTING THE PARAMETERS OF A DRAINAGE SYSTEM

A. I. Tsaplin1, М. E. Zhalko2

Perm National Research Polytechnic University 1

Russia, Perm

Lysva Branch of the Perm National Research Polytechnic University 2

Russia, Lysva

1D. Sc. in Engineering, Prof., Honored Worker of the Higher School of Russia

2Researcher, tel.: 8-34-249-5-46-13, e-mail: mihailz-49@mail.ru

Statement of the problem. The problems of searching for an accelerated solution of the problem of calculating the parameters of drainage systems are studied by means of mathematical modeling of water transfer in a porous subbase of a road.

Results. Based on an exact solution of a moisture transport equation in porous soils, a technique for investigating vertical filtration has been developed. It is shown that the rate of a rise in water levels along the height of the soil layer is unstable and changes as a maximum value of the height of a subbase is reached.

Conclusions. The technique sufficiently describes the transfer of moisture in a porous soil and is useful for accelerated analysis of the parameters of drainage systems in the subbase of a road. An example of the application of the procedure is given for a new scheme of water removal from under the roadway, which reduces the negative effects of frost heaving.

Keywords: road surfacing, destruction, soil freezing, filtration, fluid migration, mathematical modeling.

73

Научный журнал строительства и архитектуры

DOI 10.25987/VSTU.2018.52.4.007

УДК 625.7/.8

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

ИОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ПРИ РЕМОНТЕ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ В ХОЛОДНЫЕ ПЕРИОДЫ ГОДА

Ю. И. Калгин1, Н. И. Паневин2, А. С. Строкин3

Воронежский государственный технический университет1, 2, 3 Россия, г. Воронеж

1Д-р тех. наук, проф. кафедры строительства и эксплуатации автомобильных дорог, тел.: (473) 236-18-89, e-mail: kalgin36@yandex.ru

2Канд. тех. наук, доц. кафедры строительства и эксплуатации автомобильных дорог, тел.: (473) 236-18-89, e-mail: panevinn@mail.ru

3Канд. тех. наук, доц. кафедры строительства и эксплуатации автомобильных дорог, тел.: (473) 236-18-89, e-mail: alexmech23@gmail.com

Постановка задачи. Рассматривается задача повышения качества выполнения работ по ликвидации выбоин асфальтобетонных покрытий холодными асфальтобетонными смесями в холодные периоды года.

Результаты. Разработана методика по определению и улучшению технологических показателей холодных смесей. Приведены результаты проведенного эксперимента по оценке влияния основных структурообразующих факторов — свойств жидкого вяжущего и гранулометрического состава минеральной части — на технологические показатели холодных смесей, определена область их применения.

Выводы. Установлен температурный диапазон использования холодных асфальтобетонных смесей для ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий, определяемый свойствами жидкого битумного вяжущего. Выявлены три группы холодных смесей в зависимости от температурного диапазона их использования для ямочного ремонта

Ключевые слова: холодные специальные асфальтобетонные смеси, удобоукладываемость, выбоина, битум, жидкое органическое вяжущее.

Введение. Одной из актуальных проблем дорожной отрасли является повышение качества ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог в холодные периоды года [5]. Применяемые в настоящее время технологии ликвидации выбоин асфальтобетонных покрытий путем использования плотных горячих и холодных асфальтобетонных смесей имеют один существенный дефект, заключающийся в недостаточной приживаемости ремонтного материала к покрытию, что приводит, в особенности в холодное время года, к низкой долговечности и неудовлетворительному качеству проведенных ремонтных работ [1—9]. Для качественного выполнения работ по ликвидации выбоин асфальтобетонных покрытий следует использовать специальные холодные асфальтобетонные смеси на жидком модифицированном вяжущем.

Технологические свойства холодных асфальтобетонных смесей в первую очередь определяются характеристиками органического вяжущего, гранулометрическим составом и свойствами минеральных материалов, соотношением в холодной смеси «вяжущее — минеральный материал» [10—16]. Желательно, чтобы смеси минеральных материалов с жидким вяжущим для ямочного ремонта были бы, с одной стороны, удобоукладываемыми, что оце-

© Калгин Ю. И., Паневин Н. И., Строкин А. С., 2018

74

Выпуск № 4 (52), 2018

ISSN 2541-7592

нивается легкостью, с которой материал можно укладывать в ремонтную нишу в любых температурных условиях, а, с другой стороны, стабильными, т. е. способными сохранять первоначальные показатели свойств при хранении и применении в любое время года.

Для улучшения удобоукладываемости можно использовать (при температурах не ниже +5 °С) повышенное количество и (или) менее вязкое органическое вяжущее, полученное разжижением вязкого дорожного битума. Однако если вяжущее слишком моловязкое (с большим количеством разжижителя), то смесь не успеет сформироваться и будет малопрочной, особенно в начальный период эксплуатации и в летнее время года при повышенных температурах.

Поскольку жидкое органическое вяжущее в холодной битумоминеральной смеси является составляющей, которая наиболее чувствительна к температуре, то именно оно становится главным источником проблем с удобоукладываемостью при температурах от +5 до −10 °С. Холодная смесь с жидким вяжущим может оказаться в указанной области температур слеживаемым, неработоспособным материалом. Кроме того, очень значима роль когезии и адгезии жидкого вяжущего для связываемости минеральных компонентов смеси, стабильности битумных пленок в ней, что определяет сопротивление холодного асфальтобетона к выкрашиванию при его эксплуатации в покрытии. Качество жидкого вяжущего существенно влияет на вероятность расслоения смеси и низкой обволакиваемости зерен минеральной части, уплотняемости смеси при ее укладке, а также высокой чувствительности к качеству подготовки ремонтной ниши, плохой приживаемости ремонтной смеси к покрытию.

Для достижения высоких технологических показателей холодных смесей также следует учитывать химико-минералогический состав и форму (окатанность и лещадку) минеральных материалов, дисперсность минеральных зерен. Кроме этого, гранулометрический состав и физико-механические показатели минеральных материалов существенно влияют на деформативно-прочностные показатели ремонтного материала, а также сопротивление отремонтированного покрытия износу от транспортных средств и воздействию погодно-климатических факторов (воды, попеременного замораживания и оттаивания). Разрушение отремонтированного участка покрытия очень часто происходит по причине отделения битумного вяжущего от щебня, обычно в присутствии воды в холодное время года.

Выбором минеральных материалов, оптимизацией гранулометрического и компонентного состава минеральной части можно либо дополнить вышеуказанные технологические проблемы, либо их существенно уменьшить.

Свойства жидкого вяжущего и гранулометрический состав определяют технологические показатели холодных асфальтобетонных смесей, используемых в практике дорожного хозяйства, которые, как правило, являются неудовлетворительными, что ограничивает возможность применения холодного асфальтобетона для ямочного ремонта покрытий на автомобильных дорогах с высокой интенсивностью движения. Таким образом, разработка методики определения и улучшения технологических показателей холодных смесей является актуальной задачей.

1. Методика определения удобоукладываемости холодных битумоминеральных материалов для ямочного ремонта дорожных покрытий. Предлагаемая методика, являясь адаптированным методом по ASTM D 6704-08 (2015). Standard Test Method for Determining the Workability of Asphalt Cold Mix Patching Material, предоставляет собой процедуру опреде-

ления удобоукладываемости холодных битумоминеральных материалов для ямочного ремонта покрытий в холодный период года.

Сущность методики заключается в определении удобоукладываемости и работоспособности холодных асфальтобетонных смесей, используемых для ямочного ремонта при по-

75

Научный журнал строительства и архитектуры

ниженных положительных и отрицательных температурах окружающей среды путем определения максимального усилия при воздействии на образцы с помощью погружения (пенетрации) специального ножа.

Методика применима к холодным битумоминеральным материалам, которые складируются навалом или упаковываются в контейнеры и другую тару и могут подвергаться при хранении различным климатическим воздействиям, а впоследствии, преимущественно в холодное время года, используются для ямочного ремонта.

Применяемые приспособления и оборудование включают:

формы — три квадратные формы для испытаний на работоспособность или аналогичные формы, изготовленные с внутренними размерами 165 × 165 мм и глубиной 50 мм, для формования образцов холодных битумных смесей (рис. 1);

плоский уплотняющий башмак размером 150 × 150 мм толщиной 6 мм, закрепляемым снизу к молоту со скользящим грузом 4536 г, свободно падающим с высоты 457,2 мм (аналогично уплотнителю Маршалла), показанный на рис. 2;

секундомер;

пресс с максимальной нагрузкой не менее 50 кН, способный поддерживать постоянную скорость деформации, равную 50 мм в минуту, с автоматической регистрацией значений деформации и нагрузки;

нож — плоская стальная пластина (рис. 3) шириной 130 мм, высотой 50 мм и толщиной 3 мм, закрепленная на переходник под кольцевым динамометром;

посуду для подготовки и перемещения испытуемых образцов.

Риc. 1. Контейнер для формования образцов

Рис. 2. Плоский уплотняющий башмак

Рис. 3. Нож для измерения пенетрации

Для проведения испытаний использовано не менее трех образцов, приготовленных следующим способом:

холодная смесь выдерживается при лабораторнойтемпературе (25 ±3 °С);

смесь взвешивается в три отдельных формы (примерно по 2 кг), чтобы получить после уплотнения образцы высо-

той 48—50 мм;

смесь распределяется в форме равномерно с выравниванием поверхности;

76

Выпуск № 4 (52), 2018

ISSN 2541-7592

форма с материалом размещается на любой твердой горизонтальной поверхности, затем устанавливается уплотняющий молот с модифицированным башмаком по центру формы, и наносится два удара молотом.

Температурный диапазон использования смеси принимают в зависимости от полученной величины пенетрации в соответствии табл. 1.

 

Таблица 1

Температурные диапазоны удобоукладываемости

холодных битумоминеральных материалов

 

 

Пенетрация, Н

Температурный диапазон применения, °С

225…500

−22…−1

501…1000

−12…+10

1001…2000

−1…+21

2001…4000

+10…+32

4001…8000

+21…+43

2. Определение технологических показателей холодных асфальтобетонных смесей на жидких модифицированных битумах и жидких битумах, полученных разжижением вязкого дорожного битума. Для эксперимента были приготовлены холодные асфальтобетонные смеси, соответствующие по гранулометрическому составу требованиям ПНСТ 1842016 «Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Технические условия» для верхнего слоя асфальтобетонного покрытия. Обозначения асфальтобетонных смесей приняты по п. 4.1—4.3 ПНСТ 184-2016.

В качестве вяжущего при приготовлении смесей были использованы:

битум жидкий модифицированный двух марок — СГ 70/130, СГ 130/200. Модифицированный жидкий битум был получен путем разжижения горячего вязкого битума раствором полимера типа СБС. Предварительно готовился раствор полимера. В качестве разжижителей использовалось дизельное топливо, керосин. Содержание полимера в вяжущем составляло 3 % в пересчете на сухое вещество. Всего было приготовлено 4 состава жидкого модифицированного битума;

жидкий битум марки СГ 70/130, полученный разжижением вязкого дорожного битума дизельным топливом (контрольный).

Дополнительно в вяжущем использовалась адгезионная добавка «Азол—1002». Составы холодных асфальтобетонных смесей приведены в табл. 2, 4, 6, 8. Физико-

механические и технологические (слеживаемость и пенетрация) показатели — в табл. 3, 5, 7,

9.В результате анализа экспериментальных данных определена рекомендуемая область применения холодных асфальтобетонных смесей (табл. 10).

Составы холодных асфальтобетонных смесей

 

Таблица 2

 

 

 

при легких условиях движения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование материала

 

Количество материала в смеси, %

в смеси

А11ВЛ

А11 ВЛ

 

А11ВЛ

А11ВЛ

 

Щебень фракций 8—11,2

12,00

12,00

 

12,00

12,00

 

Щебень фракций 4—8

13,00

13,00

 

13,00

13,00

 

Отсев дробления гранита

71,00

71,00

 

71,00

71,00

 

Активированныйминеральныйпорошок(МП)

4,00

4,00

 

4,00

4,00

 

Битум жидкиймодифицированный, сверх 100 %

4,60

4,60

 

4,60

4,60

 

Итого

104,60

104,60

 

104,60

104,60

 

Марка жидкого битума

СГ 70/130

СГ 130/200

 

СГ70/130

СГ 130/200

 

(разжижитель)

(керосин)

(керосин)

 

(диз. топливо)

(диз. топливо)

 

Адгезионная добавка «Азол—1002», %

0,5

0,5

 

0,5 %

0,5

 

77

Научный журнал строительства и архитектуры

Таблица 3 Физико-механические свойства и величина пенетрации холодных асфальтобетонных смесей

с гранулометрическим составом при легких условиях движения

Наименование показателя

 

 

Величина показателя для состава

 

А11ВЛ

 

А11ВЛ

 

А11ВЛ

А11ВЛ

 

 

 

 

Слеживаемость до прогрева, удар

 

 

Величина показателя менее 1 удара

 

(образец разрушался при извлечении из формы)

 

 

Пенетрация, Н

 

569

 

883

 

1450

 

1368

 

Разрушающая нагрузка по Маршалу, кН

 

5,086

 

6,151

 

4,328

 

3,227

 

Сопротивление пластическомутечению

 

0,83

 

0,42

 

2,29

 

1,58

 

по Маршалу, кН/мм, при температуре 20° С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Деформация по Маршаллу, мм

 

6,117

 

14,707

 

1,891

 

2,037

 

Составы холодных асфальтобетонных смесей

Таблица 4

 

 

при нормальных условиях движения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование материала

 

 

Количество материала в смеси, %

А11ВН

 

А11ВН

 

А11ВН

 

А11ВН

 

 

 

 

 

 

 

Щебень фракций 8—11,2

15,00

15,00

15,00

 

15,00

 

Щебень фракций 4—8

20,00

20,00

20,00

 

20,00

 

Отсев

62,00

62,00

62,00

 

62,00

 

Активированный МП

3,00

3,00

3,00

 

3,00

 

Битум жидкиймодифицированный, сверх 100 %

4,40

4,40

4,40

 

4,40

 

Итого

104,40

104,40

104,40

 

104,40

 

Марка жидкого битума

СГ 70/130

СГ 130/200

 

СГ70/130

 

СГ 130/200

 

(разжижитель)

(керосин)

 

(керосин)

(диз. топливо)

 

(диз. топливо)

 

Адгезионная добавка «Азол—1002», %

0,5

0,5

0,5

 

0,5

 

Таблица 5 Физико-механические показатели и величина пенетрации холодных асфальтобетонных смесей

с гранулометрическим составом при нормальных условиях движения

 

Наименование показателя

 

 

 

 

Величина показателя для состава

 

 

 

А11ВН

 

 

А11ВН

 

А11ВН

 

 

А11ВН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Слеживаемость до прогрева, удар

 

 

Величина показателя менее 1 удара

 

 

 

(образец разрушался при извлечении из формы)

 

 

 

 

 

Пенетрация, Н

 

1031

 

639

 

1942,00

 

 

1697

 

Разрушающая нагрузка по Маршалу, кН

 

5,563

 

4,601

 

1,807

 

 

3,281

 

Сопротивление пластическомутечению

 

 

 

 

0,90

 

0,70

 

 

1,57

 

по Маршалу, кН/мм, при температуре 20°С

 

0,32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Деформация по Маршаллу, мм

 

17,238

 

5,121

 

2,576

 

 

2,092

 

Составы холодных асфальтобетонных смесей

 

 

 

Таблица 6

 

 

 

 

 

 

при тяжелых условиях движения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование материала

 

 

 

 

Количество материала в смеси, %

 

 

А11ВТ

 

А11ВТ

 

А11ВТ

 

А11ВТ

 

 

 

 

 

 

 

 

Щебень фракций 8—11,2

 

21,00

 

 

21,00

 

21,00

 

 

21,00

 

Щебень фракций 4—8

 

27,00

 

 

27,00

 

27,00

 

 

27,00

 

Отсев

 

48,00

 

 

48,00

 

48,00

 

 

48,00

 

Активированный МП

 

4,00

 

 

4,00

 

4,00

 

 

4,00

 

Битум жидкий модифицированный, сверх 100 %

 

4,10

 

 

4,10

 

4,10

 

 

4,10

 

Итого

 

104,10

 

 

104,10

 

104,10

 

 

104,10

 

Марка жидкого битума

 

СГ 70/130

 

СГ 130/200

 

СГ 70/130

 

СГ 130/200

 

(разжижитель)

 

(керосин)

 

(керосин)

 

(диз. топливо)

 

(диз. топливо)

 

Адгезионная добавка «Азол—1002», %

 

0,5

 

 

0,5

 

0,5

 

 

0,5

78

Выпуск № 4 (52), 2018

ISSN 2541-7592

Таблица 7 Физико-механические показатели и величина пенетрации холодных асфальтобетонных смесей

с гранулометрическим составом при тяжелых условиях движения

Наименование показателя

 

 

 

Величина показателя для состава

 

А11ВТ

 

А11ВТ

 

А11ВТ

 

А11ВТ

 

 

 

 

 

Слеживаемость до прогрева, удар

 

 

 

Величина показателя менее 1 удара

 

 

(образец разрушался при извлечении из формы)

Пенетрация, Н

 

612,00

 

527

 

1156

 

1635

Разрушающая нагрузка по Маршалу, кН

 

5,564

 

4,942

 

3,351

 

3,013

Сопротивление пластическому течению

 

0,45

 

0,73

 

1,88

 

1,42

по Маршалу, кН/мм, при температуре 20° С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Деформация по Маршаллу, мм

 

12,486

 

6,815

 

1,786

 

2,116

Составы холодных асфальтобетонных смесей

 

 

Таблица 8

 

 

 

с использованием жидкого битума (контрольные)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование материала

 

 

 

Количество материала в смеси, %

 

 

 

А11ВЛ

 

А11ВТ

 

 

 

 

 

 

Щебень фракций 8—11,2

 

 

12,00

 

 

21,00

Щебень фракций 4—8

 

 

13,00

 

 

27,00

Отсев

 

 

71,00

 

 

48,00

Активированный МП

 

 

4,00

 

 

4,00

Битум жидкий модифицированный, сверх 100 %

 

 

4,60

 

 

4,10

Итого

 

 

104,60

 

 

104,10

Марка жидкого битума

 

 

 

СГ 70/130

 

СГ 70/130

 

 

(17 % диз. топлива,

(17 % диз. топлива,

(разжижитель, состав)

 

 

 

 

83 % БНД 60/90)

83 % БНД 60/90)

 

 

 

 

Адгезионная добавка «Азол—1002», %

 

 

0,5

 

 

0,5

Таблица 9 Физико-механические показатели и величина пенетрации холодных асфальтобетонных смесей

с использованием жидкого битума (контрольные)

Наименование показателя

Величина показателя для состава

А11ВЛ

А11ВТ

 

Слеживаемость до прогрева, удар

5

5

Пенетрация, Н

2158

2572

Разрушающая нагрузка по Маршалу, кН

3,168

2,955

Сопротивление пластическомутечению

1,04

0,90

по Маршалу, кН/мм, при температуре 20 °С

 

 

Деформация по Маршаллу, мм

3,032

3,2865

Таблица 10

Температурный диапазон использования холодных асфальтобетонных смесей для ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий

Номер состава и наименование

Температурный диапазон

Марка модифицированного вяжущего,

холодной смеси

использования, °С

применяемый разжижитель

А11ВЛ

−12…+10

СГ 70/130 (керосин)

А11ВЛ

−12…+10

СГ 130/200 (керосин)

А11ВЛ

−1…+21

СГ70/130 (диз. топливо)

А11ВЛ

−1…+21

СГ 130/200 (диз. топливо)

А11ВН

−1…+21

СГ 70/130 (керосин)

А11ВН

−12…+10

СГ 130/200 (керосин)

А11ВН

−1…+21

СГ70/130 (диз. топливо)

А11ВН

−1…+21

СГ 130/200 (диз. топливо)

А11ВТ

−12…+10

СГ 70/130 (керосин)

79

Научный журнал строительства и архитектуры

 

 

Окончание табл. 10

 

 

 

 

Номер состава и наименование

Температурный диапазон

Марка модифицированного вяжущего,

холодной смеси

использования, °С

применяемый разжижитель

 

А11ВТ

−12…+10

СГ 130/200 (керосин)

 

А11ВТ

−1…+21

СГ70/130 (диз. топливо)

 

А11ВТ

−1…+21

СГ 130/200 (диз. топливо)

 

А11ВЛ

+10…+32

СГ 70/130

 

А11ВТ

+10…+32

(17 % диз. топлива, 83 % БНД 60/90),

 

контрольный

 

 

 

 

Выводы

1. Температурный диапазон использования холодных асфальтобетонных смесей для ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий определяется свойствами жидкого битумного вяжущего. Определены три группы холодных смесей в зависимости от температурного диапазона использования:

А: холодные асфальтобетонные смеси на жидком модифицированном вяжущем, полученном на основе раствора ДСТ в керосине, с гранулометрическим составом для легких,

нормальных и тяжелых условий движения; могут быть использованы при температуре окружающего воздуха до −10… −12 0С;

Б: холодные асфальтобетонные смеси на жидком модифицированном вяжущем, полученном на основе раствора ДСТ в дизельном топливе, с гранулометрическим составом

для легких, нормальных и тяжелых условий движения; могут быть использованы при температуре окружающего воздуха до −1…0 0С;

В: холодные асфальтобетонные смеси с использованием жидких битумов, полу-

ченных разжижением вязких дорожных битумов (контрольные составы); могут быть использованы при температуре окружающего воздуха не ниже значений +5…+10 0С.

2. Предложенная методика определения удобоукладываемости холодных битумоминеральных материалов может способствовать более качественному выполнению работ по ликвидации выбоин асфальтобетонных покрытий в холодное время года при использовании специальных холодных асфальтобетонных смесей на жидком улучшенном или модифицированном вяжущем.

В статье использованы результаты, полученные при проведении исследований по теме: «Разработка ОДМ «Методические рекомендации по технологиям устранения деформаций и повреждений с использованием различных типов асфальтобетонных смесей при выполнении неотложных работ», выполненной по заказу Федерального дорожного агентства в соответствии с планом НИОКР на 2016 год в рамках реализации подпрограммы «Автомобильные дороги» федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010— 2020 годы)».

Библиографический список

1. Бойко, С. А. Разработка щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей с улучшенной удобоукладываемостью для устройства и ремонта дорожных покрытий / Ю. И. Калгин, А. С. Строкин / Научный Вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2016. — № 1 (45). — С. 74—82.

2.

Братчун, В. И. Физико-химическая механика

строительных материалов

/

В. И. Братчун,

В. А. Золотарев, М. К. Пактер. — Донецк: Ноулиндж, 2013. — 338 с.

 

 

3.

Илиополов, С. К. Органические вяжущие для

дорожного строительства /

С. К. Илиополов,

И. В. Мардиросова, Е. В. Углова, О. К. Безродный. — Ростов-н/Д: Изд-во РГСУ, 2003. — 428 с.

 

4.Калгин, Ю. И. Дорожные битумоминеральные материалы на основе модифицированных битумов / Ю. И. Калгин. — Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2006. — 272 с.

5.Калгин, Ю. И. Перспективные технологии строительства и ремонта дорожных покрытий с применением модифицированных битумов / Ю. И. Калгин, А. С. Строкин, Е. Б. Тюков. — Воронеж: ОАО «Воронежская областная типография», 2014. — 224 с.

80

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]