Смеси битумные: Код ТН ВЭД 2715000000. Смеси битумные, на основе природного асфальта, природного битума, нефтяного битума, минеральных смол или пека минеральных смол (например, битумные мастики, асфальтовые смеси для дорожных покрытий). Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности ЕАЭС

Содержание

Код ТН ВЭД 2715000000. Смеси битумные, на основе природного асфальта, природного битума, нефтяного битума, минеральных смол или пека минеральных смол (например, битумные мастики, асфальтовые смеси для дорожных покрытий). Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности ЕАЭС

Позиция ТН ВЭД
  • 25-27

    V. Минеральные продукты (Группы 25-27)

  • 27

    Топливо минеральное, нефть и продукты их перегонки; битуминозные вещества; воски минеральные

  • 2715 00 000 0

    Смеси битумные на основе природного асфальта, природного битума, нефтяного битума, минеральных смол или пека минеральных смол (например, битумные мастики, асфальтовые смеси для дорожных покрытий)


Позиция ОКПД 2
  • 23.99.13

    Смеси битуминозные на основе материалов природного и искусственного камня и битума, природного асфальта или связанных с ним веществ в качестве связующего


Таможенные сборы — ИМПОРТ
Базовая ставка таможенной пошлины
5%

реш.54
Акциз Не облагается
НДС

20%

Рассчитать контракт


Битумные мастики для гидроизоляции — характеристики и производители

Гидроизоляция – это необходимый элемент в строительстве. Она защищает от влаги все материалы, тем самым увеличивая долговечность всего строения или конструкции. Чаще всего материал применяется для обеспечения водонепроницаемости фундаментов и крыш здания. Используют его для промазывания швов и для сплошного покрытия.

Самым распространенным видом гидроизоляции является битумная мастика. Она состоит из битума и синтетических присадок, повышающих сцепление с поверхностью (адгезию) и продолжительность службы покрытия. Смесь можно использовать не только для гидроизоляции разных поверхностей (из дерева, кирпича, бетона), но и в качестве шпатлевки – ей можно заделывать трещины и неровности, приклеивать рубероид.

Положительные и отрицательные свойства битумных мастик

Преимущества гидроизоляции на битумной основе:

  • эффективно защищает от влаги;
  • высокая степень эластичности материала, которая исключает ее повреждения от различных механических воздействий;
  • невысокая цена;
  • хорошая адгезия, которая позволяет мастике «прилипать» к любой поверхности;
  • бесшовность покрытия, что исключает возникновение протечек через некоторое время;
  • ее легко наносить, причем, с этим может справиться даже непрофессионал;
  • долговечность;
  • невосприимчивость мастик к природным режимам и температуре позволяет работать с этим материалом даже зимой, при наличии в составе соответствующих присадок;
  • легко транспортировать;
  • она устойчива к воздействию агрессивных и химических сред.

 Несмотря на такой перечень достоинств, битумные мастики также обладают несколькими недостатками:

  • при применении некоторых видов составов необходимо ждать, пока пройдет полная полимеризация, иначе материал может изменить свои характеристики;
  • смеси горячего нанесения очень горючи, поэтому они требуют к себе ответственного и профессионального подхода;
  • для нанесения мастик горячего типа необходимо дополнительное оборудование.

Виды мастик по типу нанесения 

Бывают смеси:

  • холодного применения;
  • горячего применения.

Составы холодного применения 

Чтобы приготовить раствор этого вида потребуется растворитель или вода. Битум в таком случае составляет 50-70% от всего объема смеси.

Их преимущества:

  • не горят;
  • можно использовать в любое время года;
  • не нуждаются во вспомогательной подготовке раствора;
  • можно легко и быстро их наносить;
  • применимы для работ в жилых помещениях.

Смеси горячего применения 

Для таких мастик необходимым требованием является предварительная термическая обработка. При нагревании масса обретает пластичность. Это значительно облегчает работу с составом.

Достоинства материала:

  • не имеет усадки;
  • быстро схватывается и твердеет;
  • малая цена;
  • позволяет создавать бесшовные покрытия.

Во время приготовления смеси, необходимо строго соблюдать температурный режим, заданный производителем, иначе показатели гидроизоляции не будут отвечать заданным. 

Типы битумных мастик по составу 

Состав смеси – это определяющий параметр при выборе мастики для гидроизоляции. От добавок зависят качества смеси, а также совместимость с разными строительными материалами.

Различают такие виды битумных мастик:

  • резиновые,
  • минеральные,
  • каучуковые,
  • полимерные,
  • эмульсионные,
  • битум строительные.

Резиновые

Эти мастики очень популярны среди современных строителей. Они, кроме основного компонента – битума, имеют в своем составе дисперсную эмульсию и каучуковую крошку. Резиновые смеси нужно подогревать перед нанесением.

Минеральные

В качестве дополнительного компонента таких битумных составов используют разные минеральные вещества: мел, цемент, доломит, золя, асбест.

Каучуковые

Эти смеси обладают отличной эластичностью и теплоустойчивостью. Однозначно, они лучше любых других битумных мастик.

Полимерные
Распространенный вид мастик, который применяется как профессиональными строителями, так и для бытовых проектов. Смеси имеют сложный состав, но отличаются прочностью и пластичностью. Наполнителем полимерных мастик являются:

  • каучуковая крошка,
  • минеральная крошка,
  • полистирол,
  • полиуретан.

Эмульсия

Мастика этого вида используется для подготовки основания под гидроизляцию. В ее состав входят вода и битумная пыль.

Строительный битум

Такой состав сложный в использовании. Перед применением его необходимо нагреть до температуры 300оС, причем при ее снижении, смесь быстро застывает. В ее составе не содержится примесей, только битум.

 Применение битумной гидроизоляции

Мастики смело можно отнести к универсальным материалам. Наиболее часто их применяют:

  • для гидроизоляции фундамента или цоколя;
  • для обработки плоской кровли;
  • для оформления крыши, если используются мягкие или рулонные покрытия;
  • для влагозащиты разных перекрытий, например, стен, полов или потолков;

  • для создания слоя, отталкивающего влагу в различных конструкциях, где имеют наличие сложные условия эксплуатации, например, бассейны, ванны, террасы, резервуары, подвалы, балконы;
  • для защиты металлических перекрытий от коррозии.

Производители битумных мастик 

На отечественном рынке выделяются такие компании по производству гидроизоляционных битумных мастик: GidroLux, «Нефтебитумный завод», «ДонИзол», «Центрум ООО», «Грида».

GidroLux

Российская компания имеет собственную производственную базу, применяет при изготовлении своей продукции современные технологии производства. Она выпускает мастики холодного нанесения, которые представляют собой однокомпонентный готовый состав. Его легко наносить. Он предназначен для гидроизоляции различных частей здания. Фирмой изготавливаются следующие виды мастик: битумно-бутилкаучуковые, битумно-латексноэмульсионные и битумно-эмульсионные. Все смеси имеют высочайшее качество и невысокую цену.

«Нефтебитумный завод»

Предприятие начало свою историю в 1997 году. Российская фирма предлагает битумы и эмульсии различных марок, мастики и модифицированные битумы. Компания имеет в своем распоряжении собственную лабораторию, которая позволяет вести строжайший контроль качества продукции. Предприятие выпускает битумно-эластомерные герметизирующуе мастики. Цена на них вполне демократичная.

«ДонИзол»

Украинская фирма появилась на свет в 2001 году. Несмотря на свой маленький возраст, она уже смогла приобрести высокую популярность на отечественном рынке. Компания изготавливает битумные мастики и кровельные материалы. Вся продукция отличается высоким качеством и доступной ценой.
«ДонИзол» производит битумные мастики, которые в своем составе имеют модифицированный битум и различные присадки. Смеси обладают хорошей пластичностью, высокой адгезией и отличными гидроизолирующими свойствами. Мастика продается в ведрах по 5, 10 и 20 килограммов.

«Центрум ООО»

Российская компания производит битумную полимерную мастику для кровли.

«Грида»

Московская фирма занимается изготовлением мастик на основе битума с 1996 года. Продукция этой компании отличается высоким качеством и демократической ценой. Также компания изготавливает краски, покрытия противоскольжения, пластики для дорог, лакокрасочные материалы, битумные герметики. «Грида» выпускает холодные полимерно-, каучуково-, акрилово-, резино-битумные мастики.

 

Как битум влияет на асфальтобетон?

Заведующий кафедрой «Автомобильные дороги» ДГТУ Денис Александрович Николенко – о том, почему нельзя устраивать дорожное полотно в дождь.

— Как бы Вы оценили состояние ростовских дорог? Какие типы покрытия используются для современных ростовских дорог?

Д.А.: Состояние ростовских дорог на основных магистралях и улицах очень хорошее и находится в нормативном транспортно-эксплуатационном состоянии, так как в основном распространено использование покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона. Эта технология в России успешно применяется уже лет 10-15.

Помимо этого, распространено применение литого асфальтобетона на улицах с трамвайными путями, таких как улица М. Горького. Литой асфальтобетон позволяет избежать отслаивания дорожного полотна вблизи рельс, в местах повышенной вибрации. Однако эффективность этой технологии очень сильно зависит от климата, времени, когда производились эти работы и, разумеется, от соблюдения технологий.

— Как меняется технология укладки асфальтобетонного покрытия в зависимости от климатических условий и погоды?

Д.А.: Действующие ГОСТы выделяют 5 основных климатических зон, которые определяют выбор технологии устройства асфальтобетонного покрытия. Сейчас разрабатываются новые асфальтобетонные смеси по технологии Superpave, универсальные для разных климатических условий.

— Почему в обществе распространен такой стереотип: «Вот опять все делают в дождь, к весне уже все развалится»?

Д.А.: Автомобильные дороги строятся за государственные деньги. Иногда процесс финансирования дорожно-строительных работ откладывается из-за несвоевременно проводимых торгов. Поэтому автомобильные дороги часто начинают латать в ноябре-декабре. Хотя есть четкие регламентированные нормы, согласно которым работы по укладке асфальтобетона должны проводиться осенью при температуре воздуха не менее +10 градусов и весной не ниже +5 градусов. Возможно, конечно, укладывать асфальтобетон и при более низких температурах, но в таких случаях необходимо применять дорогостоящие добавки.

— Что происходит, если устраивать асфальтобетонное покрытие при температуре ниже 10 градусов? Каким образом нарушаются технологии?

Д.А.: Температура асфальтобетонной смеси при укладке должна быть не ниже 130-160 градусов по Цельсию в зависимости от марки битума. Летом, когда температура днем держится на отметке 30-40 градусов, поддерживать необходимое состоянии смеси не составляет труда. Но если на улице +5 или, ещё хуже, 0 градусов, смесь остывает и её невозможно уплотнить до требуемой консистенции, так как появляются комки. В кузове автосамосвала при транспортировке возникает такой эффект, как сегрегация или неравномерное остывание смеси. Таким образом, при укладке асфальтобетонной смеси один слой будет теплый, второй – чуть холоднее, третий – холодный. Температурная сегрегация укладываемой асфальтобетонной смеси приводит в дальнейшем к таким дефектам асфальтобетонного покрытия, как просадки, выбоины, колеи, наплывы, трещины и так далее.

— Расскажите о разработке нового битума технологии Superpave, для чего он служит?

Д.А.: Асфальтобетонная смесь состоит из нескольких составляющих: щебень, битум, минеральный порошок и песок. Эта рационально подобранная группа компонентов перемешивается в специальных емкостях, и в итоге мы получаем асфальтобетонную смесь. Что касается битумов, они имеют разную вязкость и применяются в зависимости от климата. Основные функции битума – связать каменный материал с остальными компонентами и препятствовать проникновению воды через слои асфальтобетона. Битумные вяжущие в составе смесей по технологии Superpave должны соответствовать требованиям современных нормативных документов. Свойства битума рассчитывают для каждого конкретного места, где будут проводить дорожно-строительные (ремонтные) работы. То есть учитывается реальный климат, а не дорожно-климатические зоны, которые могут иметь совершенно разную температуру в пределах одной зоны. Сейчас в городе Азове работает «Центр инновационных компетенций Доринжсервис», который занимается исследованием битума, инертных и композиционных материалов с возможностью скорейшего применения на дорогах области. ДГТУ активно сотрудничает с центром, поэтому студенты опорного вуза имеют возможность изучать современное лабораторное оборудование и технологии, применяемые в дорожной отрасли, а также проходить научно-исследовательскую и производственную практику.

Связующее звено: где применяется битум

Битум — это смесь углеводородов и их производных, имеющих в своём составе серу, азот, кислород и металлы. Человечество давно знает про его свойства. Следы применения битума обнаружены в памятниках Древнего Египта, Индии и даже на участках Великой Китайской стены.

Вязкую и пластичную «земляную смолу» использовали для строительства домов, амбаров, бассейнов и каналов, герметизации сосудов, скрепления элементов мозаики и даже мумификации тел усопших: само слово «мумия» происходит от арабского «mum» — горная смола.

Изначально в дело шёл только природный битум, который встречается в районах выхода на поверхность земли нефтяных месторождений. Но с XIX века битум начали получать промышленным способом.

Сейчас битумы производят на предприятиях из продуктов нефтепереработки (мазута и гудрона) путём их окисления кислородом в специализированных колоннах или трубчатых реакторах.

А если добавить в битум специальные вещества — полимеры, а также пластификаторы для придания эластичности, то получаются полимерно-битумные вяжущие (ПБВ). По сравнению с традиционным битумом они имеют лучшие показатели: повышенную сопротивляемость к деформации и старению, высоким и низким температурам.

Дороги, мосты, промышленные объекты, жилые дома и другие сооружения строят с помощью разработок специалистов «Газпромнефть – Битумные материалы».

Мост на остров Русский

Мост на остров Русский во Владивостоке — один из первых в России объектов, где применили уникальный модифицированный битум ПБВ 90. Самый длинный в мире вантовый мост по праву считается одним из самых сложных инженерных проектов в новейшей истории страны.

Мост, соединяющий остров Русский с материком через пролив Босфор Восточный, считается одним из самых сложных инженерных проектов в новейшей истории страны. Его открытие в 2012 году было приурочено к саммиту АТЭС. Теперь по мосту можно добраться на остров за 5-10 минут. Раньше паромная переправа занимала от 40 минут до полутора часов.

По общей протяжённости Русский мост уступает некоторым китайским мостам, однако по длине центрального пролета — 1104 метра — ему принадлежит мировой рекорд среди вантовых мостов. Вес сооружения составляет 23 тысячи тонн, его удерживают два столба-пилона высотой по 324 метра, что является вторым показателем в мире после виадука Мийо в южной Франции (343 метра).

При строительстве пришлось учесть особенности региона: нестабильные погодные условия, высокую сейсмическую активность, влажность, вибрационную нагрузку, а также значительные сезонные перепады температур. Гарантийный срок эксплуатации Русского моста составляет 80 лет при температурном диапазоне от -40 до +40 ºС.

Для асфальтобетонного покрытия моста ещё на этапе проектирования решили использовать новейшую на тот момент в России технологию — модифицированный битум ПБВ 90. Этот уникальный битум был произведён на современном оборудовании Омского НПЗ «Газпром нефти». С завода в Омске его доставляли на Дальний Восток в специальной таре — однотоннажных кловертейнерах, что позволило сохранить все качественные характеристики во время длительной транспортировки и хранения.

Первую свою проверку Русский мост прошёл 29 августа 2012 года, когда на город обрушился тайфун «Болавен». Скорость ветра достигала 70 метров в секунду, высота волн — 10 метров. Дорожное покрытие до сих пор не требует ремонта: отсутствие дефектов зафиксировано по итогам осмотра в 2019 году.

Хайвей в Южной Америке

Битумные продукты российского производства востребованы как в России, так и за рубежом. В данном случае заказчику были крайне важны не только свойства и качество битума, но и способ его доставки. Ведь объект строительства располагается на другом континенте – в Южной Америке.

Полимерно-битумные вяжущие «Газпром нефти» применяются при строительстве транснационального транспортного коридора «Bi-Oceanic Corridor» в приграничной транзитной зоне Бразилии и Парагвая.

Проект, рассчитанный до 2022 года, объединит восточное и западное побережье южноамериканского континента в единую транспортную сеть. Участок считается очень сложным с точки зрения строительства и доставки строительных материалов и потенциально одним из самых напряжённых по транспортной нагрузке.

Дорожным операторам предстояло ответить на два вопроса: какие материалы выдержат будущий трафик в условиях южноамериканских джунглей и как быстро доставить вглубь материка битумные материалы в большом количестве. Благодаря технологической экспертизе «Газпром нефть» предложила решение обеих задач.

Для верхнего слоя дорожного покрытия «Bi-Oceanic Corridor» эксперты Научно-исследовательского центра компании разработали состав полимерно-битумного вяжущего, отвечающего условиям эксплуатации дороги в соответствии с международной методологией Superpave.

Суперпейв (Superpave или Superior Performance Pavements)метод проектирования составов асфальтобетонных смесей для дорожных покрытий с повышенными эксплуатационными характеристиками. Данная технология стала результатом многолетних исследований по увеличению срока службы асфальтобетонных покрытий

Дорожный материал в Южную Америку с Рязанского завода битумных материалов доставляют на трассу в однотоннажных кловертейнерах. Для строительства «Bi-Oceanic Corridor» «Газпром нефть» поставила уже свыше 3,5 тысячи тонн полимерно-битумного вяжущего российского производства.

«Газпром нефть» поставляет битум в 57 стран на трёх континентах, в том числе в Южную Америку.

Свойства модифицированных битумов учитывают напряжённость трафика, большую влажность с периодическими ливнями и высокую температуру воздуха. Специальная рецептура вяжущего обеспечит надёжную эксплуатацию стратегически важной автомобильной дороги Южной Америки.

Тверская улица

Тверская – главная улица столицы, поэтому к качеству её асфальтобетонного покрытия предъявляются особые требования. При реконструкции Тверской применялись лучшие технологии, в том числе и битумные материалы «Газпром нефти». Например, верхний слой дорожного покрытия уложен с использованием полимерных битумов, а швы герметизировали с помощью инновационной стыковочной ленты.

Тверская улица — символ Москвы и одна из самых загруженных её магистралей. По Тверской цари и императоры въезжали в столицу, по ней же судили о качестве московских дорог. В XIV веке Тверская и Большая Никитская стали первыми улицами, где появились деревянные мостовые. В XVII-XVIII столетиях их заменили на каменные. Первый асфальт на Тверской уложили в 1876 году.

В XXI веке дорожное покрытие Тверской от Моховой до Страстного бульвара представляет высокотехнологичный «пирог» из современных и качественных материалов. Основой нижнего слоя стала геосетка из полимерных волокон с подложкой, пропитанной битумом. Верхний слой укладывали единовременно, сплошным полотном. Всего на обновлённую магистраль ушло около 8 тысяч тонн щебёночно-мастичной асфальтобетонной смеси.

Основным связующим компонентом в ней послужило полимерно-битумное вяжущее «Газпром нефти» — ПБВ 60. Модифицированный битум разработан с учётом климатических условий Центрального Федерального округа. С ним дорожное покрытие более устойчиво к деформации и образованию трещин — а значит, прослужит дольше.

Традиционно сложной зоной в дорожном строительстве считаются швы между полосами покрытия: как между свежеуложенными, так и в особенности между старыми и новыми. Если при укладке не обеспечивается герметизация шва сопряжения, то вероятность образования дефектов (ям и трещин) возрастает в разы. Особенно наглядно это проявляется в мороз, когда вода, просачиваясь в микротрещины, замерзает и разрывает покрытие изнутри.

Герметичность швов на Тверской улице обеспечена при помощи битумно-полимерной стыковочной ленты. Такой лентой прокладывают боковую сторону уложенного покрытия — вертикальный стык. В процессе укладки горячего асфальта она плавится, плотно склеивая асфальтобетонные полосы. Битумную ленту также рекомендуется использовать в местах соединения покрытия с бордюрами, колодцами и решётками ливневой канализации, рельсами.

Станция метро «Зенит» в Санкт-Петербурге

Станция построена на осушенной части Финского залива, её открытие состоялось в преддверии Чемпионата мира по футболу 2018 года. Гидроизоляция бетонных конструкций станции «Зенит» стала пилотным проектом применения жидкой резины «Газпром нефти» в метрополитене.

Станция «Зенит» была открыта в мае 2018 года, в преддверии Чемпионата мира по футболу, проходившего в Петербурге и других городах России. «Зенит» — ближайшая станция метро к стадиону «Газпром Арена». И первая в городе, построенная на намывных территориях Невской губы — части прибрежной зоны Финского залива, осушенной и засыпанной грунтом.

В качестве гидроизоляционного материала при строительстве станции экспертная комиссия «Метростроя» рекомендовала использовать жидкую резину из премиальной линейки вяжущих производства «Газпром нефти».

Жидкая резина создаёт на поверхности водонепроницаемую бесшовную мембрану. Состав предназначен для строительных конструкций, которые подвержены процессам окисления и старения, а также постоянному воздействию ультрафиолета и воды.

Гидроизоляция бетонных конструкций станции «Зенит» стала пилотным проектом применения продукта в метрополитене. Позже в «Газпромнефть-Битумных материалах» модифицировали жидкую резину, дополнительно усилив её характеристики.

Новая рецептура отвечает строительным нормам по гидроизоляции заглублённых, то есть уходящих под землю, конструкций метро. Эти нормы в два раза жёстче требований, предъявляемых при строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений. В частности, уровень водопоглощения (способности впитывать влагу) не должен превышать 1% от всего объёма гидроизолирующего покрытия за всё время эксплуатации материала.

Усиленная формула нового материала позволяет эффективно ограждать железобетонные конструкции метро от подпора грунтовых вод, капиллярного подсоса влаги и конденсата, тем самым повышая надёжность и долговечность объектов метрополитена. Её также можно применять для гидроизоляции других объектов с заглублёнными конструкциями.

Новая федеральная трасса М-11

Из Петербурга в Москву теперь можно добраться за пять-шесть часов по автодороге «Нева». В условиях интенсивного трафика для сохранения дорожного покрытия строители применили современные полимерно-битумные вяжущие «Газпром нефти».

Скоростная трасса М-11 Москва — Санкт-Петербург открылась в ноябре 2019 года. Это первая автодорога, объединяющая два крупнейших города России, построенная в постсоветской истории с нуля. М-11 носит название «Нева», её общая протяжённость — 669 километров. Добраться из одного города в другой при соблюдении скоростного режима можно за пять-шесть часов.

Дорожное покрытие скоростной автомобильной дороги Москва-Санкт-Петербург М-11 «Нева» построено с применением битумных вяжущих «Газпром нефти». Для укладки асфальта было изготовлено больше 35 тысяч тонн модифицированных вяжущих, 100 тысяч тонн базового битума и 70 тысяч метров битумно-полимерной стыковочной ленты, а также битумные эмульсий и мастики.

Уже за первые сутки после открытия по новой трассе проехало 19 тысяч машин. В условиях интенсивного трафика для сохранения верхнего слоя покрытия строители применили современные полимерно-битумные вяжущие «Газпром нефти». Уязвимые места, такие как швы между полотнами дорожного покрытия и стыки асфальтобетона с металлическими элементами, укрепили с помощью битумной ленты.

Аэропорт Шереметьево

Обслуживание взлётно-посадочных полос в аэропортах — это сложный процесс, требующий времени и ресурсов. Применение специализированных битумных материалов позволяет повысить надёжность покрытия и увеличить срок его полезного использования.

Международный аэропорт Шереметьево — крупнейший в России по пассажиропотоку и загруженности. Он также входит в топ-10 воздушных гаваней Европы и топ-50 — мира. По итогам 2019 года аэропорт обслужил почти 50 миллионов человек.

Покрытие взлётно-посадочной полосы должно быть идеально ровным, чтобы самолеты могли безопасно взлетать и садиться в любую погоду. Из-за повышенной нагрузки в полотне могут появиться малейшие трещины, которые необходимо герметизировать, восстанавливая целостность покрытия.

Особенно важно вовремя обрабатывать деформационные швы — стыки между бетонными плитами взлётно-посадочной полосы. Они плохо заполняются герметиками густой консистенции, поэтому для них используют специальную мастику низкой вязкости и горячего применения. Состав герметика обязательно должен соответствовать реальным условиям района эксплуатации.

Для одной взлётно-посадочной полосы аэропорта Шереметьево понадобилось 27 тонн герметика и 1 тонна полимерной грунтовки «Брит», а также 100 километров шнура той же марки. Применение продукции надёжного производителя гарантирует 5 лет бездефектной эксплуатации покрытия в условиях интенсивной нагрузки.

«Газпром нефть» — крупнейший игрок на российском рынке производителей битума. В 2020 году компания произвела и реализовала свыше 2,9 миллиона тонн битумных материалов. Свыше 10% продаж пришлось на инновационные битумы — полимерно-битумные вяжущие (ПБВ).

Кстати, в 2020 году «Газпром нефть» достигла знаковой отметки и реализовала первую миллионную тонну этой высокотехнологичной продукции с момента начала его производства на заводах компании.

ОДМ «Методы контроля состава полимерно-битумных вяжущих на основе СБС, полимерасфальтобетонных смесей и полимерасфальтобетона (для опытного применения)»

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Утверждено

распоряжением Минтранса России

от 26.05.2003 № ОС-476-р

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ СОСТАВА
ПОЛИМЕРНО-БИТУМНЫХ ВЯЖУЩИХ
НА ОСНОВЕ СБС,
ПОЛИМЕРАСФАЛЬТОБЕТОННЫХ
СМЕСЕЙ И ПОЛИМЕРАСФАЛЬТОБЕТОНА
(для опытного применения)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА
(Рос
автодор)

Москва 2003

РАЗРАБОТАН ФГУП «Союздорнии».

ВНЕСЕН Управлением инноваций и технического нормирования в дорожном хозяйстве Государственной службы дорожного хозяйства Министерства транспорта Российской Федерации.

ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации.

При изготовлении полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) предусматривается введение в нефтяные битумы оптимального количества дорогостоящего блоксополимера типа СБС с целью получения вяжущих, удовлетворяющих требованиям ОСТ 218.010-98.

Это обстоятельство диктует настоятельную необходимость в осуществлении контроля состава ПБВ, полимерасфальтобетонной смеси и полимерасфальтобетона на их основе.

Однако в настоящее время и в зарубежной, и в отечественной практике отсутствуют быстрые и достаточно точные методы определения наличия и содержания полимеров в материалах на их основе.

Целью проведенной работы была разработка методов контроля состава ПБВ, полимерасфальтобетонных смесей и полимерасфальтобетона.

Отличие и новизна предлагаемых методов контроля заключаются в том, что они доступны в исполнении и достаточно точно позволяют определить наличие ПБВ, содержание полимера в ПБВ, полимерасфальтобетонной смеси и в полимерасфальтобетоне (покрытии).

Преимущества этих методов состоят в том, что они позволяют осуществлять контроль состава указанных материалов как в процессе их производства, так и при приемке готового покрытия с требуемой точностью и с использованием доступных материалов и лабораторного оборудования.

При разработке методов контроля состава полимерно-битумных вяжущих, полимерасфальтобетонных смесей и полимерасфальтобетона учтены положения государственной политики в области дорожного хозяйства и государственной системы стандартизации, изложенной в следующих источниках:

Приказ № 9 Федерального дорожного департамента от 31.01.95 «О повышении качества выпускаемых асфальтобетонных смесей дорожно-строительными организациями Российской Федерации».

Приказ №116 Федерального дорожного департамента от 31.08.95 «О производстве и применении модифицированных битумов при строительстве дорог».

Распоряжение № 220-Р от 11.07.2001 г. Государственной службы дорожного хозяйства Минтранса Российской Федерации (Росавтодор) «О применении полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) па основе блоксополимеров типа СБС».

ОСТ 218.010-98 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа СБС. Технические условия», введенный в действие 12 мая 1998 г. приказом № 91 Федеральной дорожной службы.

Предлагаемый ОДМ «Методы контроля состава полимерно-битумных вяжущих на основе СБС, полимерасфальтобетонных смесей и полимерасфальтобетона» разработан сотрудниками ФГУП «Союздорнии» канд. техн. наук Гохманом Л.М., Гурарий Е.М., Давыдовой А.Р., инж. Гершкохен С.Л.

Замечания и предложения по настоящей работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, ш. Энтузиастов, 79, ФГУП «Союздорнии».

1.1. Разработанные методы позволяют определить содержание блоксополимеров типа СБС в полимерно-битумных вяжущих, полимерасфальтобетонных смесях и в полимерасфальтобетоне наличие ПБВ в полимерасфальтобетонной смеси и покрытии, а также содержание ПБВ в полимерасфальтобетонных смесях и в полимерасфальтобетоне.

1.2. Новизна этих методов состоит в том, что они позволяют осуществлять контроль состава материалов на основе блоксополимеров типа СБС в процессе производства и при их приемке, а также определять наличие полимерно-битумных вяжущих в покрытии.

Для определения содержания блоксополимеров типа СБС, в том числе ДСТ, в ПБВ необходимо знать точное содержание индустриального масла в ПБВ, а также иметь образец битума, использованного при приготовлении данного ПБВ, при отсутствии такового следует использовать битум такой же марки.

Сущность метода заключается в сопоставлении концентрационной зависимости условной характеристической вязкости полимера в анализируемом ПБВ с аналогичной зависимостью для ПБВ известного состава.

Этот принцип основывается на том, что условная характеристическая вязкость полимера не зависит от содержания полимера в ПБВ, а зависит только от его молекулярной массы.

2.1.1. Аппаратура, реактивы и материалы

Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-2 по ГОСТ 10028-81E*, диаметр капилляра 0,73 мм.

Весы лабораторные общего назначения и образцовые по ГОСТ 24104-88, класса точности 3 или другие весы такого же класса точности.

Гири общего назначения Г-2-210 по ГОСТ 7328-82.

Центрифуга типа ЦЛС 31 М.

Сосуд цилиндрический СЦ-5 вместимостью 5000 мл по ГОСТ 23932-90.

Колбы плоскодонные ПКШ-100-29/32 по ГОСТ 23932-90 или по ГОСТ 25336-82.

Кружка фарфоровая вместимостью 500 мл № 2 по ГОСТ 9147-78*.

Пипетка с одной меткой вместимостью 10 мл.

Воронка стеклянная с впаянной пластинкой № 4.

Сито металлическое с сеткой № 02 по ГОСТ 6613-86.

Термометр лабораторный по ГОСТ 400-80.

Пробки резиновые, диаметр 29 мм.

Лабораторная мешалка.

Скальпель медицинский.

Песчаная баня.

Секундомер.

Минеральный порошок, неактивированный по ГОСТ 16557-78.

Толуол по ГОСТ 5789-78*.

Индустриальное масло марки И-40А по ГОСТ 20799-88.

Битум марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130 по ГОСТ 22245-90.

2.1.2. Подготовка к испытанию

2.1.2.1. Образец ПБВ нагревают до 155-165 °С и проверяют на однородность (по ОСТ 218.010-98). В том случае, если ПБВ неоднородно, то его фильтруют через сито с сеткой № 02, после чего определяют только растворенную в процессе приготовления ПБВ часть полимера либо доводят ПБВ с помощью механической мешалки до однородного состояния, после чего определяют содержание всего введенного в ПБВ полимера, способного растворяться.

2.1.2.2. Для определения содержания полимера в ПБВ по данной методике необходимо знать точное содержание индустриального масла в ПБВ, а также иметь образец битума, использованного при приготовлении данного ПБВ. Образец битума отбирается из котла непосредственно перед загрузкой полимера и пластификатора или раствора полимера. При отсутствии указанного образца битума используют битум той же марки, на которой было приготовлено ПБВ. При отсутствии образца битума или сведений о его марке может быть использован битум одной из следующих марок: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130.

2.1.2.3. ПБВ, содержащее 10 % индустриального масла, анализируют без корректировки состава. ПБВ, содержащее иное количество индустриального масла, корректируют добавлением битума или индустриального масла.

Расчет добавляемых масс проводят по следующим формулам:

,                                                         (1)

,                                                   (2)

где: qПБВ — масса ПБВ, подлежащая корректировке;

АМ— содержание индустриального масла в анализируемом ПБВ, %;

qБ — масса битума, которую необходимо добавить в ПБВ, содержащее более 10 % индустриального масла, г;

qМ — масса индустриального масла, которую необходимо добавить к ПБВ, содержащему менее 10 % индустриального масла, г.

В фарфоровой кружке взвешивают 20-30 г анализируемого ПБВ с точностью ±0,01 г и, в случае необходимости корректировки, добавляют рассчитанное количество битума или масла и затем толуол из расчета 5 мл на 1 г массы. Работа должна проводиться в помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией непосредственно в вытяжном шкафу при включенной вентиляции. Кружку нагревают на песчаной бане до 80-90 °С, содержимое перемешивают с помощью механической мешалки до получения однородной системы, затем охлаждают. Для удаления из раствора нерастворимых образований в кружку добавляют минеральный порошок из расчета 2 г/г массы откорректированного ПБВ, массу перемешивают в течение 3-5 мин и переливают в пробирки для центрифугирования (основная масса порошка остается на дне кружки). Пробирки центрифугируют 0,5 ч при скорости вращения барабана центрифуги 5000 об/мин. После остановки барабана раствор сливают в чистые пробирки и повторяют центрифугирование. Затем отгоняют толуол, используя стандартный прибор, состоящий из круглодонной колбы, насадки Вюрца, термометра, холодильника Либиха, аллонжа, приемной колбы и колбонагревателя. Отгонку заканчивают по достижении в колбе температуры 135-140 °С. Оставшуюся массу ПБВ наливают в чашки Петри слоем 1 мм и сушат в термошкафу при 130 °С до постоянной массы - изменение массы не должно превышать 0,04 г/ч. Первое взвешивание производят через 2 ч, последующие — через 1 ч. По окончании сушки ПБВ из чашек переносят в металлический бюкс, нагревают до 160 °С, перемешивая с помощью термометра до однородного состояния.

2.1.2.4. Дополнительно для анализа на основе отобранного битума готовят образец разжиженного битума с 10 % индустриального масла. Полученный образец растворяют в толуоле и проводят операции, аналогичные тем, которые были проведены с ПБВ (см. п. 2.1.2.3).

В каждую из 10 конических одногорлых плоскодонных колб (НШ 29, V = 100 мл) отбирают навески разжиженного битума и ПБВ согласно табл. 1.

Доля полимера в пробах (А) определяется по следующей формуле:

,                                                            (3)

где: qПБВ — навеска ПБВ в пробе, г.

Таблица 1

Навески ПБВ и разжиженного битума

№№ колб

Навеска, г

Доля полимера в ПБВ от его искомого содержания, А, %

ПБВ

Разжиженного битума

0

0

2,0000

0

0

0

2,0000

0

1.3

1,3000

0,7000

65

1.4

1,4000

0,6000

70

1.5

1,5000

0,5000

75

1.6

1,6000

0,4000

80

1.7

1,7000

0,3000

85

1.8

1,8000

0,2000

90

1.9

1,9000

0,1000

95

2.0

2,000

0

100

Примечания:

№ колбы соответствует навеске ПБВ в ней;

— две пробы № 0 предусмотрены для повышения точности определения относительной вязкости;

— в каждую колбу, начиная с № 1.3, отбирают две навески — ПБВ и разжиженного битума — так, чтобы общая навеска пробы составляла 2 г;

- доля полимера в пробе № 2.0 принята за 100 %, во всех остальных пробах уменьшают навеску ПБВ за счет введения такого же количества разжиженного битума, тем самым уменьшая долю полимера в каждой пробе.

2.1.2.5. В колбы с навесками отмеряют по 10 мл толуола. Колбы герметично закрывают резиновыми пробками с прокладками из тонкой полиэтиленовой пленки и ставят на песчаную баню, нагретую до 100-105 °С. Периодически колбы встряхивают до получения однородного раствора, после чего дополнительно выдерживают 0,5 ч на горячей песчаной бане, далее охлаждают до температуры окружающей среды.

2.1.3. Проведение испытания

Определение относительных вязкостей приготовленных проб проводят с помощью вискозиметра, помещенного в стеклянный цилиндрический сосуд (d = 17,5 см, h = 21 см) с дистиллированной водой. Рядом с сосудом устанавливают 3 штатива. На одном крепится термометр, на втором — перемешивающее устройство, на третьем - вискозиметр, которые помещены в сосуд. Испытания проводят при 25±0,1 °С. Пробы следует анализировать в порядке, указанном в табл. 1.

С помощью стеклянной воронки с впаянной пластинкой № 4 в вискозиметр заливают приготовленную пробу, термостатируют в течение 5 мин, после чего определяют время истечения (t) через капилляр вискозиметра. Замеры повторяют до получения не менее 10 одинаковых параллельных результатов. После чего раствор тщательно сливают из вискозиметра и заливают следующий. Окончательные результаты измерений вносят в табл. 2.

2.1.4. Обработка результатов

2.1.4.1. Полученные данные используют для расчета значений условной характеристической вязкости полимера в анализируемом ПБВ (ηyо) и относительной вязкости раствора данного ПБВ в толуоле (ηсотн).

Результаты расчетов также вносят в табл. 2.

Таблица 2

Результаты измерений

№№ колб

Время истечения раствора, т, с

Относительная вязкость, ηотн

1

2

3

Относительную вязкость рассчитывают по следующей формуле:

,                                                            (4)

где ti — время истечения растворов проб №№ 1.3÷2.0 в толуоле, с;

tо — среднее время истечения растворов проб № 0, с.

По экспериментальным данным табл. 1 и 2 строят график зависимости hотн.i от А (см. рисунок). При расчете точки, не укладывающиеся на прямую, исключают из последующей обработки. Результаты испытаний, соответствующие точкам, лежащим на прямой, обрабатывают по методу наименьших квадратов, для чего вносят в табл. 3.

Зависимость относительной вязкости 18,7 % раствора ПБВ в толуоле от содержания полимера

Таблица 3

Форма для внесения данных при обработке результатов по методу наименьших квадратов

Ai

ηотн.iyо

Ai · ηотн.i - Ai · ηyо

A2i

А1.3

η1.3yо

A1.3 · η1.3— A1.3 · ηyо

А1.3

А1.4

η1.4yо

A1.4 · η1.4— A1.4 · ηyо

А1.4

А1.5

η1.5yо

A1.5 · η1.5— A1.5 · ηyо

А1.5

А1.6

η1.6yо

A1.6 · η1.6— A1.6 · ηyо

А1.6

А1.7

η1.7yо

A1.7 · η1.7— A1.7 · ηyо

А1.7

А1.8

η1.8yо

A1.8 · η1.8— A1.8 · ηyо

А1.8

А1.9

η1.9yо

A1.9 · η1.9— A1.9 · ηyо

А1.9

А2.0

η2.0yо

A2.0 · η2.0— A2.0 · ηyо

А2.0

ΣAi

Σηотн.i-n · ηyо

Σ (Ai · ηотн.i) — Σ (Ai · ηyо)

ΣA2i

Примечание: коэффициент «n» равен числу точек, принятых при обработке.

Прямая пропорциональная зависимость в общем виде описывается формулой:

у — b = xtgα                                                                (5)

где у = hотн; х = A; tgα — тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс.

Для обработки данных анализа по методу наименьших квадратов составляют два уравнения:

Σy — Σв = Σx · tgα                                                            (6)

Σxy — Σхв = Σx2 · tgα                                                         (7)

Используя данные, полученные в табл. 3 и уравнений (6) и (7), получают следующие уравнения:

Σηотн.-n · ηyо = ΣА · tgα                                                       (8)

Σ (Ai · ηотн) - Σ (A · ηyо) = ΣА2 · tgα                                           (9)

Решив систему уравнений (8) и (9), определяют значения ηyo и tgα, по которым вычисляют значение ηcотн и η5отн по формулам:

ηсотн = 100 tgα + ηyo                                                            (10)

η5отн = 3,6984 — 1,9312 ηyo                                                          (11)

Уравнение (11) получено на основе корреляции между условной характеристической вязкостью блоксополимеров типа СБС с разной молекулярной массой и относительной вязкостью ПБВ, содержащих 5 % этих полимеров и 10 % индустриального масла марки И-40А.

По полученным значениям ηсотн, η5отн, ηyo и формуле (12) вычисляют содержание полимера (С, %) в ПБВ.

, %                                           (12)

где ηсотн — расчетная относительная вязкость раствора ПБВ, содержащего 100 % долю полимера;

ηyo — расчетная условная характеристическая вязкость полимера, содержащегося в ПБВ, характеризуемая как отрезок на оси ординат, отсекаемый прямой концентрационной зависимости относительной вязкости раствора ПБВ в толуоле;

η5отн — расчетная относительная вязкость раствора ПБВ, содержащего 5 % полимера с условной характеристической вязкостью равной.

В том случае, если перед анализом к ПБВ добавляли битум или масло (см. п. 2.1.2.3), содержание полимера (С′) необходимо уточнить по следующей формуле:

, %                                                      (13)

где q = qм или qб.

Результаты расчета округляют до значения кратного 0,1 %.

2.1.4.2. Доверительные границы относительного значения погрешности результатов анализа при Р = 0,95.

Таблица 4

Условия анализа

Доверительные границы относительного значения погрешности результатов

Суммарная погрешность, %

Систематическая составляющая погрешности, %

1

2

3

Наличие исходного битума, знание точного содержания пластификатора в ПБВ

±6,0

±5,2

Отсутствие исходного битума, знание точного содержания пластификатора в ПБВ

±7,0

±6,3

Наличие исходного битума и знание содержания пластификаторов в ПБВ с точностью ±1 %

±7,0

±6,3

Отсутствие исходного битума и знание содержания пластификатора с точностью ±1 %

±8,0

±7,3

2.1.5. Пример определения содержания ДСТ в ПБВ

Дано:

- образец битума, использованного для приготовления анализируемого ПБВ;

- содержание индустриального масла марки И-40А — 13 %;

— содержание ДСТ в ПБВ — 4 %.

Подготовка к испытанию

Горячее ПБВ фильтруют через сито с сеткой № 02. Если на фильтре отсутствует остаток, то ДСТ растворился полностью.

В фарфоровой кружке взвешивают 30 г анализируемого ПБВ. Для корректировки состава ПБВ, в котором должно содержаться 10 % индустриального масла, по формуле (1) рассчитывают количество битума, которое следует добавить:

 г.

В этом случае к ПБВ добавляют 9 г битума и (30 + 9) · 5 = 195 мл толуола. Кружку со смесью нагревают на песчаной бане до 80-90 °С при перемешивании с помощью механической мешалки. Полученную однородную систему охлаждают и добавляют (30 + 9) · 2 = 78 г минерального порошка, перемешивают в течение 3-5 мин и переливают в пробирки для центрифугирования. Основная масса порошка остается на дне кружки. Пробирки с раствором и остатками минерального порошка центрифугируют 0,5 ч при скорости вращения барабана 5000 об/мин. После остановки барабана смесь переливают в чистые пробирки и повторяют центрифугирование. Полученный раствор сливают в колбу для отгонки толуола. По достижении температуры 135-140 °С отгонку прекращают, оставшийся раствор сливают в 4 чашки Петри и помещают в термошкаф для окончательной сушки при 130 °С до постоянной массы. Первое взвешивание проводят через 2 ч, последующие через 1 ч. Сушку прекращают при изменении массы не более чем на 0,04 г/ч. С помощью скальпеля ПБВ из всех 4 чашек переносят в металлический бюкс и нагревают на плитке до 160 °С, перемешивая до получения однородной массы. Аналогичные операции проводят с разжиженным битумом, содержащим 10 % индустриального масла марки И-40А.

Взвешивание навесок ПБВ и разжиженного битума, а также растворение их в толуоле проводят по описанию в п. 2.1.2. Затем определяют время истечения приготовленных проб с помощью вискозиметра ВПЖ-2.

Результаты измерений и расчетов ηотн заносят в табл. 5.

t, ηотн и А рассчитывают по формулам соответственно.

Таблица 5

Результаты измерений

№№ колб

Время истечения раствора, τ, с

ηотн**

А, %

0

53,8*

1

0

0

54,0

1

0

1.3

70,9

1,3154

65

1.4

72,5

1,3451

70

1.5

75,2

1,3952

75

1.6

75,7

1,4045

80

1.7

77,3

1,4341

85

1.8

79,0

1,4657

90

1.9

80,5

1,4935

95

2.0

82,3

1,5269

100

Примечания:

*  с.

** .

По данным табл. 5 строят график зависимости ηотн от доли полимера (А) в пробе (см. рисунок). Поскольку точка, соответствующая А = 75 %, не укладывается на прямую, она исключается из дальнейшей обработки. Остальные данные обрабатывают по методу наименьших квадратов (табл. 6).

По данным табл. 6 составляют 2 уравнения по формулам (8) и (9).

Σηотн.-n · ηyо = ΣА · tgα = 9,9852 — 7ηyo = 585 tgα

Σ (A · ηотн) - Σ (A · ηyо) = ΣА2 · tgα = 840,402 — 585 ηyo = 49875 tgα

Для решения системы уравнений обе части первого уравнения умножают на частное от деления .

Таблица 6

Обработка данных по методу наименьших квадратов

А

ηотн - ηyо

A · ηотн — A · ηyо

A2

65

1,3154 — ηyо

85,501 — 65ηyо

4225

70

1,3451 — ηyо

94,157 — 70ηyо

4900

80

1,4045 — ηyо

112,36 — 80ηyо

6400

85

1,4341 — ηyо

121,8985 — 85ηyо

7225

90

1,4657 — ηyо

131,913 — 90ηyо

8100

95

1,4935 — ηyо

141,8825 — 95ηyо

9025

100

1,5269 — ηyо

152,69 — 100ηyо

10000

585

9,9852 - 7ηyо

840,402 — 585ηyо

49875

Получают:

.

Затем из полученного уравнения вычитают второе уравнение, полученное по формуле (9).

851,3023 — 596,7949 ηyo = 49875tgα

ηyo = 0,9242.

Значение ηyo подставляют в первое уравнение, полученное по формуле (8), и находят значение tgα:

9,9852 — 7 · 0,9242 = 585 tgα

.

Вычисляют ηсотн и η5отн по уравнениям (10) и (11):

ηсотн = 100tgα + ηyo = 100 · 0,0060 + 0,9242 = 1,5242

η5отн = 3,6984 — 1,9312ηyo = 3,6984 — 1,9312 · 0,9242 = 1,9136.

Содержание полимера в ПБВ определяют по формуле

 %.

С учетом выполненной корректировки состава анализируемой пробы содержание ДСТ (С′) в исходном ПБВ рассчитывают по формуле (13).

 %.

Результат анализа содержания ДСТ в ПБВ составляет 3,9 % ±0,2 %,

где 0,2 % определяют согласно п. 2.1.4.2 как 6 % от 3,9 %.

Фактическое отклонение полученного результата от заданного значения для лабораторного образца ПБВ составило

 %.

Сущность метода определения наличия ПБВ в покрытии или в смеси, применяемой для устройства покрытия, заключается в извлечении вяжущего из керна, взятого из покрытия, или непосредственно из смеси, и определении показателя эластичности ПБВ при 25 °С экспресс-методом (см. приложение А).

Если показатель эластичности составляет 75 % или более, то следует констатировать наличие ПБВ в исследуемом материале.

2.2.1. Аппаратура, реактивы и материалы

Противень.

Электроплитка.

Стакан фарфоровый V = 500-1000 мм.

Нож (шпатель).

Колбы Эрленмейера V = 250 мл — 2 шт.

Цилиндры мерные V = 10; 250 мл.

Пробирка V = 15-20 мл.

Пипетка.

Центрифуга типа ЦЛС 31 М.

Кристаллизатор.

Прибор для отгонки растворителя (круглодонная колба V = 250 мл, насадка Вюрца, холодильник Либиха, аллонж).

Стеклянная пластинка 90×120 мм (использованная фотопластинка).

Сосуд стеклянный V = 150-200 мл.

Термометр лабораторный химический, ГОСТ 400-80.

Колбонагреватель.

Чашка фарфоровая с ручкой V = 50 мл.

Весы технические ГОСТ 24104-88.

Силикагель марки АСК фракции 0,25-0,5 мм, ГОСТ 3956-76.

Толуол любой квалификации.

Петролейный эфир, ГОСТ 11992-66, фракция 40-70 °С.

2.2.2. Подготовка к испытанию

Для определения наличия ПБВ в полимерасфальтобетоне отбирают из него керн. Отобранный керн помещают на противень, нагревают на электроплитке, затем его измельчают и переносят в фарфоровый стакан.

Полимерасфальтобетонную смесь также помещают на противень, нагревают на нем смесь, измельчают и переносят в другой фарфоровый стакан.

2.2.3. Проведение испытания

2.2.3.1. В пробирке взвешивают 10 г измельченного материала, полученного из керна или из полимерасфальтобетонной смеси, заливают 2 мл толуола, тщательно встряхивают и дают отстояться.

На всю поверхность стеклянной пластинки (размером 90×120 мм) равномерно наносят тонкий слой силикагеля, используя в качестве сита любой сосуд емкостью 150-200 мл, покрытый марлей. Затем на расстоянии 1 см от края пластинки, покрытой силикагелем, наносят пипеткой каплю отстоявшегося приготовленного толуольного раствора. Пластинку подсушивают на воздухе в течение 10 мин, после чего ее помещают в кристаллизатор, находящийся в слабо наклонном состоянии (под одну из сторон кристаллизатора ставят подставку высотой 0,5 см). Внутрь кристаллизатора с той же стороны, где стоит первая подставка, помещают вторую подставку высотой 0,5 см, на которую осторожно, не ссыпая силикагель, помещают пластинку с пятном вяжущего так, чтобы оно оказалось ближе ко дну кристаллизатора. В кристаллизатор осторожно заливают петролейный эфир в таком количестве, чтобы обеспечить его касание с нижней частью пластинки (не более 0,5 см пластинки должно быть покрыто растворителем). Фронт растворителя начинает двигаться вверх по пластинке, постепенно впитываясь силикагелем. Если растворитель не достигает противоположного верхнего края пластинки, то необходимо добавить петролейный эфир в кристаллизатор. После того как фронт растворителя дойдет до верхнего края пластинки, последнюю вынимают из кристаллизатора и помещают на горизонтальную поверхность для подсушки, после чего с пластинки ссыпают силикагель. При наличии в вяжущем полимера темное пятно с силикагелем остается на пластинке. Если в вяжущем полимер отсутствует, то силикагель с темным пятном ссыпается с пластинки — не склеивает силикагель.

В том случае, если в результате экспресс-анализа установлено наличие полимера в вяжущем, то приступают к извлечению ПБВ из полимерасфальтобетонной смеси для определения показателя эластичности.

2.2.3.2. Экстрагирование ПБВ из полимерасфальтобетонной смеси, полученной по описанию в п. 2.2.2, производят следующим образом.

В колбе Эрленмейера взвешивают 250 г полимерасфальтобетонной смеси. Цилиндром отмеряют 250 мл толуола. В колбу с полимерасфальтобетонной смесью наливают 40 мл толуола, закрывают герметично пробкой и встряхивают. Полученный раствор сливают в пустую колбу Эрленмейера с притертой пробкой. После этого в колбу со смесью порциями добавляют по 25 мл толуола из цилиндра и после встряхивания вновь сливают в колбу с раствором. Этот процесс повторяют до использования всего ранее отмеренного объема толуола.

2.2.3.3. Отделение минеральных составляющих от раствора ПБВ.

Раствор ПБВ, полученный в соответствии с п. 2.2.3.2, наливают в пробирки для центрифугирования. Режим центрифугирования раствора - 0,5 ч при скорости вращения барабана центрифуги 2000 об/мин.

2.2.3.4. Отделение растворителя от ПБВ.

Отгонку толуола осуществляют в приборе для перегонки, состоящем из стандартных круглодонной колбы, насадки Вюрца, термометра, холодильника Либиха, аллонжа и приемного цилиндра.

Отгонку прекращают по достижении раствором температуры 135-140 °С. Оставшуюся массу сливают в чашки Петри слоем до 1 мм, колбу смывают несколько раз небольшим количеством отогнанного толуола, растворы распределяют по ранее заполненным чашкам Петри. Остатки толуола из чашек Петри удаляют в термошкафу при 130 °С. Сушку прекращают, когда скорость изменения массы ПБВ не превышает 0,04 г/ч. Первое взвешивание производят через 2 ч, последующие — через 1 ч.

По окончании сушки ПБВ из чашек Петри с помощью скальпеля переносят в металлический бюкс, нагревают до 160 °С и перемешивают до однородного состояния.

В выделенном ПБВ определяют показатель эластичности при 25 °С (см. приложение А). Восстановление образцов проводят в воде с температурой 35 °С.

2.2.3.5. Обработка результатов.

За показатель эластичности, свидетельствующий о наличии ПБВ в полимерасфальтобетонной смеси и покрытии, принимают среднее арифметическое значение трех параллельных определений, выраженное в процентах.

В тех случаях, когда требуется более точное определение показателя эластичности, испытание проводят по ОСТ 218.010-98. Для этого навеску полимерасфальтобетонной смеси увеличивают до 1300-1500 г.

Сущность метода состоит в экстрагировании ПБВ из полимерасфальтобетонной смеси и из полимерасфальтобетона, с помощью органического растворителя — толуола.

2.3.1. Аппаратура, реактивы и материалы

Противень.

Электроплитка.

Сосуд фарфоровый V = 1500-2000 мл.

Нож (шпатель).

Колбы Эрленмейера V = 250 мл — 2 шт.

Цилиндры мерные V = 10; 250 мл.

Центрифуга типа ЦЛС 31 М.

Прибор для отгонки растворителя (круглодонная колба V = 250 мл, насадка Вюрца, холодильник Либиха, аллонж).

Сосуд стеклянный V = 150-200 мл.

Термометр лабораторный химический по ГОСТ 400-80.

Колбонагреватель.

Чашка фарфоровая с ручкой V = 50 мл.

Весы технические, ГОСТ 24104-88.

Толуол любой квалификации.

2.3.2. Подготовка к испытанию

Для определения содержания ПБВ в полимерасфальтобетоне из покрытия отбирают керны, которые после нагревания на противне, измельчают и переносят в фарфоровый сосуд.

Полимерасфальтобетонную смесь также нагревают на противне и измельчают, после чего переносят в другой фарфоровый сосуд.

2.3.3. Проведение испытания

2.3.3.1. Для проведения испытания следует отобрать не менее 1 кг измельченной смеси. Из фарфорового сосуда переносят в колбу Эрленмейера по 250 г смеси, туда же добавляют 40 мл толуола, закрывают герметично притертой пробкой и встряхивают. Эту операцию повторяют несколько раз. Каждую порцию смеси отмывают толуолом до получения бесцветного раствора.

Полученный раствор собирают в пустую колбу Эрленмейера.

2.3.3.2. Отделение минеральных составляющих от раствора ПБВ.

Раствор ПБВ, полученный в соответствии с п. 2.3.3.1, наливают в пробирки для центрифугирования. Режим центрифугирования раствора - 0,5 ч, при скорости вращения барабана центрифуги 2000 об/мин.

2.3.3.3. Отделение растворителя от ПБВ.

Отгон толуола осуществляют в приборе для перегонки, состоящем из стандартных круглодонной колбы, насадки Вюрца, термометра, холодильника Либиха, аллонжа и приемного цилиндра.

Отгонку прекращают по достижении раствором температуры 135-140 °С. Оставшуюся массу сливают в чашки Петри слоем до 1 мм, колбу смывают несколько раз небольшим количеством отогнанного толуола, растворы распределяют по ранее заполненным чашкам Петри. Остатки толуола из чашек Петри удаляют в термошкафу при 130 °С. Сушку прекращают, когда скорость изменения массы ПБВ не превышает 0,04 г/ч. Первое взвешивание производят через 2 ч, последующие — через 1 ч.

По окончании сушки ПБВ из чашек Петри с помощью скальпеля переносят в металлический бюкс, нагревают до 160 °С и перемешивают до однородного состояния.

2.3.4. Обработка результатов

Содержание ПБВ рассчитывают по формуле

, %,

где СПБВ — содержание ПБВ в полимерасфальтобетонной смеси или полимерасфальтобетоне, %;

q1 — масса чашек Петри с ПБВ после сушки, г;

q2 — масса пустых чашек Петри, г;

qПБВ — масса смеси, использованной для извлечения ПБВ.

Точность определения содержания ПБВ в полимерасфальтобетоне или полимерасфальтобетонной смеси составляет ±2 % от массы извлеченного ПБВ.

Сущность метода заключается в том, что на первой стадии следует полностью извлечь ПБВ из полимерасфальтобетонной смеси и полимерасфальтобетона, а затем уже определить содержание блоксополимеров типа СБС в ПБВ.

2.4.1. Подготовка к испытанию.

2.4.1.1. Из полимерасфальтобетонного покрытия следует отобрать керны, массой не менее 1 кг. Отобранные керны помещают на противень, нагревают на электрической плитке, после чего измельчают.

2.4.1.2. Полимерасфальтобетонную смесь помещают на противень, нагревают и измельчают. Масса смеси должна быть не менее 1 кг.

2.4.2. Проведение испытания.

2.4.2.1. Определение содержания ПБВ в исследуемых материалах следует проводить в соответствии с методом, изложенным в разделе 2.3.

2.4.2.2. После определения содержания ПБВ в полимерасфальтобетонной смеси и полимерасфальтобетоне следует определить содержание блоксополимера типа СБС в ПБВ в соответствии с методом, изложенным в разделе 2.1.

2.4.2.3. Пример расчета содержания блоксополимера типа СБС в полимерасфальтобетонной смеси и полимерасфальтобетоне.

Дано:

- полимерасфальтобетонная смесь (полимерасфальтобетон) — 1000 г;

— в смеси содержится ПБВ — 6 %;

- содержание блоксополимера типа СБС в ПБВ — 3 %.

Определение содержания полимера в смеси производится следующим образом:

- содержание ПБВ в смеси:

1000 г смеси — 100 %

- содержание блоксополимера в ПБВ:

60 г ПБВ — 100 %

- содержание блоксополимера в смеси:

1000 г смеси — 100 %

1. Для определения показателя эластичности ПБВ экспресс-методом образцы в формах, подготовленные для испытания на растяжимость (ГОСТ 11505-75) помещают, не снимая их с пластинки, в морозильную камеру холодильника. По истечении 15 мин формы с ПБВ вынимают из морозильной камеры, снимают с пластинки, закрепляют в дуктилометре, отсоединяют боковые вкладыши формы «восьмерки» и образец растягивают в водяной бане дуктилометра при температуре 25 °С на величину 20 см, затем разрезают на две части (пополам). Если образец разорвался, не достигнув 20 см, отмечают его максимальное значение и замеряют длины обеих разорванных частей образца. Формы с образцами оставляют в емкости, где проводилось испытание, и через 15 мин производят замер длины обеих частей образца от зажима формы до свободного конца (с точностью до 0,1 см).

Показатель эластичности (Э) в процентах вычисляют по формуле:

 %,                                                    (1)

где Д - растяжимость, см;

3 - длина образца до его растяжения, см;

1 - сумма длин двух частей образца после их восстановления (по последнему замеру), см.

За растяжимость (Д) принимают длину (в см), на которую был растянут образец 20 см или ту величину, при которой он разорвался, если она менее 20 см.

При отсутствии в лаборатории дуктилометра формы с ПБВ вынимают из морозильной камеры, снимают с пластинки, отсоединяют боковые вкладыши формы «восьмерки» и медленно, вручную растягивают в воде при температуре 25 °С в любой емкости, позволяющей растянуть его рабочую зону на 20 см. Далее испытывают аналогично описанному способу.

2. Для определения показателя эластичности ПБВ в полевых условиях экспресс-методом приготавливают вручную в воде образец ПБВ цилиндрической формы диаметром около 1 см и длиной около 3 см. Для этого либо горячее вяжущее выливают в холодную воду, либо снимают его с поверхности, охлажденной в воде палочки, предварительно погруженной в вяжущее.

Подготовленный образец опускают в емкость, заполненную водой при температуре 25 °С, и медленно, вручную растягивают его на 20 см, оставляют на 15 мин в покое, затем замеряют его длину (с точностью до 0,1 см).

Показатель эластичности (Э) вычисляют по формуле (1), где за растяжимость (Д) принимают длину — 20 см, на которую был растянут образец, за 1 — длину образца после его восстановления.

Если образец разорвался, не достигнув 20 см, то испытание продолжают в соответствии с п. 2, предусматривающим данную ситуацию.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Битумные смеси для ремонта выбоин

Асфальтобетон (АБ)  представляет собой уплотненную высокощебенистую асфальтобетонную смесь открытого типа, приготовленную на гелеобразном модифицированном вяжущем Мультигрейд. 

Гелеобразное вяжущее Холодный асфальт готовится путем химической модификации вязкого дорожного битума при использовании специальной добавки, которая “загущает” консистенцию битума и превращает его гель с высокой тиксотропией, например на 15-30С повышает температуру размягчения (КИШ) исходного битума. Гелеобразный битум формирует до 10-20 раз более толстую пленку вяжущего на зернах щебня, которая не стекает ни в процессе производства и укладки смеси, ни в процессе эксплуатации покрытия. Для приготовления холодных а\б смесей применяется разжиженное гелеобразное вяжущее Мультигрейд, для приготовления горячих а\б смесей применяется вязкий гелеобразный битум. 

Внутренняя пространственная структура, создаваемая в битуме добавкой, не позволяет разжижителю испариться полностью из битума в течение многих лет. В результате, вяжущее  долго остается пластичным при низких зимних температурах, обладая при этом повышенной упругостью при высоких летних температурах. 

Данное свойство гелеобразного битума позволило придать высокие эксплуатационные характеристики таким видам а\б смесей, реализация которых ранее была практически не возможна, например, холодные высокопористые щебеночные смеси открытого типа. Высокощебенистая смесь открытого типа – смесь каменного материала с содержанием щебня от 70% и выше и низким содержанием песка и пылеватых частиц. Высокощебенистые смеси обладают высокой несущей способностью, т.к. крупные зерна щебня находятся в непосредственном контакте друг с другом и формируют так называемый каменный скелет.

Что из себя представляет традиционная холодная смесь? 

Традиционная холодная смесь готовится на просто разжиженном битуме (или иногда, в последнее время, на битумных эмульсиях). Т.к. битум разжижен, то пленка, которая формируется на зернах щебня, очень тонкая и ее недостаточно для того, чтобы обеспечить внутреннюю прочность — когезию слоя. Рекомендуемые ГОСТом зерновые составы традиционных холодных смесей содержат очень много мелких фракций, песка и пылеватых частиц. Эти мелкие фракции позволяют добиться нужного содержания вяжущего, а также уменьшить его стекание, однако крупные частицы щебня не имеют непосредственного контакта друг с другом, они как бы «плавают» в битумно-песчанной смеси, полноценное движение открывается с большим периодом выдержки. С учетом все возрастающих транспортных нагрузок даже для местных сельских такой холодный асфальт не обеспечивает устойчивость покрытий к колееобразованию. 

Важным фактором влияющим на качество любых АБ смесей, в том числе и холодных, является качество битума. Не секрет, что дорожные битумы в России отличаются крайне низким качеством. В подавляющем большинстве они окисленные. А это значит, что температурный диапазон их работы крайне ограничен, в процессе работы они быстро теряют пластичность, что является одной из главных причин быстрого разрушения дорог. 

Все ведущие специалисты российской дорожной индустрии признают, что единственным способом решение проблемы низкокачественного битума  на сегодняшний день является модификация его различными добавками, улучшающими его свойства. Добавка  является комплексной добавкой улучшающей его свойства, в частности, расширяющей температурный диапазон его работы. Кроме того, в составе добавки  имеется полимер, который также существенно улучшает свойства битума. 

Что такое битумный асфальт

Термином битумный асфальт иногда именуются асфальтобетонные смеси классического типа, в которых в качестве вяжущего компонента выступал обычный нефтяной битум. Кроме того, сюда можно отнести природный асфальт, который фактически является разновидностью битума, и формируется из тяжелых нефтяных фракций.

«Природный асфальт – продукт естественного происхождения, представляющий собой горную минеральную смолу. Является разновидностью нефтяного битума, доля которого может достигать около 70% от общей массы материала»

Такой битумный асфальт образовывается из нефти, а конкретнее – из ее тяжелых фракций или их остатков. Это происходит при улетучивании более легких составляющих, а также при естественном преобразовании горных пород в верхних участках земной коры. Природный асфальт можно обнаружить в местах залежей пластов, а также в зонах его естественного выхода.

Сегодня асфальтирование в Москве производится наиболее качественными разновидностями асфальтобетона из когда-либо разработанных.

Что происходит, когда природный битумный асфальт выходит на поверхность

При подъеме природных залежей асфальта на поверхность происходит процесс формирования примитивной асфальтовой смеси. Природный асфальт легко плавится, а при смешивании с минеральными составляющими на поверхности (песок и гравий) естественным путем формируется материал покрытия, образую своеобразную асфальтовую кору.

Какие характеристики имеет природный битумный асфальт:

  • Температура гарантированного плавления – 100°C;
  • Нижний порог плавления – 20°C;
  • Плотность – 1,1 г на см3;
  • Содержание битума – около 70%.

Разумеется, такие скромные показатели не могут обеспечить высокую прочность, однако в прошлом такой асфальт успешно использовался в качестве гидроизоляционного материала.

Искусственный битумный асфальт высокого качества

Классические асфальтовые смеси и природный битумный асфальт имеют не так много различий в составе, так как принцип производства изначально строился по наглядному примеру образования естественной асфальтовой коры. Однако существующие отличия искусственно произведенной асфальтобетонной смеси обеспечивают материалу значительно более внушительные характеристики.

«Классическая асфальтобетонная смесь – дорожно-строительный материал, изначально изготавливаемый путем нагревания и смешивания определенных пропорций минеральных материалов – щебень (гравий), песок, минеральный порошок (не всегда) с битумом»

Такой тип асфальтового покрытия имеет достаточно высокие физико-механические характеристики, благодаря чему может использоваться для полноценного и качественного устройства автомобильных дорог и пешеходных территорий.

Как асфальтобетон сделали еще лучше: модификация классических асфальтобетонных смесей

Одна из ключевых модификаций классической асфальтобетонной смеси была применена именно на битуме, что позволило улучшить не только сам вяжущий компонент, но и значительно повысить общие эксплуатационные характеристики асфальтобетона.

Этому также способствовала разработка современных модификаторов для асфальтобетонных смесей, которые позволили управлять отдельными свойствами материала.

«Вязкий дорожный битум был модифицирован путем добавления полимеров, пластификаторов и поверхностно-активных веществ, что позволило создать более эффективное битумное вяжущее»

Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) в составе асфальтобетона значительно повышает следующие характеристики смеси:

  • Адгезионные свойства;
  • Диапазон пластичности;
  • Сопротивляемость образованию колеи;
  • Стойкость к образованию коррозии.

За счет появления нового вяжущего и усовершенствованного асфальтобетона, даже качественный битумный асфальт начал терять популярность, так как очевидно уступал по многим физико-механическим свойствам. На данный момент гравийный битумный асфальт практически полностью вытеснен современным щебеночным асфальтобетоном.

Современные щебеночные асфальтобетонные смеси

Полимерасфальтобетонная смесь – модификация классической асфальтобетонной смеси, изготавливаемая путем нагрева и перемешивания минеральных компонентов (щебень, песок, минеральный порошок) с полимерно-битумным вяжущим, а также специальными модификаторами.

Особенности состава:

  • Более эффективное полимерно-битумное вяжущее;
  • Обязательное добавление минерального порошка;
  • Современные модификаторы;
  • Полная замена гравия на прочный щебень из горных пород.

Это позволило существенно улучшить многие физико-механические характеристики классической асфальтобетонной смеси, вследствие чего был получен высококачественный щебеночный асфальтобетон.

Выводы

Под термином «битумный асфальт» часто подразумевают один из 2-х материалов:

  • Асфальт природного происхождения;
  • Классические асфальтобетонные смеси на основе нефтяного битума.

При выходе природного асфальта на поверхность часто происходит его смешивание с минеральными материалами (песок, гравий), благодаря чему образуется примитивная асфальтовая смесь естественного происхождения, обладающая некой прочностью.

Наблюдение за данным процессом позволило людям разработать более прочную и долговечную асфальтобетонную смесь, которая некоторое время была основным материалом для дорожного покрытия.

Позднее был найден способ существенно улучшить свойства нефтяного битума, что повлекло за собой и модификацию асфальтобетонных смесей. Благодаря современным методам и технологиям, асфальтобетонные смеси вышли на новый уровень, обеспечивая высокое качество дорожного покрытия даже на участках с повышенной загруженностью.

Битумная смесь — обзор

1.5.7 Испытания на адгезию

Принято считать, что адгезия — это свойство, которое характеризует связь между двумя материалами. В случае асфальтовых смесей это считается взаимодействием вяжущего, заполнителя и наполнителя.

Очевидно, что адгезия между компонентами асфальтовой смеси важна. Однако на практике измерить это свойство сложно. Большинство тестов направлено на измерение отсутствия адгезии или отслоения, потому что нарушение адгезии напрямую связано с повреждением покрытия или повреждением на месте (например.г., бред). В контексте асфальтовых смесей одним из наиболее важных аспектов адгезии является присутствие воды. Поэтому восприимчивость к влаге или сопротивление расслоению считается хорошим косвенным показателем способности связующего вещества прилипать к агрегатам. В этом контексте это часто называют феноменом зачистки. Эта идея уже отражена в стандартах EN 12697-11 11 и EN 13697-12, 12 , которые касаются оценки адгезии в асфальтовых смесях.Вместо прямого измерения свойства большинство методов испытаний, касающихся адгезии, сообщают о соотношении данного механического свойства, например жесткости смеси, до и после погружения в воду.

Асфальтовые смеси — это композитные смеси, содержащие заполнители (которые сами по себе неоднородны), песок, наполнитель и, возможно, также модификаторы. Таким образом, адгезия в асфальтовой смеси чрезвычайно сложна, и интерпретация результатов затруднена из-за этой сложности. При испытаниях смесей возникает дополнительная сложность, связанная с попыткой отделить адгезионный вклад от когезионной, то есть битум-битумной прочности связи.Однако, поскольку адгезия является межфазным свойством, в процедурах испытаний обычно рассматриваются как связующее, так и заполнитель.

Было разработано множество различных методов испытаний для измерения адгезии, но в исследовании, проведенном членами CEN TC 227 WG1 и CEN TC 336 WG1 (Besamusca et al., 2012b), была протестирована серия из шести связующих с использованием девяти легкодоступные методы испытаний, предназначенные для измерения адгезии. Исследование пришло к выводу, что не существует простого в использовании метода тестирования, который мог бы охарактеризовать адгезию или липкость битума, и маловероятно, что он появится в ближайшем будущем.Оцениваемые испытания-кандидаты не измеряли адгезию связующего, но в некоторых случаях измеряли чувствительность смесей к влаге или температурную зависимость.

Многие тесты, предназначенные для измерения адгезии, на самом деле оценивают кинетические аспекты отслоения, то есть, насколько быстро связующее может отслоиться от поверхности заполнителя, а не основную адгезию компонентов. Хотя это свойство является информативным для определения чувствительности смеси к влаге и того, когда она может выйти из строя, важно понимать, что оно отличается от адгезии битума к заполнителю.В настоящее время тесты, которые действительно измеряют свойства, связанные с адгезией, такие как поверхностная энергия, не подходят для включения в спецификацию, поскольку они либо слишком сложны и требуют много времени, либо требуют дорогостоящего и чувствительного испытательного оборудования.

Был стандартизирован ряд тестов, позволяющих измерить чувствительность к влаге комбинаций или смесей связующего / заполнителя. Некоторые из них перечислены ниже:

Испытание в вращающейся бутылке и метод очистки от кипящей воды; EN 12697-11, битумные смеси.Методы испытаний горячей асфальтовой смеси. Определение сродства заполнителя и битума.

Испытание на отгонку кипящей водой; ASTM D3625, стандартная практика воздействия воды на заполнитель с битумным покрытием с использованием кипящей воды.

Жесткость на непрямое растяжение на насыщенных образцах; EN 12697-12, битумные смеси. Методы испытаний горячей асфальтовой смеси. Определение водочувствительности битумных образцов.

Испытание на погружение – сжатие; ASTM D1075, AASHTO T165, стандартный метод испытаний влияния воды на прочность на сжатие уплотненных битумных смесей.

AASHTO T283, стандартный метод испытаний на устойчивость уплотненных асфальтовых смесей к повреждениям, вызванным влагой.

Глава 3 — Раздел 1: Битумные смеси

Из «FM 5-472 NAVFAC MO 330 AFJMAN 32-1221 (I)» Министерства армии

В этой главе представлена ​​информация о материалах, используемых при строительстве битумных поверхностей, методах испытаний этих материалов и приготовленных из них смесях. Конструктивные особенности, такие как несущая способность и толщина дорожного покрытия, описаны в FM 5-430-00-1.Операции смешивания и укладки, а также рекомендации по приготовлению смесей описаны в TM 5-337.

РАЗДЕЛ I. БИТУМИННЫЕ ПОКРЫТИЯ / ПОВЕРХНОСТИ

Битумные покрытия / поверхности представляют собой смесь минеральных заполнителей, минерального наполнителя и битумного материала или связующего. Эта смесь используется в качестве верхней части гибкой конструкции дорожного покрытия, чтобы обеспечить упругую, водонепроницаемую, распределяющую нагрузку среду, которая защищает базовый слой от вредного воздействия воды и абразивного воздействия дорожного движения.

Агрегаты

Минеральные заполнители могут состоять из щебня, дробленого или неразрушенного грунта (включая гравий и песок), шлака, минерального наполнителя или комбинации некоторых из этих материалов. Другие материалы, которые могут использоваться в качестве агрегатов в определенных географических областях, включают везикулярную лаву и кораллы. Заполнители обычно составляют 90 или более процентов по массе битумных смесей, и их свойства сильно влияют на конечный продукт. При использовании на битумных поверхностях агрегат выполняет три основные функции:

      • Передает нагрузку с поверхности на базовый слой.На дорожном покрытии это достигается за счет механической блокировки частиц заполнителя.
      • Выдерживает абразивное воздействие дорожного движения. Если бы изнашиваемая поверхность была уложена только из связующего, она скоро изнашивалась бы из-за абразивного воздействия шин.
      • Обеспечивает нескользящую поверхность. Часть заполнителя немного выступает над нормальной поверхностью изнашиваемого мата, тем самым обеспечивая шероховатую поверхность для сцепления шин.

Битумные материалы

Битумный материал — это адгезив или связующее в битумной смеси.Этот материал или связующее выполняет две функции:

  • Он связывает агрегат, удерживает его на месте и предотвращает смещение.
  • Обеспечивает водонепроницаемое покрытие для основания и предотвращает просачивание поверхностной воды в материал основы и ее ослабление.

Связующее должно выполнять функции водонепроницаемого вещества, способного связывать частицы заполнителя. Все битумные материалы обладают этими качествами, поскольку в основном состоят из битума — твердого вещества черного цвета, которое обеспечивает черный цвет, цементирующую способность и гидроизоляционные свойства.Битумные материалы подразделяются на две основные группы — асфальты и гудроны. Они доступны в нескольких формах, подходящих для различных процедур смешивания или нанесения при больших колебаниях температуры. Некоторые битумные материалы являются твердыми или полутвердыми при комнатной температуре. Другие сорта представляют собой относительно вязкую (густую) жидкость при комнатной температуре. При смешивании битумных материалов с растворителями или водой образуются фракции или эмульсии, которые становятся жидкими при атмосферных температурах. Такие жидкие асфальты и гудроны используются для холодных смесей или применяются в качестве спреев для строительных покрытий.

Асфальт

Асфальт получают только из сырой нефти и делятся на два основных класса — природный и промышленный. Природный асфальт встречается в озерах (в виде озерного асфальта), карьерах или каменных структурах (в виде каменного асфальта). Промышленный асфальт производится путем перегонки сырой нефти (см. Рисунок 3-1). Военного инженера редко интересуют природные асфальты, потому что они обычно недоступны в тех областях, которые представляют интерес. Поэтому в этой главе обсуждаются способы использования и испытания промышленных битумов.

Все асфальтовые вяжущие являются твердыми или полутвердыми при комнатной температуре (77 ° F) и должны быть переведены в жидкое состояние путем нагревания, эмульгирования или растворения в нефтяном растворителе.

Класс

Для определения асфальтового цемента используются две шкалы — степень пенетрации и степень вязкости. Степень проникновения определяется расстоянием, на которое стандартная игла при стандартной нагрузке проникает в образец за заданное время при заданных температурных условиях.Этим диапазонам проникновения присваивается коррелирующее число битум-нефть от 00 до 7. Класс вязкости определяется с помощью стандартного вискозиметра при стандартных условиях. В Таблице 3-1 перечислены диапазоны проникновения и соответствующие числа асфальт-нефть, признанные в настоящее время, а также их относительная консистенция.


Из «FM 5-472 NAVFAC MO 330 AFJMAN 32-1221 (I)» Министерства армии

B0 — Битумные смеси | Agg-Net

В этом разделе рассматривается обычное использование заполнителей в сочетании с битумом.

Страницы с темами для:

  • Асфальтобетон
  • Асфальтовый прокат
  • Асфальт для тонкого покрытия
  • Битум и дорожная эмульсия
  • Управление и контроль качества
  • Поверхностная обработка
  • Транспортировка, укладка и уплотнение.

В разделе «Прочие товары» приведена подробная информация о:

Тематические страницы в разделе битумных смесей отражают стандарты и спецификации, которые будут указаны после 31 декабря 2007 года.Традиционные британские (BS) стандарты будут отменены в этот день.

BSI опубликовал руководство с объяснением изменений как:

PD 6691
Асфальт — Руководство по использованию BS EN 13108
Битумные смеси, спецификации материалов

PD 6692
Асфальт — Руководство по использованию BS EN 12697
Битумные смеси, Методы испытаний горячего асфальта

BSI также опубликовал:

PD 6689
Обработка поверхности — Руководство по применению BS EN 12271
Обработка поверхности, Требования

BS 594987
Асфальт для дорог и других площадок с твердым покрытием.
Технические условия на транспортировку, укладку и уплотнение и протоколы проектирования

Также будут опубликованы пересмотренные издания Спецификаций для дорожных работ (SHW), серия 900, Дорожные покрытия — битумно-связанные материалы и соответствующие Примечания для руководства.

Следующие британские стандарты будут отменены 31 декабря 2007 г., поскольку они противоречат стандартам BS EN:

BS 594
Горячекатаный асфальт для дорог и других площадок с твердым покрытием
Часть 1: Технические условия на составляющие материалы и асфальтовые смеси
Часть 2: Технические условия на транспортировку, укладку и уплотнение

BS 4987
Щебень с покрытием (асфальтобетон) для дорог и других мощеных территорий
Часть 1: Технические условия на составляющие материалы и асфальтовые смеси
Часть 2: Технические условия для транспортировки, укладки и уплотнения

BS 598
Отбор проб и исследование битумных смесей для дорог и других площадок с твердым покрытием
Некоторые части останутся для испытаний на выбранных площадках

BS 1447
Спецификация на мастичный асфальт (мелкозернистый известняк) для дорог, тротуаров и тротуаров в здании

Подробная информация о битумных смесях, используемых на аэродромах, не приводится, так как это специальная область работы.

% PDF-1.4 % 32 0 объект > эндобдж xref 32 74 0000000016 00000 н. 0000001828 00000 н. 0000002389 00000 н. 0000002597 00000 н. 0000002885 00000 н. 0000003663 00000 н. 0000004202 00000 н. 0000004635 00000 н. 0000014890 00000 н. 0000015219 00000 п. 0000015700 00000 п. 0000016061 00000 п. 0000016239 00000 п. 0000018492 00000 п. 0000019154 00000 п. 0000019916 00000 п. 0000020474 00000 п. 0000020924 00000 п. 0000028824 00000 п. 0000029323 00000 п. 0000030343 00000 п. 0000031195 00000 п. 0000031975 00000 п. 0000044317 00000 п. 0000044818 00000 п. 0000045081 00000 п. 0000045162 00000 п. 0000045473 00000 п. 0000045653 00000 п. 0000045864 00000 п. 0000046400 00000 н. 0000046981 00000 п. 0000047439 00000 п. 0000052720 00000 н. 0000053254 00000 п. 0000054084 00000 п. 0000054106 00000 п. 0000055186 00000 п. 0000055207 00000 п. 0000056238 00000 п. 0000056873 00000 п. 0000056983 00000 п. 0000057647 00000 п. 0000057668 00000 п. 0000058652 00000 п. 0000059552 00000 п. 0000060243 00000 п. 0000060819 00000 п. 0000061408 00000 п. 0000072655 00000 п. 0000072676 00000 п. 0000073688 00000 п. 0000073709 00000 п. 0000074637 00000 п. 0000075033 00000 п. 0000075477 00000 п. 0000083262 00000 н. 0000083698 00000 п. 0000084371 00000 п. 0000084875 00000 п. 0000085186 00000 п. 0000092533 00000 п. 0000093288 00000 п. 0000093769 00000 п. 0000093791 00000 п. 0000094908 00000 н. 0000094929 00000 п. 0000095746 00000 п. 0000095767 00000 п. 0000096684 00000 п. 0000096763 00000 н. 0000097345 00000 п. 0000001901 00000 н. 0000002367 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 33 0 объект > эндобдж 104 0 объект > транслировать Hb«f«e`g`Qgd @

(PDF) Горячая переработка битумных смесей

5.Эйри, Г., Чой, Ю.К., Коллоп, А., Мур, А., Эллиот, Р.К .: Комбинированное лабораторное старение /

Оценка чувствительности к влаге высокомодульных базовых асфальтовых смесей. J. AAPT. 75 (2005)

6. Белл, C.A .: Выбор лабораторных процедур старения для смесей асфальт-заполнитель. Технический отчет

cal, NCHRP A383 (1994)

7. Думенк, П., Гильяно, М., Милле, Г., Кистер, Дж .: Подходите ко мне

´thodologique directe et continue

du processus d Окисление битумов по инфракрасной спектроскопии

, преобразование

по Фурье.

Анал. Chem. Acta. 242, 137–141 (1991)

8. Doumenq, P .: Apport de l’infrarouge a

‘transforme

´e de Fourier et du couplage chromatographie

gazeuse / infrarouge a

‘ transforme

е де Фурье

` l’e

´tude de syste

` mes chimiques complex. Ph.D.

диссертация, Univ. d’Aix-Marseille III, 193 p (1989)

9. Durrieu, F., Lamontagne, J., Mouillet, V, Planche, JP: Дифференцированная химическая эволюция

фаз в модифицированных полимером битумах во время их старения: инфракрасное микроспектрометрическое исследование.

В: Конгресс Eurasophalt & Eurobitume, стр. 1251–1260. Вена, май 2004 г.

10. Дурье, Ф., Фаркас, Ф., Муйе, В.: Влияние УФ-старения битума, модифицированного SBS:

, сравнение лабораторного старения и старения на месте. Топливо 86, 1446–1451 (2007)

11. Ганц, Х., Калькройт, В .: Возможности инфракрасной спектроскопии для классификации

керогена, угля и битума. Erdo

¨l und Kohle 43 (3), 116–117 (1990)

12. Hachiya, Y., Номура, К., Шен, Дж .: Испытания на ускоренное старение асфальтобетонов. В: 6-й

Симпозиум RILEM PTEBM, Цюрих (2003)

13. Хугенер, М .: Переработка битумных материалов в Швейцарии. В: RILEM TC 206-ATB /

TG5 Meeting, Париж, июль 2005 г.

14. Якобс, М.М.Дж., Хопман, П.К., Моленаар, А.А.А.: Определение характеристик трещин в асфальтовых смесях

на основе молекулярного подхода. Транспорт. Res. Рек. 1535, 22–28 (1996)

15. Молта, Л .: Интерферометр Майкельсона, в Wolfram Research Science World.http: //

scienceworld.wolfram.com/physics/MichelsonInterferometer.html По состоянию на 28 июля 2007 г.

16. Муий, В., Фаркас, Ф., Батталья, В., Бессон С., Петито, К., Ле Канфф, Ф .: Идентификация и количественное определение

битумных связующих оксигенированных веществ. Анализ с помощью преобразования Фурье

инфракрасная спектроскопия. Метод тестирования LCPC 69. Технический отчет, ME 69, ISSN 1167-489X

(2009)

17. Муийе, В .: Spectroscopies des liants routiers: новые подходы к макроскопии и

микроскопии.Кандидатская диссертация, Univ. d’Aix-Marseille III, 283 p (1998)

18. Николлс, К., Муйе, В., Дейгу, Ф., Кендерс, Б., Сэмюэл, П .: Процедуры выявления

опасностей в материалах компонентов для асфальта. Int. J. Pavement Eng. Asphalt Technol., PEAT 8

(1), 35–47 (2007)

19. Николлс, К., Муйе, В., Кендерс, Б., Дейгут, Ф., Самуэль, П .: Процедуры идентификации

опасности в материалах компонентов для асфальта. В: 4-я Международная конференция по битумным смесям и дорожным покрытиям

, 8 стр.Салоники, Греция, апрель 2007 г.

20. Piau J.M., Christensen, J .: Le projet de recherche europe

´en SAMARIS. RGRA, 840 (2005)

21. Pie

´rard, N., Vanelstraete, A .: Разработка метода испытаний для ускоренного старения битумных смесей

nous в лаборатории. В: Лоизос, А., Партл, М., Скарпас, Т., Аль-Кади, И. (ред.)

Расширенные испытания и определение характеристик битумных материалов, стр. 163–171. Taylor &

Francis Group, Лондон (2009)

22.Пиери, Н .: Etude du vieillissement simule

´et in situ des bitumes routiers par IRTF et Fluores-

cence UV en mode Excitation-Emission Synchrones. Кандидатская диссертация, Univ. Aix-Marseille III, 214

p (1994)

23. Pieri, N., Planche, J.-P., Kister, J .: Caracte

´risation structurale des bitumes routiers par IRTF et

fl uorescence UV en mode excitation-e

´миссия синхронов. Анализ 24, 113–122 (1996)

24. Planche, J.П .: Европейский обзор использования RAP. В: Proceeding of ISAP, Asphalt and

Environment Conference, pp. 3–18, Zurich (2008)

25. Порот, Л., Бобрисов Л.: Протокол старения лабораторной смеси для производства РАП. In:

Proceedings of the 4th Eurasphalt & Eurobitume Congress, Копенгаген, стр. 21–23, май 2008 г.

26. Потти, Дж. Дж .: Le project SCORE (превосходный холодный ресайклинг) — финал Билана. Re

´vue ge

´nerale des routes

et des ae

´rodromes, 855 p (2007)

7 Горячее повторное использование битумных смесей 427

Устойчивость к усталости битумных смесей и восстановительных растворов, содержащих асфальт с высоким содержанием

5.1. Битумные смеси

The | E * | Модуль упругости трех смесей при 15 ° C и в диапазоне частот от 0,1 до 20 Гц показан на рис. Начиная с самой низкой испытанной частоты (0,1 Гц), смеси с RAB показали немного большее значение | E * |, а при 0,2 Гц | E * | был одинаковым среди 3 смесей. Выше этой точки частоты смеси с RAB показали постепенное небольшое уменьшение | E * | по мере увеличения частоты. Можно заметить, что комбинация 70% RAB показывает наибольшее отклонение по сравнению с остальными, и это может быть связано с высоким коэффициентом замещения, который вызывает определенную изменчивость.Тем не менее, наблюдаемые небольшие различия не могут быть охарактеризованы как значимые, поскольку есть перекрывающиеся стандартные отклонения, и, таким образом, можно сделать вывод, что три смеси демонстрируют одинаковое | E * | модуль. Эти результаты вполне ожидаемы, поскольку градация и проникновение вяжущего аналогичны, по крайней мере теоретически, также как и средние воздушные пустоты в асфальтовых балках. Следовательно, добавление RA не влияет на | E * | модуль исследуемых смесей.

| E * | модуль трех смесей при различных частотах.

Чтобы оценить влияние включения RAB на сопротивление усталости плотных асфальтобетонных смесей, были рассмотрены как традиционные, так и энергетические критерии. Усталостную долговечность можно изобразить с помощью кривых Велера, где приложенная деформация отложена в зависимости от циклов до разрушения (N f ). Кривые усталости представлены в, а параметры кривых усталости описаны в.

Кривые усталости (Nf50) трех асфальтовых смесей.

Таблица 5

Параметры испытаний на усталость асфальтовых смесей.

2 × 10 900
Nf, 50 = A (ε) B A B R 2
(%)
ε 6
(мкм / м)
ε 5
(мкм / м)
APO-B 0% RAB 2 × 10 8 −6,121 95,62 102 145
APO-B 40% RAB

9
−4.452 93,66 104 170
APO-B 70% RAB 2 × 10 16 −5,282 91,78 94 140 9 9045 9045 9045 Параметр представляет уровень деформации, при котором усталостная долговечность составляет 10 6 циклов, и широко используется в качестве параметра сопротивления усталости. Более высокое значение ε 6 указывает на более высокую усталостную долговечность. Для этого исследования смесь 40% RAB показала самое высокое сопротивление усталости, за ней следует смесь 0% RAB.Смесь с 70% RAB показала наименьшее сопротивление усталости. Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями, которые заявили, что при включении до 40% RA ожидается более высокое сопротивление усталости, а затем наступит поворотный момент, выше которого тенденция будет иной [13].

Однако ε 6 представляет собой только одну точку, которая не может обеспечить универсальный рейтинг усталости среди смесей, поскольку в действительности различные уровни деформации могут появляться в нижней части базового слоя асфальта.Если взять в качестве примера другой уровень деформации, то есть точку ε 5 , смесь 40% RAB по-прежнему показывает лучшие характеристики, но с существенно большей разницей по сравнению со второй лучшей смесью, 0% RAB. В точке 6 разница в уровне деформации между двумя смесями (0% и 40% RAB) составляла всего 2 мкм / м, тогда как разница в точке 5 составляла 35 мкм / м. Это указывает на важность учета наклона кривой усталости.

Три смеси, испытанные в этом исследовании, показали разные наклоны усталости, причем смесь с 0% RAB имела самый крутой наклон усталостной долговечности. В отличие от этого исследования, в ряде предыдущих исследований сообщалось, что старение приведет к более крутым наклонам [32], а также к включению RA, что приведет к аналогичным результатам (50% RA) [33]. В других исследованиях сообщалось об аналогичных наклонах между полностью чистыми смесями и смесями, содержащими RA (до 40% RA) [12,34]. Mangiafico et al. утверждал, что когда две части связующего, т.е.е., RAB и девственный, имеют одинаковое проникновение, наклон усталостной смеси не будет существенно влиять [35]. Основываясь на этом утверждении и учитывая аналогичное теоретическое проникновение между смесями в этом исследовании, возможно, что на наклоны усталости повлияло присутствие более мягких зон связующего или более тонкого связующего покрытия для некоторых заполнителей (возможно, первичных заполнителей).

Как видно, выбор первичного битума и содержания RAB существенно повлияет на усталостные свойства [1].Результаты исследования усталости указывают на возможное существование «более мягкой» смеси связующих, что очевидно для смеси 70% RAB. Этого не было при измерениях жесткости, где | E * | был похож среди смесей. Однако возможно, что включение RA привело к образованию неоднородных зон внутри смесей с различной жесткостью смеси связующего и степенью покрытия связующим. Эти зоны особенно важны при повторной нагрузке (усталости), поскольку они действуют как более слабые зоны.Более конкретно, ожидается, что более жесткие неактивные зоны RAB будут создавать зоны с более высокой концентрацией напряжений, которые склонны к более раннему растрескиванию. Чем выше коэффициент замещения, тем выше риск возникновения таких зон, что особенно очевидно при коэффициенте замещения 70%. Вероятно, что при увеличении скорости рециркуляции повышается риск более низкой степени активации. Кроме того, включение очень мягкого первичного связующего не оказывает положительного влияния на активацию RAB, что продемонстрировано результатами смеси 70% RAB.

В предыдущем исследовании был сделан вывод, что фактическое битумное покрытие RA представляет собой битумный раствор, как продемонстрировали микроскопические изображения [16]. Обычно для обычных битумных вяжущих устанавливаются определенные уровни вязкости, позволяющие им адекватно перемешивать и покрывать агрегаты в битумной смеси. Этот уровень вязкости (0,17 ± 0,02 Па · с) достигается при температурах от 135 до 180 ° C в зависимости от типа битума, как описано в EN 12697-35: 2016 [22]. Ожидается, что вязкость выдержанного в полевых условиях вяжущего будет намного выше, поскольку это не чистое битумное вяжущее, а, скорее, битумный строительный раствор.Поскольку температуры предварительного нагрева ограничены, чтобы избежать дальнейшего старения RAB, материал RA не обладает достаточной теплоемкостью, чтобы обеспечить его связующее. Следовательно, рекомендуется использование омолаживающего средства, особенно при более высоких показателях замещения RAB (более 50%). Ранее было продемонстрировано, что омолаживающее средство может положительно влиять на процесс диффузии между первичным и старым связующим [36,37].

Для бедных смесей, то есть смесей с низким содержанием вяжущего (таких как смесь с 70% RAB в данном исследовании), существует значительный риск получения первичных заполнителей, плохо покрытых битумом.Этот риск еще выше при высоких темпах рециркуляции, учитывая возможность того, что активация RAB может быть довольно низкой и что большая часть существующего битума уже покрывает агрегаты RA. Это может создать возможное слабое место в смеси на первичных заполнителях, поскольку битумного покрытия недостаточно. Этой проблемы можно избежать, увеличив общее содержание связующего и, следовательно, компенсировав возможное неактивное RAB. Наконец, смеси, содержащие высокое содержание RA, должны разрабатываться в соответствии с принципами проектирования смесей, основанных на характеристиках, поскольку при принятии этого подхода потенциальные последствия частичного смешивания будут выявлены по их влиянию на механические характеристики [38].

Помимо обычного критерия отказа N f50 , результаты усталости были проанализированы с использованием подхода RDEC. На основе подхода, описанного в разделе 4.2, PV была рассчитана для всех испытанных образцов, а затем нанесена на график относительно N f50 . Результаты показали единую модель для трех смесей (). На основе единой кривой усталости невозможно различить и сравнить три смеси. По этой причине предлагается другой подход, который пытается связать конструктивный дизайн с фактическим сопротивлением усталости.

Единая модель усталости для всех трех смесей, основанная на значении плато (PV) и циклах нагружения до разрушения (N f ).

Обычно в процессе проектирования конструкции дорожного покрытия уровни деформации оцениваются на разной глубине, уделяя особое внимание нижней стороне слоя асфальта, поскольку это место, где ожидается появление максимального растягивающего напряжения. По этой причине были выбраны два испытанных уровня деформации: 85 и 125 мкм / м в попытке представить два структурных сценария: сценарий «более толстый слой» и «более тонкий слой».Это основано на предположении, что при одинаковых условиях нагружения два варианта конструкции (т.е. более толстые и более тонкие слои) будут испытывать условия более низкого и более высокого уровня деформации, соответственно. Путем перестановки подгонки мощности для трех смесей была получена новая модель усталости, которая позволяет рассчитать N f для данной PV (уравнение (4)). Два уровня штамма также были выбраны на основании того, что для этих двух штаммов были измерены не менее трех повторов.

Здесь следует отметить, что все три смеси имеют одинаковые | E * | при 15 ° C и 10 Гц (в диапазоне 13 300–14 200 МПа), метрика, которая обычно требуется для проектных расчетов.Кроме того, необходимы дополнительные исследования для определения репрезентативных уровней деформации для стандартной толщины слоя. В этом исследовании для оценки материалов на основе их PV были выбраны два уровня деформации на основе более низкого и более высокого уровня деформации, представляющих более толстую и более тонкую структуру.

Исходя из установленной усталостной долговечности, ожидается, что чем ниже PV, тем больше ожидаемая усталостная долговечность. Для каждой точки PV новый N f был оценен с использованием уравнения (4).Средние значения прогнозируемого N f показаны в зависимости от смеси и уровня деформации. Основываясь на результатах, при 85 мкм / м смесь с 0% RAB показала самое высокое сопротивление усталости, тогда как при уровне 125 мкм / м смесь с 40% RAB имела лучший усталостный ресурс. Последнее согласуется с общепринятым параметром усталости ε 6 . Здесь необходимо отметить, что стандартные отклонения для трех смесей перекрываются. В результате можно предположить, что средние значения статистически не отличаются.Однако это не может быть подвергнуто дальнейшей статистической проверке из-за ограниченного числа повторов.

Прогнозируемая усталостная долговечность асфальтовой окалины на смесь для двух уровней деформации на основе PV (уравнение (4)).

5.2. Битумный раствор

показывает | G * | для образцов раствора, испытанных при 15 ° C и 10 Гц. Перед испытанием на усталость образцы строительного раствора были испытаны при низком уровне напряжения в пределах LVER (0,001 МПа) для измерения | G * | образцов минометов.Результаты показывают, что растворная смесь 0% RAB имеет самый высокий | G * |, за ней следуют смеси 40% и 70%. В отличие от результатов для асфальтовой смеси, где три смеси продемонстрировали одинаковый модуль упругости, строительные смеси с 40% и 70% RAB показали более низкий модуль упругости по шкале строительного раствора. Наконец, добавление другого типа наполнителя в растворные смеси с 40% и 70% RAB, то есть того, который поступает из RA, по-видимому, не влияет на измеренный | G * |, поскольку эти результаты соответствуют результатам измеренное проникновение для трех конечных смесей связующих с 0%, 40% и 70% RAB.

| G * | при 15 ° C и 10 Гц для трех строительных смесей.

Далее показаны результаты феноменологического подхода на усталость, а параметры регрессии линий усталости показаны на рисунке. Согласно критерию N f, G * xC , включение RAB приводит к уменьшению усталостной долговечности, и, следовательно, полностью чистый строительный раствор (0% RAB) демонстрирует наивысшее сопротивление усталости. На результаты измерения строительного раствора, по-видимому, сильно влияет жесткость образцов, поскольку они соответствуют тому же ранжированию, что и | G * | образцов минометов.

Кривые усталости трех битумных строительных смесей, основанные на критерии N f, G * xC .

Таблица 6

Параметры испытаний на усталость строительных смесей.

Nf, GxC = A (τ) B A B R 2 (%)
APO-B 0% RAB 17377 −7,143 9037 АПО-Б 40% РАБ 11545 −6.498 95,46
APO-B 70% RAB 10078 −6,912 88,06

Результаты усталости асфальта N f, G * xC не совпадают с результатами для асфальта -масштабные испытания на усталость, согласно которым смесь 40% RAB показала наивысшее сопротивление усталости, основанное на общепринятом критерии усталости ε 6 . Однако пытаться связать две шкалы следует с осторожностью, учитывая конкретные различия между ними.

Во-первых, тип отказа между двумя шкалами различается. Для асфальтовой окалины может иметь место как адгезионное, так и когезионное разрушение, тогда как в случае известкового налета учитывается только сопротивление когезионному разрушению. Фактически, из-за присутствия мелких частиц этот вид разрушения также можно рассматривать как полусвязный, поскольку также может происходить потеря адгезии между битумным вяжущим и мелкими частицами. Однако, поскольку он рассматривается как одна фаза, которая покрывает и связывает грубый каркас, основной тип отказа, который управляет этой фазой (т.е. раствор) до разрушения считается связным. Во-вторых, другой режим деформации; образцы раствора деформируются в режиме сдвига, а образцы асфальта — в режиме растяжения-сжатия. Наконец, две окалины были испытаны в разных режимах нагружения, а именно: испытание окалины на асфальте под контролем деформации и строительный раствор под нагрузкой.

Тем не менее, можно получить линейную зависимость между наклонами результатов испытаний на усталость, как показано на. Для дальнейшего подтверждения этой взаимосвязи необходимы дополнительные испытания, а также рассмотрение различных материалов.Наконец, влияние содержания обогащенного вяжущего следует изучить более глубоко, чтобы еще больше укрепить связь с отложениями асфальта.

Взаимосвязь между уклонами (B), полученная в результате испытаний на усталость с применением раствора и асфальта.

Устойчивость строительных смесей к усталости была дополнительно оценена с использованием энергетических концепций DER и RDEC. В более раннем исследовании, касающемся определения усталостных характеристик строительных растворов, было обнаружено, что подход DER привел к модели усталости, которая не зависела от температуры, но зависела от типа битума (модифицированный или нет) [23].представлен результат подхода DER для исследуемых образцов строительных растворов. Здесь была получена единая модель, чего и следовало ожидать, поскольку ни один из строительных растворов не содержал связующего, модифицированного полимером (PMB).

Усталостная прочность строительных смесей, основанная на подходе DER (N p20 ).

Полученный N p20 для каждого испытанного образца строительного раствора был использован вместе с результатами подхода RDEC. иллюстрирует унифицированную модель усталости, используя результаты для строительных смесей RAB 0%, 40% и 70%.Кроме того, дополнительно были рассмотрены дополнительные образцы строительного раствора (представленные в предыдущем исследовании [23]), т. Е. Растворы, содержащие ПБВ, и растворы, испытанные при различных температурах (отличных от 15 ° C), а также при различных режимах нагружения, что привело к еще большему увеличению нагрузки. надежная модель на усталость.

Усталостная прочность строительных смесей для трех степеней замены: 0%, 40% и 70% RAB на основе подхода RDEC: Np20 по сравнению с PV. Дополнительные точки были получены из предыдущего исследования [23].

Следуя тому же подходу, что и для испытаний на усталость, проводимых в масштабе асфальта, были выбраны два испытанных уровня напряжения, представляющие два структурных сценария: 0.95 и 1,25 МПа, представляющие толстый слой и тонкий слой соответственно. Два уровня стресса были самым низким и самым высоким из тестируемых уровней стресса с как минимум 3-мя повторениями. Преобразуя полученную подгонку, для трех минометов выводится новая модель усталости, которая может оценить N f для данной PV (уравнение (5)).

Для каждого отдельного значения PV соответствующий N f был рассчитан с использованием уравнения (5). Средние прогнозируемые значения N f показаны в расчете на раствор и уровень напряжения.Для обеих слоистых структур (более толстый и более тонкий слой) смесь с 0% RAB показала самое высокое сопротивление усталости, что также было продемонстрировано на основе подхода N f, G * xC . Подобно результатам измерения накипи на асфальте, прогнозируемый N f показал перекрывающиеся стандартные отклонения, что, возможно, указывает на незначительные различия между средними значениями. Это не может быть дополнительно статистически подтверждено, так как для этого требуется большее количество повторов.

Прогнозируемая усталостная долговечность раствора окалины на смесь для двух уровней напряжения на основе PV (уравнение (5)).

Рейтинг расчетной усталостной долговечности был аналогичен ранжированию, полученному по шкале асфальта для толстослойного покрытия (PV при 85 мкм / м). Для более высокого уровня напряжения 1,25 МПа усталость раствора более высока для образцов с более низким | G * |, то есть образцов с 40% и 70% RAB, показывающих наименьшее сопротивление усталости. Одним из недостатков испытания на контроль напряжения является то, что образцы могут выйти из строя из-за чрезмерной деформации ползучести, и, следовательно, более «мягкий» образец будет демонстрировать более низкое сопротивление усталости.Тем не менее, проблемы могут также возникнуть с тестами на контроль деформации, при этом, возможно, в этом исследовании было обнаружено, что более жесткие образцы могут работать лучше.

Чтобы избежать ползучести и вязкоупругого течения, возможная стратегия, которая может решить эту проблему, заключается в проведении испытаний при более низкой температуре (ниже 15 ° C), достаточно низкой, чтобы убедиться, что образец находится в более упругой области (δ < 45 °). Испытание образца при температурных условиях, которые приводят к поведению, близкому к его вязкой области (δ> 45 °), может привести к разрушению образца, в основном из-за потока [39,40].Снижение содержания связующего также может решить эту проблему, делая образец строительного раствора более жестким, но следует позаботиться о том, чтобы образцы были достаточно работоспособными. Тем не менее, следует соблюдать сбалансированный выбор температуры, при которой температура должна быть достаточно низкой для обеспечения упругого поведения, но также достаточно высокой, чтобы соответствовать промежуточному температурному режиму, при котором ожидается усталостное растрескивание.

Сравнивая две шкалы, раствор и асфальт, нет единого мнения относительно того, какой коэффициент замены RAB будет лучше работать при утомлении.Разницу в рейтинге можно сначала объяснить смешением RAB. В масштабе строительного раствора RAB полностью смешивался с исходным аналогом, тогда как в массовом масштабе результаты показали, что особенно для 70% RAB была более низкая активность RAB и, следовательно, более низкая эффективность смешивания. Второй параметр, который может повлиять на результаты и, следовательно, на ранжирование, — это механизм, который приводил образцы раствора к разрушению при более высоких уровнях напряжения, что может быть связано с деформацией ползучести, механизмом разрушения, которого нельзя ожидать для гораздо более жестких образцов асфальта.Оценка сопротивления усталости смесей, содержащих RA, насыпная окалина (асфальт) по-прежнему является лучшим методом оценки усталости. Две основные причины заключаются в том, что, во-первых, наиболее вероятно возникновение частичного смешения, и, во-вторых, усталость может быть вызвана как когезионным, так и адгезионным разрушением. Текущие испытания строительного раствора на усталость не учитывают эти аспекты.

Улучшение методов испытаний битумных смесей для практического применения и фундаментального понимания деформации и разрушения

Абстрактные

Дизайн и выбор материала битумных смесей (асфальтобетона) имеют решающее значение в характеристиках смеси и дорожного покрытия.Традиционно при проектировании смесей основное внимание уделялось объемным долям компонентов. Однако в последнее время наблюдается рост использования добавок и материалов для покрытия из переработанного асфальта (РАП), которые могут существенно повлиять на характеристики битумной смеси с минимальными изменениями объемной доли. В результате была предложена основанная на характеристиках конструкция смеси, ключевыми компонентами которой являются тесты производительности и критерии эффективности, для разработки смесей по характеристикам, а не по объемным параметрам.Существует множество методов тестирования производительности, изобилие и сложность которых приводят к результатам, часто противоречащим друг другу. Чтобы решить эту проблему, в этом исследовании сначала были рассмотрены два метода испытаний: испытания на полукруглый изгиб и гираторную устойчивость для первичных повреждений разрушения и остаточной деформации, соответственно. Экспериментально-статистический подход был использован для определения рекомендуемых значений для критических переменных тестирования, которые являются повторяемыми и практичными. Затем эти два эксплуатационных испытания были использованы для успешного создания основанного на эксплуатационных характеристиках смесей для смесей с высоким содержанием РАП с различными типами омолаживающих средств и дозировками.Во-вторых, чтобы лучше понять неупругую деформацию и разрушение смесей, в этом исследовании был предложен обратный метод, основанный на оптимизации локальных смещений на основе моделирования корреляции цифровых изображений (DIC) и метода конечных элементов (FEM). Обратный метод был использован для определения основных свойств и свойств разрушения образцов материалов, которые являются эластичными (полиэфирэфиркетон, PEEK) и вязкоупругими (матрица из мелкозернистых заполнителей, FAM). Конфигурация трехточечного изгиба была выбрана для тестирования вместе с DIC.Модуль MATLAB использовался для вычисления целевой функции разницы смещений как по экспериментальным, так и по численным результатам. Затем целевая функция была минимизирована с помощью нелинейной оптимизации без производной. Обратный метод DIC-FEM позволил получить разумный модуль упругости PEEK, модуль вязкоупругой релаксации FAM и характеристики разрушения зоны когезии FAM, в то время как вязкость разрушения PEEK требует дальнейшего изучения, поскольку PEEK показал хрупкое разрушение и не был полностью охарактеризован DIC в эта учеба.Рекомендуются дальнейшие исследования, в которых используется разработанный обратный метод DIC-FEM для гетерогенных материалов, таких как асфальтобетонные смеси, поскольку этот метод может улавливать важные локальные явления в смеси. Это расширенное понимание может помочь в разработке более точных и эффективных тестов характеристик смеси.

Нсенгиюмва, Гавриил (2020). Развитие методов испытаний битумных смесей для практического применения и фундаментального понимания деформации и разрушения.Докторская диссертация, Техасский университет A&M. Доступно в электронном виде по адресу https: / / hdl .handle .net / 1969 .1 / 193051. .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2011-2021. Mkada.ru | Cтроительная доска бесплатных объявлений.