Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Экономия битума

Влияние движения транспортных средств на старение битума в асфальтобетонном покрытии


Влияние движения транспортных средств на старение битума в асфальтобетонном покрытии

Исследования свойств полимеров, выполненные В. А. Каргиным, Н. К. Бара, мбоймом, Г. Л. Слонимским и другими, показали, что механические воздействия на полимерные материалы приводят к разрыву отдельных химических связей и образованию химически реакционноспособных обломков молекул — свободных радикалов. Развитие различных реакций, инициированных ими, приводит к существенным изменениям свойств полимерных материалов. Естественно было предположить, что на старение битума в асфальтобетоне (битумоминераль-ной смеси) будут влиять механические факторы. С этой целью при участии, И. В. Королева, Ф. М. Школь, Н. С. Зугмана были построены опытные участки с асфальтобетонным покрытием на автомобильных дорогах с различной интенсивностью движения.

Объектом исследования были приняты битумы, выпускаемые Одесским нефтеперерабатывающим заводом в период 1960-1965 гг. Опытные участки автомобильных дорог были построены в Одессе.

В 1960 г. опытный участок был построен на подъездной дороге к Центральному аэропорту (первый участок) на битуме из бугурусланской нефти с содержанием крекинг-остатка в гудроне около 30% с добавкой 3,8% оксида Шебекинского комбината, в 1963 г. — привокзальная площадь (второй участок) на битуме БНД 60/90 из туймазинской нефти (мазут, крекинг- остаток в соотношении 70 к 30%), в 1965 г. — участок окружной автомобильной дороги (третий участок) на битуме БНД 90/130 из украинской нефти (крекинг — остатка 25%).

Интенсивность на первом участке составляла 250D- 3000 авт./сут. Из них легковые — 35%, легкие и средние грузовые -25%, автобусы и тяжелые грузовые — 40% — На втором участке наблюдение велось за двумя секциями: секция а — асфальтобетонное покрытие находится под тяжелым движением (1200-1500 троллейбусов и автобусов в сутки); б — без -движения. Интенсивность на окружной автомобильной дороге составляла 3000-3500 авт./'сут. Состав движения: легковые автомобили-25%, легкие и средние грузовые -40%, тяжелые-грузовые и автобусы — 35%.

Конструкция дорожной одежды на первом участке была следующая: двухслойный асфальтобетон. — 8 см, черный щебень- 5, слой фракционированного гранитного щебня-10, дресва-15 см. На втором участке (привокзальная площадь): двухслойный асфальтобетон! — 8 см, черный щебень -8, щебеночное основание по типу заклинки из фракционированного-гранитного щебня — 20 см.

На всех участках были уложены мелкозернистые асфальтобетонные смеси, удовлетворяющие нормативным требованиям (табл. 6.1). _

К моменту обследования и взятия вырубок на всех участках не было обнаружено сдвиговых деформаций. На привокзальной площади (секция иод нагрузкой) в отдельных местах наблюдался износ покрытия и разрушение в виде сетки трещин, просадок и выбоин. На подъездной автомобильной дороге-к аэропорту наблюдались многочисленные трещины и выбоины.

Битум из вырубок извлекали методом горячего экстрагирования бензолом в приборе Сокслета. Полученный раствор битума в бензоле, несмотря на фильтрацию через несколько слоев фильтровальной бумаги и плотные ватные фильтры, содержал значительное количество взвешенных пылеватых час-

тиц. Освобождение от этих частиц достигалось длительным отстоем и декантацией. Эти операции проводились по 2-3 мес до прекращения образования осадка. Удаление бензола из раствора проводили путем упаривания на водяной бане до исчезновения запаха бензола. Дальнейшая сушка до постоянной массы проводилась в вакуумном сушильном шкафу при температуре 70 °С и остаточном давлении 160 мм рт. ст.

Извлеченные из вырубок битумы были испытаны по нормативным документам на методы испытания битумов, групповой химический состав определяли хроматографическим методом на силикагеле АСК.

Как видно из приведенных данных, свойства и состав битума с течением времени изменяются. Повышается вязкость битума, снижается его пластичность, увеличивается содержание смолисто-асфальтеновой части и сокращается количество углеводородной части. Изменяется состав смолисто-асфальтеновой части: если в исходных битумах на долю смол приходилось около 62%, то в битумах, извлеченных из вырубок, эта величина составляла 47-50%. Соответственно возрастает доля асфальтенов.

Наибольшие изменения качества битума произошли за первый период эксплуатации и в меньшей степени за второй.

Значительный интерес представляет анализ изменения свойств битума, экстрагированного из участков асфальтобетонных покрытий, находящихся под различной нагрузкой. Из табл. 6.2 видно, что битум в асфальтобетоне на участке под Движением изменил свойства в значительно большей степени, чем на участке без движения. Так, температура хрупкости битума из асфальтобетона под движением за 6 лет изменилась от -18 до -10° С, температура размягчения повысилась-соответственно от 48 до 59 °С и от 48 до 55 °С. Вязкость битума также изменилась в большей степени в асфальтобетоне на: участке под движением (рис. 1).

Следовательно, механические факторы ускоряют необратимые процессы, в битуме, приводящие к потере пластичности. Это подтверждается данными по изменению химического-группового состава рассматриваемых битумов. Если содержание асфальтенов в битуме на опытном участке под движением-за 6 лет возросло с 20,4 до 28,9%, то в битуме на участке без движения с 20,4 до 27,5% (рис. 2).

Полученные результаты позволяют предположить о том, что скорость старения битума в асфальтобетоне взаимосвязана с интенсивностью движения на дороге.

Вероятнее всего, разрыв химической связи возможен при отрицательной температуре воздуха, когда может оказаться, что энергия межмолекулярных связей больше энергии химической связи. В противном случае будет иметь место течение, взаимоперемещение ассоциатов молекул, не с сопровождающееся разрывом связей.

Свободные радикалы легко s вступают во взаимодействие с другой молекулой, образуя свободную валентность, происходит «сшивание» отдельных молекул, возрастает в битуме содержание асфальтенов.



Рис. 1. Изменение температуры хрупкости




Рис. 2. Изменение химического состава битума в асфальтобетонном покрытии




Рис. 3. Изменение температуры хрупкости асфальтобетонов Гхр на битумах различных марок при выдерживании в лабораторном режиме, моделирующем эксплуатационные условия за два года (по Б. Г. Печеному):
1 — БНД 60/90; 2 — БН 60/90; 3 -БН 130/200: 4 — БНД 90/130


Таким образом, битум в асфальтобетонном покрытии в процессе эксплуатации неуклонно теряет пластичность, увеличивается содержание асфальтенов, уменьшается содержание смол, растет количество парафино-нафтеновых углеводородов. Такое изменение состава битума снижает стабильность системы и повышает склонность к синерезису. Установлен факт изменения свойств битума в асфальтобетонном покрытии под действием транспортных средств. Движение приводит к ускорению старения битума и снижению прочности асфальтобетона.



Похожие статьи:
Переработка старого асфальтобетона в стационарных установках

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Экономия битума

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум