К.т.н.,
профессор Н.С. Ковалев, к.т.н. Е.В. Яковлев,
ст.
преподаватель Е.Н. Отарова
Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I. Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. Военный авиационный инженерный университет, Россия, Воронеж
АРМИРОВАНИЕ
АСФАЛЬТОБЕТОНА
МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫМИ
УГЛЕРОДНЫМИ ВОЛОКНАМИ
Структурно-механические
свойства асфальтобетонов зависят от природы, химической активности и
дисперсности минеральных наполнителей, от
свойств органического вяжущего, от характера физико-химических процессов, происходящих
на границе раздела фаз битум − минеральный материал. Введение минеральных
наполнителей различной природы с различной реакционной способностью поверхности
позволяет варьировать свойства асфальтобетонов. Улучшение
структурно-механических свойств асфальтобетона является одним из факторов
повышения долговечности покрытий автомобильных дорог.
Нами проведены
исследования по возможности применения углеродсодержащего материала в дорожном
асфальтобетоне для улучшения его структурно-механических свойств. В качестве
такого материала были выбраны углеродные волокна, металлизированные алюминием
АК-3 62МК-1.
Металлизированные углеродсодержащие волокна имеют размер 20-40 мкм в диаметре,
достаточно гибкие и хрупкие, ломаются до определенного размера. Это
обеспечивает их равномерное распределение в объеме асфальтобетона и
пространственное армирование битума.
Для исследования возможности использования
металлизированных углеродных волокон для пространственного армирования битума,
изучения их влияния на структурно-механические свойства асфальтобетона и их
изменение во времени был выбран мелкозернистый асфальтобетон на основе
гранитного щебня ОАО «Павловскгранит» Воронежской области, гранитного отсева
дробления, известнякового минерального порошка и битума марки БНД 60/90.
Нами были исследованы два состава
асфальтобетонных смесей:
состав №1 (эталонный асфальтобетон):
щебень фр. 5-20 мм – 41 %, отсев гранитный 0-5 мм – 51 %, известняковый
минеральный порошок – 8 %, битум марки БНД 60/90 – 5,5 %;
состав №2: щебень фр. 5-20 мм – 41 %,
отсев гранитный 0-5 мм – 51 %, известняковый минеральный порошок – 8 %, битум
марки БНД 60/90 – 5,5 %, металлизированные углеродные волокна – 0,5 %.
Определение структурно-механических
свойств производили в возрасте 2, 30 и 60 суток с момента изготовления.
Устанавливали пределы прочности при сжатии при температурах 20, 50, 0 °С, после
водонасыщения и длительного водонасыщения, пределы прочности при раскалывании,
среднюю плотность и водонасыщение, а также сцепление при сдвиге и коэффициент
внутреннего трения (табл).
Анализ представленных в таблице
результатов позволяет установить, что введение металлизированных
углеродсодержащих волокон приводит:
– приводит к формированию мелкопористой
структуры асфальтобетона, о чем косвенно свидетельствует замедленное
возрастание показателя водонасыщения;
– существенно повышает предел прочности
при сжатии при температуре 50 °С, что подтверждает вероятность
пространственного армирования битума;
– к увеличению предела прочности на
раскалывание с увеличением возраста образцов к моменту испытания. Это
свидетельствует о пространственном армировании битума в асфальтобетоне,
содержащем металлизированные углеродсодержащие волокна;
– увеличивает коэффициенты водостойкости и
длительной водостойкости;
– соотношение пределов прочности при
сжатии при температурах 20 0С и 0 0С к пределу прочности
при сжатии при температуре 50 0С, обуславливающие сдвиго- и
трещиностойкость асфальтобетонного покрытия, остаются лучше у асфальтобетона с
введением 0,5% металлизированных углеродных волокон;
