Гайлитис Д.И., Ермакова Л.С.

Брянский государственный инженерно-технический университет, Россия

К вопросу об улучшении эксплуатационных качеств

асфальтобетонных смесей

Основным строительным материалом для дорог в России является асфальтобетон, которым покрыто от 70 до 97% общей протяженности дорог и улиц. Это объясняется его достоинствами, подтвержденными многолетним опытом строительства и эксплуатации дорог.

Различные характеристики многочисленных разновидностей асфальтобетонов и их исходных компонентов, разные условия работы дорожной одежды делают проектирование состава асфальтобетона сложной и важной задачей. В частности, постоянно возникает потребность улучшения качества асфальтобетонов, повышения ее транспортно-эксплуатационных характеристик, напрямую зависящих от качества вяжущего в составе смесей. Рассмотрим возможность улучшения эксплуатационных качеств асфальтобетонных смесей путем введения в их состав различного рода добавок.

Введение полимерно-дисперсных наполнителей и состав асфальтобетонных смесей повышает вязкость асфальтобетона, увеличивает его трещиностойкость и долговечность в условиях значительных растягивающих усилий и длительных динамических нагрузок. Подобные наполнители способствуют возрастанию упругости и эластичности битумоминеральной массы, обеспечивают более эффективное сопротивление сжатию и особенно изгибу. Разработана доступная полимерная дисперсно-армирующая добавка (резиновый термоэластопласт) РТЭП, способствующая заметному повышению качества асфальтобетонов.

Как показали результаты проведенных исследований, оптимальное количество добавки РТЭП в битум соответствует 4—5%. В этом случае наблюдается заметное понижение глубины проникания иглы (пенетрации) при 25°С, и для битумов с пенетрацией 90/130 и более оно достигает 40-50%.

В ряде случаев в странах Европы для снижения затрат используют комплексную модификацию битумов полимерами различного класса. В этом случае более дорогой полимер частично заменяется более дешевым модификатором.

Для улучшения свойств дорожных битумов (модификации) принято применять специально изготавливаемые искусственные материалы. Сейчас, ввиду многообразия искусственных материалов, предлагаемых нефтехимическими производствами, имеется богатый выбор используемых для модификации полимеров. Условно их можно классифицировать как термопласты (пластомеры); эластомеры и термоэластичные искусственные материалы.

Термопласты состоят из линейных либо малоразветвленных полимеров, размягчающихся при нагревании. При охлаждении они снова становятся твердыми. Добавка пластомеров повышает вязкость и жесткость битумов при нормальных рабочих температурах (от -30 °С до 60 °С). Вот только пластомеры не оказывают влияния на эластичность модифицированных битумов.
При нагревании битумов, улучшенных пластомерами, наблюдается тенденция к разделению фаз битума и полимера, т.е. такие битумы неустойчивы к хранению, поэтому должны готовиться непосредственно перед использованием на асфальтобетонном заводе. В качестве пластомеров чаще всего используются полиэтилен и атактический (стереобеспорядочный) полипропилен. Конечные свойства модифицированного битума во многом зависят от технологии введения добавки. За рубежом модифицированные битумы изготавливаются по специальным технологиям на нефтеперегонных заводах либо в специальных обогатительных установках при постоянном лабораторном контроле качества продукта. Полимерный битум является готовым к транспортировке, хранению и переработке продуктом. В Европе для модификации битума чаще всего применяется стирол-бутадиен-стирол. Полимер вводится в виде твердого вещества (гранул либо порошка), и тоже в виде жидкости (эмульсии либо раствора). Так либо иначе нужно добиться однородности конечного материала.

Российскими учеными на базе СибАДИ (Омск) было предложено использовать в асфальтобетонах механоактивированные минеральные порошки из кремнеземсодержащих материалов.

Механоактивационная технология получения активированных минеральных порошков из кислых зол-уноса Омских ТЭС была осуществлена кафедрой ДиСМ СибАДИ. Это направление актуально в связи с отсутствием во многих регионах РФ карбонатных пород.

Для получения минерального порошка использовалась зола с электрофильтров ТЭС-4. С целью снижения интенсивности старения битума в кислой среде измельчение золы производили совместно с добавкой коксовой крошки КК) - побочным продуктом при производстве нефтяного электродного кокса на Омском нефтеперерабатывающем заводе (ОНПЗ). Это сыпучий твёрдый материал чёрного цвета с размером частиц от 15 до 0,071 мм и ниже.

Механоактивация кислых зол-уноса и кварцевых песков позволяет получить вполне доброкачественный продукт - минеральный порошок, с применением которого можно готовить качественные асфальтобетонные смеси.

Модификатор «Унирем» применяется при производстве любых типов уплотняемых асфальтобетонов путем непосредственного введения в асфальтобетонную смесь в момент перемешивания минеральной части с битумом (т.е. не требует приготовления полимернобитумного или резинобитумного вяжущего). Применение «Унирем» не требует переналадки оборудования асфальтобетонных заводов и изменения временных режимов приготовления асфальтобетонной смеси. Модификатор «Унирем» не требует предварительного подогрева и вводится в смеситель асфальтобетонной смеси одновременно с битумом. При производстве ЩМА с «Унирем» не возникает необходимости использования стабилизирующих добавок.

Дорожные покрытия, модифицированные «Унирем», относятся к материалам повышенной долговечности и характеризуются повышенной водостойкостью, сдвигоустойчивостью, повышенной устойчивостью к трещинообразованию и колееобразованию, высокой стойкостью к циклическим деформациям при положительных и отрицательных температурах.

Производство модификатора «Унирем» позволяет в полной мере разрешить и экологические проблемы, связанные с накоплением отработанных автопокрышек. Требуется примерно 10 т модификатора на 1 км шоссе, и как показывают расчеты, практически все накапливаемые в России шины можно с успехом использовать в дорожном строительстве.

Таким образом, можно говорить о том, что полимерные модификаторы являются перспективными материалами для использования в различных областях строительной индустрии. Особая эффективность в составе асфальтобетона делает их незаменимым инструментом повышения качества дорожных покрытий.

Литература

1. Дубина С.И. Повышение долговечности асфальтобетонов с приме-нением модификатора «Унирем» // Дорожная держава. 2010. С. 52-57.

2. Кирюхин Г.Н. Асфальтобетонные покрытия повышенной сдвиго- устойчивости и шероховатости // Трансп. стр-во. 1999. № 7. С. 22

3. Поздняева, Л. В. Densiphalt в дорожной одежде / Л. В. Поздняева, Д. К. Киселев, Д. И. Лебедев; рубрику ведут А. М. Шейнин, С. В. Эккель // Автомобильные дороги, 2010. - N 3. - С. 52-55.