Влияние минеральных порошков на устойчивость битумного вяжущего к термическим деформациям

   Комплексное воздействие динамических нагрузок, климатических факторов, агрессивных сред является драйвером преждевременного деформирования асфальтобетонных покрытий. Основными типами разрушений являются: пластические деформации в виде колеи, возникающие при высоких положительных температурах; усталостные трещины в покрытии, образующиеся от действия многократных повторяющихся нагрузок; низкотемпературные поперечные трещины, возникающие в области отрицательных температур при охлаждении покрытия. По современным представлениям, вклад вяжущего в образование обозначенных дефектов достигает до 90–100 %. Однако битум утрачивает свои оригинальные свойства, вступая во взаимодействие с минеральным порошком и формируя асфальтовяжущее, которое выполняет роль связующего в асфальтобетоне. Поэтому прогнозирование поведения асфальтобетонов в широком диапазоне температур и особенно в отрицательной его части целесообразно выполнять, опираясь не на битумное вяжущее, а на асфальтовяжущее.

   Материалы и методы. Экспериментальные лабораторные исследования материалов выполнены в соответствии с ГОСТ 33133–2014, ГОСТ Р 58400.1–2019, ГОСТ 32761–2014, ГОСТ 58401.1–2019, ГОСТ Р 58400.8–2019, ГОСТ Р 58400.11–2019. В роли объектов исследования выступал битум, наполненный минеральными порошками из известняка и пыли электрофильтров асфальтобетонного завода.

   Результаты. Обнаружены значительные изменения свойств исходного битума под влиянием различной степени наполнения минеральным порошком из известняка и пыли электрофильтров. Показано, что наполнение вяжущего минеральным порошком (пылью) в максимально допустимом концентрационном пределе изменяет параметр марки PG (Х) на три позиции с 64 ^оС до 82 ^оС. Кардинальные данные получены для низкотемпературной устойчивости образцов с обрушением параметра (± Y) c величины -34 ^оС до -22 ^оС. Выявляя параметры, отвечающие за низкотемпературное растрескивание системы на уровне асфальтовяжущего, возможно масштабировать знания и на асфальтобетоны.

1. Колесник Д.А. Определение низкотемпературной трещиностойкости асфальтобетона // Мир дорог. 2023. №154. С. 80–86.

2. Колесник Д.А., Шапченко Д.В. Новые тенденции в области испытаний асфальтобетона // Мир дорог. 2018. №115. С. 44–46.

3. Пахаренко Д.В., Колесник Д.А. Опытно-экспериментальные работы ЗАО «ВАД» // Дорожная техника. 2016. № 1. С. 28–35.

4. Elwardany M.D., Planche J.-P., King G. Universal and practical approach to evaluate asphalt binder resistance to thermally-induced surface damage // Construction and Building Materials. 2020. № 255. P. 119331. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119331.

5. Elwardany M.D, King G., Planche J.-P., Rodezno C., Christensen D., Fertig III R.S., Kuhn K.T., Bhuiyan F.H. Internal restraint damage mechanism for age-induced pavement surface damage // Asphalt Paving Technol: J. Assoc. Asphalt Paving Technol. 2019. Vol 88.

6. Рябов В.Г., Ширкунов А.С., Шуверов В.М. Получение дорожной битумной композиции с улучшенными низкотемпературными характеристиками // Вестник ПНИПУ. 2016. № 3. С. 115–125. DOI: 10.15593/2224-9400/2016.3.09.

7. Zolotarev V. Methods for determining stresses at key temperatures // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 345. P. 128365. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.128365.

8. Gorbatova V.N., Gordeeva I.V., Dudareva T.V., Krasotkina I.A., Nikol’skii V.G., Egorov V.M. Effect of the active powder of discretely devulcanized rubber on bitumen properties at low temperatures // Nanotechnologies in Construction. 2023. Vol. 15(1). Pp. 72–83. DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-1-72-83.

9. Небратенко Д.Ю. ABCD – метод оценки низкотемпературного поведения дорожных вяжущих // Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал. 2022. № 1 (39). С. 37–41. DOI: 10.52684/2312-3702-2022-39-1-37-41.

10. Лебедев Е.В., Зуров Б.А., Высоцкий М.М., Небратенко Д.Ю. Оценка свойств дорожных вяжущих при низких температурах методом ABCD // Вестник ГГНТУ. Технические науки. 2022. Т.18, № 2 (28). С. 81–89. DOI: 10.34708/GSTOU.2022.40.59.007.

11. Егоров Д.Ю., Небратенко Д.Ю. Применение метода ABCD при анализе низкотемпературных свойств состаренных ординарных и модифицированных битумов // Вестник ВСГУТУ. 2023. № 3 (90). С. 73–82.

12. Кирюхин Г.Н. К оценке температурной трещиностойкости асфальтобетона // Наука и техника в дорожной отрасли. 2018. №1 (83). С.27–30.

13. Кирюхин Г.Н. К вопросу о теории структуры асфальтобетона // Дороги и мосты. 2019. № 1 (41). С. 247–261.

14. Ярцев В.П., Долженкова М.В., Петрова Н.В. Влияние наполнителей и нанодобавок на эксплуатационные свойства композитов на основе битума // Вестник ТГТУ. 2014. Т. 20, № 4. С. 801–809.

15. Лебедев М.С. Чулкова И.Л. Исследование реологических свойств битумных композиций, наполненных золами-уноса различного состава // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 11. С. 47–52. DOI: 10.12737/22365.

16. Киндеев О.Н., Высоцкая М.А., Курлыкина А.В. Наполненные битумные композиции в строительной индустрии // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2023. Т. 50, № 1. С. 194–206. DOI: 10.21822/2073-6185-2023-50-1-194-206.

17. Mr. Robert B. McGennis, Dr. Scott Shu Eer, Dr. Hussain U. Bahia. Справочные данные по методам тестирования Битумных вяжущих Суперпейв (Superpave) в США № FHWA-SA-94-069 // Федеральное управление шоссейных дорог. США: Министерство транспорта США. 1994. 118 с.

18. Blazejowski K., OlszackiJa., Peciakowski H. Bitumnyj Spravocnik // ORLEN Asfaltsp. z o.o. – Płock, 2017. 142 p.

19. John I., Bangi M.R. and Lawrence M. Effect of Filler and Binder Contents on Air Voids in Hot-Mix Asphalt for Road Pavement Construction // Open Journal of Civil Engineering. 2021. № 11. Pp. 255-289. DOI: 10.4236/ojce.2021.113016.

20. Сериков Д.Л., Кравченко С.Е. Экспериментальные исследования влияния компонентов асфальтобетонной смеси на структурную устойчивость асфальтобетона // Автомобильные дороги и мосты. 2016. № 2 (18). С. 48–55.

21. Кирюхин Г.Н., Смирнов Е.А., Зайцев Н.Ю. Влияние температуры на прочность нежестких дорожных одежд // Автомобильные дороги. 2022. № 1 (1082). С. 118–122.

22. Кравченко С.Е., Сериков Д.Л. К вопросу о теоретической и экспериментальной оценке структурной устойчивости асфальтобетона // Строительная наука и техника. 2009. № 3 (24). С. 35–40.

23. Akentuna M., Kim S.S., Nazzal M., Abbas A.R. Asphalt Mixture CTE Measurement and the Determination of Factors Affecting CTE // Journal of Materials in Civil Engineering. 2017. Vol. 29 (6). P. 04017010. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001840.

24. Marasteanu M., Zofka A., Turos M., Li X., Velasquez R., Li X., Buttlar W., Paulino G., Braham A., Dave E., Ojo J., Bahia H., Williams C., Bausano J., Gallistel A., McGraw, J. Investigation of Low Temperature Cracking in Asphalt Pavements National Pooled Fund Study 776. Minnesota. Department of Transportation, 2004. 338 p.