Органические вяжущие материалы,

Л.М. ГОХМАН

 

 

БИТУМЫ,

ПОЛИМЕРНО-БИТУМНЫЕ ВЯЖУЩИЕ,

АСФАЛЬТОБЕТОН,

ПОЛИМЕРАСФАЛЬТОБЕТОН

 

 

 

 

ЭКОНОМИКО-КОНСУЛЬТАЦИОННЫЙ ЦЕНТР «ЭКОН»

_____________________________________________________________________________

 

Л.М. ГОХМАН

 

БИТУМЫ,

ПОЛИМЕРНО-БИТУМНЫЕ ВЯЖУЩИЕ,

АСФАЛЬТОБЕТОН,

ПОЛИМЕРАСФАЛЬТОБЕТОН

 

 

МОСКВА, 2008

 

 

1

УДК 625.7/.8:658.6

ББК 38.36

Г74

 

 

Г74 Гохман Л.М. Битумы, полимерно-битумные вяжущие, асфальтобетон, полимерасфальтобетон. Учебно-методическое пособие. - М.: ЗАО «ЭКОН-ИНФОРМ», 2008. - 117 с, 30 табл., 36 рис.

 

 

В указанной книге изложены положения, которые автор изложил в лекциях, прочитанных в ГОУ ДПО ГАСИС.

В разделе «Органические вяжущие материалы, состав, структура, свойства, обеспечение требуемого качества» уделено внимание методам испытания органических вяжущих материалов, составу, структуре и свойствам битумов, полимерно-битумным вяжущим, выбору компонентов для получения последних. Сформулированы общие требования к органическим вяжущим материалам в части требуемого качества, исходя из климатических условий района эксплуатации покрытия и условий движения. Приведены требования ГОСТ Р 52056-2003 к полимерно-битумным вяжущим на основе блоксополимеров типа СБС в сопоставлении с требованиями ГОСТ 22245-90 к дорожным битумам, а также региональные требования к полимерно-битумным вяжущим.

В разделе «Полимерасфальтобетон, свойства, методы испытания, обеспечение требуемого качества» сопоставлены свойства полимерасфальтобетона со свойствами асфальтобетона, приведены и проанализированы показатели свойств в зависимости от вязкости вяжущих и типа смесей. Обоснованы дополнительные методы испытаний полимерасфальтобетона, позволяющие выявить его особенности и преимущества по сравнению с асфальтобетоном в части трещиностойкости, сдвигоустойчивости и долговременной прочности. Приведен комплекс требований к полимерасфальтобетонным смесям, заложенный в Проект ГОСТ Р «Смеси полимерасфальтобетонные дорожные, аэродромные и полимерасфальтобетон. Технические условия».

 

ISBN 978-5-9506-0352-5

 

 

© Л.М. Гохман, 2008

© ООО ЭКЦ «ЭКОН», 2008

© ЗАО «ЭКОН-ИНФОРМ», 2008

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

	Предисловие………………………………………………………………..	5
1.	Органические вяжущие материалы, состав, структура, свойства, обеспечение требуемого качества (лекция 1)…………………………	8
1.1.	Введение……………………………………………………………………	8
1.2.	Битумы, состав, структура, свойства, методы испытания, стандартные и реологические……………………………………………………………	9
1.3.	Компоненты битумов, свойства…………………………………………..	12
1.4.	Дисперсная структура битумов, реологические характеристики, стандартные показатели, принцип регламентирования качества битумов в ГОСТ 22245……………………………………………………	24
1.5.	Основы общей теории строения органических вяжущих материалов…	26
1.6.	Требования к органическим вяжущим материалам для дорожных покрытий…………………………………………………………………...	41
1.7.	Разработка органических вяжущих материалов требуемого качества…	44
1.8.	Разработка способов приготовления и комплекса требований к ПБВ…	47
1.9.	Технические требования к ПБВ на основе СБС…………………………	57
2.	Полимерасфальтобетон, свойства, методы испытания, обеспечение требуемого качества (лекция 2)…………………………	65
2.1.	Введение	65
2.2.	Сопоставление свойств полимерасфальтобетона и асфальтобетона…..	67
2.3.	Влияние вязкости ПБВ и гранулометрического состава минеральной части смесей на свойства полимерасфальтобетона……………………..	79
2.4.	Дополнительные методы испытания полимерасфальтобетона, позволяющие установить его преимущества перед асфальтобетоном…	85
2.4.1.	Метод определения температуры трещиностойкости полимерасфальтобетона	86
2.4.2.	Метод определения сдвигоустойчивости полимерасфальтобетона	94
2.4.3.	Метод определения эластичности полимерасфальтобетона	99
2.5.	Разработка технических требований к полимерасфальтобетону	109

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

 

Битумы относятся к органическим вяжущим материалам и обладают уникальными свойствами, которые позволяют их использовать в качестве клея для асфальтобетонных смесей, а также герметиков и гидроизоляций для заполнения швов, трещин, устройства кровель.

Наряду с бесценной способностью переходить в текучее состояние при нагреве, что определяет великолепные технологические свойства материалов с применением битумов, они характеризуются рядом недостатков, обусловленных климатическими условиями, присущими России, а для дорожных битумов - также и специфическими условиями движения автомобилей - преобладанием грузовых автомобилей.

В связи с этим проводятся многолетние исследования, направленные на повышение эксплуатационных свойств дорожных битумов, в частности в лаборатории органических вяжущих материалов Союздорнии.

Результаты исследований, проведенные в период с 1958 г. по 1970 г. под руководством А.С. Колбановской, обобщены в книге:

А.С. Колбановская и В.В. Михайлов. Дорожные битумы. М., Транспорт, 1973, 261 стр., а, проведенные под руководством Л.М. Гохмана, в период с 1976 г. по 2002 г. и автором под руководством А.С. Колбановской в период с 1966 г. по 1973 г. - в книге:

Л.М. Гохман. Комплексные органические вяжущие материалы на основе блоксополимеров типа СБС. М., «Экон-Информ», 2003, 584 стр.

В указанных книгах подробно изложена часть сведений, которые автор попытался по возможности кратко и максимально просто изложить в предлагаемых двух лекциях, прочитанных в Государственной академии профессиональной переподготовки и повышения квалификации руководящих работников и специалистов инвестиционной сферы (ГОУ ДПО ГАСИС).

В первой лекции, посвященной органическим вяжущим материалам, уделено внимание методам их испытания, как стандартным, так и нестандартным, составу, структуре и свойствам битумов, полимерно-битумным вяжущим, выбору компонентов для получения последних.

Приведены и обоснованы основные концепции общей теории строения органических вяжущих материалов, объясняющие поведение битумов, полимерно-битумных и других комплексных органических вяжущих материалов, позволяющие охарактеризовать разные типы дисперсных структур в них на общей основе.

Сформулированы общие требования к органическим вяжущим материалам в части требуемого качества исходя из климатических условий района эксплуатации покрытия и условий движения.

Приведены требования ГОСТ Р 52056-2003 к полимерно-битумным вяжущим на основе блоксополимеров типа СБС в сопоставлении с требованиями ГОСТ 22245-90 к дорожным битумам, а также региональные требования к полимерно-битумным вяжущим, изложенные в Проекте изменения № 1 к ГОСТ Р 52056.

Во второй лекции, посвященной полимерасфальтобетону, сопоставлены его свойства со свойствами асфальтобетона, приведены и проанализированы показатели свойств в зависимости от вязкости вяжущих и типа смесей.

Изложены результаты исследований, обосновывающие дополнительные методы испытания полимерасфальтобетона, позволяющие выявить его особенности и преимущества по сравнению с асфальтобетоном в части трещиностойкости, сдвигоустойчивости и долговременной прочности.

В завершение этой лекции приведен комплекс требований к полимерасфальтобетонным смесям, заложенный в Проект ГОСТ Р «Смеси полимерас-фальтобетонные дорожные, аэродромные и полимерасфальтобетон. Технические условия».

Выражаю свою благодарность сотрудникам лаборатории, совместно с которыми получены результаты исследований, приведенные в данной работе: кандидатам технических наук Е.М. Гурарий, А.Р. Давыдовой, инженерам К.И. Давыдовой, О.В. Гавриленко, З.И. Кореневой, Т.В. Прокофьевой, технику Л.Б. Болдыревой.

 

 

Зав. лабораторией органических

вяжущих материалов

ОАО «Союздорнии», к.т.н.                                                          Л.М.Гохман

 

 

Введение

 

Широко применяемые в настоящее время органические вяжущие материалы (ОВМ) для устройства дорожных, мостовых и аэродромных покрытий - битумы не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним как климатическими условиями, так и условиями эксплуатации покрытий.

Необходимо и целесообразно повышать качество ОВМ, но это будет эффективно только в том случае, если в процессе строительства или реконструкции дороги,

а также и в случае ремонта покрытия будут обеспечены требуемые капитальность дорожной одежды, постоянно действующий водоотвод, будет устроена трещинопрерывающая прослойка, исключающая отраженные трещины на покрытии, исключено пучение земляного полотна.

Наибольшая эффективность применения ОВМ требуемого высокого качества может быть достигнута в случае исключения из расчета конструкции дорожной одежды верхнего слоя покрытия толщиной не менее 6 см и при устройстве сразу за строительством покрытия поверхностной обработки со сроком службы не менее 5 лет, возобновляемой по истечении этого срока.

При этих условиях можно предположить, что срок службы покрытия возрастет с реальных 3-х лет до 15-18 лет, как это нормируется ВСН 41-88 для дорожной одежды в целом.

 

Рис.1. Реологические характеристики.

 

Эти параметры и их производные можно считать физически обоснованными именно потому, что они не зависят от условий деформирования, в то время как η _i и G_mi - условные характеристики, как и их производные, и могут быть использованы только для сопоставления материалов при одинаковых режимах деформирования.

Стандартные показатели, принятые для регламентирования качества битумов в ГОСТ 22245, также являются условными реологическими характеристиками.

К инвариантным реологическим характеристикам относятся:

наибольшая ньютоновская вязкость η₀, инвариантные модули упругости:

равновесный G_m, эластический G_me, условно-мгновенный

G_mo, податливость J_m, период релаксации напряжений _{m о},

показатель эластичности К_о, статический (шведовский) предел текучести Р_К1,

динамический (бингамовский) предел текучести Р_К2

наименьшая пластическая вязкость  или   наименьшая ньютоновская вязкость

η_m, степень разрушения структуры

 

К неинвариантным реологическим характеристикам относятся эффективные вязкость η _i и модуль G_mi, и все их производные, а также показатели свойств битумов:

пенетрация, температура размягчения по методу «Кольцо и Шар», дуктильность, температура хрупкости по Фраасу.

С помощью реологических характеристик можно не только оценить свойства материала, в частности, битумов и композиций на их основе - вязкость, прочность, упругость, эластичность, пластичность, трещиностойкость, но и исследовать процессы структурообразования, установить критические концентрации структурообразования и, как будет показано далее, рассчитать параметры образовавшейся дисперсной структуры.

 

Таблица 2.

 

Наименование образцов

Содержание компонентов, % в

Температура размягчения, °С

Температура хрупкости, °С

Температурный интервал работоспособности, °С

битуме мальте-нах маслах Т_Р доля Т _p в маль-тенах доля Т _p в маслах Т_{х p} доля Т_{х p} в маль-тенах доля Т_{х p} в маслах ИР доля ИР в маль-тенах доля ИР в маслах ПН 13,2 17,4 28,24 39,0 6,80 11,01 -60,0 -10,44 -16,94 99,0 17,23 27,95 МЦА 9,4 12,4 20,12 20,0 2,48 4,02 -50,0 -6,20 -10,06 70,0 8,68 14,08 БЦА 21,4 28,2 45,80 10,0 2,82 4,58 -30,0 -8,46 -13,74 40,0 11,28 18,32 ПЦА 2,7 3,6 5,84 10,5 0,38 0,61 -32,0 -1,15 -1,87 42,5 1,53 2,48 ∑ масел 46,7 61,6 100,0 21,7 13,36 20,22 -43,0 -26,49 -42,61 64,7 39,86 62,83 ПБС 16,9 22,3   37,0 8,25   +1,0 +0,22   36,0 8,03   СБС 12,2 16,1   73,0 11,75   +21,5 +3,46   51,5 8,29   Мальтены 75,8 100,0   21,7 32,48   -26,5 -22,57   48,20 55,04  

Отклонение от фактического значения, %

  +49,7 -6,8   -14,8 -0,93   +14,19 -2,89

 

 

Это предположение подтверждается одинаковыми значениями Т_р для мальтенов и масел, так как разрушение системы при повышении температуры происходит по гранично-смазочным прослойкам между частицами дисперсной фазы, а если пространственный коагуляционный каркас отсутствует, - то по среде.

Тот факт, что Т_хр для мальтенов заметно хуже, чем для фракции масел, свидетельствует о том, что часть смол растворилась в маслах.

Следовательно, можно полагать в ПБС и СБС - комплексах зародышами этих коллоидных частиц являются собственно ПБС и СБС, которые адсорбировали часть масел и низкомолекулярные части смол.

Можно полагать, что раствор смол содержит больше ПБС, нежели СБС, так как температура хрупкости мальтенов ближе по значению к ПБС, чем к СБС.

Обращает на себя внимание тот факт, что ИР для масел тот же, как и для битума,

и при этом Т_р лучше, а Т_хр хуже на одну и ту же величину - 28°С.

Можно полагать, что асфальтены образуют асфальтеновые комплексы, являясь их зародышами, адсорбировавшими на своей поверхности, наряду с маслами, и смолы.

Введение асфальтенов в масла приводит, как и в рассмотренном выше случае, к увеличению Т_р и ИР и ухудшению Т_хр.

В таблице 3 приведены реологические характеристики тех же компонентов, выделенных из битума, которые представлены в таблице 2.

 

 

Таблица 3.

 

Таблица 4.

 

Рис. 5. Концентрационные зависимости приведенной

наибольшей ньютоновской вязкости (η*) вяжущих:

SBS - блоксополимер типа СБС марки ДСТ 30-01

Асф - асфальтены, С _m - содержание Асф и SBS по массе, %.

 

Исходя из принятого нами подхода, можно объяснить, чем вызвано различие в массовом содержании наполнителя, при котором наблюдается аномальное изменение вязкости - критическая концентрация структурообразования.

Можно предположить, что эти закономерности объясняются общим для всех дисперсных систем законом структурообразования, который предполагает, что образование пространственной дисперсной структуры определяется объемом частиц дисперсной фазы в ней - константой, которую можно обосновать с помощью известных законов физики и механики.

При этом коэффициент объемности λ, характеризует толщину сольватной оболочки на частице дисперсной фазы.

Представление о частице дисперсной фазы как о сложном комплексе и формула (1), позволяющая определить объем этих частиц - первая концепция основ строения вяжущих.

На рис.6 приведена обобщенная кривая структурообразования в координатах  - C_v, на которой показана первая критическая концентрация структурообразования , равная 0,487, по аналогии с концепцией о структуре простых жидкостей,

как фазовый переход первого рода и рассчитанный по формуле, предложенной В. Вудом на основе известного значения плотности правильной плотнейшей упаковки твердых сфер  = 0,7405.

 

 

 

 

Рис. 6. Концентрационные зависимости приведенной

наибольшей ньютоновской вязкости (η*) вяжущих

Рис. 7. Концентрационная зависимость приведенной

наименьшей пластической вязкости ()модельных битумов

Рис. 8. Концентрационная зависимость

эффективной вязкости (η _i) КОВ при введении

блоксополимера типа СБС (SBS) в гудрон марки СБ 20/40:

 

η_i определена при 40 °С и = 0,6с ^{- 1}.

 

 

 

 

Рис. 9. Зависимость вязкости сырья

Рис. 10. Зависимость условной вязкости

От температуры размягчения.

 

Удивительным является тот факт, что при определенных содержаниях наполнителя вязкость системы и другие характеристики снижаются.

Это можно объяснить только образованием бидисперсных, а при дальнейшем увеличении содержания наполнителя и полидисперсных частиц дисперсной фазы, которое сопровождается увеличением объема дисперсионной среды за счет уменьшения объема сольватных оболочек на каждой из объединившихся частиц дисперсной фазы, т.к. природа поверхности зародыша частицы дисперсной фазы не изменилась, а, следовательно,

и значение λ -то же, то есть происходит переход части углеводородов и смол из сольватных оболочек в дисперсионную среду.

Схематическое изображение процесса структурообразования в координатах:

 - С _m приведено на рис. 11.

 

 

 

 

Рис. 11. Теоретические концентрационные зависимости

приведенной наибольшей ньютоновской вязкости η * вяжущих:

А - область монодисперсных или мономолекулярных

зародышей частиц дисперсной фазы;

В - область бидисперсных или бимолекулярных

зародышей частиц дисперсной фазы.

 

Представление о моно-, би- и полидисперсных или о моно-, би- и полимолекулярных зародышах частиц дисперсной фазы вяжущих и связанной с этим полиэкстремальной кривой структурообразования - третья концепция теоретических основ строения вяжущих.

Полагаем, что структура дисперсных систем, в том числе органических вяжущих материалов, может быть охарактеризована рядом параметров, так как относительно устойчивые связи в них сохраняются за счет взаимодействий ближнего порядка между частицами дисперсной фазы.

Рассматривая вяжущие, как двухфазные системы с квазисферическими частицами дисперсной фазы, получили простые зависимости для определения основных параметров дисперсной структуры:

объем частиц дисперсной фазы C_v, коэффициент объемности λ, размер частиц дисперсной фазы - эффективный гидродинамический радиус R _ф или диаметр Д_ф = 2 R _ф;

число частиц дисперсной фазы в единице объема n;

расстояние между частицами дисперсной фазы в зоне контакта δ_ф и их зародышами δ₃; толщина сольватной оболочки частицы дисперсной фазы δ_со (см. таблицу 5).

Предложение количественно характеризовать дисперсную структуру органических вяжущих материалов перечисленными параметрами - четвертая концепция теоретических основ строения органических вяжущих материалов и других дисперсных систем.

 

Таблица 5.

 

Рис. 12. Влияние уплотняющей нагрузки

на прочность асфальтенов и СБС:

 

1 - • -R; 2 - О - d; 3 - ´ -R_o; 4 - V - d;

1 и 2 - асфальтены; 3 и 4 - СБС.

 

Требования к органическим вяжущим материалам

Для дорожных покрытий

 

Требования к ОВМ определяются как климатическими условиями, так и условиями движения автомобилей или других транспортных средств по покрытию дороги, моста или аэродрома и приведены в таблице 6.

 

 

Таблица 6.

Требования к ОВМ для покрытий

 

1.	Температура хрупкости по Фраасу должна быть равна или ниже температуры наиболее холодных суток (СНиП 23.01.99) «Строительная климатология района эксплуатации покрытия» с обеспеченностью 0,98 для дорог I и II категорий движения, мостов и аэродромов и 0,92 - для дорог более низких категорий
2.	Температура размягчения по методу «Кольцо и Шар» должна быть не ниже расчетной температуры сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий, определенной по формуле Я.Н. Ковалева, учитывающей радиационный и тепловой баланс на их поверхности при отсутствии ветра и температуру воздуха наиболее теплого месяца (СНиП 23.01.99) района эксплуатации покрытия. ОВМ, применяемые для дорог I и II категорий, мостов и аэродромов, по нормам на температуру размягчения должны быть на 2 °С выше
3.	Эластичность, определяемая в соответствии с методикой, опубликованной в ГОСТ Р 52056-2003, должна быть не менее 80-85% в зависимости от консистенции ОВМ при 25 °С и не менее 70-75% при 0 °С; для покрытий на объектах I и II категорий движения нормы на этот показатель рекомендуется повысить на 5%
4.	Адгезия к поверхности минеральных материалов, оцениваемая по показателю сцепления в соответствии с ГОСТ 11508 (метод А), должна удовлетворять требованию - «выдерживает по контрольному образцу № 2» как для эталонного мрамора, относящегося к материалам основных пород (в частности минеральный порошок), так и для щебня и песка, представляющих собой, как правило, материалы кислых пород
5.	Устойчивость к старению, оценивается по изменению показателя температуры размягчения после прогрева, должна быть не ниже требований, регламентированных для битумов марок БНД по ГОСТ 22245

 

 

 

 

Температуры наружного воздуха наиболее холодных суток, °С (СНиП 2.01.01-02 Строительная климатология и геофизика)	Россия (78 городов)		Страны СНГ (25 городов)
	Количество городов (Республиканские, краевые столицы и областные центры)	% к общему количеству городов	Количество городов (столицы и другие города стран СНГ)	% к общему количеству городов
ниже минус 10 ниже минус 15 ниже минус 20 ниже минус 25 ниже минус 30 ниже минус 35 ниже минус 40 ниже минус 45 ниже минус 50 ниже минус 55	78 78 78 75 65 51 27 10 3 1	100 100 100 96 83 65 35 13 4 1	24 23 21 15 9 2 1 - - -	96 92 84 60 36 8 4 0 - -
Средняя температура наружного воздуха наиболее холодных суток, °С (значения округлены до целого числа)

Минус 37

Минус 27

 

 

Рис.13. Распределение значений температур

Требуемого качества

 

Дорожные битумы, выпускаемые в России в соответствии с ГОСТ 22245, не удовлетворяют сформулированным в таблице 6 требованиям.

Сырье для производства дорожных битумов и технология их получения как в России, так и во всем мире не позволяют обеспечить четыре (1, 2, 3, 4) основных требования к ОВМ - битумы недостаточно трещиностойки, не теплостойки, не эластичны и не обладают требуемой адгезией к поверхности минеральных материалов кислых пород.

В мире проводились и проводятся многочисленные исследования, направленные на повышение качества битума до требуемого уровня. Наиболее интересные результаты получены при введении в битумы добавок полимеров и поверхностно-активных веществ (ПАВ).

В 1967 г. в Союздорнии Л.М. Гохманом под руководством А.С. Колбановской начаты работы по улучшению физико-механических свойств битумов.

Были сформулированы принципы выбора компонентов для получения полимерно-битумных вяжущих (ПБВ), которые приведены в таблице 7.

Соблюдение этих принципов позволяет получить однородные ПБВ при минимальных затратах, свойства которого можно регулировать в широких пределах.

 

Таблица 7.

 

Таблица 8.

 

Критерии выбора полимера,

Рис. 14. Концентрационные зависимости приведенной

Таблица 9.

 

III

0 3 4 20 2 3 11 3 59 230 63 9 2 15 5 191 1050 181 11 8 6

II

0 3 10 10 3 18 26 4 29 68 21 14 33 64 5 120 226 47 25 62 54

 

 

 

 

Рис. 15. Зависимость эластичности ПБВ при 25 °С (кривые 1, 2)

и при 0 °С (кривые 3, 4) от содержания ДСТ

(битум марки БНД 60/90 инд. 1003).

 

На рис.16 приведены зависимости основных эксплуатационных показателей вяжущих - температур хрупкости и размягчения ПБВ от содержания пластификатора.

Как видно из приведенных данных, независимо от содержания полимера в ПБВ с увеличением содержания пластификатора, повышается трещиностойкость ПБВ, а теплостойкость при содержании полимера более 3% по массе проходит через максимум при определенном содержании пластификатора.

Это связано с эффектом межструктурной пластификации, вызванным набуханием полимера.

 

 

 

 

 

Рис. 16. Зависимость температур размягчения и

Рис. 17. Влияние температуры и структуры битума

На поведение ПБВ:

 - - - - - битум, ¾¾ ПБВ; I, II, III - тип структуры битума.

 

За рубежом применяют ПБВ на основе СБС без пластификатора или с очень небольшим его содержанием.

На рис. 18 приведены данные, свидетельствующие о том, что в этом случае только при содержании более 6% полимера по массе удается обеспечить трещиностойкость ПБВ на уровне Т_хр = минус 25 °С даже при введении полимера в битум марки БНД 200/300.

Однако при этом резко повышается вязкость ПБВ (Т_р > 70°С), что делает полимерасфальтобетонные смеси неудобоукладываемыми и неудобоуплотняемыми.

Так как в России применяются окисленные битумы, то повышать температуру смеси выше 160 °С нецелесообразно в связи с резкой интенсификацией процессов старения ПБВ.

Поэтому применение ПБВ без пластификатора целесообразно лишь в тех случаях, когда не требуется трещиностойкость ниже минус 20 °С.

 

 

 

 

Рис. 18. Зависимость температур размягчения и

Рис. 19. Зависимость температур размягчения

Таблица 10.

 

Технические требования к вяжущим

 

Наименование показателей

Нормы по маркам

ПБВ 300 БНД 200/300 ПБВ 200 БНД 130/200 ПБВ 130 БНД 90/130 ПБВ 90 БНД 60/90 ПБВ 60 БНД 40/60 ПБВ 40 Глубина проникания иглы, 0,1 мм, не менее: при 25 °С при 0 °С 300 90 201-200 45 200 70 131-200 35 130 50 91-130 28 90 40 61-90 20 60 32 40-60 13 40 25 Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 45 35 47 40 49 43 51 47 54 51 56 Растяжимость, см, не менее: при 25 °С при 0 °С 30 25 - 20 30 25 70 6 30 20 65 4 30 15 55 3,5 25 11 45 - 15 8 Температура хрупкости, °С, не выше -40 -20 -35 -18 -30 -17 -25 -15 -20 -12 -15 Эластичность, %, не менее: при 25 °С при 0 °С 85 75 - - 85 75 - - 85 75 - - 85 75 - - 80 70 - - 80 70 Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более 7 7 7 6 6 5 6 5 5 5 5 Температура вспышки, °С, не ниже 220 220 220 220 220 230 230 230 230 230 230 Сцепление с мрамором или песком

Рис. 20. Технологическая схема приготовления КОВ,

В том числе ПБВ.

 

 

Таблица 11.

 

Региональные технические требования к ПБВ

(Изменение № 1 ГОСТ Р 52056-200,

приложение А (рекомендуемое)

 

№ п/п

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ,

Введение

 

Асфальтобетон в соответствии с представлениями основоположников науки об этом материале, в том числе П.В. Сахарова и Л.Б. Гезенцвея, представляет собой дисперсную систему, в которой «твердая фаза представлена совокупностью минеральных частиц. Жидкой фазой служит битум» (Л.Б. Гезенцвей и др. Дорожный асфальтобетон. М, Транспорт, 1976 г.).

При этом констатируется, что асфальтобетон относится к коагуляционным структурам.

В результате исследований, приведенных в первой части данной работы, следует уточнить эти представления:

асфальтобетон, полимерасфальтобетон и другие органобетоны на основе органических вяжущих материалов с коагуляционной структурой - это дисперсные системы, где частицами дисперсной фазы являются частицы минеральных материалов, адсорбировавшие на своей поверхности и поглотившие в свои поры часть компонентов вяжущего, а также частицы дисперсной фазы собственно вяжущего, а дисперсионной средой (жидкой фазой) является дисперсионная среда вяжущего.

В связи с этим в будущем необходимы серьезные исследования, направленные на исследование влияния состава и свойств дисперсионной среды битумов, ПБВ и других ОВМ на свойства асфальтобетона, полимерасфальтобетона и других органобетонов.

В начале 80-х годов в соответствии с народно-хозяйственной программой, подготовленной по заданию Минтрансстроя СССР, было намечено построить более 3000 км полимерасфальтобетонных покрытий с применением ПБВ на основе блоксополимера типа СБС марки ДСТ 30-01 на объектах Минтрансстроя СССР, Минавтодора РСФСР, минавтодоров Молдавии, Казахстана, Азербайджана и Министерства гражданской авиации СССР. К сожалению, по ряду причин реализовать эту программу не удалось.

В 1995 г. приказом Федеральной дорожной службы России № 9 от 31.01.95 г. за подписью генерального директора А.П. Насонова предписано внедрение ПБВ на основе СБС на федеральных дорогах России.

В связи с этим постановлением Минстроя России от 08.06.95 г. № 18-57 было внесено изменение № 4 в СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» в п.7.3.4:

«Для обеспечения повышенной трещиностойкости и продления срока службы асфальтобетонных покрытий при условии низких отрицательных температур в районе строительства следует применять полимерасфальтобетоны с использованием полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) на основе блоксополимеров бутадиена и стирола типа СБС

(марок ДСТ 30-01 и ДСТ 30Р-01, а также их зарубежных аналогов) с требуемой для данного района строительства температурой хрупкости».

 

И асфальтобетона

 

Особенности ПБВ проявляются в технологических и эксплуатационных свойствах полимерасфальтобетонных смесей.

Наибольшей уплотняемостью обладают смеси с применением ПБВ.

При этом оптимум работы уплотнения находится при более низких температурах, чем при применении как вязкого, так и разжиженного битума, то есть смесь хорошо уплотняется при пониженной температуре.

При этом получаем материал с несколько иной поровой структурой. Разность между остаточной пористостью и водонасыщением, которая характеризует объем замкнутых пор в смесях с ПБВ, на 20-30% больше, чем в случае применения битума, что следует из таблицы 12.

Полимерасфальтобетон удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к горячему асфальтобетону по ГОСТ 9128-97, и отличается повышенной деформативностью (о чем косвенно свидетельствует меньшая прочность при 0 °С), высокими прочностью при 50 °С, водо- и морозостойкостью.

Наиболее показательной характеристикой, позволяющей на основе стандартных показателей выявить отличие полимерасфальтобетона от асфальтобетона, является коэффициент температурной чувствительности. Полимерасфальтобетон значительно менее чувствителен к изменению температуры.

 

Таблица 12.

 

Применяемое вяжущее

Пористость минерального остова, % по объему

Остаточная пористость, %по объему

Объемный вес, г/см³

Водонасыщение, % по объему

Набухание, % по объему

Предел прочности при сжатии кг/см²

Коэффициент водостойкости

Коэффициент морозостойкости

Таблица 13.

&nb