автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Эксплуатационные свойства и технология легких кровельных асфальтобетонов

РОСТОВСКАЯ-НА-ДОНУ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Р Г Б ОД

на правах рукописи

БОРИСЕНКО ЮРИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

ЭКСПЛУАТАЦИЗННЫЕ СВОЙСТВА И ТЕХНОЛОГИЯ ЛОТШХ КРОВЕЛЬНЫХ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ

Специальность 05.23.05 - Строительные матепиаш и изделия

" АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени 1 кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 1й94

Работа гкполнена в Ставропольском государственном техническом

Наущай руководитель: член-корреспондент Академии технологических каук РФ; доктор технических наук, профессор Печений Б. Г.

С1кциае>ны© оппоненты: доктор технических наук, профессор

Невский В. А.

кандидат технических наук, старший 1 научный сотрудник Шейхет И. Ы.

Ведущая организация: Став1Ш ГкМ

Залита состоится

•

^£-199.5 года в

часов

на заседании специализированного совета Д.063.64.01 по присуждении) ученой степени кандидата технических наук в Ростовской-на-Дону государственной академии строительства по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, дом 162, ауд. N .

Автореферат разослан

1994 г.

Ученый секретарь специализированного,совета, кандидат технических наук, доцент

Весехев Ю.А.

СЩАК ХАРЖГЕЖТЯКА РАБОТУ

Акту.?Дг,ностз> те:;ь:: Конструкции гфовсжных пощггай ь настоящее время, как покагькает мировой строительства, г подавляющем Оольсинство. - :.n!orocaoiair«!, с ;!ошг.ьгсвлихе>: щ-к их устройстве различат: кррзельныч ы&геркалов.

• Низкие гкеплуатацкошгие харак-i зристяки гфоьъхыт пекрячА (особенно при использззакли трдакдискньк ОнтумияЬвК; :х руг.онвх< материалов) во многом связаны. со слзгы.'ость» крокгЕадства paiov по устройству тех или иных элементов кровли при недостаточно выссгфс:^ качестве испольоуешх' кровельных материалов. Так::е кногосдойцы» конструкции .имеют большой вес, недостаточно. э&&эк":пвны недолговечны.

Сложность производства и применения. высохая стоиносг* ? ре:ял кровельных материалов (рулонных, • бхтумних, дегтевых, nomv ?шч) •я ограниченней практика их пр>2Мекекия но яоззотеат гиреко внедрять их в производство. ,

Назрела необходимость в создании hoekx, более ьф^ктивнык, •надехьш и простых в устройстве конструкций кровельных вскрытий.и высококачественных, недорогих, кровельных материалов, удоблстеоря-ккцих современным требован;---;« (малая.плотность и вес, .высокие водостойкость, трещиностойкость и долговечность).

Перспективным направлением в развитии кровельных строительных материалов является, , по нааеыу мнения, возможность применения би-тумоминеральных смесей. Особый интерес вызывает использован;« в кровле асфальтобетонов с легким пористым заполнителе« (например -керамзитовым песком)- Такие асфальтобетоны зогмзтэ исподьвовать в качестве стяжки, .теплоизоляционного и-гидроизоляционного кок--структивного материала кровли.

Дэль работы: получить теплостойкий, треацяюстойкий, водостойкий, водонепроницаемый, долговечный и легкий кровельный материал ка доступном вяжущем (битуме) и легком пористом заполнителе -легкий кровельный асфальтобетон и' эффективные конструкции кро-зельных покрытий с использованием этого материала.

Для достижения поставленной целя были реиены следующие задачи:

- определено напряженное состояние кровельных битумокерамзи-товкх покрытий; :

- определены составы кровельных битукокерамзитовых асфальтобетонов;'.

. - установлена закономерности поведения битумокерамаитовых- ас-

ф.здьгойетоноБ при агрессивном воздействии воды и отрицательных г температур;. *

- установлена кинетика старения битумокерамзитовых асфальто- | бетонов; ' :

- разработана технология приготовления битумокерамзитовых ас' фат збетонов; .(',

- разработаны конструкции кровель с использованиен кровельных : битумокерамзитовых асфальтобетонов. -

Научная новизна:

- определено термонапряженное состояние кровельных асфальто-! бетонных покрытий (стяжек) я предложен метод оценки трециностой-кости и устойчивости к старению таких покрытий;

- на основании проведенных исследований предложены составь! и технология производства кровельных битумокерамзитовых асфальтобетонных смесей и технология устройства из них конструктивных слоев кровли. Предложенный кровельный битумокерамзитовый асфальтобетон, кыг было установлено, отличается повышенными тепло-, водо- и тре-вданостолкостью, что определило его высокую эффективность при использовании в кровлях по сравнению с традиционными кровельными материалами (рубероид, толь и др.);

- установлено закономерное повышение те^ло-, водо- и трещи- : ностойкости битумокерамзитовых асфальтобетонов с повышением тем- ^ пературы перемешивания Тп при приготовлении битумокерамзитовых асфальтобетонных смесей. :

На завдлту выносятся:

- теоретическая разработка термонапряженного состояния кровельного покрытия с использованием в качестве стяжки битумокерам-аитового асфальтобетона;

- влияние количества и марки битума ка физико-механические свг ютза и трешдностойкость битумокерамзитовых асфальтобетонов;

- закономерности старения и долговечности битумокерамзитовых асфальтобетонов; 0

- разработка гранулометрического состава битучокерамзйтовой ' асфальтобетонной смеси; .]'•-'.-.

- технология приготовления битумокерамзитовых асфальтобетонных смесей с повышенными тресдно- и водостойкостью;''

- кокс рукцик крозельных покрытий с использованием битумокерамзитовых асфальтобетонов;

- технологии производства битумокерамзитовых смесей и уст-

• - 5 -

ройства кровель с использованием этого материала.

Практическая ценность работы:

- разработаны составы битумокерамзитовых асфальтобетонных смесег для кресельных стяжек;

- разработана технология приготовления битумокерамзитовых смесей и технология устройства кровельных стяжек из битумокерамзитовых асфальтобетонов;

- разработаны конструкции кровель с монолитной стяжкой из би-тумокерачзитового асфальтобетона и комплексных плит'" покрытий с использованием этого материала.

Реализация работы:

- составлена и утверждена инструкция по приготовлению и применению битумокерамзитовых смесей в конструктивных слоях кровель;

- на основе проведенных исследований на асфальтобетонном заводе .Ставропольского СУДР выпущена опытно-промышленная партия би-тумокерамзитовой асфальтобетонной смеси и AQ "Интерстрой" произведено устройство монолитной кровельной стяжки из этой смеси на шкуро-нонсервировочном цехе Ставропольского мясокомбината. .

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и об--суждадись на Первом Международном Конгрессе по Эмульсиям (Франция, г. Париж, 1993 г.): на научно-технических конференциях СтШ (г. Ставрополь, 1991...1993 гг.): на III Международной научной конференции "Материалы для строительных конструкций" (Украина, г. Днепропетровск, 1994 г.). '

. Публикации, основное содержание работы изложено в 3 статьях, защищено 1 авторским свидетельством.

Объем работы. Диссертация состоит из введеяия, шестиглав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста,. вшпочайщего 29 таблиц, 33 рисунков, списка литературы из 108 наименований, 3 приложений."

- б -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во вводной части - обоснована актуальность проведения исследования по созданию новых конструкций кровельных-покрытий и новь!; кровельных материалов, доказана перспектииность использования битумокерамзитовых композиций для создания таких материалов, содержатся краткие сведения о результатах предшествующих работ по применению битумокерамзитовых смесей для дорожного и промишлен-но-гражданского строительства, описаны основные преимущества разрабатываемого асфальтобетона.

Глава 1. Состояние вопроса по строительству кровель промышленных и гражданских зданий. Кровельные строительные материалы. Пели и задачи исследования. о

. В главе приведен анализ современных представлений об устройстве кровель промышленных и граадансщх зданий. Конструкции кровельных покрытий в настоящее время .являются многс■ дойными, t предполагают при их устройстве использовать различные по свойствам материалы. .

Низкие эксплуатационные характеристики кровельных покрыты (особенно при использовании традиционных битуминозных рулонные материалов) во многом связаны со сложностью работ по устройству lex или иных конструктивных слоев, невысоким качеством материалов в таких многослойных конструкциях. Эти конструкции имеют больше: вес, недостаточно эффективны и недолговечны.

Наиболее уязвимым конструктивным слоем.традиционных конструкций кровель является стяжка, которую в основном устраивают из це-иектно-песчапых растворов. Отказ этого слоя приводит к выходу строя всей кровли- Частые'отказы цементио-песчаных стяжек обусловлены малой их прочностью на растяжение,' плохой . устойчивости к колебаниям температуры, плохой адгезионной способностью к битуму, различными коэффициентами температурного расширения стяжки к гидроизоляционного Kosps, а также низким качеством производств:: работ при устройстве таких CTHjttgK. Применение асФ-я^итобетонных стяжек решает часть этих проблем, однако, эти са-яжки имеют достаточно высокие плотность и вес. «одо- и трещияостоикость.

Создание новых, более аффективных, надежных и простых в устройстве конструкций кровель и вьюо^ч.чест6енных, ' недорогих 1фо-велнгых материалов, удовлетворяющих современным требованиям, является актуальнейшей задачей. ^

■V . - 7 " ■

Исходя из'анализа литературы определили оситаные требования к Кровельным материалам - м<лые плотность и вес; гисокиа тепло-, водо-, трещиностойкость и долговечность. Опираясь на разработки предыдущих исследователей, предположили, что таким требованиям могут удовлетворять бимтумоминеральные смеси песчаного типа на пористом заполнителе (керамзитовом'йеске), которые возможно использовать в качестве конструктивных слоев в составе кровли, а также.как тепло- и гидроизоляционный материал. Были сформулированы цель и задачи исследования.

Глава S. Теоретические предпосылки использования легких асфальтобетонов в кровлях. . '

Во'второй главе показано, что основной характеристикой тре-щиностойкости является температура;растрескивания материала покрытия Трп. Проблема повышения трещиностойкости покрытий исследовалась многими учеными и еще. до конца не изучена. Теория трещиностойкости покрытий получила развитие в раЗотах Богуславского A.M., Горелышеза Н,В., . Рыбьева И.А., Попченко С.И., Печеного Б.Г. , Стабникова Н.В. й других исследователей... Опираясь на теоретические. разработки Попченко С.И. Для кровельных покрытий и Печеного Б.Г., для покрытий дорожных нами было обосновано условие растрескивания кровельного покрытия. Отказ кровельного покрытия (стяжки) произойдет при условии, когда величина температурных напряжений бт в интервале температур ДТ достигает значения его прочности на растяжение RK при температуре растрескивания Теп:

■ бт > Rp. ' ' . / Было выведено уравнение,• позволяющее выбирать направление регулирования показателей свойств асфальтобетонов кровельных покрытий для достижения наиболее' низкой температуры растрескивания:

Rp(l-CxH)

тР" = Ti - . , .

El (йа-oto)

где It - температура появления температурных напряжений; R^ -прочность на растяжение; Сх - коэффициент ограничена в свободном деформировании (для кровельных покрытии С* принимается равным 1, т.к. Деформирование таких покрытий.ограничено как в поперечном, так и в продольном направлениях);; Ei.'o»., ji -соответственно модуль упругости, коэффициент теплового расширения, коэффициент Пуассона асфальтобетонного гокрытия; «с - коэффициент теплового расширения основания/

Анализируя это уравнение, установили, что TDn будет ■-иметь '•ем более низкое значение, чем ниже температура появления температурных "напряжений Ti в -асфальтобетоне, чем высе прочность при растяжении Rn и коэффициент Пуассона ji в асфальтобетонном покрытии, чем к. .:се юдь^ь упругости Е* и коэффициент теплового- расширения покрытия tía и чем. больше коэффициент теплового расширения основания «о.

Была выдвинута гипотеза, . что кровельные бк^умокерамзитовые асфальтобетоны будут обладать низкими температура,:л растрескивания Трг'. в сравнении с обычными асфальтобетонами на плотных заполнителях в силу невысоких моделей -упругости, достаточно высокой прочности на растя —теге (т.к. этот- материал обладает ейсоким внутренний трением) и минимальной разницей.коэффициентов теплового расширения покрытая «а и основания cío (т.к. основанием служит утеплитель - кэраызиювкй гравий). Исходя из анализа предыдущих теоретических разработок, и предварительных^ эмпирических исследований, предположили. что мелкозернистые битушкерамзитовые композиции будут иметь высокие тепло-, годо- и треаякостойкость з силу очень высокой адгезионной способности заполнителя к повышенного внутреннего трения ь сравнении с обычными асфальтобетонам на плотных заполнителях. Высокая ад. езионная с^рсобность керамзита объясняется силь'¡о развитой поверхность^ зерен. Имеющиеся в заполнителе поры будут полностью заполняться вяжущим в результате вакуумного эффекта (при остывании уложенного горячего битумоке-рамзитового асфальтобетона, когда битум еще маловязкий, за счет резкого уменьшения в объеме раскаленных газов в порах заполнителя' будет создаваться низкое давление - вакуум и под его действием битум будет заполнять поры, создазая однородную, высокопрочную структуру материала). ° о .

. зТагам образом, в результате выполненных исследований выявлены теоретические предпосылки возможности использования легких асфальтобетонов ¡¡а пористом заполнителе (керг^зг^овом песхе) 'в качестве материала для кровельных стяжек.

Исходя из вышесказанного можно заключить, что кровельные стяули из легкого асфальтобетона на керамзитовом jsoKé должны быть более трещикостойки, а значит более долговечны, чем стяжки кг асфальтобетонов на • плотных заполнителях и тем бодэе -цемент-, rio-nec'ííiuue стяжки.

..." 9 " !.

Глава 3. Экспериментальные исследования, разрабстса составов и технологии производства легких кровельных битумокерамзнтовых асфаяьтобетог-.'в.

• В третьей главе приведены основные результаты исследований физики-механических свойств битумокерамзнтовых асфальтобетонов.

Был спроектирован гранулометрический состав асфальтобетона на плотном заполнителе песчаного типа Д (прототип) и состав биту-мокерамзитового асфальтобетона песчаного типа Д непрерывной гранулометрии. принятый для дальнейших исследований.

Были использованы следующие материалы: керамзитовый гравий марки 400, высевки известнякового щебня, песок природнчй крупнозернистый, минеральный порошок известняковый. В качестве вяжущего использовали неф' тные дорожные битумы марок БНД 40/60, БНД 60/90 и ВИД 90/130.

Исследования физико-механических свойств битумокерамзнтовых асфальт обетонов проводили на образцах-цилиндрах диаметром и высотой 50 мм. Стандартные физико-механические свойства определяли в соответствии с ГОСТ 12801-84.

Для определения оптимального содержания и марки битума исследовалось влияние количества и марки битума на свойстьа битумокерамзнтовых асфальтобетонов (табл. 1).

Марку по морозостойкости битумокерамзнтовых асфальтобетонов определяли согласно ГОСТ 10060-87.

Ва~шм вопросом в технологии битумокерамзнтовых асфальтобетонов является определение основного технологического ..лраметра их приготовления: оптимальной температуры перемешивания Тп минеральной части с битумом. о ■ ' ИСследов^ы битумокерамзитовые асфальтобетоны с различным Ч содержанием и маркой битума при температурах перемешивания смесей 160, 180, 200 и 220 °С.

При повышении температуры перемешивания значительно возрастают прочностные характеристики битумокерамзитовых асфальтобетонов, а водостойкость увеличивается незнач гельно (рис. 1).

В результате исследований определено оптимальное содержание битума для битумокерамзнтовых смесей, которое составляет 9,5 -10,0 % по объему. Наиболее эффективно применение для битумокерам-эитовых омесей вязких дорожных битумов марок Ь.Д 40/60 и Б11Д

вот:

Покпзано, что прочностные характеристики битумокерамзитового

-Юг

Таблиц!. 1

Флв'лко-мохэпические свойства битуюкерамзитовых ас&аль тсбетонов с раглячнкм содержанием и марками битума

1 Смесь|Марка Содер- Плот- ЕС- ■ На- Набу- Коэф. Коэф. Предел

! б;:ту- :та>2 ■ ность ДО- бу- хание водо- дли- прочности

I ма битума р' . на- ха- после стой- тель- при сжатии.

| в сме- кг/м3 сы- ние длит. кости ной . МПа

г-и 7 и ЕОДО- водо-

1 С-И, /а ще- Л, То КБ

Ь ПО ние нас., стой-

1 объему V, * кости йо Яго Ибо

X кИд

N 1 БНД 8,5 1660 11,2 0,65 1.3 1,01 0,63 13,1 6.4 3,0

40/50 ' 9,0 1670 9,5 0,25 1,25 1,06 0,90 14,6 7,3 3,6

9,5 1680 4,57 0,10 0,95 1,08 0,95 ,5,1 7,9 4,1

10,0' 1637 4,20 0,10 С, 85 1,08 0,95 14,8 7,7 3,9

10,5 1690 2,50 0,10 0,64 1,10 0,94 14,4 7,5 3,2

' N 2 БНД 8,5 1670 13,7 0,13 1,43 0,86 0,62 12,0 6,1 2,3

60/90 9,0 1675 10,8 0,13 1,34 0,96 0,70 12,4 8.4 2,4

9,5 1683 8,0 0,12 1,20 0,99 0,73 12,5 6,5 2,5,

10,0 1690 5,2 0,10 0,94 0,99 0,87 13,8 6,0 2,4

10,5 1700 3,8 0,10 0,95 0,80 0,90 15,4 5,8 2.3

N 3 БНД 8,5 1672 14,2 0,92 1,36 0,85 0,62 9,6 4,0 1.5

90/ 9,0 1673 11.0 0,81 1,30 0,37 0,64 10,5 4,1 1-Гб

130 9,5 1687 9,6 0,64 1,26 0,80 0,66 11,1 4,2 1.7

10,0 1695 5,7 0,42 1,22 0,92 0,68 . 1и,8 4,3 1//

10,5 1710 3,8 0,21 1,19 0,38 0,71 10,2 4,3 1.7

асфальтобетона значительно' вкше0 аналогичных'асфал*1ооетонов на. плотном заполнителе, что обусловлено повышенней деформативностью, малыми модулями упругости и . нвк^^лии жесткостью заполнителя в бИхумокераыЕйтовых асфальтобетонах. . ""

Установлено, что водонаоыщенке и набухание битумокерамзито-вых ?офальтобетонов аакономе{5по покижаютоя с увеличением содержания и вязкости битума в смеси.

- 11 -

В результате испытаний битумскерамзктовых гяЗаитсбетояс мороеостойкость опрс-двлсч.ч» марка па мор-эзсстоГяссс^к F, га; составила 150 циклов г&чрраяивгияя-оттаизакия.

Влияние температуры геремзтвания на юдостойюзть (вогх; сьпценвэ W, коэффициент водостойкости кЕ) бип'нокераадпгпш«

фальтобетс'юв

■в на

-стаи

I60

ЙОО 2¿О

1 сС

¡ъО iCO

Ьс. 1

гоо

—-—----битум М£рки 1Л1Д 4С/50

1 - содержание битума в бптумзкор&>.йи?сгой см».-;н 8,5

2 - ссдержакка битума в битуксюзраизятовой см-: ;и 9,5 X

Глага 4. Исследование третиностоГ./";?»' _jCtc,'рг.1 'г~

рении и долговечности'битуюк9Раы5ято5и-' ' ~ т v>

В главе четвертой- приведены 'осно?ыгч p"V-t-"i;<i л- v i л »•;. тревамостойкости, долговечности и устол^игос п к сг-и>ч ..

Для оценки ' трецинсстойкбстк ;юлол: зсмоглг а;то r.-i i ■ -тановку для определения' напряжений, деформации я температур хгуп-костй в материалах, разработанную в ВавНИИКП Печеным Б.Г. я Лосевым В. Л. При испытаниях образцов балочек-восьмерок - определяюсь-температуры растрескивания битумскерамзито.вых аефальтсбетсмоя.

Исследовалась зависимость- 'температур растрескивания би-тумокерамзитовых асфальтобетонов и асфальтобетонов из алотнык ■ заполнителях от-марки и содержания битума в смеси (т?си;. ,").

Исследовалось влияние -температур" перемешивания зри приготовлении битумоцераМзитовкх смесей.на температуру растрескивания Тра битушкерамзитовых- асфальтобетонов при • следующих тп: leo. 180, 200 и 220 °С. Полученные■зависимости показаны на рис. 2. Эти

Даблица 2

Зависимость температур растрескивания Тра битумокераывитовьи асфальтобетонов от марки и содержания битума в смеси, % по объему

Содержа»!"? битума в,смеси, % по объему

Температура растрескивания, Тра, °С

Смесь N 1 на битуме БНД 40/60

Смесь N 2 на битуме оБНД 60/90

0,5 3,0 9,5 10,0 10,5

-33,0 -35,0 -36,4 -37,0 -36,5.

Зависимость температур растрескивания от температуры пе-° ремеиивания при приготовлении Тп битумокерачзитовых смесей

Трэ/с

1 - смесь М1 на битуме марки БНД 40/60;

2 - смесь N2 йа битуме марки БНД 60/90;

3 - смесь N3 на битуме марта ВН? 90/130

Рис. 2

зависимости имеют, явно выраженный экстремальный характер.

. Старегйе асфальтобетона можно охарактеризовать повышением' его температуры растрескивания под действием погодно-клшатичес-факторов. Изменение температур растрескивания Тра в битумоке-

рамзитовых кровельных стилках в процессе эксплуатации определялось на основании испытаний образцов битумокерамзитовых смесей на старение в естественных условиях и при испытаниях в лабораторных условиях по режиму, мо'делирующему эксплуатационные воздействия. При лабораторном режиме старения бит/кокерамзитовых асфальтобетонов температуры покрытия понижались от летних максимальных до минимальных зимних с последующим быстрым переходом от низких к высоким '.в течение 2-3 суток ступенчато о выдерживанием образцов-ба-лочек на каждой ступени при температуре, изменяющейся по циклу суточного колебания температур в данном климатическом районе.

Сбразцы-балочки подвергали суточным колебания)! температур в течение 3-5 циклов на каддой ступени, что достаточно, как гыло установлено, для протекания в образцах основных процессов фазовых превращений. После'достижения минимальных зимних температур в.течение одних суток осуществлялся переход до эквивалентной температуры Тэ (при которой га б суток произойдут такие же. химические превращения в испытуемых образцах как.и.при эксплуатационных переменных температурах в течение 1 года, за исключением свойств при превращениях, происходящих в образцах при старении в течение 2-3 суток при переходе от максимальных летних к минимальным еш-ним температурам). 30 суток лабораторного старения по описанному реяаоду аналогичны. 1 году старения .битумокерамзктового покрытия в естественных условиях г.. Ставрополя. Это подтверждает ягмснение Тра в лабораторных и естественных условиях испытательного полиго-• на, показанное;на рис. 3.

Лспольвуа методику . лабораторного моделирования естеств^лких условий старения' битумокерамзитовых- асфальтобетонов, ойисанную Выше, установили долговечность .кавдой' из ■ исследуемых смесей (рис. 4), которая определяется временем, в.течение которого температура растрескивания асфальтобетона Трв достигает.значения, при-котором наступят отказ покрытия^ Для кровельных покрытий- нами принято, что отказ покрытия, наступит .при образовании хотя бы одной треши-

Дляусловий г. Ставрополя отказ кровельногопокрытия произойдёт при Тра , равной минимальной температуре покрытия за' наб-• людаемый-ряд лет (47. лет) Тп . которая определяется по уравнению:

а Тв + 4,"'

: Где Тв - минимальная температура воздуха за наблюдаемой период

Изменение температур растрескивания образцов из битумокерам-зитовых асфальтобетонов Тр9 в процессе выдерживания у к в естественных условиях 'П при лабораторном режиме старения

т?.вс

-м

•42

О

1992 1997 ГОД.1-.,

X » IV VI «¡1! X н IV . ЧОС.Ш

о 2 и 6 6 Ю \г 15 Й 20 22 2'', месжу>

1 1 1 ^ - ' Г> ......

■ 1 ' 1 - ---

Т~ 2/ ■ 1 ' 1___Г—--—

ю

20

Х>

50

¿0

^лиТ.суг,

1 - смесь

2 - смесь

3 - смесь

-- естественные условия старения

--лабораторный режим старения образцов

Н .1 на битуме марки БНД 40/60; Н 2 на битуме марки БНД 60/90; N 3 на битуме марки¿>НД 90/130 Рис. 3

а

(47 лет), которая составляет -28 °С, соответственно Тра будет равна -24 °С. Кривые изменения Тр® битудодергмвитовык образцов при испытании в лаборгкгорных условиях при определении их долговечности представлены на рис. 4. ;

В результате исследований трещиностойкости доказано, что температуры растрескивания Тра битумо1Йрамзитову{ асфальтобетонов значительно (на 9 - 11 С) ниже Тра обычных асфальтобетонов на плотном заполнителе. .Наиболее низкие Тр® битумокерамвитовых ,'асфальтобетонов соответствуют оптимальному ¿од-ржанию битума в смеси. Установлено, что Тра битумокерамзитовых асфальтобетонов'понижаются с понижением вязкости битума.

Установлено, что повышение температуры перемешавадия Тп влияет на температуру растрескивания Тра . Зависимости Тр® от Тп имеют, явно аираженный экстремальный характер. Определены оптимальные .Тп для бйтумокерамзитовых смесей,: которые соответствуют длл смесей нч битумах марок соответственно: БНД .40/60 - 210 °С,

Изменение температуры растрескивания битумокераызитозых асфальтобетонов Тра в процессе старения по лабораторному режиму

2 - на битуме марки БНД 60/90;

, 3 - на битуме марки 90/130 •

Рис. 4 .

БНД 60/90 - 202 °С и БНД 90/130 - 194 °С.

Значения Тра битумокерамзнтовых асфальтобетонных образцов, приготовленных при оптимальных Тп на 3-4 °С ниле чем Тва образцов, приготовленных при стандартных Тп .

Из' анализа изменения Тра битумокерамзнтовых асфальтобетонов как при естественном, так и лабораторном режимах старения установлено, что старение таких асфальтобетонов протекает достаточно медленно. °

Установлено, что долговечность битумокерамзнтовых асфальтобетонов довольно высока и составляет для смесей на битумах марок, соответственно: БНД 40/60 - 17,5, БНД 60/90-16,0 и БНД 90/130 -14,2 условных лет.

Глава 5. Разработка конструкций и технологии устройства кровель с . использованием кровельных битумокерамзитовы.; асфальтобетонов. - Разработка технологии производства кровельних битуиокерам-зитовых смесей.

Исходя из опита устройства конструкций кровельных покрытий и вшеизложенных исследований разработали 2 варианта конструкции кровельке использованг-зм битумокерамзнтовых асфальтобетонов:

- вариант 1 - кровельное покрытие с монолитной битумокер™-зитовой стяжкой (рис. 5, а); .•>

О .. - вариант 2 - кровельное покрытие, из комплексных плит повышенной вавсдской готовности с использованием битумокерамвитовых асфальтобетонов (рис. 5, б).

Конструкции кровельных покрытий с использованием битумоке- '.'• рамайтового асфальтобетона с монолитной стяжкой (а) и комплексных

плит покрытия (б) а ■ б ■

ЯГ»*»?—г-тргг-

к > \ ч г */ \ )

с .^с • <Дсусд ^о --о О. °

1 - железобетонная плита покрытия; 2 - пароизоляция; 3 - теплоизоляция (насыпной керамзитовый гравий); . 4 - стяжка из битумоке-рамзитового асфальтобетона; 5 - кровля иэ эмульсионной, битумной мастики; 6 - бортики из тяжелого бетона; 7 шов между плитами, баполненный битумокерамзитовым асфальтобетоном

■ Рис.. Б .

Детально разработаны конструкции примыканий к парапетной па- ¡.-, нели, конструкции усиления кровельного ковра вокруг водоприемной воронки и конструкции усиления кровельного ковра в местам пропуска через кровлю труб. -У

■ Проведенные исследования в лабораторных и производственных условиях позволили выяснить, иго технология производства ситумо-керамзитовых смесей для кровельных стяжек в сущности не отличается от технологии производства асфальтобетонов. .

Изготовление битумокерамвитовых "^соеи в процессе' опыт-ио-п.юмышлеиных испытаний проводилось на стандартном технологи-, ческом оборудовании для производства асфальтобетонов.

Устройство кровель с использованием Ситумокерамаитовых ао-фальтсоетонов в них в. качестве стяжек предполагает применение

стандартного оборудования и позволяет произзод::—э рз-ьоти о гол?-' коврекенным дополнительны^ обучением _специ ¿агистов-кровел!.-си® г. '* ■ Резюмируя вызеизложенноз, хочется огмзтить, "то р;т:?а::отгонке конструкции кровель с яслольвованяем би?умо;:ссамз;::ог;1>; асфальтобетонов .выгодно отличаатся. от прототипов .из асфадгтэ5с-?окоз на плотном''заполнителе ггре1Шу-!цзство:2 в весе ( конструктивный слей - стяжка - легче на 28-30 % прототипа), сокргшжлем слаоп щавельного покрытия, простотой их устройства и сокра^-жом затрат времени на производство кровельных работ.

Применение комплексных длит покрытия, вклн:чг^:±":>: ь сьссм составе битумокерамзатозые асфзльтобегош, та»же сократит производства^кровельных работ без'ущерба их качеству.

Глава 6. Опьтно-поомьаленяые легких крэвел'-ных

асфальтобетонов и зтокомическая 'зЯ.сктквиоста !;сдельзо^';л':' ло-г-;-:и>: асфальтобетонов в кровлях.

Оглщно-промьалекна^ партия . битумежр,. .гитово'й ^¿.альтоСетон-кой .смеси для устройства кровельных стакек была ивготзьлэна -на асфальтобетонном. заводе Ставропольского СУДР по резраЗстачной автором -технологической схеме у Инструкции на крололыше бктумоке-рзмвитовые смеси.

Устройство монолитной стяжки из опытно-преш-галенной тети:; бигуиоквраизиТовой смеси производилось АО'"Интерстрой" ка строительстве ш^уро^консервировочного цеха Ставропольского . масскокби-ката- в августе 1991 года. ■ •

Бая-проведен расчет -экономической эффективности производства, и применения'-. битуьйзкерамзитознх асфальтобетонов. Экономический эффект от снижения себестоимости рассматриваемых смесей з сравнении с обычными гсфальтобетс&нымл смесями составит з деках 1393 .года 823,76 руб. на 1 тонну продукта. Годовой экономический -эффект от производства и применения бктумокерамзитовой смеси составил е..ценах 1993 г. 6766,32'тыс. руб. при годовом объеме зипузка продукции 7000.. тонн. Годовой экономический а5Фект от' увеличения долговечности на .11 лет битумокерамзитового асфальтобетона. по сравнению о. асфальтобетоном ка плотном заполнителе составил ' 5102,72 тыс. руб. на 100 м2 покрытия (в ценах 19ЭЗ года)

' СИНИЕ' ВЫВОДЫ ' ' • 1. .Ив результатов гпааива состояния вопроса гГс устройств'/ "кровель промышленных и гражданских зданий, и обзора работ огечест-

венных и зарубежных исследователей по используемым кровельным материалам следует, что конструкции кровельных покрытий в настоящее время являются многослойными, имеют низкие эксплуатационные характеристики (особенно при использовании традиционных битумных рулонных • атериа.-^в).

Сложность производства и примененияj высокая стоимость новых кровельных материалов (рулонных битумных, дегтевых, полимерных) и ограниченная практика их применения не позволяют^ широко внедрять их в производство.

В настоящий момент существует необходимость в создании новых, более простых е производстве и применении, недорогих, высококачественных и удовлетворяющих современным требованиям (малые плотность и вес, высокие водо- и трещиностойкость и долговечность) кровельных материалов.. ;.

2. Выявлено, на основе проведенных теоретических исследований, описывающих напряженное состояние асфальтобетонных кровельных покрытий, что, как и для дорожных асфальтобетонных покрытий, наиболее реально его , характеризует температура растрескивания покрытия Тра , зависящая от прочности на растяжение 1?р , модуля упругости Е1 , коэффициентов теплового расширения покрытий и основания под него аа , осо, коэффициента Пунсона ^ и коэффициента Сх • Исходя из проведенных теоретически исследований, выявлено, что наиболее перспективным является применение в качестве кровельных стяжек легких асфальтобетонов на пористом заполнителе (керамзитовом песке).

3. Установлено закономерное понижение водонасыщения и набухания битумокерамзитовых асфальтобетонов с увеличением содержания битума в смеси и вязкости вяжущего. На основании экспериментальных исследований выявлен, что прочно&гные характеристики и теплостойкость асфальтобетонов на керамзитовом песке значительно выше, чем аналогичных асфальтобетонов на плотном заполнителе, что обусловлено повышенным внутренним трением ^ "-чких асфальтобетонах.

4. Выявлено еакономерное понижение температур растрескивания Тра битумокерамзитовых асфальтобетонов с понижением гязкости битума. Установлено, что наиболее низкие Тра битуыокераг,эитоБЫХ асфальтобетонов соответствуют оптимальному содержания битума в них-. В результате испытаний на трещиностойкость доказано, что температуры .растрескивания- Тра битумокерамзитовых асфальтобетонов на °С ни.*е Трй обычных асфальтобетонов, на плотных заполните-

лях. Определена марка по морозостойкости исследуемого материала., которая составила 150 циклов замораживания-оттаивания. . б. Установлено влияние изменения температуры перемешивания Тп при приготовлении горячих битумокерамзитовых смесей на теплостойкость и прочностные характеристики материала. Повышение Тп еначительно повышает эти показатели в битумокерамзитовых асфальтобетонах.

6. Экспериментально установлено влияние повышения температуры перемешивания Тп при приготовлении битумокерамеит&ых смесей на температуры растрескивания Тра битумокерамзитовых асфальтобетонов. Повышение Тп приводит к законному понижению температуры растрескивания Тра . Зависимости Тра от Тп имеют явно выраженный Цсстремальный характер. Установлено, что Тра битумокерамзитовых образцов,;приготовленных при оптимальных температурах перемешивания ( соответствующих для битумокерамзитовых смесей на битумах марок, соответственно: БНД 40/60 - 210 °С, БНД 60/90 - 196 °С и БНД 90/180 - 194 °С) на 2-4 °С ниже, чем Гра образцов, пригоТз-лейных лри стандартных Тп .

: 7. Установлено влияние марки битума на долговечность битумокерамзитовых асфальтобетонов. Долговечность таких материалов высокая и составляет для асфальтобетонов на битумгч марок соответс1 твенно: БНД 40/60-17,5, БНД 60/90 - 16, БНД 90/130 - 14,2 условных' лет. "'

8. Лз анализа температур•растрескивания битумокерамзитовых асфальтобетонов как при естественном, так и при лабораторном'ре-

, жимах старения, установлена кинетика старения таких материалов. ; Старение битумокерамзитовых асфальтобетонов протйгает достаточно медленно. °

9. В результате проведенных экспериментальных исследований спроектированы оптимальные, составы кровельных битумокерамзитовых асфальтобетонов; определено оптимальное содержание битума для-та-юи смесей, котороесоставляет 9,5 -10,0 X по объему. Установлено, что наиболее эффективно применение для 'битумокерамзитовых асфальтобетонов вязких дорожных битумов марок БНД 40/00 и Б1Щ 60/90.

Э. Исходя ;13 результатов исследований битумокерамзитовых , асфальтобетонов и обобщения опыта устройства кровель с использованием в качестве выравнивающих стякек из асфальтобетонов раара-ботата оригинальные конструкции кровель в монолитном и сборном ; (комшгетеные плиты) исполнении. Битумокерамаитоеые асфг^зтобето^

рексм«;'ду.:-тсд применять в кровельных конструкциях в качестве с-а-ХсК, 0?.:i0spcV,eHH0, выполняющих роль утеплителя и гидроизоляции. ^ ?йЗре201йНКУУ конструкции выгодно отличаются от прототипов из ас-, фслътсбот-лсо на плотных заполнителях по кассе, снижением толщины слсйв крсгсжного покрытия, простотой устройства и сокращением еатрг? времени на производство кровельных работ. •

Детально разработаны конструкции -сопрякевий с парапетами, водоприемная ворсака.\ги, выходящими трубами и другими уздами в кровле с применение!,:'стяжек из битумокерамзктовчх асфальтобетонов.

11... Разработаны технология производства и технология . усгт ройсг^а"к::овель с.применением битумскерамгитовых асфальтобетонов, псзвсля.сзпо кспсльвог&ть стандартное современное ■ оборудование, прпмекгтааеся для производства к ^/кладки обычных дорожных асфаль-.тсСотснов.

12. Расчетный годовой экономический зффек? от производства и' пухдекоаия кровельных битумокерамзитовых смесей при гс гвои выпуске продукции 7000 тонн составил 5?ö6,32 тыс. . руб.' (в ценах 1323 года). Зкзисмически'й эффект- ст снижения себестоимости рассматриваемых смесей составил 823,76 руб, на «. тонну, (в ценах 1SS3 года). Годозой экономический эффект от 'увеличения долговечности • Ka il лот битумокерамзитовых асфальтобетонов по сравнению с обычными асфальтобетонами составил 5102,72 тыс. руб. на 100 м2 покрытия (в ценах 1993 года). ' .

Ссковше положения диссертации опубликованы в следующих работах: . • ....

1. Бсрксенко Ю.Г., Печеный Е.Г., Каракуц В.В. Исследование свойств битумэкерамзитовых 'смесей// Известия вузов. , Стрйительст-ЬО,' 1993. - N 10.. - С. 18.

2. BorisenkoY., Pechyony В., Karalaits V... Ponomarenko 6. control Of Formatinn. v^ccity' üf Asphalt Concrete Based On Bitumen Emulsions// Abstracts.. Fi^st Congress On Emulstcu.'19-22 cot. -19S3. - Paris, 1S93. - p. 246. ' w;-: , .

3. Борксекко Ю.Г. ■ Битумокевамя'ггс^е смеси// Тез. докл. на III науч. конф.. "Штериалы для строительных гонструкций". -> Днепропетровск, 1994. - С. 36-37. ' .-. , ' ^ ... • '

4. Положительное решение ВНКИГПЗ на выдачу патента России по: оаяЕке «¿изобретение N50&6554 Покрытие/ Ю.Г. Бррисецко, ' Б

-. • - 21 -Печеный, Г.Н. Пономаренко. - от 16 сентября 199^ года.

ЛР N 020818. Подписано в печать' 23.11.94. Формат 60x84 1/16 Бумага писчая. . . .Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. ' '

Копировать но-множитель ный участок СтГТУ г. Ставрополь, пр. Кулаков:, 2