автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Модификация дорожного асфальтобетона резиновыми порошками механоактивационного способа получения

На правах рукописи

ИВАНОВА ТАТЬЯНА ЛЕОНИДОВНА

МОДИФИКАЦИЯ ДОРОЖНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА РЕЗИНОВЫМИ ПОРОШКАМИ МЕХАНОАКТИВАЦИОННОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 (МП жз

Улан-Удэ-2009

003482494

Работа выполнена на кафедре «Дорожное и строительное материаловедение» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Прокопец Валерий Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Печеный Борис Григорьевич

кандидат технических наук, доцент Балабанов Вадим Борисович

Ведущая организация:

ОАО «Омский СоюзДорНИИ»

Защита состоится « 26 » ноября 2009 г. в 11.30 на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.01 при Восточно-Сибирском государственном технологическом университете по адресу: Респ. Бурятия, Улан-Удэ, Ключевская, 40-а. Наш факс: (3012) 43-14-15, общий отдел.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Восточно-Сибирского государственного технологического университета.

Автореферат разослан « 24» октября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 212.039.01 Л.А. Урханова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Непременным условием повышения эффективности дорожного строительства является повышение качества дорожно-строительных материалов. В настоящее время темпы строительства автомобильных дорог сдерживаются высокой стоимостью или отсутствием кондиционных дорожно-строительных материалов. Перспективным направлением развития является совершенствование технологий использования отходов производства. Применение асфальтобетонных смесей на полимербшумных вяжущих позволяет повысить качество дорожного асфальтобетона в покрытии автомобильных дорог. Однако эти технологии являются дорогостоящими, требуют специального оборудования.

Исследования в области механоактивации позволили использовать в составе асфальтобетонной смеси большую группу исключительно трудно утилизируемых техногенных продуктов и отходов, а именно, резиновой крошки, получаемой из старых автопокрышек и других резино-технических изделий. При этом решаются острые экологические проблемы.

Дальнейшее улучшение физико-механических свойств дорожного асфальтобетона связано с уменьшением размеров резиновых частиц, увеличением степени их активации. Однако все существующие в настоящее время способы механического измельчения и активации резиновой крошки являются энергоемкими. Кроме того, возникающие в процессе помола электрические поля являются причиной налипания резины на рабочие органы измельчителя, происходят процессы коагуляции мельчайших резиновых частиц, вследствие чего значительно затруднено получение тонкодисперсных резиновых порошков. Резервы развития в данном направлении находятся в сфере совершенствования технологии получения порошков на основе резины за счет совместного измельчения с абразивным компонентом. Поэтому теоретические и практические исследования в области улучшения физико-механических свойств дорожного асфальтобетона введением порошков на основе резины до настоящего времени являются актуальными.

Связь темы диссертации с общенаучными (государственными) программами и планом работы университета. Работа выполнялась по координационному плану Межвузовской научно-технической программы «Архитектура и строительство», а также госбюджетных НИР по программам Росавтодора и губернатора Омской области «Модернизация и развитие автодорог Омской области до 2025 года», Проект # 1ЩС1-5052-ОМ-05 Фонда Гражданских исследований и Развития США.

Цель работы: повышение эффективности дорожного асфальтобетона применением резиновых порошков механоактивационного способа получения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. провести анализ модифицирующего эффекта применения дроблёной резины в составах асфальтобетонных смесей и обосновать необходимость

тонкого измельчения резиновой крошки;

2. теоретически обосновать способ получения высокодисперсного порошка на основе резины путем совместного измельчения в аппаратах ударно-скоростного принципа действия резиновой крошки и абразивного компонента;

3. исследовать влияние кинематических и конструктивных параметров измельчителя ударно-скоростного принципа действия и свойств исходных материалов на характеристики получаемого порошка;

4. исследовать физико-механические свойства асфальтобетона, модифицированного резино-песчаным порошком, полученным в лабораторных и производственных условиях. Установить экономическую эффективность результатов исследований.

Научная новизна исследования:

1. Установлена взаимосвязь тонкости измельчения материалов в аппаратах ударно-скоростного принципа действия, определяемая свойствами исходного материала, конструктивными и кинематическими параметрами аппарата, позволившая теоретически обосновать и экспериментально подтвердить показатель К1 (критерий интенсивности измельчения материала), с помощью которого убедительно доказано, что для получения высокодисперсного резинового порошка путем помола в дезинтеграторе резиновой крошки требуется значительное количество энергии.

2. Получен декремент активации материалов фк), характеризующий убывание энергии активации разрушения материала в результате измельчения в дезинтеграторе, позволивший:

- получение максимального механоактивационного эффекта измельчения резиновой крошки совместно с песком;

- значительное снижение энергоемкости процесса получения резинового порошка (при помоле совместно с песком);

- решить проблему налипания резины на измельчающие органы дезинтегратора за счет их самоочищения в процессе помола с абразивным компонентом.

3. Исследования микроструктуры резино-песчаного порошка выявили губчатость резиновых микрочастиц, что подтвердило эффективность разработанного способа измельчения и активации резиновой крошки совместно с песком,

4. Установлены закономерности влияния соотношений между песком и резиновой крошкой, а также количественного содержания в асфальтобетонной смеси резино-песчаного порошка на физико-механические свойства асфальтобетона. Полученные, закономерности являются научно-технической базой для разработки рациональных составов и технологии производства этих материалов.

Практическая значимость 1. Предложенные критерий интенсивности измельчения и декремент активации позволили обоснованно подойти к проблеме выбора как

рациональных параметров механической обработки, так и степени активации измельчаемых материалов в аппаратах ударно-скоростного принципа действия, что позволило на практике получить резиновый порошок с заданными свойствами, тем самым обеспечивая более широкое использование отработанных автопокрышек при производстве асфальтобетона.

2. Разработана технология получения резино-песчаного порошка, максимальная эффективность которого по отношению к асфальтобетонной смеси обеспечивается при соотношении резиновая крошка:песок как 1:2.

3. Показано, что наблюдается увеличение физико-механических показателей асфальтобетона как минимум на 12-15% по сравнению с эталоном при содержании резино-песчаного порошка в асфальтобетонной смеси в интервале 0,7-1,5% от массы минеральной части.

4. Применение асфальтобетонной смеси с добавкой резино-песчаного порошка позволяет уменьшить толщину слоя предлагаемого асфальтобетона при одинаковой прочности покрытия, что дает экономический эффект порядка 11.4%.

Внедрение результатов работы осуществлено в 2007 г. при строительстве опытного участка а/д «Куйбышев-Северное км 57-60 в Куйбышевском районе Новосибирской области с применением резино-песчаного порошка.

Получен патент на изобретение.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

- Всероссийская научно-техническая конференция «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века», посвященная 90-летию со дня рождения доктора технических наук профессора В.Д. Белого. 6 -7 декабря 2006 года, г. Омск, СибАДИ.

Международная научно-практическая Интернет-конференция «Современные методы строительства автомобильных дорог и обеспечение безопасности движения». 2007, г. Белгород, БГТУ им. Шухова.

- Международная научно-практическая конференция «Научные исследования, наносистемы ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии». 18-19 сентября 2007, Белгород, БГТУ им. Шухова.

- Международный конгресс «Машины, технологии и процессы в строительстве» 6-7 декабря 2007 г., Омск, СибАДИ,

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованных источников, включающего 116 наименований, 7 приложений и содержит 161 страницу машинописного текста, 31 таблицу и 50 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и поставлены задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации результатов работы.

В первой главе приведены результаты изучения состояния проблемы.

Разработка технологий улучшения свойств дорожных асфальтобетонов применением битумов, модифицированных полимерами, особенно актуальна для областей, не имеющих месторождений каменных материалов. Асфальтобетонные смеси на полимербитумных вяжущих применяют для повышения трещиностойкости и сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий на дорогах с тяжелым интенсивным движением. Технология применения полимербитумных вяжущих (в частности на основе блоксополимеров класса СБС) не всегда может быть реализована из-за недостатка финансовых средств, отсутствия дополнительного оборудования.

Альтернативным решением является использование резиновой крошки, получаемой из старых автопокрышек, что позволяет решить острую экологическую проблему засорения окружающей среды отходами резинотехнических изделий. Результаты исследований по использованию резиновой крошки в дорожном строительстве опубликованы в работах A.B. Руденского, Б.Г. Печеного, Б.М. Слепой, Л.Б. Гезенцвея, Н.В. Горелышева, А.И. Лысихиной, Г.К. Сюньи, И.М. Руденской, B.C. Прокопца и др. Выполненный обзор литературы показывает, что асфальтобетонные смеси с добавкой дробленной резины улучшают физико-механические свойства дорожного асфальтобетона, повышают трещиностойкость при пониженных температурах и сдвигоустойчивость при повышенных температурах.

Рассматриваются два основных способа добавления резиновой крошки в асфальтобетонную смесь: сухой способ и мокрый. Установлено, что при любом способе ввода резиновой крошки улучшение свойств асфальтобетона связано с уменьшением размеров резиновых частиц. Наиболее полно первоначальная структура и свойства каучука сохраняются при механическом измельчении, анализ которых позволяет сделать вывод, что наибольшую степень активации получает материал в результате помола в установках ударного принципа действия (дезинтеграторы и др.). Основными недостатками измельчения резиновой крошки являются: наличие процессов коагуляции мельчайших частиц резины вследствие возникновения электрических полей при помоле; налипание резины на рабочие органы измельчения (билы).

Проведенный анализ позволил выдвинуть гипотезу, заключающуюся в разработке способа совместного помола резиновой крошки с абразивным компонентом с целью повышения физико-механических свойств дорожного асфальтобетона (предела прочности при сжатии, водостойкости при длительном водонасыщении) вследствие уменьшения процессов коагуляции

резиновых частиц. При этом ожидается снижение налипаемости резины на билы, самоочищение их абразивным компонентом в процессе помола.

Во второй главе проведено теоретическое исследование процесса измельчения материала в дезинтеграторе. Разработанные теоретические положения позволяют обосновать способ совместного помола и механоактивации резиновой крошки с песком с целью повышения физико-механических свойств асфальтобетона.

1. Определение динамического разрушающего напряжения при ударе адин .

Примем допущение, что в мельницах ударного принципа действия разрушение материала происходит при возникновении напряжений, больших предела прочности материала. Тогда для нахождения времени разрушения материала можно предложить формулу:

т = а-{(т-оп)-ь-е-са, (1)

где а, Ь, с - положительные постоянные величины при данной температуре; <тп - предел пропорциональности данного материала по теории предельного состояния. Значения коэффициентов а, Ь, с для некоторых материалов найдены и приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Значения коэффициентов а, Ъ, с для некоторых материалов

№ Наименование материала Значения коэффициентов

п/п а Ь с

1 Жесткая резина из бутадиеннитрильного каучука 1,409-106 0,037 0,434

2 Песок 3,322-Ю15 1,869 0,199

3 Гранит 2,913-Ю5 0,11 0,098

В кинетической теории прочности принимается, что разрушающие напряжения линейно зависят от температуры Т. Тогда (1) можно записать:

/ 4-6

а —

Пком

Т -Т

* ПП *■ V,

■(Тм-т)

(2)

где Тим, -комнатная температура, равная 293 К (20 С); Гад-температура плавления; аПком -предел пропорциональности при комнатной температуре.

Формула (2) позволяет находить время разрушения в зависимости от напряжения а, температуры и свойств материала Тт. График зависимости времени разрушения от разрушающего напряжения при различных температурах приведен на рисунке 1.

С другой стороны, при взаимодействии частицы с билом, частицу радиусом г можно рассматривать, как упругую систему, которая совершает колебания. Тогда с учетом (2) получаем уравнение:

0.5л-

■ = а-\<г-

З-Е-а

\тт-т)

(3)

2-п-г ■р-ап

где Т - температура при ударе, а - динамические разрушающие напряжения при ударе; а = адин.

Используя средства

компьютерной алгебры

MathCad, Maple символьно-графическим способом можно найти адт (таблица 2), значение отношения

адин _

■ x(t)-Y ("а -локальные

напряжения, действующие непосредственно на

межатомные связи в отдельных местах тела при статической нагрузке) для определения эффективной энергии активации иф материала при помоле в дезинтеграторе.

Таблица 2 - Значение коэффициента х(1)-У - для некоторых материалов

Рисунок 1 - Время разрушения от разрушающего напряжения s: Т1=291°К; Т2=373°К T3=573°K; Т4=923°К

Т/К Резина Песок Гранит

Один, МПа x(t)Y Сдии. МПа x(t)-Y МПа x(t)Y

293 63,2 42 210,55 4,21 280,9 4,68

373 63,2 42 210,3 4,21 280,89 4,68

573 - - 209,75 4,20 280,87 4,68

923 - - 208,75 4,20 280,84 4,68

2. Анализ процесса измельчения минеральных материалов в установках ударного принципа действия показал, что наряду с общими закономерностями его протекания, существуют особенности, определяемые свойствами материала, характеристиками измельчающего устройства. Был получен показатель К1 (критерий интенсивности измельчения материала), связывающий характеристики дезинтегратора, исходные свойства материала и степень измельчения. К1 введен, как отношение максимальной площади F возможного разрушения силой Р при напряжении а, равном динамическому пределу прочности, к среднему сечению частицы I2:

(4)

Для разрушения частицы необходимо выполнение условия

(5)

где т -масса частицы, ах -ускорение центра масс частицы в проекции на ось х, адин -минимальное динамическое разрушающее напряжение при ударе.

Деформация

Дифференциальное уравнение движения центра масс частицы при ударе будет иметь вид (расчетная схема приведена на рисунке 2):

. (6)

л

С другой стороны, рассматривая частицу массой т как упругую систему и проведя ряд преобразований, уравнение (7) можно записать в виде:

где

Л а?

Е-1 т

+ к2х = О,

(7)

Повгряюсл

Рисунок 2 - Расчетная схема

д :- деформация (смещение центра масс частицы в сторону била); Е - модуль упругости

Общее решение уравнения (7) имеет вид:

х = сх • соб(к • 0 + с2 • зт(А: • .

(8)

Из (8) максимальное значение ускорения, соответствующее максимальному значению силы при ударе, равно:

"Хтлх ~ /= > \у)

Ыт

где к{ - косинус угла падения (угол между нормалью к поверхности била и направлением вектора скорости V подлета частицы).

V

Из (5) с учетом (9) получим: где р - плотность материала частицы. Выражение (10) можно записать в виде:

К1- Р ■=

(10)

'дин

К1 =

л-п-Я-^Е-р-к^ -к2

(И)

30-сг^

где й-радиус окружности ротора, на котором закреплены билы; кг- коэффициент, учитывающий отличие линейной скорости соударения частицы с билом от линейной скорости била, и зависящий от разности скоростей соседних рядов бил; и - количество оборотов в минуту ротора, на котором закреплены билы. Расчетные значения К1 приведены в таблице 3.

3. Практика измельчения материалов в дезинтеграторе показывает, что степень измельчения функционально зависит от свойств материала. Найдем

Таблица 3 - Расчетные значения К1 для некоторых строительных материалов при однократном измельчении в дезинтеграторе УИС-2У

Материал Номер ряда билов Суммарное значение К1

1 2 3 4 5

Резина 0,196 0,294* 0,25 0,375' 0,289 0,434' 0,366 0,549' 0,416 0,624' 1,517 2,276'

Песок 2,108 2,687 3,1 3,927 4,465 16,29

Гранит 1,349 1,419 1,984 2,513 2,857 10,12

Прим.: " бипы с ножевыми рассекателями.

кинетическую энергию Т, необходимую для достижения определенного значения критерия интенсивности измельчения материала Ш.

1

IV

4-

■ = к-

(12)

'дин

'дин

адин

где У-объем частицы. Из уравнения (12) получим

Г = ц-К12, (13)

где //-постоянная для данного измельчителя и материала величина. Пусть значение суммарного ЛУ, достигается при затрате кинетической энергии 7],

а значение суммарного К12 - при затрате кинетической энергии Т2. Тогда

тике

Т2СК1) , • » » »

ТЗ(Ю>

12.-

А7,

(14)

Из формулы (13) видно, что затраты кинетической энергии для измельчения материала с заданными свойствами пропорциональны квадрату критерия интенсивности измельчения ЛУ, т.е. для получения высокодисперсного порошка путем многократного помола резиновой крошки требуется значительное количество энергии (рисунок 3). При измельчении материала происходит его активация, которая существенно изменяет свойства материала, его активность при взаимодействии с другими материалами. Используя формулу эффективной энергии активации материала иф при помоле в дезинтеграторе, найдем величину йк, характеризующую убывание энергии активации разрушения материала в результате измельчения:

Рисунок 3 - Зависимость кинетической энергии Т от суммарного критерия

интенсивности измельчения КГ. Т1(К1)~ для резины; Т2(К1}- для песка; ТЗ(К1)- для гранита.

Dk

N.. • tn

_ v

2• er дин -R-T-r -KI ■ D

3-er,

cT-K'S-k

2-V,

Un

(15)

где йк -декремент активации материала.

Связь между декрементом активации материала и эффективной энергией активации разрушения материала 1/ф:

иф=и0-Ок-и0 или иф={\-Бк)-Щ. (16)

Анализ полученных аналитических и графических зависимостей кинетической энергии от К1 (рисунок 3), экспериментальных зависимостей свойств измельченного песка и резины (рисунок 4, рисунок 5) позволяет сделать выводы: 1) для получения песка и резины одинаковой крупности необходимы затраты энергии для измельчения резины значительно большие, чем для песка; 2) с увеличением величины Ок более активированный получается порошок в результате помола. На основании этого можно предложить способ измельчения резиновой крошки совместно с песком. Использование абразивного компонента (песка) позволяет: значительно уменьшить коагуляцию мельчайших резиновых частиц, что увеличивает дисперсность резино-песчаного порошка; исключить налипание резины на билы в процессе помола вследствие очищения их частицами песка.

100 г

а)

Ц

ее. 08

б)

N

Вв 1

» 1« 27 34 « 54 И 71 «1 90

Рисунок 4 - Зависимость параметров песка при 4-кратном помоле от суммарного критерия интенсивности измельчения К1\ а) модуль крупности Мк(К1)\ б) проход через сито 008, N(KI), %.

Рисунок 5 - Зависимость параметров резины при 2-кратном помоле от суммарного критерия интенсивности измельчения К1: а) модуль крупности Мк(К1); б) проход через сиго 015, А' (К[), %.

В итоге предложенный метод значительно снижает энергозатраты, необходимые для получения тонкодисперсных резиновых порошков, следовательно, и стоимость асфальтобетонов с добавками этих порошков.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований. Основываясь на методе математического моделирования была решена задача планирования эксперимента, проведены экспериментальные работы по планам рассчитанных экспериментов. В качестве функций отклика были последовательно рассмотрены показатели физико-механических свойств асфальтобетона: R°CT, R20«, R5°ok,- пределы прочности при сжатии при 0° С, 20° С, 50° С соответственно, кв-водостойкость при длительном водонасыщении. В качестве плана эксперимента использован трехфакторный центральный композиционный ротатабельный план второго порядка (ЦКРП). Уровни варьирования факторов: х^ -количество активированной резины в порошке (от 0% до 3% от минеральной части); х^т -количество битума (от 5,5% до 7% от минеральной части); Хпе«- количество активированного песка в порошке (от 0% до 6% от минеральной части).

Для автоматизации трудоемких вычислений при обработке экспериментальных данных, геометрической интерпретации полученных результатов совместно использовались компьютерные специализированные математические и статистические Windows-приложения: стандартный пакет Statistica (фирма производитель Statsoft ins, USA), MathCad 200HPRO (фирма производитель MathSoft,Inc). Получены следующие уравнения регрессии в натуральных значениях факторов:

Я°сж = 20.97936 - 2.22651 • Хрез -1.8079 • хбит + 8.37573 • 10'2 • х„еск --0.24864-Xpt,2 -3.21326 • 10"2-хпеск2 +0.26652 .Хра •хбит - (17)

-3.62442-10"2 -Хрез-Хпеск + 6.23539 ■ 10'2-хбию -х„еск;

Я20сж = -7.074001 -1.75208 • хрез + 4.55759 • хбит + 0.330294 ■ х„еск --0.28086-хрез2 -0.44587• xßum2 -2.63413-10"2-хтскг + (18)

+ 0.29876-Хре,-Хбит-,

Я50сЖ =2.94981 + 2.80737 -Ю"2 -Хрез -0.310812- Хбит --3.76096■ 10'2-хтск -0.10014-Хрез2 -5.23797-10'г-x^J - (19)

-1.791904• Ю-2 • Хрез • хпеск + 2.23966 • 10"2 • х6ит ■ хтск',

кв = 2.55052+ 5.37072-Ю-2 -Хрез -0.61112-х6ит +

+ 1.2149М0"2 • хтск -1.99899-10"2-XpJ +5.75230-Ю"2-хбит2 - (20)

-8.1353• 10'4-хисск2 -7.69018829-10'3 -хбит.

Моделирование в среде Statistica применением модуля Nonlinear Estimation и метода User-specified regression позволило получить обобщенное 4-х факторное уравнение регрессии R«« в виде полинома третьей степени:

RcX= 15.26760 - 0.529620.46039-дгбшя - 0.7379- Г + + 0.188494 • хтск + 0.051887 • х, + 0.06408- хбш

.ре, Т- 0.02806- Хръ

Хщск 2

■ Т - 0.00067 • Г- х„еск - 0.85029 • х^/ + + 0.00729- f - 0.00731 • xmcx2+Q№2566-x6um- xrJ +

+ 0.004975-Г- Хр„ + 0.013699- 0.00064 • x6um • f-- 0.00688 • х.

лрез

•рез

оит %бит

лрез 0.00012

Т-0.01136- хбшп

х -f-

лрез 1

(21)

где Г-температура, (от 0 до 50 °С).

6 «

&

а

S ■

% I з 1 <

Н

Л

•■•Г* Y

L \2 1

V с

Содержание реэтвд $

Рисунок 6 - Зависимость водостойкости асфальтобетона при длительном водонасыщении от количества активированной резиновой крошки в резино-песчаном порошке в соотношении 1:2:

1- 6 % битума от мин. части,

2- 5,5 % битума от мин. части

s 12

5 11

1| 10

g.Ci 9

¡2 3

8 b

8.1. 7

ffc 6

I Бит) М-6% от

=.v

чц % ^ Л

\ -4s \ 4 Л

2 \ 3 \ ч

Ч4

О 0.5 1 1 5 2 2.5 Содержание резины.%

'О 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Содержание резины,%

я 1 5г Ь вз

я г,- 13

с. U

и

§1

я £ э* ^

Н°-9

i /1 Бит НИЕ Ы-6°/ часп I от i

И" Г - • • . m щ - »* ---- 2

\ ч \ Л

3 j^jL

4 / о

I 0 5 1 1.5 2 2.5

Содержание резины, %

Рисунок 7 - Зависимость 110СЖ1 1120сж Я50сж от количества активированной резины при содержании активированного песка в резино-песчаном порошке (от мин.части):

1- 6% песка, 2- 4% песка, 3- 2% песка, 4- 0% песка

С од ержант р вины, %

0.5 1 1.5 2 2.5 Содержание резины, %

1.5

яС

и О.

О 88

В в

1.2

06

1_ Л", - Зтум-6 .шнчас % от ги

«со 2/ г/ ъ0ч Л \

4 /

еа

О 0.5 I 1.5 2 2.5 3

Содержание резины, %

0.5 I и Содержание резины, '/•

Рисунок 8 - Свойства асфальтобетона при соотношении резины и песка в резино-песчаном порошке: 1-1:3,2-1:2,3-1.1,4 - при отсутствии песка

Результаты экспериментов приведены на рисунках 6-8 и в таблице 5.

Повышение предела прочности при сжатии Я0^ Я2°сж, &5°сж и водостойкости при длительном водонасыщении кв по сравнению со свойствами асфальтобетона с добавкой одной резиновой крошки связано с тем, что поскольку прочность песчинок в несколько раз превышает прочность частиц резины, то при добавлении песка в резиновую крошку размалываемость резины повышается. При этом происходит активация свежеобразованных кварцевых поверхностей. Кроме ударных воздействий, оказываемых билами на резиновую крошку, резина подвергается одновременно ударным и истирающим воздействиям со стороны песка. Благодаря этому, частицы порошка резины приобретают сильноразветвленную губчатую поверхность, которая, как отмечают многие исследователи, является более активной. На рисунке 9а показана структура механоактивированного резино-песчаного порошка (1:2) при 50-кратном увеличении с помощью оптического микроскопа. При 100-кратном увеличении хорошо видна неправильная форма резиновых частиц, поверхность которых сильно иссечена песчинками (рисунок 96). Полученные частицы по форме аналогичны частицам резинового порошка, измельченного в дезинтеграторе с ножевыми рассекателями (рисунок 9в).

Механоактивационная обработка резиновой крошки совместно с песком

сопровождается разрушением молекулярной структуры, разрушением межмолекулярных полисульфидных связей с образованием и накоплением сульфанильных радикалов и других активных центров. В результате подобного сдвигового и истирающего разрушения на поверхности резинового порошка образуются свободные реакционноспособные связи, микрокристаллы свободной серы, которые совместно со свежеобразованными кварцевыми поверхностями обуславливают изменение физико-механических свойств асфальтобетона.

Рисунок 9 - Механоактивированныйрезино-песчаный порошок (1:2): а) структура порошка (50-кратное увеличение); б) форма резиновых частиц (100-кратное увеличение) в) вид частички резинового порошка, полученного путём: измельчения в дезинтеграторе с ножевыми рассекателями

Опытно-производственные работы проводились ООО «ДСУ-2» при строительстве участка а/д «Куйбышев-Северное» км 57-60 в Куйбышевском районе Новосибирской области с применением резино-песчаного порошка в июне 2007 г. На измельчительной установке УИС-2У производительностью до 2 - х тонн в час был произведен выпуск опытной партии резино-песчаного порошка (в отношении 1:2 по массе), который в количестве 3% от массы минеральной части вводился в асфальтобетонную смесь типа Б. В августе 2007 года были проведены испытания вырубок асфальтобетонного покрытия. Результаты испытаний приведены в таблице 6.

Таблица 5 - Свойства асфальтобетона с 6% битума от минеральной части

(состав 1-1% резины, состав 1У-без резины).

№ Средняя плотность г/см5 Водонас ыщение об% Предел прочности при сжатии, МПа Коэф-т водостойк ости Коэф-т морозостойкости после 25 циклов замораж -отгаив.

1^50 1^20 Ко

I. 2,39 1,21 1,41 4,50 10,6 0,9 0,98

IV. 2,41 1,71 0,98 2,26 11,8 0,86 0,97

1,540' 1,0* 2,20* <12* 0,85*

Прим.: 'требования по ГОСТ 9128-97

№ Предел прочности при изгибе при температуре, МПа Сдвигоустойчивость, при температуре 50°С по:

коэффициенту внутреннего трения сцеплению при сдвиге, МПа

0"С 20 °С 50°С

Г. 1,15 0,37 0,14 0,84 0,38

IV. 0,85 0,21 0,08 0,81 0,35

Таблица б - Результаты опытно-производственных исследований

Перечень показателей свойств Результаты испытаний Значение по ГОСТ 9128-97 для II марки

горячего асфальтобето на типа Б вырубок асфальтобетон ного покрытия

Предел прочности при сжатии, МПа при температурах: 20 °С 50 °С 0°С 4,1 1,39 10,6 3,3 1,34 10,9 не менее 2,2 не менее! не более 12

Водонасыщение, % по объему 1,27 1,28 1,5-4,0

Коэффициент водостойкости после длит, водонасьпцения: 0,89 0,88 0,75

В результате теоретических и экспериментальных исследований:

1. создана интерполяционная модель, позволяющая: исследовать и рассчитывать Я0^ Л20,^ К50ст и к, в зависимости от соотношения компонентов резино-песчаного порошка и битума в асфальтобетонной смеси; определять оптимальное содержание данных компонентов при заданном уровне прочности и водостойкости;

2. Наибольшие значения предела прочности при сжатии при 50° С и водостойкости при длительном водонасыщении достигаются при примерно 6% битума и 0,7-1,5% резины от массы минеральной части в резино-песчаном порошке, взятом в соотношении 1:2.

3. Введение механоактивированного резино-песчаного порошка в асфальтобетонную смесь позволяет получить плавный характер изменения физико-механических свойств асфальтобетона, что особенно важно при применении технологии в производственных условиях, т.к. возможные отклонения дозировки битума и резинового порошка не приводят к значительному изменению эксплуатационных показателей асфальтобетона.

4. Данный способ ввода резинового порошка не требует существенной перенастройки технологического оборудования.

В четвертой главе определена технико-экономическая эффективность. Предложенная технология улучшает эксплуатационные характеристики предлагаемого асфальтобетона. Это позволяет снизить при одинаковой прочности покрытия толщину слоя предлагаемого асфальтобетона, что дает экономический эффект 11.4 %.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1.Из анализа модифицирующего эффекта применения дробленой резины установлено:

а) одним из перспективных методов управления свойствами вяжущего является способ воздействия на нефтяные битумы резиновой крошкой;

б) для эффективного воздействия резиновой крошкой на нефтяные битумы необходимо использование ее в виде тонкодисперсного

порошка, для получения которого наиболее перспективно использование измельчителей-активаторов дезинтеграторного типа; в) основными недостатками существующих технологий получения высокодисперсного порошка на основе резины являются использование специального технологического оборудования (клиновидной формы бил), значительное усложнение технологического процесса с целью уменьшения процессов коагуляции мельчайших частиц резины, что приводит к значительному налипанию резины на измельчающие органы и препятствует получению тонкодисперсных резиновых порошков.

2. Теоретически обоснован способ получения высокодисперсных порошков путем совместного измельчения резиновой крошки с абразивным компонентом на основе анализа найденных зависимостей:

а) эффективной энергии активации при измельчении материала от квадрата критерия интенсивности измельчения материала К1;

б) затрат необходимой кинетической энергии для измельчения материала с заданными свойствами от критерия интенсивности измельчения К1;

в) эффективной энергии активации при измельчении материала от величины декремента активации ¿>к, (характеризующего степень активации материала), пропорционального квадрату К1.

3.Исследовано влияние кинематических и конструктивных параметров дезинтегратора, свойств измельчаемого материала, технологических особенностей (количество повторов измельчения) с дисперсностью полученного порошка с помощью критерия интенсивности измельчения материала К1. Это позволяет задавать необходимый режим измельчения, обуславливающий получение высокодисперсных порошков с целью улучшения физико-механических и последующих эксплуатационных свойств материала.

4.Исследованы физико-механические свойства асфальтобетона, модифицированного резино-песчаным порошком, полученным в лабораторных и производственных условиях:

а) экспериментальные исследования подтвердили теоретические выводы о целесообразности и эффективности совместного помола резиновой крошки с песком в дезинтеграторной установке, в результате которого получается порошок с губчатой структурой резиновых микрочастиц;

б) последующее введение резино-песчаного порошка в асфальтобетонную смесь улучшает его физико-механические свойства (предел прочности при сжатии, водостойкость при длительном водонасыщении);

в) установлено, что прирост прочности асфальтобетона при сжатии обеспечивается наличием абразивной составляющей (песка) в механоактивированном резино-песчаном порошке;

г) максимальный эффект от добавки резино-песчаного порошка достигается при введении резины от 0,7-1% от массы минеральной части;

д) наиболее экономически целесообразно применение порошка в составе асфальтобетонной смеси, в котором соотношение резина-песок составляет 1:2;

е) наибольшие значения предела прочности при сжатии при 50° С и водостойкости при длительном водонасыщении достигаются при содержании резины в резино-песчаном порошке в количестве 0,5-1,1% от минеральной массы;

ж) при одинаковой прочности покрытия толщина слоя предлагаемого асфальтобетона может быть уменьшена, что дает экономический эффект 11,4%;

з) введение активированного резинового порошка в количестве 0,7% от минеральной массы и бтума 6% позволяет утилизировать резиновые отходы промышленного производства в количестве 150 кг на 100 м2 покрытия при толщине покрытия 0,06 м.

Список публикаций по теме диссертации:

1. Иванова, Т.Л. Механоактивированный резиновый порошок для асфальтобетонов / T.JI. Иванова, B.C. Прокопец // Строительные материалы. 2008. № 8. С. 82-83.

2. Иванова, ТЛ Математическая модель эффективности механоактивационных процессов в строительных материалах / B.C. Прокопец, T.JI. Иванова // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. № 8. С. 71-73.

3. Иванова, T.JI. Оптимазация процесса измельчения строительных материалов в измельчителях ударного действия / B.C. Прокопец, Т.Н. Иванова // Вестник СибАДИ. Выпуск 6. Материалы Международного конгресса. Машины, технологии и процессы в строительстве: Труды Международного конгресса, посвященного 45-летию факультета «Транспортные и технологические машины». - Омск: СибАДИ, 2007. - С. 283-286.

4. Иванова, Т.Л. Разрывные напряжения и долговечность материалов /

B.C. Прокопец, ТЛ. Иванова, JI. В. Поморова //- Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века: Труды Всероссийской научно - технической конференции. - Омск: СибАДИ, 2006. -

C. 180-186.

5. Иванова, Т.Л. Способы модификации дорожно -строительных материалов и техногенных продуктов / B.C. Прокопец, ТЛ. Иванова, JI. В. Поморова // Строительный комплекс России: наука, образование, практика: Сборник научных трудов. - Улан -Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. - С. 129 -133.

6. Иванова, Т.Л. Механоактивационный способ получения порошков строительного назначения / B.C. Прокопец, Т.Л. Иванова, Л. В. Поморова // Военная техника, вооружение и современные технологии при создании

продукции военного и гражданского назначения: Труды IV Международного технолопгческого конгресса. - Омск: СибАДИ, 2007. - С. 290 -293.

7. Иванова, Т.Л. Восстановление асфальтобетонных покрытий методом холодного ресайклинга и добавками химических веществ / B.C. Прокопец, С.Ф. Филатов, T.JI. Иванова, Л. В. Поморова // Башкирский химический журнал,- Уфа: Изд -во «Реактив», 2006. Том 13. №5. - С. 61-65.

8. Пат. № 2365553 РФ; МПК51 С04В 26/26, С04В 20/02, C08L 95/00; Асфальтобетон, содержащий механоактивированную резиновую крошку / T.JI. Иванова. B.C. Прокопец // № 2008108049/03; заявл. 29.02.2008; опубл. 27.08.2009, Бюл. № 24.

Подписано к печати «14» мая 2009 г. Формат 60x90 1/16. Бумага писчая. Отпечатано на дупликаторе с материалов, предоставленных автором. Усл. п. л. 1.09. Уч.-изд. 1,05. Тираж 100. Заказ № 119

ПО УМУ СибАДИ Омск, пр. Мира.5

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Проблемы применения в строительстве отходов производства.

1.2 Проблемы вторичного использования и переработки изношенных шин.

1.3 Способы модифицирования органических вяжущих с помощью добавок.

1.4 Способы ввода резины в асфальтобетон.

1.5 Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ РЕЗИНОВОЙ КРОШКИ В ДЕЗИНТЕГРАТОРЕ.

2.1 Разрывные напряжения и долговечность материалов.

2.2 Критерий эффективности измельчения материала в дезинтеграторе.

2.3 Оценка значения произведения к1-к2 для дезинтегратора с цилиндрическими билами.

2.4 Зависимость характеристик измельчаемого материала от критерия интенсивности измельчения К1.

2.5 Затраты энергии на измельчение материала.

2.6 Степень активации материала при измельчении в зависимости от критерия интенсивности измельчения

2.7 Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА

ПОЛУЧЕННЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ

3.1 Материалы.

3.2 Применяемое оборудование.

3.3 Выбор методики планирования эксперимента.

3.4 Влияние способов введения и количества активированного резинового порошка на свойства асфальтобетона.

3.5 Анализ уравнений регрессии.

3.6 Обобщенное уравнение регрессии.

3.7 Физическое объяснение полученных результатов.

3.8 Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4 ОПЫТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО РЕЗИНО-ПЕСЧАНОГО

ПОРОШКА В АСФАЛЬТОБЕТОНЕ.

4.1 Опытно-производственные исследования.

4.2 Технико-экономическое обоснование способа

4.3 Выводы по главе 4.

В связи с ежегодным увеличением количества автотранспорта, объемов перевозок пассажиров и грузов нагрузка на покрытие из асфальтобетона постоянно возрастает. Это приводит к более быстрому разрушению дороги. Встает задача повышения надежности дорожных одежд, которая связана с необходимостью повышения качества асфальтобетона в покрытиях автомобильных дорог.

Повысить качество асфальтобетона, его прочностные свойства можно следующими методами:

- путем улучшения качественных характеристик крупного и мелкого заполнителя;

- путем улучшения качества битума введением добавок, улучшающих его эксплуатационные свойства.

Для областей, не имеющих месторождений каменных материалов, более перспективно применение модифицированных битумов полимерами, в число которых входит резиновая крошка.

Технология применения полимерно—битумных вяжущих (в частности, на основе блоксополимеров класса СБС) не всегда может быть реализована из-за недостатка финансовых средств, отсутствия необходимого оборудования.

Использование в качестве модификатора битума резиновой крошки, получаемой из отходов старых автопокрышек, позволяет решить экологическую проблему засорения окружающей среды отходами резинотехнических изделий.

Существуют два основных способа введения резиновой крошки в асфальтобетон: сухой способ и влажный. При сухом способе добавление резиновой крошки производится в состав минеральной части асфальтобетонной смеси. При влажном способе резиновая крошка добавляется непосредственно в битум.

Основной проблемой использования резиновой крошки является растворение резины в битуме, т.к. каучук находится в вулканизированном состоянии.

В настоящее время для решения этой проблемы предлагаются различные технологии химического модифицирования битумов резиновой крошкой. К основным недостаткам данных технологий можно отнести:

- использование дорогостоящих реагентов; необходимость предварительного ввода модификатора (резиновой крошки) в битум при высоких температурах; выдержка в течение длительного времени, что требует установки на заводах специального дополнительного оборудования;

- проблема хранения модифицированного битума; снижение смачивающей способности' битума вследствие его длительного нагрева с резиновой крошкой, что приводит к дополнительному структурированию резины.

Другим направлением создания резинобитумных вяжущих является использование механических методов активации резиновой крошки.

Изучение процесса измельчения материалов, в том числе и резиновой крошки, показал, что повышение реакционной способности материала при его диспергировании в углеводородном сырье происходит за счет усвоения им части механической энергии, подводимой при измельчении.

Установлено, что степень растворения резины в битуме увеличивается с уменьшением размеров частиц резины и при более развитой поверхности частиц.

Сравнительный анализ свойств вяжущих с использованием резинового порошка, полученного разными методами измельчения, показывает, что лучшие характеристики имеют вяжущие с добавлением резиновой крошки, полученной упруго-деформационными методами, которые реализуются в аппаратах ударно-скоростного принципа действия (дезинтеграторы, дисмембраторы и др).

Основные достоинства дезинтеграторной технологии для измельчения резиносодержащих отходов, по сравнению с известным измельчающим оборудованием заключаются в следующем: при относительно низких энергозатратах образуются тонкодисперсные порошки, в которых фракция со средним диаметром частиц 0,1-0,2 мм составляет 60-70%; частицы измельченного резинового порошка приобретают губчатую разветвленную поверхность; в результате измельчения резиновой крошки в дезинтеграторной установке происходит активация частиц, которая выражается в возрастании реакционной способности резинового порошка с углеводородным вяжущим.

Основные недостатки: коагуляция мельчайших частиц резины, препятствующая получению тонкодисперсных резиновых порошков; применение бил специальной конфигурации для измельчения резины вместо бил стандартной цилиндрической формы, что усложняет технологическое оборудование.

Таким образом, в настоящее время перспективным направлением исследований является: дальнейшее развитие и усовершенствование механических методов измельчения и активации резиновой крошки с помощью дезинтеграторной технологии; исследование влияния механоактивированного резинового порошка на структуру и свойства асфальтобетона. Цель работы: повышение эффективности дорожного асфальтобетона применением резиновых порошков механоактивационного способа получения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. провести анализ модифицирующего эффекта применения дроблёной резины в составах асфальтобетонных смесей и обосновать необходимость тонкого измельчения резиновой крошки;

2. теоретически обосновать способ получения высокодисперсного порошка на основе резины путем совместного измельчения в аппаратах ударно-скоростного принципа действия резиновой крошки и абразивного компонента;

3. исследовать влияние кинематических и конструктивных параметров измельчителя ударно-скоростного принципа действия и свойств исходных материалов на характеристики получаемого порошка;

4. исследовать физико-механические свойства асфальтобетона, модифицированного резино-песчаным порошком, полученным в лабораторных и производственных условиях. Установить экономическую эффективность результатов исследований.

Научная новизна исследования: 1. Установлена взаимосвязь тонкости измельчения материалов в аппаратах ударно-скоростного принципа действия, определяемая свойствами исходного материала, конструктивными и кинематическими параметрами аппарата, позволившая теоретически обосновать и экспериментально подтвердить показатель К1 (критерий интенсивности измельчения материала), с помощью которого убедительно доказано, что для получения высокодисперсного резинового порошка путем помола в дезинтеграторе резиновой крошки требуется значительное количество энергии.

2. Получен декремент активации материалов (Ок), характеризующий убывание энергии активации разрушения материала в результате измельчения в аппаратах ударно-скоростного принципа действия, позволивший:

-получение максимального механоактивационного эффекта измельчения резиновой крошки совместно с песком; -значительное снижение энергоемкости процесса получения резинового порошка (при помоле совместно с песком); -решить проблему налипания резины на измельчающие органы дезинтегратора за счет их самоочищения в процессе помола с абразивным компонентом.

3. Исследования микроструктуры резино-песчаного порошка выявили губчатость структуры резиновых микрочастиц, что подтвердило эффективность разработанного способа измельчения и активации резиновой крошки совместно с песком.

4. Установлены закономерности влияния соотношений между песком и резиновой крошкой, а также количественного содержания в асфальтобетонной смеси резино-песчаного порошка на физико-механические свойства асфальтобетона. Полученные закономерности являются научно-технической базой для разработки рациональных составов и технологии производства этих материалов.

Практическая значимость 1. Предложенные критерии интенсивности измельчения и декремент активации позволили обоснованно подойти к проблеме выбора как рациональных параметров механической обработки, так и степени активации измельчаемых материалов в аппаратах ударно-скоростного принципа действия, что позволило на практике получить резиновый порошок с заданными свойствами, тем самым обеспечивая более широкое использование отработанных автопокрышек при производстве асфальтобетона.

2. Разработана технология получения резино-песчаного порошка, максимальная эффективность которого по отношению к асфальтобетонной смеси обеспечивается при соотношении резиновая крошка : песок как 1:2.

3. Показано, что наблюдается увеличение всех физико-механических показателей асфальтобетона как минимум на 12-15% по сравнению с эталоном при содержании-резино-песчаного порошка-в асфальтобетонной смеси в интервале 0,7-1,5% от массы минеральной части.

4. Применение асфальтобетонной смеси с добавкой резино-песчаного порошка позволяет уменьшить толщину слоя предлагаемого асфальтобетона' при одинаковой прочности покрытия, что- дает экономический эффект порядка 11.4%.

Внедрение результатов работы осуществлено в 2007 г. при строительстве опытного участка а/д «Куйбышев-Северное км 57-60 в Куйбышевском районе Новосибирской области с применением резино-песчаного порошка.

Получено решение о выдаче патента на изобретение: Асфальтобетон, содержащий механоактивированную резиновую крошку / B.C. Прокопец, Т.Д. Иванова; № 2008108049/03(008706) ; заявл. 29.02.2008.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

- Всероссийская научно-техническая конференция «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века», посвященная 90-летию со дня рождения доктора технических наук профессора В.Д. Белого. 6 -7 декабря 2006 года, г. Омск, СибАДИ.

Международная научно-практическая Интернет-конференция «Современные методы строительства автомобильных дорог и обеспечение безопасности движения». 2007, г. Белгород, БГТУ им. Шухова.

Международная научно-практическая конференция «Научные исследования, наносистемы ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии». 18—19 сентября 2007, Белгород, БГТУ им. Шухова.

- Международный конгресс «Машины, технологии и процессы в строительстве» 6-7 декабря 2007 г., Омск, СибАДИ,

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованных источников, включающего 116 наименований, 7 приложений и содержит 161 страницу машинописного текста, 31 таблицу и 50 рисунков.

Выводы по работе:

1. Из анализа модифицирующего эффекта применения дробленой резины установлено: а) одним из перспективных методов управления свойствами вяжущего является способ воздействия на нефтяные битумы резиновой крошкой; б) для эффективного воздействия резиновой крошкой на нефтяные битумы необходимо использование ее в виде тонкодисперсного порошка, для получения которого наиболее перспективно использование измельчителей-активаторов дезинтеграторного типа; в) основными недостатками существующих технологий получения высокодисперсного порошка на основе резины являются использование специального технологического оборудования (клиновидной формы бил), значительное усложнение технологического процесса с целью уменьшения процессов коагуляции мельчайших частиц резины, что приводит к значительному налипанию резины на измельчающие органы и препятствует получению тонкодисперсных резиновых порошков.

2. Теоретически обоснован способ получения высокодисперсных порошков путем совместного измельчения резиновой крошки с абразивным компонентом на основе анализа найденных зависимостей: а) эффективной энергия активации при измельчении материала от квадрата критерия интенсивности измельчения материала К1; б) затрат необходимой кинетической энергии для измельчения материала с заданными свойствами от критерия интенсивности измельчения К1; в) эффективной энергии активации при измельчении материала от величины декремента активации £)&, (характеризующего степень активации материала), пропорционального квадрату К1.

3. Исследовано влияние кинематических и конструктивных параметров дезинтегратора, свойств измельчаемого материала, технологических особенностей (количество повторов измельчения) с дисперсностью полученного порошка с помощью критерия интенсивности измельчения материала К1. Это позволяет задавать необходимый режим измельчения, обуславливающий получение высокодисперсных порошков с целью улучшения физико-механических и последующих эксплуатационных свойств материала.

4. Исследованы физико-механические свойства асфальтобетона, модифицированного резино—песчаным порошком, полученным в лабораторных и производственных условиях: а) экспериментальные исследования подтвердили теоретические выводы о целесообразности и эффективности совместного помола резиновой крошки с песком в дезинтеграторной установке, в результате которого получается порошок с губчатой структурой резиновых микрочастиц; б) последующее введение резино—песчаного порошка в асфальтобетонную смесь улучшает его физико—механические свойства (предел прочности при сжатии, водостойкость при длительном водонасыщении). в) установлено, что прирост прочности асфальтобетона при сжатии обеспечивается наличием абразивной составляющей (песка) в механоактивированном резино-песчаном порошке. г) максимальный эффект от добавки резино-песчаного порошка достигается при введении резины от 0,7-1% от массы минеральной части. д) наиболее экономически целесообразно применение порошка в составе асфальтобетонной смеси, в котором соотношение резина-песок составляет 1:2. е) наибольшие значения предела прочности при сжатии при 50° С и водостойкости при длительном водонасыщении достигаются при содержании резины в резино-песчаном порошке в количестве 0,5-1,1% от минеральной массы. ж) при одинаковой прочности покрытия толщина слоя предлагаемого асфальтобетона может быть уменьшена, что дает экономический эффект 11,4%; з) введение активированного резинового порошка в количестве 0,7% от минеральной массы и битума 6% позволяет утилизировать резиновые отходы промышленного производства в количестве 150 кг на 100 м покрытия при толщине покрытия 0,06 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов / Е.Г. Аввакумов.-2-изд., перераб. и доп.—Новосибирск: Наука, 1986.—306 с.

2. Агрегаты измельчения и активации материалов Электрон, ресурс.: [статья] / Режим доступа: http://www.tpribor.ru/izmakt.html (дата обращения: 16.07.2007).

3. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента / Ю.П. Адлер. —М.: Металлургия, 1969. 158 с.

4. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В Грановский. М.: Наука, 1976.-280 с.

5. Адлер Ю.П. Теория эксперимента: прошлое, настоящее, будущее: / Ю.П. Адлер, Ю.В. Грановский, Е.В. Маркова. — М.: Знание, 1982.-64 с.

6. A.c. 1289872 СССР, MRUG 08 L 95/00 Способ приготовления резинобитумного вяжущего /Орехов H.A., Сергеева Н.М., Жайлович И.Л. и др. /Б.И. 1987, № 6. 98с.

7. Ахмед Гамал Махмуд Морей. Факторы, влияющие на свойства асфальтобетона с добавкой резиновой крошки (типа сухого процесса) / Ахмед Гамал Махмуд Морей //Выпуск 4.-М.: МАДИ(ГТУ), 2005,-С.58-63.

8. Барамбойм Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединений / Н.К. Барамбойм. М.: «Химия», 1978. - 384 с.

9. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Физика и механика полимеров: Учебное пособие для втузов / Г.М. Бартенев, Ю.В. Зеленев. М.: Высш.школа, 1983.-391 с.

10. Ю.Беляев Н.М. Сопротивление материалов / Н.М. Беляев. -М.: Физматгиз, 1962.-856 с.

11. П.Богуславский А. М. Основы реологии асфальтобетона / А. М. Богуславский, Л. А. Богуславский. М.: Высшая школа, 1972. - 199 с.

12. Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров / М.Н. Бокшицкий. -М. : Химия, 1978.-ЗОВ с.

13. П.Болдырев В.В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ / В.В Болдырев. -Новосибирск: Наука, 1983 -65с.

14. Бондарь А.Г. Планирование эксперимента в химической технологии / А.Г. Бондарь, Г.А. Статюха. -Киев, Изд-во «Вища школа», 1976. 184 с.

15. Боровиков В.П. STATISTICA Статистический анализ и обработка данных в среде Windows / В.П. Боровиков, И.П.Боровиков. - М.: ИИД «Филинь», 1997. - 608 с.

16. Бородюк В.П. Статистические методы в инженерных исследованиях (лабораторный практикум): Учебное пособие / В.П. Бородюк, А.П. Вощинин, А.З. Иванов и др.; ред. Г.К. Круга. М.: Высшая школа, 1983. — 216 с.

17. Бюллетень информационных материалов для строителей-Выпуск № 3(51), 2008.

18. Вентцель Е.С. Теория вероятностей /Е.С. Вентцель.-М.: Наука, 1969 -576с.

19. Гезенцвей Л. Б. Асфальтовый бетон / Л. Б. Гезенцвей. М.: Стройиздат, 1964. -446 с.23 .Гезенцвей Л. Б. Асфальтобетон из активированных материалов / Л. Б. Гезенцвей. М.: Стройиздат, 1971. - 225 с.

20. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы (Строительные нормы и правила РФ) ГЭСН-2001, сборник № 27. Автомобильные дороги.

21. Горелышев Н. В. Асфальтобетон и другие битумоминеральные материалы / Н. В. Горелышев. М.: Можайск-Терра, 1995. - 176 с.

22. Девяткин В.В. Экономические условия переработки отходов Электрон, ресурс. : [статья] / В.В. Девяткин, Ф.Ф. Гаев /- Режим доступа: http://www.orenburg-cci.ru/waste/getpurcase.php?getmode==id&id=3& (дата обращения: 22.01.2007).

23. Дорожный асфальтобетон / ред. Л. Б. Гезенцвея. 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1985. - 350 с.

24. Дьяконов В. Mathcad 2001: учебный курс / В. Дьяконов. — СПб.: Питер, 2001.-624 с.

25. Емельянов В.В. Теория и планировка эволюционного моделирования / В.В. Емельянов. —М. :Физматит, 2003. — 96 с.

26. Ефремов Л. Г. Строительство асфальтобетонных дорожных покрытий / Л. Г. Ефремов, С. В. Суханов. М.: Высшая школа, 1986. - 159 с.

27. Иванова Т.Л. Механоактивированный резиновый порошок для асфальтобетонов / Т.Л. Иванова, B.C. Прокопец // Строительные материалы. 2008. - № 8. - С. 71-73.

28. Иванченко С.Н. Обеспечение качества асфальтобетона с учетом особенностей свойств составляющих и технологии уплотнения: учеб. пособ. / С.Н. Иванченко, Н.И. Ярмолинская, A.A. Парфенов. Хабаровск: Изд -во Тихоокеан. гос. ун-та, 2006. — 237 с.

29. Имамутдинов A.C. Сотрем в нанопорошок Электрон, ресурс. : [статья] / A.C. Имамутдинов. — Режим доступа:http://www.inventors/m/index/asp?mode=1949 (дата обращения: 21.01.2007).

30. Исследование и внедрение технологии приготовления минерального порошка из известяка-ракушечника в дезинтеграторной установке. Всесоюзный научно-технический информационный центр. М., 1983,-88 с.

31. Каминский Ю.Д. Практика и перспективы использования процессов механоактивации в металлургии / Ю.Д. Каминский // Наука-производству. 2002. - № 2. - С.33-37.

32. Ковалёв Я.Н. Активационные технологии дорожных композиционных материалов (научно-практические основы) / Я.Н. Ковалёв. Минск: "Беларусская Энциклопедия", 2002. 334 с.

33. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия: Учебник для инженерно-экономических специальностей строительных вузов / А.Г. Комар. -М.: Высш. шк., 1983.-487 с.

34. Коренюгина Н.В. Механоактивация, виброактивация в производстве строительных материалов Электрон, ресурс. : [статья] / Н.В. Коренюгина Режим доступа: http://www.tpribor.ru/aktpomvibr.html (дата обращения: 27.04.2007).

35. Королев И. В. Асфальтобетонные покрытия / И. В. Королев, В. А. Золотарев, В. А. Ступивцев. -Донецк: Изд-во «Донбасс», 1970. -161 с.

36. Королев И. В. Дорожностроительные материалы / И. В. Королев, В. Н.А

37. Финашин, JI. А. Феднер. М.: Транспорт, 1988. - 303 с.

38. Королев И. В. Пути экономии битума в дорожном строительстве / И.В. Королев. М.: Транспорт, 1986. - 149 с.

39. Косухин М.М. Материаловедение и технология конструкционных материалов: лабораторный практикум / М.М. Косухин- Белгород: Изд-во БГТУ, 2007.-31 с.

40. Котлярский Э.В. Долговечность дорожных асфальтобетонных покрытий и факторы, способствующие разрушению структуры асфальтобетона в процессе эксплуатации. / Э.В. Котлярский, O.A. Воейко. — М.: Техполиграфцентр, 2007. 136 с.

41. Кочнев В.Г. Разработки ООО «Техника и Технология Дезинтеграции» Электрон, ресурс. : [статья] / В.Г. Кочнев Режим доступа: http://spbpromstroy.ru/78/20.php (дата обращения: 09.08.2007).

42. Курденкова И.Б. Структура и свойства асфальтобетона на модифицированных твердыми полимерами минеральных материалах.: автореф. дис . канд. техн. наук: 05.23.05 / И.Б. Курденкова; науч. рук. док. проф. И.В. Королев; МАДИ.-М., 1999. 19 с.

43. Лукашевич В. Н. Технология производства асфальтобетонных смесей, оптимизированная по критерию прочностных свойств асфальтобетона: автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.23.08 / В. Н. Лукашевич ; ТГАСУ. -Томск, 2001. 52 с.

44. Ломовский О.И. Механохимия. Применение в пищевой промышленности и сельском хозяйстве / О.И. Ломовский // Наука-производству. 2002. № 2. С. 42^46.

45. Лысихина А. И. Применение поверхностно-активных и других добавок при строительстве асфальтобетонных и подобных им дорожных покрытий / А. И. Лысихина. М.: Автотрансиздат, 1957. - 56 с.

46. Лысихина А.И. Применение резины для улучшения эксплуатационных качеств асфальтобетонных покрытий / А.И. Лысихина. //"Авт. дороги", 1956, №8,-С. 10-11.

47. Маленво Э. Статистические методы в эконометрии / Э. Маленво. М.: Статистика, 1972.-201 с.

48. Микульский В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): Учебное пособие/В.Г. Микульский. М.: ИАСВ, 2002.-536 с.

49. Машкин H.A. Исследование влияния комплексной сернистополимерной добавки на процессы структурообразования газобетона / H.A. Машкин,

50. A.B. Павлов, A.B. Степанов, Е.В. Щусь. // Повышение качества материалов дорожного строительного назначения- Омск: Изд-во СибАДИ, 2001 С. 136-143.

51. Молчанов В.И. Активация минералов при измельчении / В.И. Молчанов, О.Г. Селезнёва, E.H. Жирнов. М.: Недра, 1988. - 208 с.

52. Мухаровский Н.В. Экономическая теория фирмы: Учебное пособие / Н.В. Мухаровский Омск: Изд-во ОмГУ, 2006. - 287 с.

53. Налимов В.В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов / В.В. Налимов, Чернова H.A. -М.: Статистика, 1992.-375 с.

54. Никольский В.Г. Упругодеформационное измельчение термопластов /

55. B.Г. Никольский, E.J1. Акопян, A.IO. Кармилов и др // ДАН СССР. 1986. Т.291. № 1.-С.133-136.

56. Никольский В.Г. Интегральная технология переработки изношенных автопокрышек с получением активного порошка / В.Г. Никольский, С.А. Вольфсон, Т.В. Дударева, И.А. Красоткина. // Наука-производству. 2002., №3(53),-С. 13-21.

57. Очков В.Ф. Mathcad 12 для студентов и инженеров / В.Ф. Очков. СПб.: БХВ -Петербург, 2005. - 464 с.

58. Плешко Е.Д. Электрообработка дорожного бетона / Е.Д. Плешко, A.JI. Лупан, Н.П. Мартынюк. //Повышение качества материалов дорожного строительного назначения. Омск: Изд-во СибАДИ, 2001. - С. 46-48.

59. Пособие по строительству асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов (к СНиП 3.06.03-85 и СНиП 3.06.0688) / СоюздорНИИ. М.: Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт, 1991. - 162 с.

60. Прокопец B.C. Грунты, укрепленные вяжущими материалами: Тексты лекций / B.C. Прокопец,- Омск: ОмПИ, 1992. 52 с.

61. Прокопец B.C. Повышение эффективности дорожно -строительных материалов механоактивационным модифицированием исходного сырья: автореф. дис. . док. техн. наук : 05.23.11 / B.C. Прокопец; -Белгород: Изд-во БГТУ, 2005. 42 с.

62. Прокопец B.C. Механоактивационная технология получения минерального вяжущего на основе кислых зол ТЭЦ: Учебное пособие / B.C. Прокопец, Е.А. Бедрин. -. Омск: Издательство СибАДи, 2003. -102 с.

63. Прокопец B.C. Органическое вяжущее на основе нефтяного гудрона и активированной резиновой крошки: Учебное пособие / B.C. Прокопец, Ю.В. Иваницкий — Омск: Издательство «Академия», 2005.-88 с.

64. Прокопец B.C. Математическая модель эффективности маханоактивационных процессов в строительных материалах / B.C. Прокопец, Т.Д. Иванова. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. № 8, С.-71-73

65. Прокопец B.C. Разрывные напряжения и долговечность материалов /

66. B.C. Прокопец, Т.Д. Иванова, Л. В. Поморова //- Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века. Труды Всероссийской научно -технической конференции. — Омск.: СибАДИ, 2006. С. 180 -186.

67. Прокопец B.C., Лесовик B.C. Производство и применение дорожно-строительных материалов на основе сырья, модифицированного механической активацией: монография /B.C. Прокопец, B.C. Лесовик. -Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. 264 с.

68. Разгон Д.Р. Вторичное использование и переработка изношенных шин. 2004/1/7. Электрон, ресурс. : [статья] / Д.Р. Разгон Режим доступа: http://www.recyclers.ru/modules/section/article.php?articleid=26 (дата обращения: 20.01.2007).

69. Ребиндер П. А. Поверхностные явления и свойства адсорбционных слоев. Химия коллоидов / П. А. Ребиндер. Л.: Госхимиздат, 1932. -227с.

70. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. / П. А. Ребиндер. М.: Наука, 1996. - 214 с.

71. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика. Новая область науки. / П. А. Ребиндер. М.: Знание, 1958. — 64с.

72. Романов С.И. Теоретическое обоснование режима механоактивации / С.И. Романов, С.А. Пронин. // Повышение качества материалов дорожного строительного назначения. Омск: Изд-во СибАДИ, 2001. - С. 38—41.

73. Руденский А. В. Способы повышения эксплуатационной надежностидорожных битумов и асфальтобетонов / А. В. Руденский: обзорная информация. М.: Госхимиздат, 1981. Вып. 4. - 48 с.

74. Руководство по строительству дорожных покрытий / СоюздорНИИ.-М.: Транспорт, 1978.- 192 с.

75. Рыбьев И. А. Асфальтовые бетоны / И. А. Рыбьев. М: Высшая школа, 1968.- 339 с.

76. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение: Учебное пособие для строит, спец. вузов / И. А. Рыбьев. М.: Высш. шк., 2004.-701 с.1

77. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ (искусственные строительные конгломераты): Учеб. Пособие для вузов / И. А. Рыбьев. -М.: Высш. Школа, 1978. -309 с.

78. Сливина H.A. MATHCAD 2000. Математический практикум для экономистов и инженеров: Учебное пособие / H.A. Сливина, А.И. Плис. — М.: Финансы и статистика, 2002. — 656 с.

79. Слепая Б.М. Исследование некоторых свойств асфальтобетона с добавлением резины / Б.М. Слепая и др. // Труды Союздорнии. Вып. 34.М.: Транспорт, 1969. С. 83-90.

80. Соколов Ю.В. Битумносерные вяжущие и дорожные асфальтобетоны на их основе / Ю.В. Соколов, В.Д. Галдина //Повышение качества материалов дорожного строительного назначения. — Омск: Изд-во СибАДИ, 2001. С. 67-73.

81. Соловьев Е.М. Получение резиновых порошков при положительных температурах и их влияние на основные свойства резин / Е.М. Соловьев, В.Б. Павлов, Н.С. Ениколопов. // Каучук и резина. 1987. №4. С. 6-9

82. Сферы применения резинового гранулята и крошки Электрон, ресурс. : [статья] / Режим доступа:http://www.waste.org.ua/modules.php?name=Pages&pa=showpage&pid=27дата обращения: 02.11.2007).

83. Тихомиров В.Б. Математические методы планирования эксперимента при изучении нетканных материалов / В.Б. Тихомиров. — М.: Легкая индустрия, 1975. 98с.

84. УДА—технология .Тезисы докладов III семинара / Тамбов, 1984., 125 с.

85. Усачев C.B. Механика разрушения и свойства резин, содержащих ИВ разной дисперсности / С.В Усачев, Д.П. Емельянов, Г.М. Галыбин, H.JI. Сергеева. // Каучук и резина. 1987. №4. С. 27-33

86. Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)». // Программа «Автомобильные дороги». М.: Министерство транспорта РФ, 2001. - 135 с.

87. Халяфян A.A. STATISTICA 6. Статистический анализ данных. Учебник / A.A. Халяфян. М.: ООО «Бином-Пресс»,, 2007. - 512 с.

88. Хинт И.А. УДА—технология. Проблемы и перспективы. / И.А. Хинт — Таллин.: Валгус, 1981 — 36 с.

89. Хинт И.А. О механизме механической модификации при совместной обработке ряда полимеров в дезинтеграторе — / И.А. Хинт, Б.М. Кипнис. // Универсальная дезинтеграторная активация. Сб. статей — Таллин.: Валгус, 1980.-С.9-15.

90. Хинт И.А. Эффективность механической активации огнеупорных материалов / И.А. Хинт, Б.М. Кипнис, Л.Н. Крылова, Л.Л. Чернина. // Универсальная дезинтеграторная активация. Сб. статей.— Таллин.: Валгус, 1980. — С.38-47.

91. Хинт И.А. Исследование методом ЭПР процесса дефектообразования в кристаллах М^О, подвергнутых механической активации в УДА / И.А Хинт и др. // Универсальная дезинтеграторная активация. Сб. статей-Таллин.: Валгус, 1980. С.16-24.

92. Хинт И.А. Активирование масла водяной эмульсии в установках УДА / И.А. Хинт, К. Энцманн // Универсальная дезинтеграторная активация. Сб. статей Таллин.: Валгус, 1980. - С.82-86.

93. Ходасевич Г.Б. Обработка экспериментальных данных на ЭВМ. Часть 1. Обработка одномерных данных / Г.Б. Ходасевич. СПб.: СПбГУТ, 2002.- 119 С.

94. М.ХОЛЛ. Блок схемы. / М. ХОЛЛ, ред. Э. Беккенбаха. // «Прикладная комбинаторная математика». -М.: «Мир», 1968. — 201 С.

95. Холлеран Г. Современные технологии содержания дорожных покрытий Электрон, ресурс. : [статья] / Г. Холлеран , И. Мотина II-Режим доступа:http://www.slurry.com/images/VSSarticlefmished.pdf (дата обращения: 15.01.2007).

96. Худякова Т. С. Особенности структуры и свойств битумов, модифицированных полимерами. Каталог-справочник «Дорожная

97. Техника 2003». Электрон, ресурс. : [статья] / Т. С. Худякова, А. Ф. Масюк, В. В. Калинин // Режим доступа: http://library.stroit.ru/articles/bitum/index.html (дата обращения: 05.10.2007).

98. Цупиков С. Г. Основы дорожностроительных материалов / С. Г. Цупиков. Иваново : Изд-во ИВГАСА, 2002. - 150 с.

99. Чайкина М.В. Механическая технология производства термостойких пигментов / М.В. Чайкина, О.Б. Винокурова. // Наука-производству. 2002. № 2. С.20-23.

100. Штайнике И. Механически индуцированная реакционная способность кварца и её связь с реальной структурой / И. Штайнике // Изв. СО АН СССР. Сер.хим.наук. 1985, № 8, вып.З. С.40 - 47.

101. G.E.P. Box, N.R. Draper, The Choice of a Second Order Rotatabl Design, Biometzika, 1963,50,№ 3/4, 335 c.

102. Malinvaud, E. Statistical methods of econometrics. Amsterdam: North-Holland Publishing Co., 1970. 251 c.

103. STATISTICA (Версия 6.1). Электронное руководство. 1 эл. опт. диск (CD-ROM)

104. StatSoft.Inc.(2001). Электронный учебник по статистике. М. StatSoft. WEB Электрон, ресурс. / Режим доступа: http://www. StatSoft.ru/home/textbook/default.htm (дата обращения: 07.05.2008).