автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Обеспечение сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий исходя из условий их эксплуатации

На правах рукописи

ИЛЬИН Сергей Владимирович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СДВИГОУСТОЙЧИВОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ИСХОДЯ ИЗ УСЛОВИЙ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

(05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедрах "Строительство и эксплуатация дорог" Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета) и "Транспортные сооружения" Кубанского государственного технологического университета.

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Васильев Александр Петрович Научный консультант: кандидат технических наук, доцент

Дараган Инна Сергеевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Руденскнй Андрей Владимирович, кандидат технических наук Кирюхин Геннадий Николаевич

Ведущая организация: Дирекция "Дороги России"

Зашита состоится "16" апреля 2004г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.02 ВАК РФ при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу: 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64, аудитория 42.

Просьба высылать отзывы на диссертационную работу в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью, по указанному адресу.

Контактный телефон: 155-03-28

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ) по адресу: 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64.

Автореферат разослан " " марта 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ситников Ю.М.

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы на асфальтобетонных покрытиях автомобильных дорог России наблюдается значительный рост пластических деформаций, одним из наиболее частых проявлений которых является колееобразование. Основными причинами этого служат значительный рост интенсивности движения и увеличение осевых нагрузок автомобилей, а также недостаточная сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий при высоких температурах.

По данным Росавтодора за 2003 год, общая длина участков, подверженных колееобразованию, составила около 20 тыс.км и продолжает увеличиваться.

Опыт показывает, что количество и динамика развития пластических деформаций колеблются в широких пределах на различных участках дорог в зависимости от того, как влияют дорожные условия на режим движения автомобилей: частоту торможения и, особенно, на скорость движения, обуславливающую продолжительность приложения транспортной нагрузки.

Однако принятые в действующих нормативно-технических документах требования к сдвигоустойчивости асфальтобетона не предусматривают их дифференциацию с учетом конкретных условий эксплуатации дорог.

Решение проблемы предупреждения образования пластических деформаций заключается не только в обосновании требований к сдвигоустойчивости' асфальтобетонных покрытий, но и в расширении возможностей ее повышения.

Одним из путей обеспечения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий является использование в покрытии асфальтобетонов, модифицированных полимером на основе этилена, обладающих повышенной сдвигоустойчивостью.

В связи с этим необходимо разработать методы и технологию получения структуры асфальтобетона с добавками полимеров на основе этилена, изучить его физико-химические и механические свойства, а также сдвигоустойчивость покрытий с применением такого асфальтобетона.

Цель диссертационной работы. Разработка методики определения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий исходя из условий их эксплуатации и метода ограничения пластических деформаций в покрытии с использованием асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена.

РОСНАЦНОНАЛЬНЛЯ БИБЛИОТЕКА СПстерСург <я //

оа паЬ(иг<П

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие основные задачи:

- установить влияние погодно-климатических факторов, состава и режима движения транспортного потока на сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий на характерных участках автомобильных дорог;

- разработать методику определения требований к сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий с учетом реальных погодно-климатических и дорожно-транспортных условий;

- исследовать физико-механические и физико-химические свойства асфальтобетона, модифицированного добавкой полимера на основе этилена, его сдвигоустойчивость, склонность к старению;

- построить опытный участок и проверить в реальных условиях эффективность применения асфальтобетона, модифицированного добавкой полимера на основе этилена, для повышения сдвигоустойчивости и работоспособности асфальтобетонного покрытия;

Объект исследования - автомобильные дороги Краснодарского края.

Предмет исследования - способы и методы обеспечения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий.

Методология исследования базируется на трудах ведущих отечественных и зарубежных ученых в области обеспечения сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий, а также на действующих инструктивных и нормативно-технических документах в дорожном хозяйстве.

Поставленные в диссертационной работе задачи реализованы с использованием методов статистики и логического анализа.

Научная новизна состоит в том, что:

- установлено совокупное влияние погодно-климатических факторов, состава, интенсивности и режима движения транспортного потока на характер работы асфальтобетонных покрытий по условиям сдвигоустойчивости на различных участках автомобильных дорог;

- получена зависимость интенсивности накопления сдвиговых деформаций, от продолжительности воздействия солнечной радиации и характера затененности покрытия. Разработана методика определения продолжительности затенения участка в зависимости от экспозиции местности и наличия затеняющих препятствий (деревьев, откосов выемки и т.д.);

- обоснована эффективность применения асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена, для борьбы с накоплением остаточных деформаций и колееобразованием на автомобильных дорогах;

Достоверность основных выводов и рекомендаций обеспечивается методологией исследования, оснозанной на системном подходе, и результатами наблюдений за опытным участком.

Практическая ценность диссертации заключается в возможности использования ее основных положений и рекомендаций в дорожных организациях при оценке пути обеспечения сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий и выбора способа ограничения пластических деформаций.

Реализация работы. Научные и практические результаты исследований были использованы управлением федеральных дорог по Краснодарскому краю Упрдор "Кубань" на федеральных дорогах Краснодарского края, предприятиями Краснодаравтодора при строительстве опытного участка покрытия из асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена, на автомобильной дороге подъезд к ж/д станции Крыловская Краснодарского края.

Отдельные положения и рекомендации диссертации приняты к использованию в учебном процессе на кафедрах "Строительство и эксплуатация дорог" МАДИ (ГТУ) и "Транспортные сооружения" КубГТУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были доложены и одобрены на 61-й, 62-й научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 статьях общим объемом 1,2 печ.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и содержит 186 страниц текста, 46 таблицу, 43 рисунка, библиографию из 119 наименований, 1 приложение на 10 страницах.

На защиту выносятся:

- результаты исследований режимов движения автомобилей и их влияния на сдвигоустойчивость асфальтобетонного покрытия;

- методика определения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетоппых покрытий с учетом реальных погодпо-климатических и дорожно-транспортных условий на различных участках дорог;

- рекомендации по ограничению пластических деформаций в асфальтобетонных покрытиях с использованием асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе рассмотрена природа возникновения пластических деформаций в асфальтобетонных покрытиях. Приведен анализ существующих методов и требований к обеспечению сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий. При этом основное внимание уделено особенностям и недостаткам существующей методической базы и путям ее совершенствования.

Анализ проблемы образования пластических деформаций асфальтобетонных покрытий показал, что основные факторы, предопределяющие образование пластических деформаций, разделяются на внутренние и внешние.

К внутренним относят факторы, связанные непосредственно с свойствами асфальтобетона в покрытии, с его сдвигоустойчивостью. К внешним факторам относится воздействие автомобильной нагрузки и природно-климатических условий. Для определения требуемых свойств асфальтобетонных покрытий исходя из условия сдвигоустойчивости необходимо учитывать совокупность указанных факторов.

Анализ существующих методов обоснования требований к сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий, где значительные исследования провели Иванов Н.Н, Гезенцвей Л.Б., Ладыгин Б.И., Горелышев Н.Н., Руденский А.В. и другие отечественные и зарубежные ученые, показал, что этот вопрос является нерешенным и необходима разработка методики определения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия для различных условий эксплуатации дорог.

Обзор способов ликвидации пластических деформаций в асфальтобетонных покрытиях показал, что одним из путей решения этой проблемы является повышение сдвигоустойчивости асфальтобетона путем применения различных добавок (металлических, полимерных и др.).

Такие материалы обладают повышенной деформативной устойчивостью при повышенных температурах и хорошо зарекомендовали себя в работе.

Имеется положительный опыт повышения сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий с применением в качестве добавки в асфальтобетоне полиэтилена и полипропилена. Значительные исследования в этом направлении провели Платонов А.П., Ковалев Я.Н., Лукашевич В.Н., Бонченко Г.А., Веренько В.К, Иллиополов С.К и др.

Однако требуется уточнить сдвиговые и прочностные характеристики такого асфальтобетона, связанные с возможностью применения его в сложных условиях эксплуатации дорог.

Во второй главе изложены методические вопросы оценки требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий. Исследованы и систематизированы факторы, определяющие сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий, и на основе этого разработана методика определения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий исходя из условий их эксплуатации

Одним из важных факторов, влияющих на сдвигоустойчивость асфальтобетонного покрытия, является его температура. В диссертационной работе выполнены исследования температурного режима покрытия в летние месяцы, причем детально рассматривалось влияние затенения участка. Оказалось, что температура покрытия в дневные часы на затененных участках почти на 20°С ниже, чем на солнечных. Разница в температуре покрытия приводит и к различной величине образующихся деформаций в покрытии. Так, измерение колеи на солнечном и затененном участках показало, что глубина колеи на затененных участках примерно в 2 раза меньше, чем на солнечных участках.

Воздействие автомобильной нагрузки на асфальтобетонное покрытие проявляется в величине и продолжительности приложения нагрузки, а также режимах движения автомобильного транспорта. Исследования состава движения и скоростного режима движения автомобилей на участках с различной интенсивностью на кривых различного радиуса, а также на участках дорог с различной величиной продольного уклона позволили выявить следующие особенности:

-за последние годы произошли значительные изменения в составе транспортного потока, в результате которых доля легковых автомобилей достигает 65...80% от общего количества;

-скорости грузовых и легковых автомобилей значительно увеличились, что связано с изменениями динамических характеристик современных автомобилей.

Анализ средних скоростей автомобилей на рассмотренных участках позволил ранжировать дорожные условия по скорости движения автомобилей и, следовательно, по продолжительности приложения нагрузки в каждой точке (рис. 1).

Результаты выполненных исследований свидетельствуют о необходимости дифференцированного подхода к величине требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий на каждом характерном участке исходя из условий их эксплуатации.

Анализ методической базы определения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий показал существование двух подходов к решению этой задачи. В первом подходе, опирающемся на принципы механики сыпучих сред, для оценки сдвигоустойчивости асфальтобетона используется теория прочности. Второй подход, основывающийся на базе принципов механики сплошных сред, рассматривает асфальтобетон как вязкопластичный материал и предлагает оценивать деформативную устойчивость асфальтобетона через его реологические свойства.

!'!'!"!'! !?! !

Одним из наиболее существенных методологических недостатков первого подхода является положение о том, что для оценки сдвигоустойчивости использована теория прочности. Вместе с тем очевидно, что пластическое деформирование и разрушение - разные процессы, и недопустимо характеристики, одного явления использовать для описания другого.

Поэтому в диссертации требуемую сдвигоустойчивость асфальтобетонного покрытия предлагается определять с использованием второго подхода, где в качестве критерия сдвигоустойчивости используются минимальные значения вязкости асфальтобетона, соответствующие расчетной температуре покрытия, при которой за период эксплуатации не образуется пластических деформаций, приводящих к появлению неровностей предельно допустимой величины. В этом случае требуемая вязкость асфальтобетона может быть определена в общем виде по формуле:

где - расчетное напряжение сдвига в асфальтобетоне верхнего слоя покрытия;

N - суммарное число приложений расчетной нагрузки, авт.; длительность приложения нагрузки;

величина предельно допустимой пластической деформации.

В качестве величины предельно допустимой пластической деформации предложено взять предельно допустимую остаточную деформацию в вертикальном направлении - глубину колеи.

Реализация предлагаемого подхода требует установления величины предельно допустимой остаточной деформации которая зависит от

конструкции дорожной одежды и не является постоянной.

Анализ различных конструкций дорожной одежды позволил выделить два. типа конструкций. Первая конструкция характеризуется нежестким основанием. Вторая конструкция характеризуется наличием жесткого основания или жесткой прослойки в основании.

Отличия в конструкции приводят к различному напряженно-деформированному состоянию, а соответственно и к характеру образования остаточных деформаций. Расчеты показывают, что при нежестком основании на слои асфальтобетона приходится порядка 5... 15% всей остаточной деформации в дорожной конструкции, а на слои земляного полотна и основания - остальные 75...95%. На жестком основании, асфальтобетонное

покрытие как бы защемлено между жестким основанием и колесом автомобиля, в результате около 80...90% остаточной деформации приходится на асфальтобетонные слои.

На основе предлагаемого критерия определения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия (1) путем подстановки расчетного напряжения сдвига в верхнем слое покрытия исходя из конструкции дорожной одежды, была рассчитана исходная требуемая вязкость битумосодержащих слоев (табл. 1). При этом учитывали поправки на неоднородность асфальтобетона по вязкости, а также исследования состава движения.

Для определения требуемой вязкости асфальтобетонного покрытия необходимо полученные исходные значения вязкости умножить на коэффициент, зависящий от фактической скорости грузовых автомобилей на каждом характерном участке (табл.2).

При определении исходной требуемой вязкости асфальтобетона на участках с различной величиной продольного уклона, на участках с кривыми в плане радиусом менее 400 м фактическую интенсивность движения (колонка 1 табл. 1) необходимо умножить на коэффициент 1,8, а на перекрестках и пересечениях на коэффициент 3. Указанные коэффициенты учитывают особенности режимов движения на данных участках. Промежуточные значения вязкости можно получить способом линейной интерполяции.

Значения исходной требуемой вязкости получены при предельно допустимой остаточной деформации 2 мм для нежесткого основания, и 18 мм для жесткого основания. При другой величине предельно допустимой остаточной деформации полученную вязкость дополнительно необходимо умножить на коэффициент ^/^(мм) для жесткого основания и на коэффициент 2/Ь„р(мм) для нежесткого основания, г - глубина принятой предельно допустимой остаточной деформации для асфальтобетонных слоев.

Таким образом, методика определения требуемой вязкости асфальтобетона (при известном типе основания, сроке службы покрытия и толщине асфальтобетонного слоя) сводится к определению:

- интенсивности и состава движения;

- фактической скорости грузовых автомобилей;

- продолжительности сдвигоопасного периода

Интенсивность и состав движения для эксплуатируемых дорог определяются путем учета интенсивности на участках дороги. Для

проектируемых дорог данные величины определяются с учетом расчетной интенсивности движения на перспективу.

Таблица 1

Исходная вязкость асфальтобетона

й 4 3 я В" я м ге К «а « о ■ £ о Р £ с Л " В =Г Вязкость асфальтобетонного покрытия, МПа'с

Сдвигоопасный период Тоет, суток

12 16 26 34 46

Толщина асфальтобетонных слоев, м

11 и

¿к! 8 о П о 3 5 о «Ч о о" «Ч о 3 О <4 о <4 о о п о N О

» § о ё $ а ¿6 ■а и £ о о § с £ о о 8 1 0.06.. о 1 8 о" о V и 1 чо о о о 4) I

8 | в 35 5 49 53 61 57 62 70 72 79 91 82 91 104 96 105 121

1 62 68 78 72 79 90 91 100 114 104 116 131 121 135 153

10 70 77 87 81 88 101 101 ¡13 129 117 130 148 135 151 172

20 5 38 40 46 43 47 53 55 60 68 62 69 78 73 79 91

47 51 59 55 60 68 69 75 87 79 87 99 91 101 116

10 53 57 66 61 66 75 78 85 98 88 98 112 103 114 130

1 35 5 7 10 12 7 12 13 9 14 17 10 17 20 12 20 22

1 8 13 14 9 14 17 12 18 21 13 21 25 16 23 27

10 9 14 17 10 17 18 13 21 23 14 23 27 17 27 31

20 5 5 8 9 5 9 10 7 12 13 8 13 14 9 14 17

1 7 10 12 7 12 13 9 14 17 10 16 18 12 18 21

10 7 10 13 8 13 14 9 16 18 12 18 21 13 21 23

о о г» 1 нежесткое 35 5 85 94 107 98 108 124 124 138 157 142 159 181 165 185 211

8 107 118 135 124 138 156 157 176 200 179 202 229 208 235 267

20 5 64 70 81 74 82 92 94 104 118 108 120 137 125 139 159

8 «1 90 101 94 104 118 118 133 151 135 152 173 157 177 202

| жесткое 35 5 10 17 20 12 20 22 16 25 29 18 27 33 21 33 38

1 13 21 25 16 25 29 20 31 36 22 35 40 26 40 47

20 5 8 13 16 9 16 17 12 20 22 13 22 25 16 25 29

8 10 17 20 12 18 22 14 23 27 17 27 31 20 31 36

005 8 Е «1 г а 35 68 74 85 77 85 98 99 109 124 112 125 142 130 146 165

5 109 121 138 126 140 160 160 179 204 182 205 234 212 239 272

20 л 56 64 59 64 73 74 82 94 85 94 107 99 109 125

5 83 91 104 95 105 120 121 135 153 138 155 176 161 181 205

8 к 35 8 14 16 9 16 18 12 20 23 14 22 26 17 26 30

5 14 22 25 16 25 29 21 31 36 23 35 42 27 42 48

20 7 10 12 8 12 14 9 16 17 10 17 20 13 20 23

5 10 17 20 12 20 22 16 25 29 17 27 31 21 31 36

Для определения фактической скорости грузовых автомобилей, на двухполосных дорогах (состав потока: 20...35% грузовых автомобилей, 65...80% легковых автомобилей) предлагается использовать зависимости,

полученные автором на участках с различными радиусами кривых в плане, продольными уклонами и различной интенсивностью движения.

Для определения фактической скорости движения грузовых автомобилей па других участках возможно использовать зависимость, предложенную проф. Васильевым А.П.:

где - средняя скорость транспортного потока, на каждом

характерном участке дороги определяется исходя из фактической обеспеченной скорости движения, интенсивности и состава транспортного потока.

Таблица 2

Поправки на фактическую скорость грузовых автомобилей_

Вид основания Скорость автомобиля, км/ч

140 120 60 30 20 10 5 2

Нежесткое 0,93 1,0 1,43 2,02 2,48 3,51 4,97 7,87

Жесткое 0,94 1,0 1,41 1,97 2,40 3,35 4,68 7,27

Сдвигоопасный период Тр,.,. определяется исходя из среднегодовой температуры воздуха, (для месяцев с устойчивой положительной температурой) и корректируется с учетом количества пасмурных дней.

В диссертационной работе установлена продолжительность сдвигоопасного периода для каждой дорожно-климатической зоны: для И-дорожно-климатической зоны Трег=12... 16 суток; для Ш-дорожн о-климатической зоны Трсг=13...26 суток; для ГУ-дорожно-климатической зоны Трег=26...34 суток; для У-дорожно-климатической зоны Трег=34...46 суток; для Дальнего Востока Тр^ 22...27 суток.

Большее значение продолжительности сдвигоопасного периода относится к южной части территории каждой дорожно-климатической зоны.

Установлено, что большое влияние на изменение температуры покрытия от нагревания солнечной радиации имеет степень затененности дороги.

Это влияние предлагается учитывать при определении продолжительности сдвигоопасного периода Для этого разработана

методика, позволяющая исходя из направления дороги, расстояния от преграды до кромки проезжей части, высоты стояния и направления солнца,

а также высоты преграды (рис.2), определить скорректированную продолжительность сдвигоопасного периода с учетом продолжительности стояния тени:

ти=[().1+(1-ттеш1/10)]-три>

(3)

где 0,1 -доля нагрева покрытия за счет конвективного обмена с воздухом;

продолжительность сдвигоопасного периода для открытого

участка;

Т - продолжительность стояния тени.

Для определения продолжительности стояния тени необходимо исходя из расчетного случая (табл. 3), найти угол поворота солнца, при котором на данном участке стоит тень а„, (табл. 4), с учетом расположения

л«р

тенеобразующих лесонасаждений или сооружений по сторонам дороги (рис.

3).

Продолжительность стояния тени предлагается определять по формуле:

Т -а*Р'+а*Р2 _

тени

12

Север.

Рис. 3. Схема определения румба направления дороги

Таблица 3

Расчетные случаи расположения дороги_

Случай 1 Случай 2 Случай 3 Случай 4

Румб дороги менее 45° (четверти СВ-ЮЗ) Румб дороги более 45° и равен 45° (четверти СВ-ЮЗ) Румб дороги менее 45° и равен 45° (четверти СЗ-ЮВ) Румб дороги более 45° (четверти СЗ-ЮВ)

Примечание: СВ- северо-восток, СЗ -северо-запад, ЮВ- юго-восток, ЮЗ-юго-запад.

Таблица 4

Расчетные формулы для определения угла поворота солнца при условии ___стояния тени (в градусах)_

Случаи Формула

1 2

1 —в2--5-].5т(1350 -Рд).1ёе .,\Ъ2в +Рд) Д

П ЪМГ-^--£-]-8ш(750 +РдИЕв оЧ12=агс8ш(---) Ь2

В третьей главе на основе анализа вопроса структурообразования в асфальтобетоне рассмотрены основные особенности и предпосылки получения структуры асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена с заданными свойствами, и с учетом этого разработана оптимальная технология его приготовления и укладки.

Анализ разработанных требований к сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий (табл. 1) показывает, что на сложных для движения участках дорог при большой доле в потоке тяжелых автомобилей обычный асфальтобетон не может обеспечить необходимую сдвигоустойчивостъ. Возникает необходимость применения асфальтобетона с повышенной сдвигоустойчивостью, в том числе асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена.

Термин "асфальтобетон, модифицированный полимером" несколько отличается, от массового применяемого названия — дисперсно-армированный асфальтобетон поскольку при введении полимеров, которые расплавляются в асфальтобетонной смеси (полимеры на основе этилена), как таковой арматуры в асфальтобетоне не образуется. Частицы полимеров образуют лишь дисперсную структуру — неупорядоченную пространственную сетку. Таким образом, при введении в асфальтобетон полимеров образуется скорее асфальтобетон, модифицированный полимером.

Исследования Платонова А.П., Лукашевича B.IL показали, что введение этилена повышает не только сдвигоустойчивость асфальтобетона, но и его хрупкость. Выявление структурных особенностей асфальтобетона позволило обосновать путь получения структуры асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена с заданными свойствами. Была предложена идея создания "мозаичной структуры" на поверхности каменных материалов. Возможность создания такой структуры показана Курденковой И.Б. Суть ее заключается в том, что на поверхности каменного материала образуются связи с двумя фазами: битума и полимерной добавки. При температурных колебаниях поочередно в каркасе асфальтобетона работают различные связи: при повышенной температуре работают более вязкие связи, образованные полимерной добавкой, а при низкой температуре основную нагрузку на себя принимают битумные связи. Это и дает эффект повышенного сопротивления сдвигу при высоких температурах с одновременным незначительным повышением хрупкости при пониженных температурах.

Для создания "мозаичной структуры" наиболее приемлемой является трехстадийная технология приготовления асфальтобетона,

модифицированного полимером на основе этилена.

Для подтверждения выдвинутой идеи были проведены лабораторные испытания асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена, с использованием в качестве модификатора полимерной добавки, представляющей собой твердофазный сополимер полипропилена и полиэтилена, и имеющий вид гранул, размером ЗхЗмм.

Лабораторные испытания заключались в определении физико-механических и физико-химических свойств асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена, в зависимости от количества добавки. Исследования проводились на асфальтобетоне типа Б в связи с тем, что этот материал, широко применяемый при строительстве покрытий, высокотехнологичен.

Исследования физико-механических свойств (табл. 5) показали, что при введении полимерной добавки наблюдается повышение на 20...30% предела прочности на сжатие при 50°С и 20°С, а также повышение водостойкости асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена. Предел прочности на сжатие при 0°С увеличивается незначительно, всего на 3...5%. Введение полимерной добавки одновременно понижает и

водонасьлцение на 15%, что свидетельствует о появлении кольматирующего эффекта.

Оценка однородности асфальтобетона модифицированного полимером ва основе этилена, проводилась исходя из анализа величины коэффициента вариации для предела прочности на сжатие при 50°С. Результаты вычислений (табл. 6) показывают, что однородность смеси несколько ухудшается при увеличении содержания добавки, но все значения находятся в допустимых пределах.

Исследование сдвигоустойчивости асфальтобетона,

модифицированного полимером на основе этилена (табл. 7), проводилось одновременно по двум методикам: Никольского Ю.Е и стандартной согласно ГОСТ 9128-97. Полученные результаты свидетельствуют, что модифицированный асфальтобетон в сравнении с обычным асфальтобетоном на 25...35% более сдвигоустойчив в зависимости от методики испытаний (табл. 7).

Таблица 5

Результаты определения физико-механических свойств асфальтобетона _ модифицированного полимером на основе этилена_

Кол-во добавки, % Наименование показателя

предел прочности при 50°С, МПа предел прочности при 20°С, МПа предел прочности при 0°С, МПа водонасьлцение % коэф. водостойкости плотность, г/см3

0 1,45 2,9 9,7 2,98 0,81 2,35

0,5 2 3,4 9,9 2,58 0,86 2,36

1,0 2,1 3,5 10,1 2,64 0,86 2,37

1,5 1,9 3,33 10,1 2,73 0,84 2,35

Таблица 6

Коэффициент вариации асфальтобетонной смеси для предела прочности на _сжатие при 50°С (по ГОСТ 9128-97 Су не более 18%)_

Количество добавки,% Среднее значение испытаний Хед Среднеквадра- тическое отклонение о Коэффициент вариации С„, %

0 1,45 0,07 4,48

0,5 2,00 0,12 6,00

1 2,05 0,11 5,12

1,5 1,89 0,15 7,94

Таблица 7

Результаты испытаний на сдвиг_

Испытания методом Никольского Ю.Е. Испытания по ГОСТ 12801-98

сопротивление сдвигу, МПа угол внутреннего трения 1§(р сцепление Сл

без добавки с добавкой < без добавки с добавкой без добавки с добавкой

1,09 132 14,6 233 0,39 0,52

Проведенные расчеты показали: вязкость асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена достигает 160МПа-с, а вязкость асфальтобетона без полимерной добавки - ЮОМПа-С.

Наиболее сложным и неизученным аспектом применения полимеров на основе этилена в асфальтобетоне являются физико-химические процессы, протекающие в результате введения добавки. Результаты, полученные при исследовании физико-химических свойств асфальтобетона,

модифицированного полимером на основе этилена, позволили оценить те процессы, которые происходят в модифицированном асфальтобетоне на уровне микроструктуры. Эти исследования- проводили методом рентгеноструктурного анализа на рентгенометре марки с

использованием вычислительного комплекса на базе персонального компьютера. При этом фиксировались кривые зависимости дифракционной картины от угла отражения, для которой каждый пик является отражением от серии плоскостей (Ыс1) с межплоскостным расстоянием d. Идентификацию проводили по набору межплоскостных расстояний и интенсивности рефлексов путем сравнения с картотекой PCPDFWTN, созданной на основе базыданных JCPDS-ICDD.

Проведенные исследования структурообразования в асфальтобетоне, модифицированном полимером на основе этилена, позволили сделать вывод, что при введении полимерной добавки не происходит ее химического взаимодействия с битумом с образованием полимер-битумного вяжущего. Взаимодействие происходит лишь на физическом и физико-химическом уровне, что принципиально важно исходя из идеи "мозаичной структуры", где существуют два вида каркасных связей: образованные битумом и полимерной добавкой.

В работе физико-химическими методами производилось исследование также трещиностойкости и старения асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена.

На основе обработки рентгенограмм (рис. 4) были построены зависимости значений внутренних напряжений для асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена, от соотношения полимер:битум (рис. 5,6) при 0°С, и 20°С.

Рис. 5. Зависимость внутриструктурных напряжений при 1=20°С от количества добавки

Рис. 6. Зависимость внутриструктурных напряжений при t=O°C от количества добавки

Исследование старения асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена, производилось путем снятия рентгенограмм с образцов, которые подвергали ультрафиолетовому излучению, нагреву до 50°С и охлаждению до -20°С.

Как видно из рис. 7, асфальтобетон, модифицированный полимером на основе этилена, имеет кристаллические пики, свидетельствующие о наличии упорядоченной структуры, которая под действием старения претерпевает определенные изменения в зависимости от вида материала, что выражается в уменьшении данных пиков и их относительном сглаживании.

Результаты исследования деструкции (старения) асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена, свидетельствуют о том, что данный показатель выше, чем у обычного асфальтобетона, однако изменения этого показателя составили порядка 5% (табл. 8).

Таблица 8

Интенсивность старения асфальтобетона, модифицированного

полимером на основе этилена

Материалы Значение а после условных часов (400 ч)

асфальтобетон +11,7

асфальтобетон модифицированный полимером на основе этилена +12,3

Рис. 7. Рентгенограммы по исследованию на старение асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена

Для определения оптимального количества полимерной добавки была решена компромиссная задача по таким критериям оптимизации, как пределы прочности па сжатие, водонасыщение, трещиностойкость модифицированного асфальтобетона. Найденный интервал оптимального количества добавки колеблется в пределах от 0,4...0,8% от количества минеральных материалов. Для практического применения рекомендуется 0,5.. .0,6% добавки.

В четвертой главе рассмотрена возможность ограничения пластических деформаций с использованием в покрытии асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена. Выполнена оценка экономической эффективности результатов исследований.

С целью производственной проверки результатов экспериментальных исследований возможности применения асфальтобетона,

модифицированного полимером на основе этилена, и процессов отработки технологии применения полимерной добавки в условиях асфальтобетонного завода было проведено опытное строительство асфальтобетонного покрытия с учетом опыта и рекомендаций предыдущих исследований.

Опытно-производственные исследования в лаборатории ДРСУ позволили определить оптимальное количество вяжущего и физико-механические свойства модифицированного асфальтобетона.

Был подобран состав минеральной части для асфальтобетона типа Б с непрерывной гранулометрией, содержащий щебня (фр.5...20мм) 29%, отсева

от дробления (фр.О...1О) 42%, песка природного 20% и активированного минерального порошка 9%, полимерной добавки 0,5%. Подбором было установлено оптимальное количество вяжущего - 6,0% (БНД 40/60).

Технология получения асфальтобетона, модифицированного полимером, имела отличие от стандартной технологии лишь в появлении дополнительной операции - подачи полимерной добавки на горячие каменные материалы. Полимерную добавку подавали с использованием сжатого воздуха в подвесной бункер над смесителем.

Проверки качества асфальтобетонной смеси производились путем отбора проб смеси из смесителя. Отклонение от лабораторных значений по прочностным показателям составляло не более 5%, по водонасыщению - не более 4%, что является приемлемым.

Технология производства работ при строительстве участка покрытия с асфальтобетоном, модифицированным полимером на основе этилена не отличалась от обычной. Смесь имела хорошую удобоукладываемость, что выражалось в отсутствие раковин и неровностей.

Наличие полимерной добавки внесло коррективы в технологию уплотнения асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена. Для более эффективного уплотнения была поднята температура укатки: при начальной укатке - до 140°С, при основной укатке - до125°С, при заключительной - до 110°С.

С момента устройства конструктивного слоя покрытия из модифицированного асфальтобетона за участком было установлено наблюдение. Наблюдение заключалось в ежегодном визуальном осмотре состояния покрытия экспериментального участка, измерении ровности, отборе кернов.

Результаты ежегодно проводимых обследований состояния экспериментального участка свидетельствуют, что характеристики модифицированного асфальтобетона за 4 года эксплуатации не претерпели существенных изменений, это заключается в отсутствии пластических деформаций. Однако появление на отдельных участках сетки трещин после небывало холодной зимы накладывает ограничение по применению его только в IV,V дорожно-климатических зонах.

Проведенные исследования дали возможность оценить основные преимущества применения асфальтобетона, модифицированного полимером па основе этилена для ограничения пластических деформаций, которые состоят в следующем.

- технология получения асфальтобетона не усложняется, а установка дополнительного оборудования не вызывает значительных капиталовложений;

- межремонтные сроки покрытия увеличиваются на 2 года;

- достигается экологический эффект от возможности использовать отходы полимеров.

В денежном выражении экономический эффект от применения асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена, равен порядка 20 тыс.руб. на 1 км покрытия.

Проведенные исследования свойств асфальтобетона,

модифицированного полимером на основе этилена, позволили выявить оптимальную область применения указанного материала (рис 8).

Рис. 8. Граница применения различных асфальтобетонов по критерию сдвигоустойчивости (интенсивность указана общая, на 1 полосу движения)

В пятой главе содержатся основные выводы и результаты диссертационной работы.

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в соответствии с поставленной целью и задачами, можно сделать следующие выводы:

1. Установлена совокупность погодно-климатических факторов, дорожных условий, интенсивности, состава и, режима движения транспортного потока, оказывающих совместное влияние на сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий на характерных участках автомобильных дорог, что свидетельствует о необходимости разработки дифференцированных требований к физико-механическим свойствам асфальтобетона для устройства покрытия на указанных участках.

2. Разработана методика определения и обоснования требований к сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий с учетом реальных погодно-климатических и транспортных условий, воздействующих на асфальтобетонное покрытие на различных участках автомобильных дорог. В качестве расчетной характеристики при разработке этих требований принята вязкость асфальтобетона при высокой температуре, а в качестве критерия -предельно-допустимая глубина колеи, образующейся в результате накопления остаточных деформаций за расчетный срок эксплуатации покрытия.

3. Обоснована эффективность применения асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена, для борьбы с накоплением остаточных деформаций и образованием колей на асфальтобетонных покрытиях, состав которого проектируется по принципу "мозаичной структуры", суть которой заключается в появлении на поверхности каменного материала не только связей с битумом, но и с полимерной добавкой. В результате в каркасе асфальтобетона образуются две компенсирующие одна другую структуры: при высокой температуре наибольшую нагрузку принимает на себя полимерная добавка, а при низких температурах - битумные связи.

4. Установлено, что при введении добавки, состоящей из полиэтилена и полипропилена, наблюдается значительный рост прочностных свойств модифицированного асфальтобетона при повышенных температурах, а показатели сдвигоустойчивости увеличиваются почти на 30%.

5. Разработана технология приготовления модифицированного асфальтобетона и выполнено строительство опытного участка покрытия с его использованием. Наблюдение за состоянием покрытия в течение нескольких лет подтверждает гипотезу о повышении сдвигоустойчивости и

долговечности такого покрытия, позволяет рекомендовать данный материал при строительстве дорог 1-Ш категорий в условиях жаркого климата, особенно на сложных участках дорог.

Список работ по диссертации

1. Ильин СВ. Методика определения требований к сдвигоустойчивости асфальтобетона исходя из условий эксплуатации. Деп. в ВИНИТИ, 10.02.2004, № 217-В2004. МАДИ (ГТУ). -М.: 2004.- С.8.

2. Ильин СВ. Методика определения продолжительности стояния тени, для уточнения требований к сдвигоустойчивости асфальтобетона. Деп. в ВИНИТИ, 10.02.2004, № 216-В2004. МАДИ (ГТУ). -М.: 2004.- С.8.

3. Ильин СВ., Дараган Н.С. К вопросу теории структурообразования дисперсно-армированного асфальтобетона// Новые технологии и материалы в строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог: Сборник тезисов докладов всеросс. науч. - техн. конференции. - Геленджик.; Краснодар, 2002.-С137-139.

4. Ильин СВ., Дараган Н.С. Влияние температурного режима и интенсивности движения на колееобразование дорожного покрытия в условиях Краснодарского края// Новые технологии и материалы в строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог: Сборник тезисов докладов всеросс. науч.-техн. конференции. - Геленджик; Краснодар, 2001.-С69-71.

5. Ильин СВ., Дараган Н.С Взаимосвязь качества асфальтобетона с адгезионно-когезионными свойствами битума// Новые технологии и материалы в строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог. Сборник тезисов докладов всеросс. науч.-техн. конференции. - Геленджик; Краснодар, 2002.-С 133-136.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25.09.2000 г. Подписано в печать 09.03.04 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1 Печать авторефератов (095) 730-47-74, 778-45-60 (сотовый)

» -S2G4

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований

1.1 Анализ проблемы образования пластических деформаций в асфальтобетонных покрытиях

1.2 Методы устранения пластических деформаций в асфальтобетонных покрытиях

1.3 Применение асфальтобетона с добавками полимеров и волокон в слоях покрытия за рубежом и в России

1.4 Выводы цели и задачи исследования

Глава 2. Разработка методики определения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий исходя из условий их эксплуатации

2.1 Анализ подходов к оценке требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий

2.2 Влияние высокой температуры на образование пластических деформаций в асфальтобетонных покрытиях

2.3 Исследование режимов движения на сдвигоопасных участках

2.4 Методика определения требуемой вязкости асфальтобетонных покрытий, исходя из условий их эксплуатации

2.5 Методика расчета продолжительности стояния тени

2.6 Выводы

Глава 3. Исследование и обоснование путей получения структуры асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена с заданными свойствами

3.1 Структура асфальтобетона

3.2 Обоснование пути получения асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена заданной структуры

3.3 Лабораторные исследования свойств асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена

3.3.1 Результаты экспериментальных исследований физико' механических свойств модифицированного асфальтобетона

3.3.2 Лабораторные исследования сдвигоустойчивости модифицированного асфальтобетона

3.4 Физико-химические исследования асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена

3.4.1 Лабораторные исследования процесса структурообразования в модифицированном асфальтобетоне

3.4.2 Исследования трещиностойкости модифицированного асфальтобетона

3.4.3 Исследование свойств модифицированного асфальтобетона под действием погодно-климатических факторов

3.5 Выводы

Глава 4. Экспериментальное строительство покрытия из асфальтобетона, модифицированного полимером на основе этилена. Экономическая эффективность результатов работы

4.1 Общая характеристика существующей дороги в районе строительства

4.2 Технология приготовления асфальтобетонной смеси модифицированной полимером на основе этилена

4.3 Технология устройства покрытия из модифицированного асфальтобетона

4.4 Наблюдения за экспериментальным участком

4.5 Экономическая эффективность результатов работы

4.6 Выводы

Глава 5. Выводы и рекомендации 163 Список библиографических источников 165 Приложение

Актуальность темы. В последние годы на асфальтобетонных покрытиях автомобильных дорог России наблюдается значительный рост пластических деформаций, одним из наиболее частых проявлений которых является колееобразование. Основными причинами этого," служит значительный рост интенсивности движения и увеличение осевых нагрузок автомобилей, а также недостаточная сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий при высоких температурах.

По данным Росавтодора за 2003 год общая длина участков, подверженных колееобразованию составила около 20 тыс.км и продолжает увеличиваться.

Опыт показывает, что количество и динамика развития пластических деформаций колеблется в широких пределах на различных участках дорог в зависимости от того, как влияют дорожные условия на режим движения автомобилей: частоту торможения и, особенно, на скорость движения, обуславливающую продолжительность приложения транспортной нагрузки.

Однако принятые в действующих нормативно-технических документах требования к сдвигоустойчивости асфальтобетона не предусматривают их дифференциации с учетом конкретных условий эксплуатации дорог.

Теоретической основой для проведения исследований связанных с обоснованием дифференцированного подхода к обоснованию требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий являются труды Иванова Н.Н, Гезенцвея Л.Б., Ладыгина Б.И., Горелышева Н.Н., Руденского А.В. и других отечественных и зарубежных ученых, в которых содержатся фундаментальные разработки по методологии оценки сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий.

Решение проблемы предупреждения образования пластических деформаций, заключается не только в обосновании требований к сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий, но и в расширении возможностей ее повышения.

Одним из путей обеспечения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий, является использование в покрытии асфальтобетонов модифицированных полимером на основе этилена, обладающих повышенной сдвигоустойчивостью.

Большой вклад в развитие методов обеспечения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетона, его структуры, технологии получения внесли работы Ребиндера П.А., Сахарова П.В., Рыбьева И.А., Горелышева Н.Н, Богуславского A.M., а применительно к асфальтобетонам модифицированным полимерами, значительные исследования провели Платонов А.П., Ковалев Я.Н., Лукашевич В.Н., Бонченко Г.А., Веренько В.К, Иллиополов С.К и др.

В связи с предложением использовать асфальтобетон модифицированный полимером на основе этилена, для обеспечения сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий необходимо' разработать методы и технологию получения структуры асфальтобетона с добавками полимеров на основе этилена, изучить его физико-химические и механические свойства, а также сдвигоустойчивость покрытий с применением такого асфальтобетона.

Таким образом, тема диссертации, является актуальной и направлена на разработку дифференцированных требований к сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий и расширении возможности реализации этих требований путем применения асфальтобетонов модифицированных полимером на основе этилена.

Цель работы. Разработать методику определения требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий исходя из условий их эксплуатации и метод ограничения пластических деформаций с

6 И использованием асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена.

Объектом исследования являются автомобильные дороги Краснодарского края.

Научная новизна состоит в том, что:

- установлено совокупное влияние погодно-климатических факторов, состава, интенсивности и режима движения транспортного потока, на характер работы асфальтобетонных покрытий по условиям сдвигоустойчивости на различных участках автомобильных дорог;

- получена зависимость интенсивности накопления сдвиговых деформаций от продолжительности воздействия солнечной радиации и характера затененности покрытия. Разработана методика определения продолжительности затенения участка в зависимости от экспозиции местности и наличия затеняющих препятствий (деревьев, откосов выемки и т.д.);

- обоснована эффективность применения асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена для борьбы с накоплением остаточных деформаций и колееобразованием на автомобильных дорогах.

Практическая ценность диссертации заключается в возможности использования ее основных положений и рекомендаций в дорожных организациях при оценке возможности обеспечения сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий, для определения эффективного способа, ограничения пластических деформаций.

Реализация работы. Научные и практические результаты исследований были использованы управлением федеральных дорог по Краснодарскому краю Упрдор "Кубань" при оценке требуемой сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий на федеральных дорогах Краснодарского края, предприятиями Краснодаравтодора, при строительстве опытного участка покрытия из асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена, на автомобильной дороги подъезд кж/д станции Крыловская Краснодарского края.

Отдельные положения и рекомендации диссертации приняты к использованию в учебном процессе на кафедре "Строительство и эксплуатации дорог" МАДИ (ГТУ), а также на кафедре "Транспортных сооружений" КубГТУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были доложены и одобрены на 61 и 62-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (ГТУ).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5-и статьях, общим объемом 0,9 п.л.:

1. Ильин С.В. Дараган Н.С. К вопросу теории струкгурообразования дисперсно-армированного асфальтобетона.// Новые технологии и материалы в строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог. Сборник тезисов докладов всероссийской науч.-технич. конференции г. Геленджик. - Краснодар 2002Г.-С. 137-139.

2. Ильин С.В. Дараган Н.С. Влияние температурного режима и интенсивности движения на колеобразование дорожного покрытия в условиях Краснодарского края.// Новые технологии и материалы в строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог. Сборник тезисов докладов всероссийской науч.-технич. конференции, г. Геленджик. Краснодар 2001г.-С.69-71.

3.Ильин С.В. Дараган Н.С. Взаимосвязь качества асфальтобетона с адгезионно-когезионными свойствами битума.// Новые технологии и материалы в строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог. Сборник тезисов докладов всероссийской науч.-технич. конференции г.Геленджик. -Краснодар 2002г.-С. 133-136.

4. Ильин С.В. Методика определения требований к сдвигоустойчивосги асфальтобетона исходя из условий эксплуатации. Деп. в ВИНИТИ, 10.02.2004, № 217-В2004. МАДИ (ГТУ). -М.: 2004.

5. Ильин С.В. Методика определения продолжительности стояния тени, для уточнения требований к сдвигоустойчивосги асфальтобетона. Деп. в ВИНИТИ, 10.02.2004, № 216-В2004. МАДИ (ГТУ).-М.: 2004.

На защиту выносятся:

- результаты исследований режимов движения автомобилей и их влияние на сдвигоустойчивость асфальтобетонного покрытия;

- методика определения требуемой сдвигоустойчивосги асфальтобетонных покрытий с учетом реальных погодно-климатических и дорожно-транспортных условий на различных участках дорог;

- рекомендации по ограничению пластических деформаций в асфальтобетонных покрытиях с использованием асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы из119 наименований. Содержит 186 страницы машинописного текста, 43 рисунка, 46 таблиц.

4.6 Выводы

1. Проведенные лабораторные исследования позволили провести опытное строительство участка покрытия с асфальтобетоном модифицированным полимером на основе этилена. На данном участке имели место пластические деформации в виде колеи и наплывов.

2. Исходя из имеющихся материалов была подобрана смесь типа. Б с содержанием добавки 0,5% от количества минеральных материалов.

Подача полимерной добавки осуществлялась с помощью сжатого воздуха. Все необходимое оборудование было смонтировано своими силами.

Производство асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена, а также строительство участка не вызвало значительного изменения технологии. Изменение технологии заключалось в добавлении полимерной добавки, а также в температуре уплотнения, которая была несколько повышена, для 6ohee эффективного уплотнения.

3. Установленное наблюдение за экспериментальным участком показало, что модифицированный асфальтобетон за четыре года эксплуатации сохранил высокие эксплутационные характеристики, таким ограничения пластических деформаций, при использовании в качестве модифицирующего элемента полимеров полученных на основе полимеризации этилена (полиэтилен, полипропилен и их сополимеры)

4. Экономический эффект от применения модифицированного асфальтобетона заключается от увеличения межремонтных сроков порядка на 2 года. В денежном выражении экономический эффект от данн.ого материала равен порядка 20 тыс.р на 1 км покрытия.

Кроме того, предложен подход к оценке экономической эффективности применения различных составов асфальтобетона на конкретном участке дороги, в котором исходя из значения вязкости различных составов определяется срок, на который остаточная деформация (колея) достигнет предельно допустимой величин. Исходя из этого срока определяются приведенные затраты применения того или иного состава.

Глава 5. Выводы и рекомендации

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в соответствии с поставленной целью и. задачами, можно сделать следующие выводы:

1. Установлено совокупность погодно-климатических факторов, дорожных условий, интенсивности, состава и режима движения транспортного потока, оказывающих совместное влияние на сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий на характерных участках автомобильных дорог, что свидетельствует о необходимости разработки дифференцированных требований к физико-механическим свойствам асфальтобетона для устройства покрытия на указанных участках.

2. Разработана методика определения и обоснования требований' к сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий с учетом реальных погодно-климатических и транспортных условий, воздействующих на асфальтобетонное покрытие на различных участках автомобильных дорог. В качестве расчетной характеристики при разработке этих требований принята вязкость асфальтобетона при высокой температуре, а в качестве критерия - предельно-допустимая глубина колеи, образующейся в результате накопления остаточных деформаций за расчетный срок эксплуатации покрытия.

3. Обоснована эффективность применения асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена для борьбы с накоплением остаточных деформаций и образованием колей на асфальтобетонных покрытий, состав которого проектируется по принципу "мозаичной структуры", суть которой заключается в появлении на поверхности каменного материале не только связей с битумом, но и с полимерной добавкой. В результате в каркасе асфальтобетона образуются две компенсирующие одна другую структуры: при высокой температуре наибольшую нагрузку принимает на себя полимерная добавка, а при низких температурах - битумные связи.

4. Установлено, что при введении добавки состоящей из полиэтилена и полипропилена наблюдается значительный рост прочностных свойств асфальтобетона модифицированного полимером при повышенных температурах, а показатели сдвигоустойчивости увеличиваются почти на 30%.

5 Разработана технология приготовления модифицированного асфальтобетона и выполнено строительство опытного участка покрытия с его использованием. Наблюдение за состоянием покрытия в течении нескольких лет подтверждает гипотезу о повышении сдвигоустойчивости и долговечности такого покрытия."

6. Проведенная технико-экономическая оценка применения асфальтобетона модифицированного полимером на основе этилена позволяет рекомендовать данный материал при строительстве дорог I-III категорий в условиях жаркого климата, особенно на сложных участках дорог. Разработана методика определения экономической эффективности применения асфальтобетонов различной сдвигоустойчивости.

1. Абдельбаги А.У. Исследование температурного режима и сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия в условиях Судана. Дисс. к.т. наук Минск, 1972

2. Аблакулов А. Обоснование требуемой прочности нежестких дорожных одежд исходя из показателей их ровности в условиях жаркого климата. Диссертация к.т.н. М. Транспорт, 1987г- 224с.

3. Авсеенко А.А., Петров Ю.Н., Цыганков В.И. Экономика, планирование и управление в дорожном хозяйстве М.: Центроргтруд Минавтодор РСФСР, 1990, 363с.

4. Автомобильные дороги. СНиП 3.06.03/ Госстрой СССР. М., 1986. 111с.

5. Антипов В.К. Влияние годовых колебаний температуры на деформационные характеристики асфальтобетонных покрытий./ Повышения работоспособности автомобильных дорог: Труды ГипрдорНИИ. М., 1975, сЗО-ЗЗ.

6. Афанасьев М.Б. Исследование режимов движения на горизонтальных кривых. Дисс. к.т.наук.- М.'.МАДИ 1966г.

7. Баринов Е.Н. Основы теории и технологии применения асфальтобетонов на вспененных битумах. Изд-во Ленинградского Университета. 1990г.- 170с.

8. Богуславский A.M., Богуславский Л.А. Основы реологии асфальтобетона. М.: Высшая школа., 1972. 199с.

9. Бонченко Г.А. Асфальтобетон. Сдвигоустойчивость и технология модифицирования полимером. М.; Машиностроение 1994, с. 175

10. Васильев А.П. Причины образования колей и пути их устранения. Наука и техника в дорожной отрасли 1999, №2 с.6-9.

11. Васильев А.П., Яковлев Ю.М., Лугов С.В. Прогнозирование общей глубины колеи и динамика ее развития на нежестких дорожных одеждах. Сборник научных трудов МАДИ -ГТУ. М., 2002. с.4-13

12. Васильев А.П. Проблемы разработки методов прогнозирования глубины колеи на автомобильных дорогах. Проблемы строительства и эксплуатации а/д в начале ХХ1в. Сборник научных трудов МАДИ. М., 2000г.

13. Веренько В.К. Дорожные композитные материалы. Минск1996

14. Вознесенский В.А. Статистические методы планирование эксперимента в технико-экономических исследованиях. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статистика, 1981.-263с.

15. Временные рекомендации по применению армирования асфальтобетонов с использованием базальтовых волокон Распоряжением Росавтодора № ОС-12-р от 11.01.2002г.

16. Временные рекомендации по применению полимерно-дисперсного армирования асфальтобетонов с использованием резинового термоэластопласта (РТЭП) Распоряжение Росавтодора от 27.06.2002 NOC-561-р.

17. Гайворонский Н.В. Прогнозирование температурного режима асфальтобетона. М.: Автомобильные дороги, 1970, №12.

18. Гезенцвей Л.Б. Пути улучшения структурно-механических свойств асфальтобетона. Автореферат докт. дисс. М., 1964.

19. Гоглидзе В.М. Разработка положений сдвигоустойчивых и износостойких полужестких и дорожных покрытий . Дис. д-р техн. наук/ МАДИ, М. 1980.

20. Горелышев Н.В. Принципы структурообразования асфальтобетона. Труды СоюздорНИИ., Вып. 7, 1979

21. ГОСТ 11507-78 Битумы нефтяные. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу

22. ГОСТ 9128-97 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия. М., 1998

23. Губач Л.С., Понамарев С.Г. Условия и критерий низкотемпературной трещиноустойчивости дорожного асфальтобетона// Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1985 №12 с. 121-132.

24. Гшвендт И. Расчет остаточных деформаций гибких покрытий или предварительный расчет колеобразования в асфальтовых покрытиях./ IV Будапештская дорожная конференция./Научно-транспортное общество Венгрии. 1988.- т.2 -с. 174-176.

25. Дараган Н.С., Искендеров Т.Н. Полимерно-битумные материалы в дорожном строительстве Краснодарского края. Сб. тр. Международной научно-технической конференции. Пермь, 2002г.

26. Диагностика автомобильных дорог Отраслевой дорожный документ. -М., 2001

27. Дорожно-строительные материалы/ И.М. Грушко, И.В. Королев, И.М. Борщ, Г.М. Мищенко. М.Транспорт, 1983.-383с.

28. Дорожно-строительные материалы/ М.И. Волков, И.М. Грушко, И.В. Королев, И.М. Борщ. М.:Транспорт,1975.-527с.

29. Дорожные условия и режимы движения автомобилей// Бабков В.Ф., Афанасьев М.Б., Васильев А.П., Дивочкин О.А., Залуга В.П., Иванов В.Н., Кашкин С.К., Кременец Ю.А., Лобанов Е.М., Сильянов В.В., Ситников Ю.М., Шевяков А.П. М: Транспорт, 1967-227с.

30. Дорожный асфальтобетон / Л.Б. Гезенцвей, Н.В.Горелышев, A.M. Богуславский, И.В. Королев. Под ред. Л.Б. Гезенцвея.- 2-е изд, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1985.-350с

31. Драго Р. Физические методы в химии. Т. 1,2, М.: МИР 1981

32. Дуюнов П.К. Исследование характеристик движения автомобиля для проектирования перевальных участков горных дорог. Дисс. к.т. наук ФПИ, 1980г.

33. Иванов Н.Н., Телегин М.Я. К обоснованию показателей механических свойств асфальтобетонных смесей. Сб. Исследования органических вяжущих материалов и физико-механических свойств асфальтовых смесей. Дориздат, 1949 с. 106-133

34. Иванов Н.Н., Руденский А.В. Определение требуемой прочности асфальтобетона с учетом его пластичности и конкретных условий работы покрытий. Труды СоюздорНИИ. Вып 11, 1967, с 41-49

35. Иванов Н.Н. Развитие требований к асфальтобетонным и другим битумоминеральным покрытиям и их практическое значение.

36. Доклады и сообщения на научно-технических совещаниях по строительству дорог., М., 1963, с 24-31.

37. Илларионов В.А. Эксплутационные свойства автомобиля //Учебник для вузов.- М: Машиностроение, 1966-278с

38. Иллиополов С.К., Безродный O.K., Баранова Е.М. Асфальтобетон повышенной прочности. Материалы всероссийской научно-технической конференции. Актуальные проблемы дорожно-транспортного комплекса России. Краснодар. КубГТУ. 1999г. 57с.

39. Иллиополов С.К., Мардиросова И.В., Углова Е.В. Влияние полимерной дисперсно-армирующей добавки РТЭП на свойства асфальтобетона. 86-88с.

40. Кадастр отходов производства и производственного потребления4 химической промышленности. НИИТЭХИМ, Минский филиал.-1990.

41. Казарновский В.Д. Оценка сдвигоустойчивости связных грунтов в дорожном строительстве. М. Транспорт, 1985.,-168с.

42. Кирюхин Г.Н. Остаточные деформации в асфальтобетонных покрытиях. Наука и техника в дорожной отрасли №3, 1998. с. 14-16.

43. Ковалев Я.Н. Определение летней расчетной температуры дорожных асфальтобетонных покрытий для различных климатических районов СССР, "Известие вузов" МВиССО, раздел "Строительство и архитектура", 1967, №11.

44. Ковалев Я.Н. К вопросу о продолжительности стояния летней расчетной температуры асфальтобетонных дорожных покрытий в различных климатических районах страны, "Известие вузов" МВиССО, раздел "Строительство и архитектура", 1968, №7.

45. Ковалев Я.Н. К вопросу о расчетной длительности действия, транспортных нагрузок на асфальтобетонные покрытия, "Известие вузов" МВиССО, раздел "Строительство и архитектура", 1968, №9.

46. Ковалев Я.Н. Исследования температурного режима дорожных покрытий из песчаного асфальтобетона и уточнение требований к температурным свойствам применяемых битумов. Автореферат канд. дисс. Минск 1963.

47. Ковалев Я.Н., Малиновский В.В., Акулич А.В. Использование отходов стекловолокна в дорожном асфальтобетоне. Мн.: Беларусь, 1986. с 32

48. Ковалев Я.Н. Активационно-технологическая механика дорожного асфальтобетона Мн.: Высш. шк., 1990.-180с.

49. Коган Б.И., Зинченко В.Д. Напряженное состояние неоднородного слоя покоящегося на упругом полупространстве// Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1960. №3 с 25-30.

50. Коганзон М.С. Яковлев Ю.М. Развитие методов расчета дорожных одежд нежесткого типа// Сборник научных трудов М. 1996 -' С. 27-34.

51. Колбановская А.С. Дорожные битумы М.: Транспорт, 1973г.-260с.

52. Королев И.В. Дорожный теплый асфальтобетон Киев: Вища школа, 1984г.- 198с.

53. Курденкова И.Б. Структура и свойства асфальтобетона на модифицированных твердыми полимерами минеральных материалов. Дисс. к-та техн. наук. М., 1999

54. Ладыгин Б.И., Ким А.Х., Шумчик К.Ф. ДАН БССР, 1969, т1. XIII, №2

55. Ладыгин Б.И. Основы прочности и долговечности дорожных бетонов Минск, 1963.- 127с.

56. Ладыгин Б.И., Яцевич И.К. Принцип расчета предельной вязкости битума, минеральных бетонов по условиям сдвигоустойчивости дорожного покрытия. Доклад АН БССР. Х1, №8, 1967, 56-716.

57. Ларина Т.И. Двухступенчатая технология песчаного асфальтобетона. Диссер. канд. техн. наук. МАДИ 1989, 252с.

58. Лугов С.В. Расчет глубины колеи в асфальтобетонном покрытии на жестком основании. Сборник научных трудов МАДИ -ГТУ. М., 2002. с. 14-22

59. Лугов С.В. "Определение расчетной вязкости и продолжительности сдвигоопасного периода при вычислении пластических деформаций в асфальтобетонном покрытии". Естественные и технические науки, № 3, 2002. С. 93-95.

60. Лукашевич В.Н. Технология производства асфальтобетонных смесей, оптимизированная по критерию прочностных свойств асфальтобетона. Автореф. диссерт. доктора техн. наук ТГАСУ 2001-35с.

61. Лукашевич В.Н. Технология приготовления дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.-1999.-№6.-с.28-29.

62. Матлаков Н.В. Исследование температурного режима асфальтобетонного покрытия в условиях Западной Сибири. Труды СоюздорНИИ.- М.:СоюздорНИИ, 1971, вып. 44.

63. Махмудов Я Исследование температурного режима бетонных покрытий в условиях Узбекской СССР./Строительство автомобильных дорог. М.: МАДИ 1972, вып 44.

64. Мевлиданов З.А. Обоснование основных показателей, учитывающих влияние остаточных деформаций, при расчете дорожных одежд нежесткого типа. Диссертация к.т.н. М., МАДИ, 1997.- 192с.

65. Миркин Л.И. Справочник по ренгеноструктурному анализу поликристалов. М.: Госуд. изд-во физико-математической литературы. 1961.-864с.

66. Мозговой В.В., Радовский Б.С. Определение напряжений в покрытие как в вязкоупругом слое при колебаниях температуры// Исследования по механике дорожной одежды: Тр. СоюздорНИИ. М., 1985. С.121-132.

67. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: МИР.-1961 411с.

68. Некрасов В.К. Обоснование методов оценки и выбора дорожных каменных материалов. Диссертация д.т.н.- М. 1961. 576с.

69. Некрасов В.К., Алиев Р.К. Эксплуатация автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1983 - 288с.

70. Никольский Ю.Е., Гмыря Б.С. Новый эффективный способ оценки сдвигоустойчивости асфальтобетона// Автомобильные дороги. 1992 №11-12 С.20-21.

71. Платонов А.П. Полимерные материалы в дорожном и аэродромном строительстве. -М.: Транспорт, 1994.- 157с.

72. Платонов А.П. Полимерные материалы в дорожном и аэродромном строительстве. М.: Транспорт, 1994. -157с.

73. Проектирование нежестких дорожных одежд. Межгосударственные отраслевые дорожные нормы. М., 2002

74. Прочность и долговечность асфальтобетона// Б.И. Ладыгин, И.К. Яцевич. Минск: Наука и техника, 1972, 286с.

75. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968,- 188с.

76. Радовский Б.С., Малеванский Г.В. Проблема проектирования нежестких дорожных одежд// Конструирование, расчет и испытание дорожных одежд. М.: СоюздорНИИ, 1990. С 5-16.

77. Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежестких дорожных одеждах. Отраслевой дорожный методический документ. М., 2002. 180 с.

78. Рекомендации по обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах. Отраслевой дорожный методический документ. М., 2002.

79. Руденский А.В. Исследование влияния пластичности на нормативные и прочностные характеристики асфальтобетона, дисс. к.т.наук- М.,1965, 168с.

80. Руденский А. В. Реологические свойства битумоминеральных материалов. М.: Высшая школа, 1971 -131с.

81. Руденский А.В. Дифференцирование требований к прочности и деформативности асфальтобетона для различных условий применения при строительстве покрытий. Диссер. доктора техн. наук. -Томск, 2000.

82. Рыбьев И.А. Асфальтовые бетоны.-М.:Высш.шк.,1969.- 369с.

83. Рыбьев И.А. Закон створа// Труды международной конференции. Варна,1979- 10с.

84. Рыбьев И.А. Закон конгруэнции свойств // Сборник трудов . Белгород.

85. Салль А.О. Труды СоюздорНИИ Вып, 34 М., 1969 с 34-38.

86. Сахаров П.В. Способы проектирования асфальтобетонных смесей./Транспорт и дороги города, 1935. -№12. 22-26с.

87. Сиденко В.М., Рокас С.Ю. Управление качеством в дорожном строительстве М.: Транспорт, 1981.-252с.

88. Сидоренко Н.Н., Подрезов А.В. Исследование изменения ровности дорожных покрытий на городских магистралях./ Труды Томского Инженерно- строительного института/ Томск, 1990 - с.44-51.

89. Смирнов В.А. Прикладная механика дорожных и аэродромных конструкций. Омск, 1993- 129с.

90. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. 2-е изд, перераб. и доп. - М.: Машиностроение 1990г.- 352с.

91. Смирнов М.Н. Асфальтобетонные смеси с добавкой асбоволокна//Автомобильные дороги. 1991, №1. С18-19.

92. Советский энциклопедический словарь/ Гл. ред. A.M. Прохоров.-3-е изд. М.: Сов. энцикл., 1984. -1276с. *

93. Соломатов В.И. Полиструктурная теория композиционных строительных материалов// Новые композиционные материалы в строительстве. Саратов, 1981. с.8.

94. Соломатов В.И., Бобрышев А.Н., Пронин А.П. Кластеры в структуре и технологии композиционных строительных материалов.// Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1983. №4. -с.56-61.

95. Соломатов В.И. Развитие полиструктурной теории композиционных строительных материалов// Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1985. №8. -с.58-64.

96. Соломатов В.И., Клюкин В.И.,. Кочнева и др.// Армополимербетоны в транспортном строительстве.-М.: Транспорт, 1979г.-232с.

97. Соломатов В.И., Бобрышев А.Н., Химмлер К.Г. Полимерные композитные материалы в строительстве.- М.: Стройиздат, 1988 -308с.

98. Соломенцев А.В. Двухступенчатая вибрационная технология асфальтобетонных смесей. Канд. диссер. , МАДИ . 1990г.

99. Справочник по климату СССР М, 1967 1-12т.

100. Торрес Вила Х.А. Обоснование требуемой прочности нежестких дорожных одежд в условиях тропического климата. Дисс. к.т. наук- М., 1986, -280с.

101. Федотов В.М. Инженерная геодезия/ Учебник. -М.: Высшая школа; 2002 -463с.

102. Шумчик В.К. Исследования сдвигоустойчивости асфальтобетонных композитов для дорожных покрытий. Автореферат канд. дисс. Минск 1997, 19с

103. Шумчик К.Ф., Яцевич И.К. О продолжительности действия транспортной нагрузки на асфальтобетонные покрытия городских улиц и дорог. Тезисы докладов республиканской конференции молодых ученных. Минск, Издательство ИСИА Госстроя БССР, 1969, с 102-105.

104. Шумчик К.Ф. Исследование сдвигоустойчивости покрытия из песчаного асфальтобетона в условиях БССР дисс. к.т. наук Минск 1969, 189с.

105. Allen P.L., Deen R.C. A computerized analysis of rutting behavior of flexible pavement.// Transportation research record 1988-1095-p. 1-10/ «

106. Bissada A.F, Asphalt pavement temperatures related to Kuwait climate." Highway Res.",№404.

107. Croney D The design and performance of roads pavements, London, 1977, 674p.

108. Finn F. i inni. The use of distress prediction subsystems for the design of pavement Structures. Proceedings of the 5int Conference on the Structural Design of Asphalt Pavement. Delft, 1982

109. Gachwendt I., Poliacek I. Navrochovanie a posudzovanie konstrukcji vozovek cestnych komunikacji. Bratislawa,1987

110. Highway Development and Management, HDM-4, Washington DC: The World Bank, 1997.

111. Hushek S. Evaluation of rutting due to viscous flow in asphalt pavements. Proceedings of the 4int. Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements. Ann Arbor, 1977

112. Kenedi T.V., Haas R., Smith P., Kennepohl G.A. Engineering Evaluation of Sulphur-Asphalt Maxtures// Transp. Res. Rec. 1977 №659, с 12-17

113. Krebs H.G. Die Eignung Von Asbest als Zusatz zum Asphalt// Bitumen. 1978. Vol. 40. №2 p.43-49

114. Leszozynska Т., Wawer A. Masy piaskowoasfaltowo-siarkowe w drogownietwe// Drogownietwo. 1977 №4 p. 126-127