автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Разработка технологий для улучшения физико-механических свойств шлаковых асфальтобетонов

На правах рукописи

ШТЕФАН ЮРИЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ШЛАКОВЫХ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЛИПЕЦК - 2005

Работа выполнена в Липецком государственном техническом университете

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Бондарев Борис Александрович

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Подольский Владислав Петрович

доктор технических наук, профессор Курьянов Виктор Кузьмич

Ведущая организация - открытое акционерное общество «ВоронежГипродорНИИ»

Защита состоится & ишЯ 2005 г. в часов на заседании дис-

сертационного совета Д 212.033.02 в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, ул 20-лет Октября, 84, аудитория 20 корпус 3, тел. Факс (8-0732)71-53-21

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (ВГАСУ).

Автореферат разослан« » &*у>еи£ 2005г.

Отзывы на автореферат диссертации в 2-х экз., заверенные печатью, просим направлять по адресу: 394006, г. Воронеж, ул 20-лет Октября, и по факсу (8-0732)71-53-21, ученому секретарю Колодяжному С.А.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Колодяжный С.А.

' НШ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Разработка технологии изготовления и оптимальных составов асфальтобетонов на основе шлаковых заполнителей для Липецка и области является актуальной проблемой в связи с отсутствием природных плотных заполнителей для асфальтобетонов. Шлаковые асфальтобетоны имеют повышенную пористость, влагопроницаемость и требуют повышенного расхода битума. В последние годы в асфальтобетоны на этих заполнителях не вводят порошки, так как некоторые ученые высказывают мнение, что шлаковые заполнители уже содержат пылевидные частицы, играющие роль наполнителя в асфальтобетоне. Минеральные порошки (наполнители) оказывают структурирующее действие на битумное вяжущее, повышая его теплостойкость и вяжущую способность. Изготовление наполнителей из молотых горных пород или < шлаковых материалов требует дополнительных энергозатрат на помол, поэтом}

использование готовых дисперсных отходов промышленности, таких как шлам ТЭЦ - отход от умягчения воды известью, также является актуальной пробле-1 мой охраны окружающей среды и утилизации этих отходов. Плотные напол-

ненные структуры обеспечивают достижение максимальных эксплуатационных характеристик при минимальном расходе вяжущего вещества. В асфальтовя-жущем веществе максимально плотной структуры битум и минеральный порошок находятся в оптимальном соотношении, нарушение которого приводит к резкому снижению его прочности. Использование активатора, обладающего гидрофобизующим действием, позволяет не только снизить расход битума в смеси, но и уменьшить поглощение легких фракций битума порами заполнителей, замедляя его старение. В связи с этим, оптимизация составов и технологии изготовления многокомпонентной асфальтобетонной смеси на шлаковых заполнителях является актуальной.

Цель диссертационной работы - разработка технологии изготовления асфальтобетонов на шлаковых заполнителях оптимальных составов с тонкодисперсными отходами промышленности, обеспечивающей повышенные экс-г плуатационные характеристики асфальтового покрытия, а также их внедрение в

практику строительства и ремонта автомобильных дорог.

Для достижения этой цели решались следующие задачи исследований: разработать технологию введения порошкообразных наполнителей и активаторов из гидрофобизующих добавок и применить интенсивную раздельную технологию, обеспечивающую ускорение технологического процесса;

повысить плотность и водостойкость асфальтобетонов на пористых шлаковых заполнителях введением наполнителей из тонкодисперсных отходов местной промышленности;

применение методов математического планирования эксперимента для оптимизации составов шлаковых асфальтобетонов;

исследовать долговечность асфальтобетонного покрытия оптимального состава на основе шлаковых заполнителей и отходов от фрезерования шлаковых асфальтовых покрытий;

внедрить оптимальные составы толщины слоев дорожной одежды с цел

асфальтобетонов1

»Ю ИХ ОПТИМИЗ!

Научная новизна работы:

- теоретически обоснована возможность использования в качестве наполнителя тонкодисперсного шлама ТЭЦ, активированного гидрофобизугощей добавкой ГКЖ-11 для асфальтобетонов на пористых шлаковых заполнителях. Экспериментально подтверждена возможность получения плотных, прочных и долговечных асфальтобетонов на пористых шлаковых заполнителях с использованием в качестве наполнителя этого шлама, активированного ГКЖ-11. Введение этого активатора в шлам способствует не только его гидрофобизации, но и освобождению коллоидносвязанной воды и ускорению его обезвоживания, а также замедлению процессов старения битума;

- разработаны структурно-технологические и математические модели прогнозирования свойств дорожных покрытий из шлаковых асфальтобетонов в зависимости от соотношения компонентов смеси с использованием критерия оптимальности, позволяющего выбрать их соотношение, обеспечивающее за счет плотности бетона на пористых заполнителях повышение физико-механических и деформативных свойств дорожного покрытия;

- применена полиструктурная теория и разработана интенсивная раздельная технология изготовления шлаковой асфальтобетонной смеси;

- разработана методика прогнозирования долговечности шлаковых асфальтобетонов на шлаковых заполнителях и на отходах от фрезерования в условиях, имитирующих работу асфальтового покрытия в течение года;

- подобраны оптимальные соотношения компонентов шлаковой асфальтобетонной смеси с помощью уравнений регрессии, полученных в результате математического планирования эксперимента на ОЦКП;

- комплексно использованы зависимости физико-механических и деформативных свойств шлакового асфальтобетона от содержания компонентов.

Практическая значимость состоит в улучшении физико-механических свойств асфальтобетона и повышении несущей способности и долговечности дорожных покрытий на шлаковых заполнителях. Составлен технологический регламент на изготовление асфальтобетона оптимального состава по разработанной технологии. Утилизация шлама ТЭЦ способствует уменьшению загрязнения окружающей среды промышленной зоны и снижению энергозатрат на помол порошка при его изготовлении, так как он является тонкодисперсным.

Реализация работы. Оптимальный состав асфальтобетона по разработанной технологии принят к внедрению на АБЗ ОГУП «Доравтоцентр» и ОАО ДСП-1 г. Липецка и использован в верхнем слое покрытий при ремонтах городских дорог этими организациями в 2004 году. Общая площадь покрытия составила 24 тыс. м2. Экономический эффект за счет снижения толщины асфальтового покрытия и стоимости материалов составил 1238 тыс р.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований были доложены и обсуждены на:

- международной научно-технической конфер. (НТК) в г. Брянске в 2001 г.;

международной студенческой НТК в г. Белгороде в 2001 г.;

- НПК, посвященной 45-летию ЛГТУ в г. Липецке в 2001 г.;

- международном студенческом форуме "Образование, наука, производство" в г. Белгороде в 2002 г.;

- студенч. конференциях ФИТ и ИСФ ЛГТУ в г. Липецке в 2002 и 2003 гг.;

- 10-ой международной НПК «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов», проведенной в г. Пензе в 2002 г.;

- 3-й международной научно-технической интернет-конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» в г. Туле в 2002 г;

- международной интернет-конференции «Технологические комплексы, оборудование предприятий строительных материалов и стройиндустрии» БГТУ в г. Белгороде в 2003 г.;

- НПК преподавателей и сотрудников, поев. 30-летаю НИС ЛГТУ в 2003 г.;

- областной НПК «Наука в Липецкой области: истоки и перспективы» в г. Липецке в феврале 2004 г.

- НПК Марийского государственного тех. ун-та в г. Йошкар-Ола в 2004 г.;

- НТК сер. «Дорожно-транспортное строительство» в г. Воронеже в 2004 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 16 научных работ, общим объемом 43 е., из них лично автора 28 с. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: [1,7,9] моделирование процессов воздействия агрессивных сред на дорожное покрытие из полимербетона и их влияние на циклическую долговечность композитов; [2-5] обобщение опыта укрепления дорожных покрытий с помощью модифицированных битумов и битумных эмульсий с целью применения их в Липецкой области с использованием местного сырья; [6,8] экспериментальные исследования влияния вида и количества наполнителей из отходов местной промышленности на свойства битума и асфальтобетона; [10-13,15] лабораторные исследования физико-механических свойств асфальтобетонов различного состава на кварцеодержащих и шлаковых заполнителях; [14] прогнозирование долговечности асфальтобетонов из отходов фрезерования старых шлаковых асфальтобетонов на основе длительных испытаний.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование использования наполнителя из шлама ТЭЦ и активатора - гидрофобизующей жидкости ГКЖ-11 в составах асфальтобетонов;

- разработанная раздельная интенсивная технология изготовления шлаковых асфальтобетонов, позволяющая ускорить процессы приготовления и активации порошка и асфальтобетонной смеси, повысить ее однородность и улучшить качество, несущую способность и долговечность покрытий;

- технологические способы введения наполнителя из отходов ТЭЦ во влажном и в сухом состояниях, позволяющие ускорить обезвоживание тонкодисперсного шлама;

- полученные с помощью математических методов планирования эксперимента зависимости свойств шлаковых асфальтобетонов от содержания наполнителя, активатора и битума, позволяющие без проведения дополнительных экспериментов прогнозировать показатели свойств верхнего слоя покрытий;

- использование программных продуктов для обработки результатов планирования экспериментов и определения оптимальных составов асфальтобетонов с помощью критерия оптимальности;

- методика прогнозирования долговечности асфальтобетонов по результатам длительных испытаний образцов в условиях, имитирующих работу дорожного покрытия в течение года;

- разработанная конструкция дорожной одежды, позволившая уменьшить толщину верхнего слоя из оптимального состава шлакового асфальтобетона без снижения его несущей способности.

Достоверность исследований и выводов по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств измерений, применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов, а также опытными испытаниями и их положительными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений, сходимостью результатов испытаний.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов и рекомендаций, списка используемой литературы и приложений. Она включает 184 страницы, из них 168 страниц основного текста, 34 таблицы, 26 иллюстраций, 105 наименований используемой литературы, включая 16 авторских публикаций, 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена актуальность темы, цели и задачи работы, научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, научная и практическая значимость работы.

В первой главе осуществлен анализ научно-технической литературы по проблемам повышения качества асфальтобетонных покрытий. Большой вклад в повышение качества шлаковых асфальтобетонов внесли работы отечественных исследователей: Л.Б. Гезенцвея, В.Г. Еремина, В.И. Резванцева, и др. ученых. Многие из них отмечали особенности свойств шлаковых заполнителей, имеющих повышенную пористость и активность, за счет чего обеспечивается высокая прочность и хорошее сцепление с битумом, отсутствие шлифуемости, обеспечивающее достаточно высокие параметры шероховатости покрытия. Однако исследователи указывали также на повышенные показатели водонасыщения и набухаемости и на увеличение расхода битума. Анализ современного состояния в производстве и применении шлаковых заполнителей для асфальтобетонов позволил определить цели и задачи исследований.

Во второй главе обоснован выбор исходного сырья для асфальтобетонов и современных методов исследований в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Теоретически обосновано использование в качестве наполнителей тонкодисперсных отходов местной промышленности, не требующих дополнительного помола, а также использование гидрофобно-пластифицирующих кремнийорганических жидкостей для активации этих отходов. Активатор ГКЖ-11 гидрофобизует внутренние поверхности пор, уменьшая поглощение ими легких фракций битума. Это способствует замедлению

его старения, обеспечивая высокую плотность, прочность, водонепроницаемость и повышение эксплуатационных характеристик покрытия. В данной главе изложены также методики исследований.

В третьей главе изучено влияние тонкодисперсных отходов местной промышленности на свойства битума. В работе исследованы: цементная пыль, шлам ТЭЦ-2, аглофабрики и пыль силикомарганца. Количество наполнителей составляло от 7,5 до 30 % от массы битума. При этом, несмотря на использование быстроходных смесителей, отсутствовало пенообразование, а их содержание оказывало наибольшее влияние на вязкость и растяжимость битума.

Зависимость вязкости битума при 25 °С от содержания наполнителей представлена на рис. 1, откуда видно, что кривые вязкости шлама силикомарганца и ТЭЦ-2 находятся выше, чем с добавкой цементной пыли и известняка.

н

I

м «

Ш

20

30

0 7,5 15 22,5

Содержание добавки, мае. % Рисунок 1. - Зависимость вязкости от содержания добавки

- А- Известняк молотый —О- Цементная пыль

—♦ ■ Шлам аглофабрики —■— Шлам ТЭЦ-2

-Х- Пыль силикомарганца

Это объясняется большей пластичностьк> тонкодисперсных порошков. Битумы в смеси с остальными добавками имеют более высокую вязкость, о чем свидетельствует значительное уменьшение глубины проникания иглы как при 25 °С, так и при О °С. Составы, содержащие шлам аглофабрики, сохраняли требуемую вязкость при 25 °С до 15%-ного содержания, а при 0 °С - только до 7,5 % добавки. Молотый известняк сохраняет требуемую вязкость битума только до 7,5% наполнителя от массы битума при 25 °С и при 0 °С, а цементная пыль при таком содержании - только при 25 °С. Исследована также растяжимость битума от расхода наполнителей. Этот показатель, характеризующий эластичность битума, при введении всех добавок значительно снижается, что свидетельствует о

необходимости их активации и ограничении их количества. Наибольшую растяжимость имели смеси битума со шламом аглофабрики и шламом ТЭЦ-2

Таким образом, выполненные исследования позволили установить возможность применения отходов местной промышленности в качестве наполнителей для асфальтобетонов. Оптимальной с точки зрения благоприятного воздействия на основные свойства битума признана добавка шлама ТЭЦ-2, получаемая от умягчения воды известью. С целью понижения жесткости вода перед подачей в котлы обрабатывается известковым молоком Са(ОН)2. Процесс очистки заключается в следующем: предварительно подогретая вода подается в специальную емкость восходящим потоком, где происходит оседание крупных механических частиц (дренаж). Агрегированные частицы засасываются в шла-моуловитель, а затем в промежуточную емкость и подаются на фильтр-пресс Таким образом, происходит образование мелкодисперсных шламов, состоящих преимущественно из СаС03. По минералогическому составу шлам включает 75...95% карбоната кальция, по 4...8% гидроксидов магния и железа и небольшие количества органических и кремнекислых соединений, поступающих в его состав с водой и с известью. Трудность использования этих шламов в строительстве заключается в медленной отдаче воды из-за коллоидной дисперсности частиц (зерен мельче 3 мкм более 50%), трудно отдающих воду. Содержание воды в шламе достигает 90...99%. Кроме того, при сушке тонкодисперсный шлам уносится теплоносителем, что требует усиленной газоочистки. Из-за повышенного содержания твердых частиц и высоких значений рН сброс этих отходов в водостоки запрещен, поэтому образовались большие запасы шламов в отстойниках ТЭЦ-2, и до настоящего времени шлам не нашел промышленного применения. Проблема его использования является общероссийской.

В дальнейшей работе определялось влияние наполнителей на свойства асфальтобетонов на шлаковых и для сравнения на кварцсодержащих заполнителях. Анализ этих результатов позволил сделать вывод о благоприятном влиянии наполнителей на плотность асфальтобетона, как на кварцсодержащих, так и на шлаковых заполнителях, по сравнению с асфальтобетонами без них. Соответственно увеличивается и прочность, как сухих, так и насыщенных образцов. Снижается набухаемость, особенно при использовании шлама ТЭЦ-2 в то время как цем. пыль не изменяет этот показатель. Эти исследования подтвердили предположения о более благоприятном влиянии наполнителя из шлама ТЭЦ-2 по сравнению с цементной пылью на свойства асфальтобетонов.

Поскольку водопоглощение при введении этого наполнителя было выше, чем у асфальтобетона без него, в дальнейших исследованиях, для увеличения водостойкости, был использован активатор метилсиликонат натрия ГКЖ-11, выпускаемый ОАО «Силан» г. Данков Липецкой области. Наличие силоксано-вой связи -51-0 и радикала СН3 придает этим органическим полимерам гидро-фобность путем ориентации кремнийорганических молекул: радикал ориентируется в сторону окружающей среды, а связь -вь-О--к поверхности материала. Это способствует образованию водоотталкивающей защитной пленки. Кроме того, при его введении в состав шлама, обладающего тиксотропностью, происходит пептизация, то есть превращение коллоидносвязанной воды в свободную, что облегчает ее удаление.

В четвертой главе осуществлен подбор составов многокомпонентных шлаковых асфальтобетонов по планированию эксперимента. Для определения оптимального соотношения компонентов активированного наполнителя вначале был выполнен двухфакторный эксперимент, который позволил определить оптимальное соотношение этого активатора и наполнителя, обеспечивающие его гидрофобизацию на мономолекулярном уровне.

Сравнение свойств асфальтобетонов с добавкой этого наполнителя и без нее на кварцевом и шлаковом песке показало благоприятное влияние введения наполнителя из шлама ТЭЦ-2, активированного ГКЖ-11, на свойства асфальтобетонов обоих видов. Для приготовления асфальтобетонной смеси применялась раздельная интенсивная технология, которая позволила ускорить процесс приготовления многокомпонентных шлаковых асфальтобетонов. При этом шлам ТЭЦ-2 вводили 2-мя способами: 1 способ (рисунок 2) заключался в предварительном смешивании мокрого шлама с активатором, после чего его вводили в заполнители и высушивали при разогреве минеральной смеси, которая затем смешивалась с расплавленным битумом.

Шлаковый щебень

ПСЖ

Шлам ТЭЦ-2

I

Ьигум

Дробилка Дозатор Дозатор Битум оплавил ы ш

1

Элеватор Пропеллерная мешалка Битумонасос

1

Грохот

4

Бункер песка Бункер щебня

1

Дозатор Дозатор

Сушильный барабан

1

Элеватор горячей смеси

Емкость расходная с пропеллерной мешалкой

Дозатор

Смеситель

Бункер-накопитель

Дозатор

Автотранспорт

Рисунок 2. - Технологическая схема изготовления асфальтобетона по I способу

Второй способ (рисунок 3) заключался в предварительном смешивании мокрого шлама с активатором ГКЖ-11. Затем эту смесь высушивали в распылительной сушилке и вводили в расплавленный битум при перемешивании до однородности. Это наполненное асфальтовое вяжущее подавалось в смеситель для обработки разогретых заполнителей.

Таким образом, была решена основная проблема использования этих отходов - ускорение сушки шлама ТЭЦ-2. Кроме того, использование раздельных интенсивных технологий позволило ускорить процесс приготовления многокомпонентной асфальтобетонной смеси и снизить энергозатраты за счет исключения необходимости помола при изготовлении минерального порошка.

Шлаковый щебень гкж Шлам ТЭЦ-2 Битум

1 1 1 ■ ■

Дробилка Дозатор Дозатор Битумоплавильня

4 i •

Элеватор Пропеллерная мешалка Битумонасос

Т

г

Сушильный барабан

I

Элеватор горячей смеси

Грохот

Бункер песка Бункер шебня

Дозатор Дозатор

Емкость расходная с пропеллерной мешалкой

Насос

Распылительная сушилка

I

Быстроходный смеситель

Насос

Дозатор

Смеситель Бункер-накопитель Автотранспорт

Рисунок 3. - Технологическая схема изготовления асфальтобетона по II способу

Для оптимизации состава этих асфальтобетонов было выполнено планирование эксперимента на ПФП-8 и с помощью полного трехфакторного ортогонального центрального композиционного плана (ОЦКП). Оно отличается возможностью использования результатов планирования ПФП-8.

По этим результатам составлены уравнения регрессии, выражающие зависимости прочности и водопоглощения для сухих и насыщенных образцов, которые после исключения незначимых коэффициентов имеют вид: водопоглощение:

w(x,, х2, х3) = 1,969 + 0,157х, - 1,327х2 + 0,05х3 + 0,347х,2 + 0,187х*; (1)

прочность сухих образцов:

р(х1,х2,х3) = 3,113 + 0,031х2 -0,067х3 -0,074xj -х2 -0.178х2 -х3 +

+ 0,249xf -0,249х2 -0.295х3; ^

Графическая интерпретация уравнений полученных моделей затруднена, т. к. в трехмерном пространстве можно получить проекции поверхности отклика из 4-мерного пространства, фиксируя значения любого фактора и получая зависимость параметра от двух других факторов. Сложно также подобрать состав асфальтобетона, наиболее полно удовлетворяющий всем показателям качества, исследованным откликам. Поэтому нами был введен отвлеченный критерий оптимальности, позволяющий учитывать все отклики и выбирать рациональные сочетания факторов. Его формула имеет вид:

nj „max „„max

w wd p pn

К = —:--1--—+ --+ И"»

w" wdmin p pn ^

где pmax и pn™ - максимальные значения по уравнениям прочности сухих и во-донасыщенных 15 сут. образцов, w™11 и wdmin - минимальные значения водопоглощения в течение 2-х и 15-ти суток; р, pn, w, wd - соответственно текущие

значения прочности сухих, насыщенных, водопоглощения и длительного во-донасыщения образцов.

Расчеты производились в программном пакете для ПК Mathcad и MS Excel, при помощи которых были математически получены сочетания параметров и соответствующие значения критерия оптимальности с наилучшими показателями качества по выведенным уравнениям регрессии. Графическую интерпретацию по определению параметров также можно получить, задавая значение какого-либо фактора, как на рисунке 4 с изолиниями зависимости критерия оптимальности от содержания наполнителя и активатора при фиксированном со-

Натуральные значения параметра Ъ, % Рисунок 4. - Изолинии критерия оптимальности для определения количества наполнителя и активатора при содержании битума в смеси 8%

Из этого рисунка видно, что оптимальное содержание наполнителя находится в пределах 3,5...5%, а содержание активатора - до 3%. По графической зависимости критерия оптимальности от содержания наполнителя и битума, при фиксированном содержании активатора 2%, установлено, что оптимальное содержание наполнителя также составляет 3.. .6 %.

Разработанная модель позволяет получать как оптимальные, так и рациональные составы, обеспечивающие наиболее высокие показатели свойств асфальтобетона и повысить несущую способность верхнего слоя дорожного покрытия. Для более полной характеристики зависимости свойств асфальтобетонного покрытия от варьируемых параметров были исследованы деформатив-ные свойства асфальтобетона, к которым относятся вязкость ненарушенной структуры и модуль упругости. Они позволили установить сочетание компонентов смеси, исходя из максимальных показателей деформативных свойств асфальтобетонного покрытия, благодаря использованию критерия оптимальности. Эти исследования подтвердили оптимальность полученного ранее состава, на который подана заявка на патент № 2003135730 «Асфальтобетонная смесь и способы ее изготовления» с приоритетом от 08 декабря 2003 г.

В пятой главе приведены результаты исследований долговечности асфальтобетонов, как на шлаковых заполнителях оптимального состава с активированным наполнителем из шлама ТЭЦ-2, так и на заполнителях из отходов фрезерования старых покрытий по аналогии с полимербетонами. По этому методу образцы асфальтобетонов испытывали в агрессивной среде в условиях максимально приближенных к условиям эксплуатации. Длительность испытаний составила 360 циклов, по результатам которых определяли коэффициент химической стойкости (КХс) по потерям массы или прочности. При этом полагали, что под действием агрессивной среды в течение 360 циклов снижение КХс не должно превышать 50%. Длительность каждого цикла составляла 8 часов.

Для имитации работы образцов в естественных условиях работы покрытия осуществляли попеременное замораживание - оттаивание образцов в 30%-ном растворе поваренной соли NaCl. В воду помимо соли добавляли кварцевый песок, поскольку гелевые оболочки из кремниевой кислоты, образующиеся на зернах кварцевого песка при его увлажнении, могут переходить в воду, усиливая агрессивность среды. Для имитации работы асфальтобетона в весенний и осенний периоды осуществляли попеременное насыщение и высушивание в указанном растворе. Зависимости потерь массы и прочности от продолжительности испытаний представлены на рисунке 5, откуда видно, что вначале, при насыщении в воде до 15 суток, происходит снижение прочности, а при испытании до 90 циклов, ее рост. Это подтверждает известные положения Расстегае-вой Г.А. о том, что рост прочности при действии воды на шлаковые заполнители обусловлен образованием кристаллогидратов, которые приводят к структурированию пленки битума и росту общей прочности асфальтобетона.

Продолжигелыюсь испытаний циклов Изменение прочности при сжатии -■- Потери массы, г

Рисунок 5. - Изменение прочности и потери массы в зависимости от продолжительности испытаний

По потере прочности рассчитывали Кхс- При этом установлено, что прогнозируемая долговечность асфальтобетона оптимального состава не менее 10 лет, поскольку потери массы не превышают 0,5%, прочность после испытания остается достаточно высокой и Кхс не ниже 0,5.

С целью утилизации при ремонтах дорог отходов от фрезерования старых покрытий были исследованы составы асфальтобетонов на этих заполнителях Эксперименты показали, что расход битума в них может быть до 1 % и при нагревании до температуры 130. ..150 °С его можно не вводить. Т.к. такой заполнитель имеет дефектную структуру, нами исследовалась долговечность асфальтобетона и на этих заполнителях по методике, описанной выше, при расходе битума 0% и 1%. Анализ этих результатов позволил сделать вывод, что долговечность асфальтобетона на отходах от фрезерования также составит не менее 10 лет. При введении 1% битума прогнозируемая долговечность такого покрытия увеличивается, по сравнению с асфальтобетоном без добавки битума

В шестой главе осуществлялась разработка конструкции дорожной одежды с верхним покрытием из разработанного оптимального состава. Разработана и предложена к внедрению конструкция в соответствии с требуемым модулем упругости. Расчеты вели по допускаемому упругому прогибу и по напряжениям в монолитных слоях при прогибе, с учетом перспективной интенсивности движения. Расчеты установили возможность уменьшить толщину верхнего слоя дорожного покрытия с 6 до 5 см без снижения его несущей способности за счет повышенной плотности и прочности асфальтобетона оптимального состава с повышенными показателями физико-механических свойств. Такая конструкция дорожной одежды была внедрена на опытных участках, с верхним слоем асфальтобетонного покрытия из разработанного оптимального состава, схема которой представлена на рисунке 6.

h,

»3

ктдлгдип 1

Г 9 *' # "

Рисунок 6. - Предложенная конструкция, Етр=252 МПа: Ь] - мелкозернистый асфальтобетон; Ь2 - крупнозерн. асф.; Ьз - щебень шлаковый; 114 - песок среднезерн.

В результате расчетов установлена более высокая несущая способность асфальтобетона оптимального состава, по сравнению с базовым, при снижении толщины покрытия с 6 до 5 см. При этом в течение заданного срока службы в покрытии не возникало напряжений, способствующих образованию усталостных трещин, и полученные в расчетах коэффициенты запасов прочности выше

требуемых, поэтому предложенная конструкция удовлетворяет обоим критериям прочности.

Обоснование выбора типа дорожной одежды было произведено по итогам технико-экономического сравнения двух вариантов, так как сравнения только по стоимости строительства недостаточно: оно не характеризует эффективность капиталовложений. Сравнение вариантов осуществлялось по приведенным затратам и определению экономической эффективности капитальных вложений. Результаты этих расчетов позволили установить, что приведенные дорожные затраты на строительство, ремонты и содержание дороги в ценах 2004 года составили, тыс. р./1 км: для предложенной конструкции 16 343 и 17 581 для базового варианта с учетом НДС.

Практическое использование разработанных составов и предложенной конструкции дорожной одежды осуществлялось предприятиями ООО «Авто-бан-Липецк» и ОАО ДСП-1 г. Липецка. Укладка горячей шлаковой асфальтобетонной смеси производилась в верхний слой двухслойного покрытия по ул. Гагарина, Фрунзе и Первомайская г. Липецка в 2004 году.

Для приготовления асфальтобетонной смеси применяли шлам ТЭЦ-2 с использованием рекомендованной интенсивной раздельной технологии по I способу (рисунок 2). В составе асфальтобетонной смеси 4,5% активатора ГКЖ-11 и 6% битума БНД 60/90 вводили сверх 100% минеральной смеси, а наполнитель из шлама ТЭЦ - 8% по массе. Заполнители из литого шлака применялись в виде песка фр. 0-5 мм и щебня фр. 5-15 мм в соотношении, масс. %: 61/31. При этом мокрый активированный шлам вводили в заполнители при их разогреве. Покрытие имело высокую плотность и позволяло вводить его в эксплуатацию сразу после уплотнения. Опытный участок, уложенный фирмой Автобан-Липецк составил 10 тыс. м2 и ОАО ДСП-1 - 14 тыс м2. Экономический эффект по приведенным затратам составил 1238 тыс р.

Общие выводы

1. Разработаны технологические схемы изготовления шлаковых асфальтобетонов, отличающиеся упрощением технологического процесса и не требующие дополнительного тонкого помола наполнителя. Активация наполнителя производится в процессе перемешивания мокрого шлама с активатором ГКЖ-11, способствующим переводу влаги из коллоидносвязанного состояния в свободное, что резко ускоряет процесс его обезвоживания. Активированный наполнитель предлагается вводить двумя способами: в заполнители, перед их разогревом, или в битум с предварительным его высушиванием в распылительной сушилке. Использована интенсивная раздельная технология, заключающаяся в интенсивном перемешивании в быстроходном смесителе наполнителя с активатором и последующей подачей смеси насосом в заполнители перед их перемешиванием и разогревом. По второму способу активированный шлам, предварительно высушенный в распылительной сушилке, смешивали в быстроходном смесителе с битумом, а затем полученное наполненное асфальтовяжу-щее вещество перемешивали с разогретыми заполнителями. Такие технологии позволяют ускорить процессы сушки шлама и уменьшить энергозатраты и

пылеунос наполнителя, а также ускорить процесс изготовления многокомпонентной асфальтобетонной смеси и повысить качество дорожного покрытия.

2. Выбран оптимальный вид наполнителя по результатам испытаний разных тонкодисперсных отходов промышленности по их влиянию на свойства дорожного битума и шлакового асфальтобетона, позволивший исключить необходимость помола материалов при изготовлении минерального порошка. Наиболее предпочтительным по влиянию на повышение плотности, водостойкости и прочности асфальтобетонов признан шлам ТЭЦ, активированный гид-рофобизатором ГКЖ-11, который позволяет уменьшить поглощение легких фракций битума порами заполнителей, замедляя его старение. Использование активатора ГКЖ-11, близкого по химической природе к углеводородам метанового и нафтенового ряда битумов, повышает его сцепление с заполнителями и наполнителем за счет сближения молекулярных свойств адсорбционного слоя и среды в составе асфальтового вяжущего вещества.

3. Разработаны критерии оптимальности в сочетании с математическими методами планирования эксперимента на ПФП и ОЦКП. Полученные уравнения регрессии для физико-механических и деформативных свойств шлаковых асфальтобетонов позволили определить их зависимость от содержания битума, наполнителя и активатора в составе смеси. Введение критерия оптимальности позволило учитывать одновременно все параметры оптимизации и математически получить состав асфальтобетона, наиболее полно удовлетворяющий заданным показателям качества. Таковыми признаны составы шлаковых асфальтобетонов, обеспечивающие повышение плотности, прочности, снижение водона-сыщаемости и улучшение деформативных характеристик за счет плотной упаковки минеральной смеси и применения гидрофобизующего активатора, замедляющего процессы старения битума.

4. Разработана методика прогнозирования долговечности шлаковых асфальтобетонов, отличающаяся имитацией условий работы дорожного покрытия в течение года. Условия испытаний были более жесткими по сравнению с требованиями нормативных документов. По результатам длительных испытаний производилось прогнозирование долговечности по потере массы, прочности и снижению коэффициента химической стойкости для шлакового асфальтобетона оптимального состава и асфальтобетона на основе отходов от фрезерования старых шлаковых покрытий. Прогнозируемый срок службы в обоих случаях составил не менее 10 лет.

5. Выполненный расчет по допускаемому упругому прогибу и по напряжениям, возникающим в монолитных слоях при прогибе под действием повторных кратковременных нагрузок, с учетом перспективной интенсивности движения, толщины слоев дорожной одежды показал возможность снижения толщины верхнего слоя из разработанного состава с 6 до 5 см без снижения его несущей способности. Это достигнуто за счет более высокого коэффициента уплотнения наполненной асфальтобетонной смеси на шлаковых заполнителях. Внедрение оптимального состава при капитальных ремонтах городских дорог г. Липецка позволило достичь экономического эффекта за счет снижения толщины верхнего слоя покрытия и стоимости материалов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бондарев Б.А. Композиционные материалы в элементах конструкций транспортных сооружений. / Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан и др.// Сб. научных трудов, поев. 45-летию ЛГТУ - Липецк, 2001, с.121-124 Лично автора 0,25 с.

2. Бондарев Б.А. Анализ опыта повышения транспортно-эксплуатационных качеств дорог при применении модифицированных битумов. / Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан // Сб. тезисов докладов МНТК. - Брянск, 2001. -с.26-28. Лично автора 1,25 с.

3. Бондарев Б.А. Применение битумных эмульсий при ремонте автомобильных дорог. / Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан // Проблемы функционирования и развития транспортного комплекса. Сборник научных трудов ЛГТУ - Липецк: ЛГТУ, 2001. - с.35-37. Лично автора 0,5 с.

4. Бондарев Б.А. Модифицированные битумы - эффективный дорожно-строительный материал / Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан // Там же. - с.54-56. Лично автора 1,75 с.

5. Бондарев Б.А. Об опыте повышения качества дорожных покрытий с применением битумных эмульсий. / Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан // Международная СНТК. Сб. тез. докладов. - Белгород, 2001. - с. 266. Лично автора 0,5 с.

6. Бондарев Б.А. Исследование влияния наполнителей на свойства битума. / Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан, Г.Е. Штефан. // Межд. студ. форум "Образование, наука, производство 4.2". Белгород, 2002. - с. 60. Лично автора 0,3 с.

7. Харчевников В.И. Предел пропорциональности композиционных материалов и их циклическая долговечность. / В.И. Харчевников, Ю.В. Штефан и др. // Сб. материалов III МНТК «Актуальные проблемы строительства и строй-индустрии». Тула: ТулГУ, 2002. - с. 83-84. Лично автора 0,25 с.

8. Бондарев Б.А. Наполнители для асфальтобетона из тонкодисперсных отходов местной промышленности./Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан // Сб. материалов 10-ой МНТК «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов». Пенза, 2002. - с. 203-206. Лично автора - 2 с.

9. Бондарев Б.А. Экспериментально-теоретические исследования компо-зиц. материалов в элементах транспортных сооружений./Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан И Вест. БелГТАСМ. Белгород, 2002. - с. 49-53. Лично автора - 2,5 с.

10. Штефан Ю.В. Пути повышения долговечности асфальтобетонов. / Ю.В. Штефан, Б.А. Бондарев // Тез. докл. НТК аспирантов и студентов ИСФ ЛГТУ. Липецк: ЛГТУ, 2003. - с.61-62. Лично автора -1 с.

11. Бондарев Б.А. Влияние технологии изготовления и вида заполнителей на свойства асфальтобетонной смеси и затвердевшего камня /Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан // межд. Интернет-конф. «Технологические комплексы, оборудование предприятий СМ и СИ». Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2003. - с. 25-27. Лично автора - 3 с.

12. Бондарев Б.А. Местные материалы в составах асфальтобетонов. / Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан // Сб. научных трудов препод, и сотрудников, поев. 30-летию НИС ЛГТУ. ч.1. Липецк: ЛГТУ, 2003. - с. 39-42. Лично автора 2,5 с.

13. Бондарев Б.А. Повышение качества асфальтобетонов на шлаковых заполнителях / Б.А. Бондарев, Ю.В. Штефан // Наука в Липецкой обл.: истоки и

перспективы. Сб. докл. и тез. обл. НПК, Липецк: ЛГТУ ч.З, 2004. - с. 40-42. Лично авт. 2 с.

14. Штефан Ю.В. Исследование свойств асфальтобетонов на основе отходов от фрезерования старых дорожных покрытий / Ю.В. Штефан, Б.А. Бондарев // НТЖ Вестник ВГАСУ сер.: «Дорожно-транспортное строительство» Вып. 2. Воронеж, 2004. - с. 138-142. Лично автора 3 с.

¡5. Штефан Ю.В. Повышение плотности асфальтобетонов на шлаковых заполнктелях/Ю.В. Штефан, Б.А. Бондарев. Там же. - с.150-153. Лично авт. 3 с.

16. Штефан Ю.В. Применение математического планирования эксперимента для получения оптимальных составов асфальтобет.//Актуальные проблемы строит, и дорожн. комплексов. МНПК. Йошкар-Ола, 2004. - с.211-214.

Подписано в печать 7 04 2005г Формат 60x84 1/16. Объём 1 0 уч.-изд. л. Бумага офсетная. Ризография.

. Тираж 100. Заказ X» 536. Липецкий государственный технический университет 398600, г. Липецк, ул. Московская, 30. Тип. ЛГТУ 398600 Липецк, ул. Московская, 30.

W - 6 8 3 8

РЫБ Русский фонд

2006-4 4786

»

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМАМ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ.

1.1. Методы улучшения свойств асфальтобетона за счет активации битумного связующего.

1.2. Использование активаторов для наполнителей асфальтобетонов.

1.3. Методы улучшения качества дорожных покрытий.

1.4. Использование отходов от фрезерования асфальтобетонных покрытий в качестве заполнителей для асфальтобетона.

1.5. Использование шлаковых заполнителей в составах асфальтобетонов.

ГЛАВА 2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Материалы для асфальтобетона.

2.1.1. Заполнители для отходов фрезерования покрытий на шлаковых заполнителях.

2.1.2. Кварцсодержащие заполнители для асфальтобетона.

2.1.2.1. Гранитный щебень.

2.1.2.2. Кварцевый песок.

2.1.3. Материалы наполнителей для асфальтобетонов.

2.1.3.1. Минеральные порошки из отходов промышленности.

2.1.3.1.1. Шлам Липецкой ТЭЦ-2.

2.1.3.1.2. Шлам агломерационного производства.

2.1.3.1.3. Шлам силикомарганца.

2.1.3.1.4. Наполнитель из молотого известняка.

2.1.3.1.5. Наполнитель из цементной пыли.

2.1.4. Связующие для асфальтобетонов.

2.1.5. Активаторы ГКЖ-10 или ГКЖ-11.

2.2. Теоретическое обоснование использования наполнителя из шлама ТЭЦ и активатора — гидрофобизующей добавки ГКЖ-11.

2.3. Методы исследований.

2.3.1. Методы испытаний наполнителей.

2.3.2. Методы испытаний асфальтовяжущего вещества.

2.3.3. Методы испытаний заполнителей для асфальтобетона.

2.3.4. Методы испытаний асфальтобетонов.

2.3.5. Испытания асфальтобетонов на долговечность.

2.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОРОШКОВ ИЗ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ НА ИХ ОСНОВЕ.

3.1. Составы и свойства наполнителей.

3.2. Исследование влияния порошков на свойства битума.

3.3. Разработка составов асфальтобетонов с добавками наполнителей из местных отходов промышленности.

3.4. Технология изготовления асфальтобетонов с применением наполнителей.

3.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 4: ПОДБОР ОПТИМАЛЬНЫХ СОСТАВОВ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ

НА ШЛАКОВЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ.

4.1. Планирование эксперимента с помощью двухфакторного плана.

4.2. Сравнительные характеристики шлаковых асфальтобетонов на кварцевом и шлаковом песке.

4.3. Определение оптимальных составов асфальтобетонов с применением трехфакторного плана эксперимента.

4.4. Обработка данных с помощью критерия оптимальности.

4.5. Исследование вязкопластичных свойств асфальтобетона с помощью планирования эксперимента.

4.6. Оценка деформационно-прочностных свойств асфальтобетона.

4.6.1. Определение состава смеси с помощью критерия оптимальности.

4.7. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ НА ШЛАКОВЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ И ОТХОДАХ ОТ ФРЕЗЕРОВАНИЯ

А СТАРЫХ ПОКРЫТИЙ.

5.1. Прогнозирование долговечности шлаковых асфальтобетонов.

5.2. Прогнозирование долговечности асфальтобетонов на основе отходов от фрезерования дорожных покрытий.

5.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 6. ВНЕДРЕНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОНА ОПТИМАЛЬНОГО

А СОСТАВА ДЛЯ ВЕРХНЕГО ПОКРЫТИЯ ГОРОДСКИХ ДОРОГ.

6.1. Расчет конструкции дорожных одежд.

6.1.1. Исходные данные для расчета.

6.1.2. Расчетные параметры подвижной нагрузки.

6.2. Расчет конструкции по допускаемому упругому прогибу.

6.3. Определение расчетных характеристик грунта.

А 6.4. Расчет сопротивления монолитных слоев при изгибе.

6.5. Внедрение асфальтобетонов при ремонтах городских дорог.

6.6. Технико-экономические показатели.

6.7. Выводы по главе.

Актуальность работы. Разработка технологии изготовления оптимальных составов асфальтобетонов на основе шлаковых заполнителей для Липецка и области является актуальной проблемой в связи с отсутствием природных плотных заполнителей для асфальтобетонов. Шлаковые асфальтобетоны имеют повышенную пористость и влагопроницаемость. Кроме того, за счет развитой поверхности доменные шлаки требуют повышенного расхода битума. В последние годы в асфальтобетоны на этих заполнителях не вводят порошки, так как некоторые ученые высказывают мнение, что шлаковые заполнители уже содержат пылевидные частицы, играющие роль наполнителя в асфальтобетоне. Минеральные порошки (наполнители) оказывают структурирующее действие на битумное вяжущее, повышая его теплостойкость и вяжущую способность, заполняют мелкие поры, которые все еще остаются в минеральном остове после добавки в основной каркас песка. Изготовление наполнителей из молотых горных пород или шлаковых материалов требует дополнительных энергозатрат на помол, поэтому использование готовых дисперсных отходов промышленности, таких как шлам ТЭЦ - отход от умягчения воды известью, также является актуальной проблемой охраны окружающей среды и утилизации этих отходов. В теории ИСК, разработанной Соломатовым В.И. и дополненной Рыбьевым И.А. подчеркивается необходимость создания плотных наполненных структур, что обеспечивает достижение максимальных эксплуатационных характеристик при минимальном расходе вяжущего вещества. При этом минимальная толщина битумной пленки с наибольшей эластичностью обеспечивает максимальную прочность сцепления минеральной части асфальтобетона с битумом. Эта структурированность битумной пленки обеспечивается путем введения в состав асфальтобетонной смеси определенного количества минерального порошка. В асфальтовяжущем веществе максимально плотной структуры битум и минеральный порошок находятся в оптимальном соотношении, нарушение которого приводит к резкому снижению его прочности. Оптимальные составы асфальтобетонов с введением наполнителей и активирующих добавок позволяют повысить плотность и водонепроницаемость шлаковых асфальтобетонов, снизить расход битума на обволакивание пористых заполнителей и минерального наполнителя. Использование активатора, обладающего гидрофобизующим действием, позволяет не только снизить расход битума в смеси, но и уменьшить поглощение легких фракций битума порами заполнителей, замедляя его старение. В связи с этим, оптимизация составов и технологии изготовления многокомпонентной шлаковой асфальтобетонной смеси является актуальной.

Цель диссертационной работы - разработка технологии изготовления асфальтобетонов на шлаковых заполнителях оптимальных составов с тонкодисперсными отходами промышленности, обеспечивающей повышенные эксплуатационные характеристики асфальтового покрытия, а также их внедрение в практику строительства и ремонта автомобильных дорог.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: -разработать технологию введения порошкообразных наполнителей и активаторов из гидрофобизующих добавок и применить интенсивную раздельную технологию, обеспечивающую ускорение технологического процесса;

-повысить плотность и водостойкость асфальтобетонов на пористых шлаковых заполнителях введением наполнителей из тонкодисперсных отходов местной промышленности;

-применение методов математического планирования эксперимента для оптимизации составов шлаковых асфальтобетонов;

-исследовать долговечность асфальтобетонного покрытия оптимального состава на основе шлаковых заполнителей и отходов от фрезерования шлаковых асфальтовых покрытий;

-внедрить оптимальные составы асфальтобетонов и произвести расчеты толщины слоев дорожной одежды с целью их оптимизации.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований явились асфальтобетоны на шлаковых и природных заполнителях, а также на отходах от фрезерования старых шлаковых покрытий. Теоретические исследования основывались на методах интенсивных раздельных технологий, принятых для искусственных строительных конгломератов (ИСК) и получении наполненных структур, обеспечивающих максимальную плотность и прочность асфальтобетонных покрытий и увеличение их долговечности. При экспериментальных исследованиях применены методы математического планирования экспериментов ПФП-8 и ОЦКП. Методы испытаний соответствовали требованиям нормативно-технической документации. Для анализа полученных результатов использованы методы математической статистики и ЭВМ.

Научная новизна работы: теоретически обоснована возможность использования в качестве наполнителя тонкодисперсного шлама ТЭЦ, активированного гидрофобизующей добавкой ГКЖ-11 для асфальтобетонов на пористых шлаковых заполнителях. Экспериментально подтверждена возможность получения прочных и долговечных шлаковых асфальтобетонов с использованием в качестве наполнителя этого шлама, активированного ГКЖ-11. Введение этого активатора в шлам способствует не только его гидрофобизации, но и освобождению коллоидносвязанной воды и ускорению его обезвоживания, а также способствует замедлению процессов старения битума;

- разработка структурно-технологических и математических моделей прогнозирования свойств дорожных покрытий шлаковых асфальтобетонов в зависимости от соотношения компонентов смеси с использованием критерия оптимальности, позволяющего выбрать их соотношение, обеспечивающее повышение физико-механических и деформативных свойств дорожного покрытия;

- применение полиструктурной теории и разработка интенсивной раздельной технологии изготовления шлаковой асфальтобетонной смеси;

- разработана методика прогнозирования долговечности шлаковых асфальтобетонов на шлаковых заполнителях и на отходах от фрезерования в условиях, имитирующих работу асфальтового покрытия в течение года;

- подбор оптимальных соотношений компонентов шлаковой асфальтобетонной смеси с помощью уравнений регрессии, полученных в результате математического планирования эксперимента на ОЦКП.

- комплексное использование зависимости физико-механических и деформативных свойств шлакового асфальтобетона от содержания компонентов.

Подана заявка на патент на оптимальный состав и способы изготовления шлакового асфальтобетона с наполнителем из шлама ТЭЦ и активатором из ГКЖ-11

2003135730 «Асфальтобетонная смесь и способы ее изготовления» с приоритетом от 08 декабря 2003 г.

Практическое значение работы.

- Улучшение физико-механических свойств асфальтобетона и повышение несущей способности и долговечности покрытий на шлаковых заполнителях.

- Установлен оптимальный вид наполнителя из тонкодисперсных отходов местной промышленности — шлам ТЭЦ, и активирующей добавки к нему, обеспечивающие высокие показатели свойств асфальтовяжущего вещества. Утилизация этого шлама способствует уменьшению загрязнения окружающей среды промышленной зоны и снижению энергозатрат на помол.

- С помощью математических методов планирования эксперимента получены оптимальные составы асфальтобетонов на основе шлаковых заполнителей, обеспечивающие получение экстремальных свойств асфальтобетонных покрытий. Этому способствует и применение интенсивных раздельных технологий при разных способах введения шлама в состав асфальтобетонной смеси.

- Составлен технологический регламент на изготовление асфальтобетона оптимального состава по разработанной технологии.

- Установлена возможность применения отходов от фрезерования старых шлаковых покрытий, и на основе прогнозирования долговечности установлена возможность эксплуатации таких асфальтобетонных покрытий в течение 10 лет при введении не более 1 % битумного связующего.

- Оптимальный состав асфальтобетона по разработанной технологии принят к внедрению на АБЗ ОГУП «Доравтоцентр» и ОАО ДСП-1 г. Липецка и использован этими организациями в верхнем слое покрытий при ремонтах городских дорог г. Липецка в 2004 году. Общая площадь покрытия составила 24 тыс. м . Экономический эффект за счет снижения толщины верхнего слоя покрытия и стоимости материалов с учетом приведенных затрат составил 1238 тыс р. Результаты разработок и методики расчетов использованы в учебном процессе Липецкого государственного технического университета по специальности: 240400 - «Дорожное движение» по дисциплине «Дорожно-строительные материалы».

Значимость для теории и практики. Теоретические и экспериментальные исследования позволили применить методику прогнозирования долговечности ИСК для асфальтобетонов и показать возможность применения в составах асфальтобетонов отходов ТЭЦ-2 и отходов от фрезерования старых асфальтовых покрытий. Это позволяет улучшить экологию промышленной зоны металлургического завода, тепловых электроцентралей, более рационально использовать отходы от фрезерования старых дорожных покрытий. Теоретически обосновано применение шлама ТЭЦ и активатора ГКЖ-11 по сравнению с другими активированными наполнителями.

Обоснованность и достоверность исследований и выводов по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств измерений, применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов, а также опытными испытаниями и их положительными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений, сходимостью результатов испытаний.

Основные положения, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование использования наполнителя из шлама ТЭЦ и активатора - гидрофобизующей жидкости ГКЖ-11 в составах асфальтобетонов.

- разработанная раздельная интенсивная технология при изготовлении асфальтобетонной смеси, позволяющая ускорить процессы приготовления и активации порошка и асфальтобетонной смеси, повысить ее однородность и улучшить качество, несущую способность и долговечность покрытий.

- технологические способы введения наполнителя из отходов ТЭЦ во влажном и сухом состояниях, позволяющие ускорить сушку тонкодисперсного шлама.

- полученные с помощью математических методов планирования эксперимента зависимости свойств асфальтобетонов на шлаковых заполнителях от содержания наполнителя, активатора и битума, позволяющие без проведения дополнительных экспериментов прогнозировать показатели свойств верхнего слоя покрытий.

- использование программных продуктов для обработки результатов планирования экспериментов и определения оптимальных составов асфальтобетона с помощью критерия оптимальности.

- методика прогнозирования долговечности асфальтобетонов по результатам длительных испытаний образцов в условиях, имитирующих работу дорожного покрытия в течение года.

- разработанная конструкция дорожной одежды, позволившая уменьшить толщину верхнего слоя из оптимального состава без снижения несущей способности.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований были доложены и обсуждены на:

- международной научно-технической конфер. (НТК) в г. Брянске в 2001 г.;

- международной студенческой НТК в г. Белгороде в 2001 г.;

- НПК, посвященной 45-летию ЛГТУ в г. Липецке в 2001 г.;

- международном студенческом форуме "Образование, наука, производство" в г. Белгороде в 2002 г.;

- студенч. конференциях ФИТ и ИСФ ЛГТУ в г. Липецке в 2002 и 2003 гг.;

- 10-ой международной НПК «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов», проведенной в г. Пензе в 2002 г.;

- 3-й международной научно-технической интернет-конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» в г. Туле в 2002 г;

- международной интернет-конференции «Технологические комплексы, оборудование предприятий строительных материалов и стройиндустрии» БГТУ им. В.Г. Шухова в г. Белгороде в 2003 г.;

- НПК преподавателей и сотрудников, посвященной 30-летию НИС ЛГТУ в 2003 г.;

- областной НПК «Наука в Липецкой области: истоки и перспективы» в г. Липецке в феврале 2004 г.

- НПК Марийского государственного технического университета в г. Йошкар-Ола в 2004 г.;

- НТК сер. «Дорожно-транспортное строительство» в г. Воронеже в 2004 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 16 научных работ, общим объемом 43 е., из них автору принадлежит 28 с.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка использованных источников и приложений. Она включает 184 страницы, из них 167 страниц основного текста, 34 таблицы, 26 иллюстраций, 105 наименований используемой литературы и 6 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны технологические схемы изготовления шлаковой асфальтобетонной смеси, отличающиеся упрощением технологического процесса и не требующие дополнительного тонкого помола наполнителя. Его активация производится в процессе перемешивания шлама с влажностью 90% с активатором ГКЖ-11, способствующим переводу влаги из коллоидносвязанного состояния в свободное, что резко ускоряет процесс его обезвоживания. Активированный наполнитель предлагается вводить двумя способами: в заполнители перед их разогревом или в битум с предварительным его высушиванием в распылительной сушилке. Использована интенсивная раздельная технология, заключающаяся в интенсивном перемешивании в быстроходном смесителе наполнителя с активатором и последующей подачей смеси насосом в заполнители перед их перемешиванием и разогревом. По второму способу активированный шлам, предварительно высушенный в распылительной сушилке, смешивали в быстроходном смесителе с битумом, а затем полученное наполненное асфальтовяжущее вещество перемешивали с разогретыми заполнителями. Такие технологии позволяют ускорить процессы сушки шлама и уменьшить энергозатраты и пылеунос наполнителя, а также ускорить процесс изготовления многокомпонентной асфальтобетонной смеси и повысить качество дорожного покрытия.

2. Выбран оптимальный вид наполнителя по результатам испытаний разных тонкодисперсных отходов промышленности по их влиянию на свойства дорожного битума и шлаковых асфальтобетонов. Наиболее предпочтительным по влиянию на повышение плотности, водостойкости и прочности асфальтобетонов признан шлам ТЭЦ, активированный гидрофобизатором ГКЖ-11, который позволяет уменьшить поглощение легких фракций битума порами заполнителей, замедляя его старение. Использование активатора ГКЖ-11, близкого по химической природе к углеводородам метанового и нафтенового ряда битумов, повышает его сцепление с заполнителями и наполнителем за счет сближения молекулярных свойств адсорбционного слоя и среды в составе асфальтового вяжущего вещества.

3. Разработаны критерии оптимальности в сочетании с математическими методами планирования эксперимента на ПФП и ОЦКП. Полученные уравнения регрессии для физико-механических и деформативных свойств шлаковых асфальтобетонов позволили определить их зависимость от содержания битума, наполнителя и активатора в составе смеси. Введение критерия оптимальности позволило учитывать одновременно все параметры оптимизации и математически получить состав асфальтобетона, наиболее полно удовлетворяющий заданным показателям качества. Таковыми признаны составы шлаковых асфальтобетонов, обеспечивающие повышение плотности, прочности, снижение водонасыщаемости и улучшение деформативных характеристик за счет плотной упаковки минеральной смеси и применения гидро-фобизующего активатора, замедляющего процессы старения битума.

4. Разработана методика прогнозирования долговечности шлаковых асфальтобетонов, отличающаяся имитацией условий работы дорожного покрытия в течение года. Условия испытаний были более жесткими по сравнению с требованиями нормативных документов. По результатам длительных испытаний производилось прогнозирование долговечности по потере массы, прочности и снижению коэффициента химической стойкости для шлаковых асфальтобетонов оптимального состава и асфальтобетона на основе отходов от фрезерования старых шлаковых покрытий. Прогнозируемый срок службы в обоих случаях составил не менее 10 лет.

5. Выполненный расчет по допускаемому упругому прогибу и по напряжениям, возникающим в монолитных слоях при прогибе под действием повторных кратковременных нагрузок, с учетом перспективной интенсивности движения, толщины слоев дорожной одежды показал возможность снижения толщины верхнего слоя из разработанного состава с 6 до 5 см без снижения его несущей способности. Это достигнуто за счет более высокого коэффициента уплотнения наполненной асфальтобетонной смеси на шлаковых заполнителях.' Внедрение оптимального состава при капитальных ремонтах городских дорог Липецка позволило достичь экономического эффекта за счет снижения толщины верхнего слоя покрытия и стоимости материалов с учетом приведенных затрат в размере 1238 тыс р.

Для Липецкой области проблема качества дорожных покрытий связана с отсутствием месторождений высокопрочного гранитного щебня, который завозится с Павловского карьера Воронежской области. Теперь стоимость перевозок превышает в несколько раз стоимость самого материала. Поэтому дорожные организации переходят на местные отходы металлургической промышленности, так как добыча природных заполнителей способствует эрозии почв. При этом часто асфальтобетоны на заполнителях из таких отходов оказываются более прочными и долговечными, чем на плотных природных заполнителях. В Липецке в качестве крупного заполнителя используется литой шлаковый щебень ОАО «НЛМК» и АО «Св. Сокол». Этот заполнитель имеет повышенную пористость и уступает по прочности гранитному щебню, хотя в последнее время металлурги добавляют в расплав активаторы. При этом шлаки получаются более кислыми и имеют марку по прочности при сдавливании в цилиндре 800 и даже 1000. Некоторыми учеными при исследовании шлаковых заполнителей были сделаны выводы, что за счет развитой поверхности зерен щебня он обладает повышенной адгезией к битумному связующему, что повышает прочность асфальтобетонов. Кроме того, в его зерновом составе присутствуют пылевидные частицы, поэтому сделано заключение, что в состав асфальтобетонов на этих заполнителях можно не вводить минеральные наполнители, которые, как известно, повышают плотность, водо- и морозостойкость, а также стойкость к истиранию. Поэтому ряд асфальтобетонных заводов (АБЗ) демонтировали линии подачи минерального порошка, т. к. на его помол требуются дополнительные энергозатраты. Это привело к снижению плотности, износо- и водостойкости дорожного покрытия и увеличению затрат на периодические ремонты, которые стали производиться практически ежегодно.

По результатам наших исследований в шлаковом щебне содержание пылевидных частиц явно недостаточно для образования асфальтового вяжущего в таком количестве, чтобы заполнить поверхностные поры в крупном заполнителе, обеспечить сцепление зерен между собой и также заполнить межзерновые пустоты для повышения плотности асфальтового покрытия на основе шлаковых заполнителей. В качестве наполнителей следует выбрать оптимальные виды отходов местной промышленности, которые не требуют дополнительных затрат на транспортирование и помол и, в то же время, не снижают связующую способность битума.

В данной главе изложены результаты исследования влияния тонкодисперсных отходов местной промышленности на свойства битума и асфальтобетонов на шлаковых и для сравнения на кварцсодержащих заполнителях. В настоящее время в качестве порошков, повышающих плотность, износо- и водостойкость асфальтобетонов, чаще всего применяются молотые известняки и другие карбонатные горные породы. На их помол требуются повышенные энергозатраты. Для устранения этого недостатка можно применять тонкодисперсные отходы местной промышленности, что одновременно способствует их утилизации и улучшению экологической обстановки, особенно промышленной зоны предприятий.

По ГОСТ 9128-97 [61] допускается применение в составах асфальтобетонов молотых основных металлургических шлаков, зол - уноса, измельченных золошла-ковых смесей и пыли-уноса цементных заводов. Однако на помол доменных шлаков и золошлаковых смесей также требуется расход энергии, а золы теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) с переводом почти всех котельных на газовое отопление практически отсутствуют. Пыль — уноса цементных заводов частично используется в производстве этих же заводов, и частично - для изготовления строительных растворов, сухих растворных смесей и даже строительных изделий (шлакоблоков, кирпича и др.). Поэтому объемы этих отходов недостаточны для использования в составах асфальтобетонов при капитальных ремонтах дорожных покрытий.

В настоящей работе исследованы неиспользуемые отходы: шлам Липецкой ТЭЦ-2, получаемый при осветлении и нейтрализации воды коагуляцией и известкованием для снижения содержания солей; шлам аглофабрики и шлам силикомарганца (Si-Mn), получаемый улавливанием пыли производства ферросилиция и ферромарганца ферросплавного цеха ОАО «НЛМК».

Особенно остро в настоящее время стоит проблема использования шламов ТЭЦ. Содержание вредных примесей в них значительно ниже ПДК, поэтому Центр санэпиднадзора Минздрава России классифицирует эти отходы как нетоксичные. Однако, из-за повышенного содержания твердых частиц и высоких значений рН сброс этих отходов в водоисточники запрещен. Из-за этого образовались большие запасы шламов в отстойниках ТЭЦ. Трудность использования этих шламов в строительстве заключается в медленной отдаче воды из-за высокой дисперсности частиц (содержание зерен мельче 3 мкм более 50%), трудно отдающих воду. Содержание воды в шламе достигает 90.99%. Кроме того, при сушке тонкодисперсный шлам уносится теплоносителем, что требует усиленной газоочистки. Этот шлам многие исследователи пытались применять в производстве извести, для раскисления почв и для нейтрализации твердых бытовых отходов [74.78]. Последний способ утилизации шлама требует наибольших текущих затрат на перевозки и сушку до влажности 1.4 %. Самым быстро окупаемым оказался способ перекачивания частично обезвоженного шлама в существующие карьеры добычи известняка, реализованной на Домодедовском заводе строительных материалов и конструкций, который имеет собственный карьер известняка. При этом частично шлам используется для производства сухих строительных смесей и частично для изготовления 15 %-го известкового молока. Однако при любом варианте утилизации затраты на получение товарного продукта из шлама превышают их стоимость при получении из природного сырья. Поэтому проблема использования шламов ТЭЦ в нашей стране остается нерешенной.

В США, по данным [79] работают 9 установок по регенерации извести из шламов ТЭЦ. Такая технология экономически оправдана только при определенных условиях: доля карбоната кальция должна быть не менее 90%, а его влажность — не более 30%. При этом производительность печи должна быть не менее 50 тонн в сутки, что возможно только при централизованных поставках шлама со всех близлежащих ТЭЦ. Для снижения содержания окиси магния, которая при обжиге оказывается пережженной, осуществляют продувку шлама углекислым газом, образовавшимся при обжиге. Такая обработка позволяет перевести оксид магния в хорошо растворимый трехводный карбонат магния, который легко удаляется при обезвоживании шлама вместе с жидкой фазой. Такая технология тоже является сложной и превышает стоимость получения извести из природного сырья, а качество извести остается невысоким.

В нашей стране, по данным [90], на Нижнекамской ТЭЦ известь из шлама получают обжигом во вращающихся печах и, поскольку продукт содержит пережженный оксид магния (периклаз), гашение извести производят в автоклавах под давлением 0,5 МПа и более. Такая известь применяется преимущественно при производстве силикатного кирпича. Однако и в этом случае технология является более сложной, по сравнению с традиционной.

Наиболее рациональной, на наш взгляд, является сушка шлама в распылительных сушилках, где одновременно осуществляется грануляция шлама, повышающая текучесть порошков и снижающая пыление. Такая технология рациональна не тех ТЭЦ, где имеются в достаточных объемах шламонакопители, способные принимать шлам в течение нескольких лет со всех близлежащих ТЭЦ. Однако строительство новых шламонакопителей связано со значительными капитальными затратами, которые требуют дотационных средств. Использование шламов ТЭЦ в дорожном строительстве может в значительной мере снизить напряженность в данной отрасли и уменьшить объёмы накопления отходов водоочистки.

Нами для исследований эти отходы были взяты из отстойников Липецкой ТЭЦ-2, работники которой подтвердили наличие указанной проблемы.

При использовании в составах асфальтобетонов шлам, по нашему мнению, можно вводить при перемешивании песка и щебня в виде пульпы, после чего сушка смеси резко ускоряется по сравнению с сушкой одной пульпы, а шлам остается в межзерновом пространстве минеральной смеси для асфальтобетонов и не уносится теплоносителем. По сравнению с тонким помолом природных каменных материалов энергозатраты на сушку значительно ниже, учитывая то, что содержание шлама не превышает 10% от массы смеси. Второй способ введения шлама после его сушки заключается в предварительном смешивании его с битумным связующим методом интенсивной технологии быстрым перемешиванием в быстроходном смесителе. При этом шлам легко смешивается с разогретым до 160.180 °С битумом без вспенивания и значительного увеличения вязкости битума.

Шлам аглофабрики, получаемый улавливанием пыли при агломерации, имеет влажность не более 10%, но содержит значительное количество оксидов железа, которые, в случае неполного обволакивания битумом, при увлажнении затвердевшего асфальтобетона приводят к коррозии и увеличению пористости покрытия. По нашему мнению, если его подвергать активации, которая рекомендуется по ГОСТ 1655778 для минеральных порошков, этот недостаток практически полностью ликвидируется. Этот шлам также содержит зерен < 0,071 мм 89% и не требует дополнительных затрат на помол. Кроме того, он увеличивает стойкость дорожного покрытия к истиранию, так как закупоривает поверхностные поры. Шлам силикомарганца имеет влажность < 5%, а частиц < 0,071 мм - 96%. Остальные наполнители, использованные в настоящих исследованиях, представлены в главе 2.

3.1. Составы и свойства наполнителей

Химические составы исследованных наполнителей, найденные по ГОСТ 5382-91 [91] сведены в таблицу 2.4. Для сравнения была исследована и добавка молотого известняка, рекомендованная нормативными документами в качестве основного наполнителя для асфальтобетонов. По ГОСТ 9128-97 [60] допускается также применение в качестве минеральных порошков и промышленных отходов (молотых основных металлургических шлаков, зол уноса и измельченных золошла-ковых смесей, пыли - уноса цементных заводов).

Анализ таблицы 2.4 позволяет сделать вывод о близости химического состава ТЭЦ-2 по содержанию основных оксидов СаО и MgO к молотому известняку, а по количеству AI2O3 и БегОз - и к цементной пыли, применение которой также допускается ГОСТом на асфальтобетонные смеси. Этот ГОСТ ограничивает также в порошках из отходов промышленности содержание активных СаО и MgO - не более 3 % по массе. Как видно из таблицы 2.4, в исследованных порошках содержание этих оксидов значительно выше, но они находятся преимущественно в связанном состоянии - в виде карбонатов, силикатов или алюминатов кальция и не являются активными.

Шлам аглофабрики, как видно из таблицы 2.4, содержит преимущественно оксиды железа, содержание которых находится в пределах 64.72%. SiC>2 не превышает 9%, а СаО+ MgO - от 7 до 14%. При этом они также находятся в инертном состоянии. AI2O3 и МпО - не более 3%. Таким образом, шлам аглофабрики почти полностью состоит из окиси железа, которая при отсутствии полного обволакивания битумом при увлажнении затвердевшего асфальтобетона имеет склонность к дальнейшему окислению, что повышает пористость и износ покрытия. Нами эта добавка исследовалась с целью утилизации этого отхода при условии полного обволакивания битумом.

Шлам силикомарганца содержит меньше оксидов СаО и MgO и значительно больше Si02 и МпО, причем Si02 может присутствовать в активной аморфной форме, либо в виде силикатов кальция. Суммарное содержание Si02 и МпО превышает 50%, СаО + MgO не более 20%, А12Оз до 10% и Fe203 - до 6%. Значительное содержание п.п.п. свидетельствует о том, что оксиды СаО и MgO присутствуют в виде карбонатов, хотя не исключено содержание силикатов и алюминатов кальция. Это требует дальнейших исследований.

По нормативным документам (ГОСТ 16557 [72]) на минеральные порошки-наполнители для асфальтобетонов должны содержать зерен мельче 0,071 мм не менее 70%. Зерновой состав исследованных по ГОСТ 12784-78 [71] порошков представлен в таблице 2.5, откуда видно, что все они содержат значительно больше этих частиц, кроме известняка, помол которого может осуществляться до любой тонкости. Из всех изученных наполнителей наиболее дисперсной является пыль силикомарганца, которая включает даже частицы мельче 3 мкм — 74%, из них мельче 1 мкм - 47 % и удельная поверхность, характеризующая суммарную поверхность зерен в 1 г материала, превышает 4000 см /г. До такой тонкости обычно измельчают только цементы.

Шлам ТЭЦ-2 также характеризуется высокой удельной поверхностью, хотя содержание зерен мельче 3 мкм в ней достигает 55%, а мельче 1 мкм всего 28 %. Но это значительно больше, чем у остальных добавок, включая цементную пыль, в которой содержание зерен мельче 3 мкм всего 12%, а мельче 1 мкм - 2%. Эти результаты позволяют судить о наполнителях из шламов силикомарганца и ТЭЦ-2, как о наиболее высокодисперсных, эффективно заполняющих пустоты между зернами заполнителей и повышающих плотность бетона.

С точки зрения термодинамики, высокая дисперсность шлама ТЭЦ-2 объясняется тем, что при протекании процесса карбонизации СаО газообразный СОг проникает в кристаллическую решетку только в местах дефектов (дислокаций), а во внутренние слои проникает с большим трудом. Поэтому, процесс происходит только в поверхностных слоях на субмикрокристаллическом уровне. Новообразования СаСОз получаются тонкодисперсными.

Таким образом, по результатам исследования зернового состава наполнителей можно сделать вывод, что все они удовлетворяют нормативным документам на минеральные порошки для асфальтобетонов.

Физико-механические свойства порошков, найденные нами по ГОСТ 12784-78 [73] представлены в таблице 3.1.

Анализ данных этой таблицы позволяет сделать следующие выводы: 1. По насыпной плотности (без уплотнения) самым легким является шлам силикомарганца. Шлам ТЭЦ-2 также достаточно легкий, хотя и превосходит шлам силикомарганца по насыпной плотности почти в 2 раза. Тяжелее порошки из цементной пыли и молотого известняка, но самым тяжелым является шлам аглофабрики за счет высокого содержания РегОз, который, как указано выше, способствует коррозии асфальтобетона при увлажнении. Из-за этих двух причин дорожники не применяют его в качестве наполнителя в асфальтобетонах. Они предпочитают возить на АБЗ более легкие материалы, обеспечивающиё снижение стоимости перевозок. Негативное влияние РегОз, с нашей точки зрения, можно уменьшить, если осуществлять активацию этой добавки смесью масел с битумом, как это рекомендуется по ГОСТ 16557-78 [65] при изготовлении активированных минеральных порошков для асфальтобетонов. При изготовлении смеси с таким наполнителем он будет практически полностью покрываться битумной пленкой, защищающей его от окисления. Можно также применять в качестве активатора этого наполнителя гидрофобно-пластифицирующие добавки типа ГКЖ, выпускаемые ОАО «Силан» г. Данков.

1. Новая идеология, новые подходы.// Авгом. дороги,-1999.- №8.-сЗ.

2. Модифицированный битум: опыт, проблемы, решения. // Автомобильные дороги. -1998. -№11.-С24.25. .

3. Славугский М Как сократить затраты заказчика /М. Славутский, Н. Воскресенская (Мосавтодор) //Автомобильные дороги. -2000.-№4.-С. 14. 15.

4. Блумберг Т. Европейские нормы на битумные материалы / Т. Блумберг (Финляндия), Попов О. (Россия) // Автомобильные дороги.—1999. №1. - С. 11. 13.

5. Порадек С. Универсальных рецептов не бывает. / С. Порадек (НПФ «МдорМ») // Автомобильные дороги. -1999. №5. - С. 6. .7.

6. ОСТ 218.010-98. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типаСБС. -М: 1998.

7. ТУ 2294-007-01393697-95 с изм. 1. Растворы блоксополимеров бутадиена и стирола типа СБС.-М:1995.

8. Степанов В. А. Претензий к качеству нет. / В А Степанов // Автомобильные дороги. -2001. -№6. С.42. .43.

9. Контролера заказывали? // Автомобильные дороги. 2000. - №12. - с.12. 14.

10. Бабаев В. И. Пути улучшения качества битума и асфальтобетона. / В Л Бабаев, Гридчин А. М и др. // Современные проблемы строительного материаловедения. 7-е академические чтения РААСН Белгород - 2001. - С. 20. .25.

11. Кузнецов AT. Использование некондиционных каучуков СКЕПТ-С для приготовления битумных покровных составов. / AT. Кузнецов, Г.Ф. Шигапов, МА Валов. // Там же. С. 287.289.

12. Страхова НА Серобитумное вяжущее. / НА Страхова, ВА Зубихина и др. // Автомобильные дороги. 2000. - №9. - С.35.

13. Страхова НА Сера в дорожных покрытиях. / НА Страхова, В А Зубихина и др. // Там же.-С.35.

14. Гуцалюк Б. Золотой мусор / Б. Гуцалюк, О. Дошлов // Автомобильные дороги. 1999. -№8. - С.ЗЗ.

15. Гезенцвей JI. Б. Применение активированного минерального порошка в дорожном строительстве. /ЛБ. Гезенцвей // Труды СоюзДОРНИИ, вып. 107. -1978. с. 73. .78.

16. Баринов Е. Н. Двухсгадийная технология приготовления асфальтобетонных смесей. / Е.Н. Баринов, В.Н. Лукашевич // Наука и техника в дорожной отрасли. 2000. - №2. - С. 9. 11.

17. Носов Е. А Технология приготовления и применения активных и активированных фусами минеральных порошков в дорожном строительстве: Автореферат кандидатской д иссертации. /Е А Носов. Воронеж. - 2001.-18с.

18. Шипицин В. В содружестве с наукой. / В. Шипицин // Автомобильные дороги. 2000. -№8. - С28. .29.

19. Безотосный А От эксперимента до внедрения. / А Безотосный // Автомобильные дороги. -1999. №11. - С22. .23.

20. Башнский И. Волшебный порошок. / Н. Баганский // Автомобильные дороги. 2000. -№11.-С.44.

21. Мелик-Багдасаров М. И прочнее, и долговечнее. / М. Мелик-Багдасаров, К. Гиоев // Автомобильные дороги. -2001. №3. - С. 8. .9.

22. Кирюкин Г. R Научно-техническая' направленность лаборатории асфальтобетона СоюзДОРНИИ. / ГИ Кирюкин, ИА Плотникова, МБ. Сокольская // Наука и техника в дорожной отрасли. 2001. - №3. - С. 9. .12.

23. Авторское свидетельство СССР №1791758. Бюлл. изобр. №4,1993.

24. Алферов В .И. Повышение эксплуатационных свойств слоев износа и качества ремонтных работ на основе катионоактивных битумных эмульсий. Диссертация на соискание ученой степени канди дата технических наук. Воронеж -2001. - с.

25. Алферов В. Под руку с Америкой. / В. Алферов, К Паневин // Автомобильные дороги. -2001.-№1.-с.65.

26. Ресурсосберегающая технология. //Автомобильные дороги. -1999. №7. - С. 24.

27. Дорошев Цементоасфальтобетонные смеси с применением метода торкретрования. — Автореф. канд. дисс. 2003г.

28. Ерхов Е. Через тернии к стандартам. / Е. Ерхов // Автомобильные дороги. 2001. - №1. -С.42.43.

29. И щебень не стреляет из-под шин. // Автомобильные дороги. -1999. №12. - С. 12.

30. Александров С.Е. Шлаковая пемза — эффективный строительный материал./ С.Е. Александров, ГМ Васильева, и др. Воронеж, ЦЧО, 1974. 89 с.

31. Резванцев В Л Шлаковые асфальтобетонные покрытия: эксплуатационно-прочностные свойства: Монография / В .И. Резванцев, А.В. Еремин; Воронежский государственный архитектурно-строительный университет.—Воронеж: ВГУ, 2002. — 160 с.

32. Резванцев В .И. Эксплуатационные особенности асфальтобетонных покрытий./ В .И. Резванцев, А.В. Еремин // Тездокл П Международной научно-практической конференции «Автомобильные дороги Сибири». Омск: СибАДИ, 1998. с. 154-156.

33. Самодуров С.И. Гранулированные доменные шлаки и шлакопемзовые пески в дорожном строительстве. / СП Самодуров. Воронеж. ВГУ, 1975. -184 с.

34. Самодуров С.И. Асфальтовый бетон с применением шлаковых материалов / С.И. Самодуров. Воронеж. ВГУ. 1984. -108 с.

35. Справочник по технологии керамики под ред. Будникова ПП.

36. Еремин В .Г. Холодный асфальтобетон на шлаковых материалах и его применение в покрытиях автомобильных дорог/BP. Еремин. Дисс. канд. техн. наук. М; Воронеж; 1987.-212 с.

37. Ковалев НС. Исследование морозостойкости и трещиносгойкости асфальтобетонного покрытия из шлаковых материалов: авгореф. дисс. канд. техн. наук.—М, 1979.

38. Матвеев ЕВ. Исследование битумошлаковых смесей и условия их применения в покрытиях авшдорогУ ЕБ. Матвеев Дисс. канд. техн. наук. Воронеж. 1974. -233 с.

39. Смирнов AJB. Новая концепция долговечности дорожных конструкций. / АБ. Смирнов. Известия ВУЗов. Строительство. -1995. № 7,8.-е. 107. .111.

40. Рыбьев ИА. Асфальтовые бетоны. /ИА. Рыбьев. -М: Высшая школа, 1969. 399 с.

41. Горелышев НБ. Оптимальная структура минерального остова асфальтобетона. Материалы работы симпозиума по структуре и структурированию в асфальтобетоне. Балашиха: СоюзДорНИИ, 1968.-е. 61-75.

42. Маслов СМ Исследование структурообразования битумоминеральных смесей из титанистых гранулированных доменных шлаков и условия их применения в покрытиях автомобильных дорог: Авгореф. дисс. канд. техн. Наук. Ленинград, 1975.- 22 с.

43. Еремин BP. Комплексное применение шлаковых материалов в конструкции нежестких дорожных одежд. / BP. Еремин, ЕБ Матвеев. Тез. докл. Научно-практической конференции

44. Научно-технические достижения в области дорожных строительных материалов, строительство, реконструкции, содержания автомобильных дорог и искусственных сооружений». Липецк, 1995 г.-с. 46.50.

45. Бахрах Г.С. Исследование активности' (структурирующей способности) минеральных порошков для асфальтобетона. / Г.С. Бахрах. Труды ГипроДорНИИ — М, 1971. Выпуск 2. — с. 66-79.

46. Тулаев АЛ. Дорожные одежды с использованием шлаков. / АЛ. Тулаев, MB. Королев и др. Подред. АЛ. Тулаева.-М: Транспорт, 1986.-221 с.

47. Расстегаева ГА Исследование процессов струкгурообразования смесей из гранулированного доменного шлака и вязкого битума при строительстве покрытий автомобильных дорог. / ГА Расстегаева. Авгореф. Дисс. Канд. техн. наук. Л, 1977.—20с.

48. Васильева Г.М Факторы распада конверторного шлака. / ГМ Васильева, АК. Книппенберг, ЮВ. ЗвягинцевТам же. с. 29. .31.

49. Кузнецова ТВ. Физическая химия вяжущих материалов. / ТВ. Кузнецова, ИВ. Кудряшов, ВВ. Тимашев. М: Высшая школа, 1989.-383 с.'

50. ГОСТ 3344-83 Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. Технические условия.

51. Торопов НА. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник под ред. НА Торопова, БВ. Волконского М.-Л. «Наука». 1969. 640 с.

52. Бондарев Б А, Штефан Ю.В. Анализ опыта повышения транспортно-эксплуатационных качеств дорог при применении модифицированных битумов: Сборник тезисов докладов международной научно-технической конференции-Брянск 2001, с.58.

53. Бондарев БА, Штефан Ю.В. Применение битумных эмульсий при ремонте автомобильных дорог: Проблемы функционирования и развития транспортного комплекса. Сборник научных трудов J11 ТУ-Липецк 2001, с35.

54. Бондарев Б А, Штефан ЮБ. Модифицированные бтумы эффективный дорожно-строительный материал: Там же, с.54.

55. Бондарев БА, Штефан Ю.В. Об опыте повышения качества дорожных покрытий с применением битумных эмульсий: Международная студенческая научно-техническая конференц ия. Сборник тезисов докладов Белгород 2001, с. 266.

56. Штефан Ю.В. Исследование влияния наполнителей на свойства дорожного битума. / ЮБ. Штефан, БАБондарев, Г.Е. Штефан, // Международный студенческий форум "Образование, наука, производство". Белгород 2002- с.60.

57. Штефан ЮБ., Бондарев БА Использование тонкодисперсных отходов местной промышленности в качестве наполнителей для асфальтобетонов. Доклад на студенческой конференции ФИТ J11 '1'У 2002- в печати.

58. Штефан Ю.В., Бондарев БА Влияние тонкодисперсных шламов из отходов местной промышленности на свойства битума и асфальтобетонов. Доклад научной конференции ИСФ ЛГТУ2002-В печати.

59. ГОСТ 9128-97 Смеси асфальтобетонные дорожные и аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

60. Рассгегаева ГА Активные и активированные минеральные порошки из отходов промышленности: Монография / ГА Рассгегаева; Воронежский государственный архитектурно-строительный университет.—Воронеж: ВГУ, 2002. -192 с.63. СНиП2.05.02-85

61. ВСН 46-83 Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. / Министерство транспортного строительства СССР. -М: «Транспорт». 1985г. -157 с.

62. ГОСТ 5578-94 Щебень и песок из шлаков черной и цветной металлургии для бетонов. Технические условия.

63. ГОСТ 8269.1-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний

64. ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных пород для строительных работ. Технические условия.

65. Рыбьев ИА. Строительное материаловедение / НА. Рыбьев М.: Высшая школа 2002 г. -701 с.

66. Комар АГ. Строительные материалы и изделия / АР. Комар М.: Высшая школа 1988 г. -527 с.

67. ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний

68. ГОСТ 8736-93 Песок кварцевый. Технические условия.

69. ГОСТ 16557-78 Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Технические условия.

70. ГОСТ 12784-78 Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Методы испытаний.

71. Ремезов АН Экологические проблемы очистки воды и утилизации шламов АО «Мосэнерго». / АН. Ремезов, ГБ. Преснов, AJVL Храмчихин и др. М.: Теплоэнергетика № 2 2002, с. 2.8.

72. Шевченко JUL Утилизация осадков водопроводных станций. Водоснабжение и санитарная техника №5 1985, с. 15.16.

73. Яковлев СВ. Совместная обработка осадков сточных вод и осадков, образующихся на водопроводных станциях. /С.В. Яковлев, Б А Ганин и др. М.: Стройиздат. 1990.230 с.

74. Любарский В.М. Осадки природных вод и методы их обработки. / ВМ, Любарский. М: Стройиздат, 1980.-218 с.

75. Water Treatment Plant Design. American Society of Civil Engineers. American Water Works Associatioa Second Edition. McGraw-Hill Publishing Company, 1990. -330 p.

76. ГОСТ22688-77 Известь строительная. Методы испытаний.

77. ГОСТ22245-90 Бщумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.

78. ГОСТ 11501 -78 Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы.

79. ГОСТ 11505 -75 Битумы нефтяные. Метод определения растяжимости.

80. ГОСТ 11506 — 73 Битумы нефтяные. Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару.

81. Андреева АБ. Пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки в бетонах и растворах / АБ. Андреева.-М: Высшая школа.—1988.—54 с.86. ТУ 6-02-696-76

82. ГОСТ 24211-91 Добавки для бетонов. Общие требования

83. ГОСТ 12801-98 Материалы на основе органических вяжущих для дорожного строительства. Методы испытаний.

84. ГОСТ 25881-83 Бетоны химически стойкие. Методы испытаний.

85. Монастырев АВ. Производство извести. /АВ. Монастырев. М: Высшая школа. 1978.

86. ГОСТ 5382-91 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа.

87. Рекомендации по составам, технологии приготовления и укладки шлаковых асфальтобетонных смесей на дорогах общего пользования. (В развитие ТУ 218 РСФСР 608-88). Воронеж. 2001г.

88. Носов CJ3. Планирование эксперимента: Учебное пособие / CJ3. Носов. Липецк: ЛГТУ, 2003.-85 с.

89. Соломатов В. И Полиструктурная теория искусственных строительных конгломератов. Новые композиционные материалы в строительстве. / Под ред. ИЗ. Соломатова—Саратов. 1981. -с. 36.42.

90. Рыбьев ИАТехнология гидроизоляционных материалов. / Под ред. Рыбьева ИА. М: Высшая школа. -1991 г. -286 с.

91. Калитвин ВА Численные методы. Использование Mathcad. Учебное пособие. / ВА Калговин. Липецк: ЛГПУ, 2002. -125 с.

92. Бондарев Б А Местные материалы в составах асфальтобетонов. / БА Бондарев, ЮБ. Штефан // Сборник научных трудов преподавателей и сотрудников, посвященный 30-летию научно-исследовательского сектора ЛГТУ. 4.1. С. 39. .42.

93. Бондарев БА Экспериментально-теоретические исследования композиционных материалов в элементах транспортных сооружений. / Б А Бондарев, ЮВ. Штефан // Вестник БелГТАСМ. 2002.-е. 49. .53.

94. Штефан ЮВ / Ю.В. Штефан, Б.А. Бондарев // Научно-технический журнал вестник ВГАСУ серия: «Дорожно-транспортное строительство» Выпуск 2. -Воронеж 2004 г с. 150.153.

95. Заявка на изобретение (Асфальтобетонная смесь и способы ее изготовления» № 2003135730 с приоритетом от 08 декабря 2003 г

96. Штефан ЮВ. Исследование свойств асфальтобетонов на основе отходов от фрезерования старых дорожных покрытий / Ю.В. Штефан, Б А Бондарев // Научный вестник ВГАСУ Серия : Дорожно-транспортное строительство. -Воронеж. Выпуск №2. 2004 г. - с.138. 142.

97. Межотраслевые отраслевые дорожные нормы МОДН 2-2001. Проектирование нежестких дорожных одежд.—М.: ФГУП «Союздорнии». -2002г.

98. Заворицкий В.И. Справочник по проектированию дорожных одежд. / ВМ. Заворицкий. -Киев: Бущвельник. -1983 г. -104 с.

99. Гельфер ГА Строительство и эксплуатация городских дорог / ГА Гельфер. М: Сгройиздат, 1989 г. -272 с.■