Рассмотрены пути повышения качества и долговечности асфальтобетонных покрытий путем армирования пучками полипропиленовых волокнами, которые предотвращают отраженное трещинообразование, колееобразование, а также позволяет уменьшить толщину слоя без потери устойчивости. Произведен сравнительный анализ с импортной добавкой FORTA FI.
Одной из серьезных проблем отечественных дорог является образование колейности. Оно вызвано повышением интенсивности движения и одновременным увеличением динамических нагрузок в связи с ростом скоростей, увеличением количества автомобилей с шипованными покрышками, низким качеством дорожно-строительных материалов.
Кроме того, интенсивная и продолжительная солнечная радиация разогревает асфальтобетон и влияет на поведение битумного вяжущего. Разогретое покрытие становится мягким, и, в результате его ползучести, после прохода тяжелой нагрузки возникает остаточная деформация. Температура покрытия автомобильных дорог в летний период может достигать 35 °С, а то и более 50–55 [1].
На сегодняшний день в дорожном строительстве существует много методов борьбы с колейностью, широко распространен метод армирования асфальтобетонных смесей.
Известно армирование асфальтобетонных смесей стальными фиброволокнами, органическими полимерными волокнами, древесными волокнами. У каждого вида армирования есть свои минусы и плюсы.
Наблюдения, проведенные немецкими и другими специалистами по строительству автомобильных дорог, показали, что хотя при применении различных армирующих материалов (полимерных, стальных решеток, решеток из стекловолокна и др.) образование трещин полностью не исключается, но начало трещинообразования значительно отодвигается, удлиняя срок службы покрытия в 2–3 раза. Причем лучшими для армирования асфальтобетона признаны геосетки из стекловолокна.
В работе рассмотрено применение смеси двух синтетических волокон, которые работают совместно, улучшая эксплуатационные показатели асфальтобетона. Волокно FORTA FI состоит из уникальных скрученных в пучки полипропиленовых волокон, которые способствуют перемешиванию и распределению, и высокопрочных, высокотемпературных арамидных волокон, которые армируют и улучшают свойства асфальтобетонной смеси.
Нами были проведены сравнительные лабораторные испытания итальянской добавки FORTA FI, которая предназначена для предотвращения колееобразования, улучшения прочностных характеристик и сдвигоустойчивости асфальтобетона.
Исследования проводились с использованием местных материалов: щебня ООО «Кардон» размером 5–20 мм (марка по дробимости 1200, марка по истираемости И-1, марка по морозостойкости F 300, содержание зерен ле- щадной формы 8,98 %), песка ООО «Кардон» (по модулю крупности и полному остатку на сите 0,63 относится к группе повышенной крупности), известнякового активированного минерального порошка (истинная плотность 2,70 г/см3, пористость 30 %, набухание образцов из смеси порошка с битумом — 0,31 %), битума марки БНД 90/130 (Тразм — 45 ºС, Тхр — 22,4 ºС). Физико-механические свойства асфальтобетона приведены в таблице1 и на рисунках 1 и 2.
Таблица 1
Физико-механические свойства асфальтобетона из горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси типа Б
|
№ |
Наименование показателя |
Ед. изм. |
Требования ксмеси марки II, типу Б (по ГОСТ 9128–13) |
Асфальтобетонная смесь марки II, тип Б |
Асфальтобетонная смесь марки II, тип Бс «FORTA FI» (0,045%) |
|
1 |
Плотность |
г/см3 |
Не нормируется |
2,39 |
2,41 |
|
2 |
Предел прочности при сжатии при температуре 20̊ С |
МПа |
Не менее 2,2 |
2,7 |
2,9 |
|
3 |
Предел прочности при сжатии при температуре 50̊ С |
МПа |
Не менее 1,0 |
1,0 |
1,7 |
|
4 |
Предел прочности при сжатии при температуре 0̊ С |
МПа |
Не более 12 |
5,5 |
6,0 |
|
5 |
Водонасыщение смеси |
Дол. ед. |
От 1,5 до 4,0 |
2,6 |
2,6 |
|
6 |
Трещиностойкость по растяжению при расколе при температуре 0̊ С |
МПа |
Не менее 3,0 Не более 6,5 |
4,4 |
4,8 |
|
7 |
Сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего трения |
МПа |
Не менее 0,81 |
0,97 |
0,97 |
|
8 |
Сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге при температуре 50̊ С |
МПа |
Не менее 0,35 |
0,18 |
0,30 |
Рис. 1. Зависимость прочностных характеристик от вида добавки и температуры, ̊С: 1–50; 2–20; 3–0
Рис. 2. Зависимость сцепления при сдвиге
Результаты исследований показали, что армирующая добавка FORTA FI значительно повышает физико-механические свойства асфальтобетона, особенно сдвиговые и прочностные характеристики. На рисунке 1 видно, что предел прочности при сжатии при 0̊ С с добавкой FORTA FI увеличился на 10 %. Прочность при 20̊ С возросла на 8 %. Предел прочности при сжатии (Т=50̊ С) значительно повысился, что указывает на высокую деформационную устойчивость асфальтобетона, в данном случает на 70 %. Применение добавки повышает сцепление при сдвиге на 67 % (рисунок 2). Увеличенные показатели сцепления при сдвиге обеспечивают высокую устойчивость к колееобразованию асфальтобетона.
Таким образом, использование импортной добавки FORTA FI в асфальтобетонной смеси на дорожно-строительных материалах карьера ООО «Кардон» повышает сдвиговые и прочностные показатели в асфальтобетонном покрытии, что приводит к снижению колееобразования. При приготовлении асфальтобетонной смеси на асфальтобетонных заводах не требуется дополнительного оборудования и изменения технического регламента.
Литература:
- Кицман Д. Х. Влияние коротковолокнистого асбеста на основные физические свойства тротуарных асфальтобетонных смесей // Протокол исследования дороги. 1960. № 270. С. 1–19.
- ГОСТ 9128–2013. Технические условия. Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. /Межгосударственный стандарт — М.:Стандартинформ, 2014 г. — 56с.
