РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, НАПОЛЬНЕНЫХ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫМИ ИНГРЕДИЕНТАМИ, ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ДОРОГ

Аннотация. В статье описана разработка композиционных материалов, напольненых механоактивированными ингредиентами, для применения дорог.

Солиев Р.Х., Валиева Г.Ф., Насриддинов А.Ш.

Наманганский инженерно-педагогический институт

Республика Узбекистан

РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, НАПОЛЬНЕНЫХ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫМИ ИНГРЕДИЕНТАМИ, ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ДОРОГ

Введение. В Республике Узбекистан большое государственное, стратегическое и экономическое значение придается техническому состоянию транспортной сети. В общей транспортной системе Республики Узбекистан главенствующее положение отводится автомобильным дорогам, по которым перевозится до 90% народнохозяйственных грузов и до 95% пассажиров от всего объема перевозок, осуществляемых всеми видами транспорта. Сеть автомобильных дорог республики, включая мосты, составляет более 147 тыс.км, из них 50,7 тыс.км дороги с асфальтобетонными, бетонными покрытиями и 96,3 тыс.км с нефтеминеральными и щебеночными покрытиями. В перспективе намечается строительство железобетонных дорог протяженностью более 10000 км, проходящих через пустынные и горные регионы республики. В республике имеются 13 аэродромов общей площадью 650 га, покрытых бетоном и асфальтобетоном.

Резкоконтинентальные климатические условия Центральной Азии существенным образом сказываются на состоянии и сроках эксплуатации асфальтобетонных дорог. Долговечность применение асфальтобетонных и нефте- минеральных покрытий дорог в условиях Узбекистана из-за недостаточной их сдвигоустойчивости при высоких летних положительных, и трещиностойкости - при низких отрицательных зимних температурах  обычно не превышает 2-3 года. [1].

В последние годы широкий интерес представляет создание и получение высокоэффективных композиционных асфальтобетонных покрытий дорог, мостов и аэродромов. [4-6].

Исследованиями ряда ученых были созданы дорожно-строительные композиционные материалы, способные эксплуатироваться в  интервале температур от -300С до +70-800С. Однако эти композиции и мастики не полностью отвечают требованиям климатических условий Республики Узбекистан  и в целом Центральной Азии. 

В этой связи проведение исследований по созданию и получению импортозамещающих и экспортоориентированных высокоэффективных, композиционных материалов на основе механоактивированных и химически модифицированных ингредиентов из местных и вторичных сырьевых ресурсов органического и минерального происхождения для асфальтобетонных покрытий и герметизирующих мастик для заполнения деформационных швов бетонных и трещин асфальтобетонных дорог, мостов и аэродромов с целью повышения их тепло-морозостойких, сдвигоустойчивых и трещиностойких свойств и, соответственно, увеличения сроков эксплуатации в интервале температур от -250С до +1200С является весьма актуальной проблемой.

Цель исследования. Создания эффективных составов импортозамещающих и экспортоориентированных композиционных материалов  с выокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами для покрытий асфальтобетонных дорог, способных эксплуатироваться в широком интервале температур от -25 до +1200С, на базе местных минеральных и вторичных сырьевых ресурсов органического и неорганического происхождения.

Объект и методы исследований. Объектами исследования являются битумы марок БН-90/10 (БНИ-V), БН-70/30 (БНИ-IV), БНД-60/90, резиновая крошка, госсиполовая смола, гидролизный лигнин, вторичный поливинилхлорид, гашеная известь, базальтовый волокнистый наполнитель и активированный мелкодисперсный волластонит, чиназские и чирчикские речные, язъяванские и янгиерские барханные пески и композиции на их основе. [1-2].

Методы исследований. Физико-химические свойства исследованы с помощью ИК-спектроскопи. Физико-механические свойства композиции: -температура размягчения определена по методу КиШ; -температура хрупкости по методу Фраасу; -растяжимость по ГОСТ 11056; -прочность сцепления с бетоном по Тsh РУз 14.04.2004; -глубина проникания иглы по ГОСТ 11501, водопоглощение по ГОСТ 26589. [1].

Результаты исследований и их обсуждение. Рассмотрим результаты исследований физико-механических и эксплуатационных свойств и разработка эффективных составов композиций для  асфальтобетонных покрытий дорог с использованием органических, модифицированных и активированных неорганических ингредиентов на основе местного и вторичного сырья.

На основе результатов физико-химических исследований модифицированных битумов и госсиполовой смолы для создания композиций асфальтобетонных покрытий дорог нами разработаны битумные композиции, состав и свойства которого приведении в работе. [3].

Физико-механические свойства асфальтобетонных композиций, главным образом, зависят от гранулометрических составов, степени механоактивации наполнителей и свойств вяжущих.

В свете Сказанного, нами было изучено влияние механоактивации  наполнителей на прочностные показатели композиции для асфальтобетонных покрытий, в частности, зависимость предела прочности при сжатии от степени загрузки дисмембратора при механоактивации песков и влияние механоактивации на прочность композиции для асфальтобетонных покрытий при  сдвиге (рис. 1 а,б).

На основании комплексных исследований и выявленных закономерностей  полученных результатов разработан эффективный состав композиционных материалов с использованием механоактивированных природных песков и органических ингредиентов для асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог, мостов и аэродромов.

Рис. 1.Зависимость предела прочности при сжатии (а) и сдвига (б) асфальтобетонных покрытий от степени загрузки дисмембратора при механоактивации

Из данных рисунка видно, что при использовании механоактивированных песков наблюдается существенное увеличение прочности при сжатии и сдвиге асфальтобетонных покрытий,  При загрузке песков до 3 кг/мин предел прочности при сжатии увеличивается от 1,3 до 3,9 МПа, прочность при сдвиге возрастает от 0,6 до 1,0 МПа, соответственно.

В табл. 1 приведены оптимальные составы разработанных рецептур асфальтобетонных покрытий.

Таблица 1

Рецептуры композиций для асфальтобетонных покрытий

Сравнительные характеристики физико-механических свойств разработанных асфальтобетонных покрытий приведены в табл. 2.

  Таблица 2

Сравнительные  характеристики физико-механических свойств разработанных композиций для асфальтобетонных покрытий

Из данных таблицы 2 видно, что композиции для асфальтобетонных покрытий, полученные с использованием механоактивированных песков, модифицированных госсиполовой смолой, в месте минерального наполнителя, из битума БНД 60/90 по всем показателям физико-механический характеристик полностью отвечают требованиям ГОСТ 9128-97.

Заключение

Впервые предложен научно обоснованный подход к созданию тепло-морозостойких, сдвигоустойчивых и трещиностойких композиционных материалов на основе местных и вторичных сырьевых ресурсов для асфальтобетонных покрытий и  герметизации  деформационных швов и трещин бетонных, асфальтобетонных дорог, мостов и аэродромов с  улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами,   способных эксплуатироваться в экстремальных климатических условиях Республики  Узбекистан.

Разработан новый эффективный способ повышения физико-механических свойств асфальтобетонных покрытий путём введения в их состав механоактивированных минеральных ингредиентов,   в частности, природных речных и барханных  песков,  основанного на ударно-раскалывающе-истирающем эффекте, приводящий к образованию частиц с развитой удельной поверхности с требуемыми геометрическими и физическими параметрами   за счёт поляризации частиц на молекулярном уровне, сопровождающийся появлением гетерогенных дипольных моментов, которые способствуют улучшению адгезионных свойств  с образованием водородных связей  как с катионно - активными, так и анионно - активными веществами, каким является госсиполовая смола и,  в конечном счете, увеличению межфазного взаимодействия между ингредиентами и битумом.

На основе выявленных закономерностей разработан ряд марок асфальтобетонных композиционных материалов для покрытия дорог –БК-З-ЧчРП, БК-3-ЧзРП, БК-3-ЯзВП, БК-3-ЯнВП, отличающихся друг от друга природой применяемых механоактивированных песков. Для каждой указанной марки разработанных композиционных материалов определены оптимальные технологические режимы получения их получения (температура нагрева 150-1800С, время смешения 180 сек., температура смеси при выпуске из смесителя в пределах 120-1550С и температура смеси к началу укладки 110-1200С), обеспечивающие необходимые физико-механические и технологические характеристики.

Список литературы

1. Негматов С.С., Собиров Б.Б., Иноятов К.М., Салимсаков Ю.А. Композиционные асфальтобетонные материалы для покрытия дорог   / Ташкент: ГУП «Фан ва тараккиёт», 2012.
2. Негматов С.С., Собиров Б.Б., Абдуллаев А.Х.,Рахмонов Б.Ш., Иноятов К.М., Салимсаков Ю.А. Модифицированные битумные композиции многофункционального назначения   / Ташкент: ГУП «Фан ва тараккиёт», 2012.