Asphalt concrete is characterized by the highest wear resistance, which contains crushed stone with the least crushability during the rolling process and during the operation of the coating, which has medium hardness (very hard, as a rule, differs in weak adhesion to bitumen due to hard and smooth grain surfaces) and good adhesion to bitumen.

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Юсуфов Аділь Султанович, Магомедаліев Гаджимурад Гасанович, Дагіров Алім Рашідхановіч, Хіясов Мусалав Арсланович


Область наук:
  • технології матеріалів
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал
    E-Scio
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ЗНОСОСТІЙКОСТІ АСФАЛЬТОБЕТОНУ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ЗНОСОСТІЙКОСТІ АСФАЛЬТОБЕТОНУ»

    ?УДК 666.982

    Технічні науки

    Юсуфов Аділь Султанович, студент ЖБК ФГБОУ ВО «Національний дослідницький московський державний будівельний університет», Москва, Росія Магомедаліев Гаджимурад Гасанович, студент ЖБК ФГБОУ ВО «Національний дослідницький московський державний будівельний університет», Москва, Росія Дагіров Алім Рашідхановіч, студент ЖБК ФГБОУ ВО «Національний дослідний московський державний будівельний університет », Москва, Росія Хіясов Мусалав Арсланович, студент ЖБК ФГБОУ ВО« Національний дослідницький московський державний будівельний університет », Москва, Росія

    АНАЛІЗ ЗНОСОСТІЙКОСТІ АСФАЛЬТОБЕТОНУ

    Анотація: Найбільш високу зносостійкість характеризується асфальтобетон, який містить щебінь з найменшою роздрібнюванню в процесі укатки суміші і в період експлуатації покриття, що має середню твердість (дуже твердий, як правило, відрізняється слабким зчепленням з бітумом внаслідок жорсткої і гладкій поверхні зерен) і хороше зчеплення з бітумом.

    Ключові слова: Зносостійкість, асфальтобетон, дроблення, бетон, залізобетонні конструкції.

    Annotation: Asphalt concrete is characterized by the highest wear resistance, which contains crushed stone with the least crushability during the rolling process and during the operation of the coating, which has medium hardness (very hard, as a

    rule, differs in weak adhesion to bitumen due to hard and smooth grain surfaces) and good adhesion to bitumen.

    Keywords: Wear resistance, asphalt concrete, crushing, concrete, reinforced concrete structures.

    Завдяки глобалізації та інтеграції світової економіки, більшість сучасних інноваційних рішень на транспорті обумовлені формуванням єдиної світової транспортної системи, що призведе до створення комунікаційної транспортної системи планети, по якій рухатимуться інтелектуальні транспортні потоки.

    В даний час автомобіль став практично основним видом транспорту для суспільства. Але він же і головний забруднювач навколишнього середовища.

    Одним з джерел інтенсивного забруднення навколишнього середовища є рух по дорогах транспортних потоків. Забруднення відбувається за рахунок утворення пилу в приземному шарі повітря внаслідок зносу шин, гальмівних колодок і самого дорожнього покриття. Крім цього, сама пил абсорбує велику кількість токсичних компонентів відпрацьованих газів двигунів.

    Хімічний склад і кількість пилу, яка утворюється в результаті зношування безпосередньо дорожнього покриття, залежать від складу його матеріалів. На сьогоднішній день основним покриттям світової мережі автомобільних доріг є асфальтобетон. Тому пил, яка утворюється в результаті зношування доріг переважно складається з діоксиду кремнію. Крім того, до складу зазначеної пилу входять додатково продукти зносу в'яжучих бітум матеріалів, частки фарби або пластмаси від розмітки дороги.

    Вивченню механізму зношування і забезпечення зносостійкості дорожніх покриттів присвячено багато наукових праць Б.І. Ладигіна, В.М. Сіденко, М.М. Іванова, Н.В. Горелишева, М.В. Немчинова, і ін. В роботах

    цих авторів наводяться результати всебічних досліджень зношування асфальтобетонного покриття.

    Деякими з перерахованих авторів докладно досліджені окремі етапи зношування дорожніх покриттів і встановлені обсяги зносу конкретних матеріалів покриттів, а також отримані обґрунтовані висновки, що мають як теоретичне, так і практичне значення. Однак, для більш точного прогнозування інтенсивності і особливостей зношування дорожніх покриттів, при проектуванні і експлуатації доріг, необхідно враховувати вплив всіх основних факторів зносу і ступінь впливу кожного з них.

    Освіта пилу при експлуатації асфальтобетонних доріг обумовлюється їх зносом. Під зношуванням дорожнього покриття розуміють поступове зменшення його товщини, а також можливі руйнування, викликані механічним впливом транспортного навантаження [1]. Знос покриття пов'язаний з стиранням його структурних елементів, відривом і винесенням з його поверхні зерен піску і роздроблених щебінок [2]. За результатами досліджень різних авторів величина зносу асфальтобетону коливається від 0,18 до 2,5 мм на рік [1; 2; 3]. Зносостійкість - опір асфальтобетону дії сил тертя, що викликаються проскальзиваніем коліс автомобіля по поверхні покриття, і вакуумних сил в зоні контакту колеса з дорогою.

    До внутрішніх факторів належать властивості конструкції дорожнього покриття:

    - структура асфальтобетону, яка характеризується кількісним співвідношенням компонентів дорожнього покриття і їх гранулометричним, ступенем ущільнення і залишковою пористістю матеріалу покриття;

    - властивості кам'яного каркасного матеріалу і піску, що утворює остов асфальтобетону;

    - властивості в'яжучого матеріалу (бітуму).

    Вплив гранулометричного складу є досить суттєвим в механізмі зношування. Більш стабільний гранулометричний склад сприяє збільшенню міцності асфальтобетону і, отже, підвищує його зносостійкість. Однорідність асфальтобетону і оптимальний вміст мінерального порошку в його складі також зменшує знос. Крім того, знос асфальтобетонного покриття, значно залежить від ступеня його ущільнення [1].

    Збільшення вмісту щебеню в суміші, до певної межі, зменшує знос матеріалу. Крім того, сам кам'яний матеріал (щебінь) різних порід значно відрізняється за своїми властивостями: стирання, міцності, поверхневої активності і морозостійкості.

    Стираність щебеню залежить від властивостей кам'яної породи, з якої він виготовлений. Полімінеральні породи зазвичай складаються з мінералів різної твердості. Стираність буде визначатися твердістю переважаючого мінералу в цій породі, його кількісним співвідношенням до інших складових і міцністю між зернових зв'язків даної кам'яної породи.

    Застосування щебеню забрудненого глинистими частинками призводить до різкого зниження зносостійкості за рахунок виривання щебінок з поверхні покриття.

    Краща форма зерен щебеню - кубовидная або тетраедная. Вміст у щебені зерен цієї форми залежить не тільки від властивостей гірської породи, а й від режиму дроблення. Дана форма щебеню має найбільш високу опірність раздавливанию, дозволяє отримувати удобоукладиваемой суміші, які характеризуються високою опірністю зрушенню асфальтобетону. Шорстка поверхня зерен щебеню забезпечує більш міцне зчеплення з бітумом, що покращує опірність щебеню відриву.

    Найбільш високу зносостійкість характеризується асфальтобетон, який містить щебінь з найменшою роздрібнюванню в процесі укатки суміші і в період експлуатації покриття, що має середню твердість (дуже

    твердий, як правило, відрізняється слабким зчепленням з бітумом внаслідок жорсткої і гладкій поверхні зерен) і хороше зчеплення з бітумом.

    Пісок в складі розчинної частини асфальтобетону грає роль твердих зерен мінералу в кам'яній породі, але тільки з еластичними зв'язками між собою. Так, стираність піщаних зерен (кварцу) дуже незначна, але при цьому зчеплення його з бітумом не відноситься до розряду високих [1]. Велику величину зчеплення з бітумом мають піски, отримані дробленням основних гірських порід (діабазів, базальтів), щільних кристалічних вапняків, доломіту. Тому мінералогічний склад відіграє важливу роль, він визначає міцність зерен піску і характер взаємодії їх з бітумом.

    Опірність зерен щебеню і піску відриву зростає зі збільшенням їх міцності і зчеплення з бітумом. Тобто, зносостійкість асфальтобетону в значній мірі визначається міцністю між зернових зв'язків і стійкістю цих зв'язків під впливом погодно-кліматичних факторів. Ці зв'язки забезпечуються властивостями бітуму: в'язкістю і внутрішнім зчепленням (когезией), зчепленням з поверхнею мінерального матеріалу (адгезію), стійкістю зчеплення в залежності від кліматичних умов (вологи, повітря, температури, сонячної радіації), а також структурою асфальтовяжущего речовини і асфальтобетону в цілому.

    При дослідженні асфальтобетону [2] було встановлено, що стираність асфальтовяжущего речовини зменшується в міру збільшення кількості бітуму.

    До числа зовнішніх факторів, які впливають на знос асфальтобетону, можна віднести [3]:

    - кліматичні умови;

    - властивості транспортного потоку;

    - експлуатаційні умови.

    Несприятливі впливу атмосферних і кліматичних умов сприяють збільшенню зносу дорожнього покриття. Особливу роль в

    механізмі зносу грає температура повітря. При її зниженні знос асфальтобетону, як правило, зменшується, однак значення динамічного ефекту впливу колеса в механізмі зносу збільшується. При підвищенні температури до 20-30 ° С знос асфальтобетону збільшується, а при подальшому зростанні температури, характерні для зносу і руйнування структури частково переходять в пластичне деформування, тому подальше збільшення зносу практично не спостерігається. Найбільш небезпечним з точки зору зносу асфальтобетонних покриттів є невеликі значення позитивних температур (до + 10 ° С) в поєднанні з надмірною водонасиченню. Наявність води на поверхні дорожнього покриття сприяє інтенсифікації процесу зношування. Вода послаблює внутрішні сили зчеплення, вимиває бітум і підсилює ерозію. Знаходяться на поверхні покриття, що забруднюють пилуваті і глинисті частки в сухому стані створюють захисну кірку, а у вологому стані сприяють диспергированию і вимивання бітуму і асфальтовяжущего речовини. Однак, плівка води на гладкій поверхні покриття є як би мастильної прошарком, що зменшує сили тертя за рахунок ефекту аквапланування, при цьому значно зменшується знос.

    Під впливом кисню повітря і сонячної радіації поступово збільшується в'язкість бітуму і відбувається його старіння, що приводить до зміни складу і структури матеріалу. Покриття стає більш крихким і слабшає зчеплення бітуму з мінеральними компонентами. Внаслідок цього полегшується відрив частинок піску або щебеню від моноліту і збільшується знос.

    Знос дорожніх покриттів значно зростає на ділянках доріг із значною інтенсивністю руху, а також в місцях гальмування і розгону автомобілів. Так, властивості транспортного потоку, а саме інтенсивність руху, склад і режим руху транспортного потоку формують основні параметри фізико-механічного впливу транспорту:

    - вертикальне навантаження, обумовлюється вагою і динамічним впливом рухомих по дорозі автомобілів та інших транспортних засобів;

    - горизонтальне навантаження, передану на покриття, яка створюється за рахунок реалізації сил тяги та гальмування транспортних засобів, а також бічних сил в контактах шин з опорною поверхнею;

    - всмоктувальне дію поверхні протектора пневматичних шин, яке проявляється у відриві частинок, зерен піску і щебеню від дорожнього покриття під дією вакуумних сил при великій швидкості руху автомобіля, і залежить від матеріалу і конструкції шини, а також тиску повітря в ній.

    Знос дорожніх покриттів значно зростає також на ділянках доріг із значними поздовжніми, поперечними ухилами і великою кількістю поворотів малих радіусів. В цьому випадку, в зонах контактів коліс автомобілів з дорожнім покриттям виникають значні дотичні напруження [4].

    Процедури утримання доріг протягом зимового періоду, як, наприклад, посипання дороги піском з метою поліпшення зчеплення з дорожнім покриттям, були визнані джерелами високих концентрацій зважених в повітрі частинок, які утворюються в результаті процесу, відомого як «ефект наждачного паперу». Ще більш згубні результати посипання доріг сіллю. Встановлено, що розчини солей надають руйнівну дію на асфальтобетон і кам'яні матеріали, змінюють його фізико-хімічні властивості і структуру. Хімічна стійкість асфальтобетонного покриття, головним чином, визначається стійкістю бітуму і мінерального матеріалу до агресивного впливу розчинів солей.

    Неоднорідність і складність будови матеріалу покриття обумовлюють утворення складного механізму зношування. Залежно від виду структурної будови матеріалу покриття, а також величини і рівномірності зносу його поверхні, той чи інший фактор в процесі

    зношування набуває першочергового значення. Якщо при інтенсивному русі транспортного потоку основним фактором зносу покриття є фізико-механічний вплив, то при малій інтенсивності зношування покриття обумовлений більшою мірою впливом фізико-хімічного впливу кліматичних умов і умов експлуатації.

    В результаті аналізу розглянутих факторів була виявлена ​​проблема складності кількісної оцінки впливу того чи іншого фактора на знос дорожнього покриття. Проведений аналіз дозволяє раціонально вибрати основні чинники для подальших досліджень і виробити ефективний комплекс заходів щодо зниження зносу дорожнього покриття. Реконструкція будівель і споруд неможлива без відновлення або збільшення несучої здатності існуючих будівельних конструкцій. Вона може бути втрачена в результаті їх зносу в процесі тривалої експлуатації; при збільшенні навантаження або перевантаження конструкцій, внаслідок наявності агресивного середовища, помилок при проектуванні і будівництві і ін.

    Збільшення несучої здатності конструкцій неможливо без їх посилення. У зв'язку з цим, перш ніж говорити про перспективи використання зупинитися на методах посилення залізобетонних конструкцій. Це важливо для того, щоб зрозуміти чому вже досить давно за кордоном, а в Росії тільки останнім часом, все більшого поширення набувають технології посилення з використанням композиту.

    Перші відомості про посилення залізобетонних конструкцій, як відомо, відносяться до 1912 року і були виконані в США. У Росії перше успішне посилення відбулося в 1919 році. Воно було здійснено інженером В.К. Струве нарощуванням у вигляді замкнутого перетину по периметру існуючої конструкції і виконано з бетону і додаткової арматури.

    Даний метод посилення має цілу низку переваг, які в ряді випадків неможливо перевершити. Основне з цих переваг -

    органічна ідентичність елементів посилення з існуючими залізобетонними конструкціями. При цьому зберігається основна і дуже важлива властивість залізобетону - його монолітність. Саме цим фактором і викликана висока ефективність даного методу посилення, а також його надійність і довговічність. З урахуванням усього сказаного, даний метод посилення часто називають класичним (універсальним). Конструктивно це представлене в такий спосіб.

    Бібліографічний список:

    1. Ладигін Б.І., Яцевич І.К., Вдовиченко С.Л. і ін. Міцність і довговічність асфальтобетону // Наука і техніка. Мінськ, 1972. С. 288.

    2. Корольов І.В., Фінашін В.Н, Феднер Л.Н. Дорожньо-будівельні матеріали. М .: Транспорт, 1988. 304 с.

    3. Почапський Н.Ф. Полімери в дорожньому будівництві. К .: Вища шк, 1968. 85 с.

    4. Корольов І.В. Дорожній теплий асфальтобетон. К .: Вища шк., 1984. 200 с.


    Ключові слова: WEAR RESISTANCE /ASPHALT CONCRETE /CRUSHING /CONCRETE /REINFORCED CONCRETE STRUCTURES

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити