Главная > Вспененный бетон > Получение бетонов на органогидравлических вяжущих с применением вспененного битума — тема научной статьи по транспорту, читайте безвозмездно текст научно-исследовательской работы в электрической библиотеке киберленинка

Получение бетонов на органогидравлических вяжущих с применением вспененного битума — тема научной статьи по транспорту, читайте безвозмездно текст научно-исследовательской работы в электрической библиотеке киберленинка

?УДК 625.8

ПОЛУЧЕНИЕ БЕТОНОВ НА ОРГАНОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВСПЕНЕННОГО БИТУМА

В.А. Веренько, доктор, д.т.н., А.А. Макаревич, инженер, Центр исследований и испытаний дорожно-строительных и водоизоляционных материалов, БНТУ

Инструкция. Рассмотрен опыт внедрения бетонов на органогидравличе-ском вяжущем, приготовленных с внедрением вспененного битума. Приведены составы материала и его характеристики.

Ключевики: асфальтогранулят, бетон на ОГВ, вспененный битум, дорожные одежки, органоминеральное вяжущее.

Введение

В текущее время главным методом полгого ремонта дорожных одежд улиц городка Минска является метод замещения слоев. Удаляемый при всем этом дробленый материал старенькой дорожной одежки - асфальтогранулят может быть обширно применен для устройства новых конструктивных слоев, в том числе цельных. Одним из более действенных путей его внедрения является изготовление консистенций на органо-гидрав-ли-ческом вяжущем (дальше ОГВ), в процесссе чего происходит восстановление параметров старенького асфальтобетона методом введения в него новых органических и минеральных вяжущих веществ.

В Республике Беларусь устройство покрытий из бетонов на ОГВ начато в 2000 году с устройства покрытия на дороге Новый Двор - Шершуны - Среднее. В том же году силами ПРСО Минскоблдорстрой при научном сопровождении БНТУ было устроено около 4,7 км дорожных покрытий из схожих консистенций на ряде объектов Минской области. В итоге было сэкономлено 72 тонны мазута, 266 тонн битума, 1826 м3 щебня, 9292

кВт/ч электроэнергии. Экономический эффект составил около 61 тыщи баксов США. Состав материала был предложен на основании исследовательских работ БНТУ, в качестве органического вяжущего была применена битумная смесь. В 2003 году был издан муниципальный эталон СТБ 1415 «Бето-

ны на ОГВ». В качестве органического вяжущего он предугадывает внедрение только битумной эмульсии. Начиная с 2005 года при полном ремонте дорожных одежд улиц городка Минска УП «Горре-мавтодор» стало интенсивно внедрять технологии устройства покрытий дорожных одежд из бетонов на ОГВ. Изготовление консистенций делается в мобильной установке КМА 200 конторы Wirtgen. Данная установка позволяет в качестве органического вяжущего использовать как битумную эмульсию, так и вспененный битум.

Особенности технологии вспенивания битума

Разработка вспенивания битума известна с середины 50-х годов XX столетия. Тогда для вспенивания применяли пар, подававшийся под высочайшим давлением, что добивалось использования громоздкого бойлера. В конце 60-х годов в Австралии компания Mobil Oil начала вспенивать жаркий битум прохладной водой, но это приводило к засорению сопел, а режимом образования пены было тяжело управлять. Посреди 90-х эти трудности были преодолены компанией Wirtgen GmbH, что сделало реальным применение вспененного битума в качестве вяжущего.

Вспененный битум получают добавлением маленьких количеств воды (2 - 4 % по массе битума) к жаркому битуму (160 - 180 °C). Когда прохладная вода соприкасается с горя-

чим битумом, термическая энергия от битума передается частичкам воды, которые, превращаясь в пар, делают мелкие пузырьки, окруженные узкой пленкой битума. Это приводит к расширению битума приблизительно в 15 - 30 раз от начального объема. Количество добавляемой воды должно быть рассчитано, исходя из большого расширения и длительности сохранения пены. Повышение количества воды дает большее объемное расширение, но уменьшает время сохранения пены (его охарактеризовывают периодом полураспада пены). Обычно добавление 2 - 4% воды дает применимые объемное расширение и время сохранения пены. Схема получения вспененного битума показана на рис. 1.

Рис. 1. Получение вспененного битума

При всем этом никакой хим реакции не происходит, а просто на маленький просвет времени меняется физическое состояние битума, выражающееся в образовании пены. К собственному обыкновенному физическому состоянию битум ворачивается в течение нескольких минут, а почти всегда меньше, чем в минуту (обычный период полураспада пены составляет 15 секунд). Смешение заканчивается в течение этого же промежутка времени.

Вспенивание битума упрощает смачивание минеральной поверхности и может сделать лучше ее адгезию. При смешивании с размельченным материалом старенькой дорожной одежки вспененный битум, отчасти покрывая большие зерна и прекрасно маленькие, делает своеобразную пасту, объединяющую смесь, потому лучше, чтоб смесь содержала более 5% частиц мельче 0,071 мм. При нехватке маленькой фракции состав может быть улучшен добавлением цемента, извести, минерального порошка либо другого материала с полным прохождением через сито 0,071 мм.

Необходимо подчеркнуть, что температура минерального материала во время смешивания -один из важных причин, влияющих на свойства материла, укрепленного вспененным битумом. При проектировании состава консистенции и параметров вспененного битума следует учесть, что чем ниже окружающая температура, тем паче высочайшими чертами вспенивания (расширение и время полураспада пены) должен владеть используемый битум. Для вспенивания подходят вязкие дорожные нефтяные битумы с пенетра-цией 70 °П и выше. Может быть применение более вязких битумов, но в данном случае качество пены усугубляется и появляется опасность засорения сопел расширительных камер.

Важными преимуществами вспененного битума по сопоставлению с битумной эмульсией являются последующие.

1. Длительное время хранения приготовленного в стационарной установке материала. Готовая смесь может складироваться и храниться длительное время, не теряя собственных параметров при укладке и уплотнении.

2. Резвый набор прочности материала после укладки и уплотнения. В связи с этим открытие движения и устройство слоев защиты может быть произведено в более ранешние сроки по сопоставлению с материалом, приобретенным с внедрением битумной эмульсии.

3. Низкая цена материала, для вспенивания применимы вязкие битумы без добавок, нет необходимости в использовании дорогостоящих эмульгаторов.

Результаты исследовательских работ

Исследование параметров битумов, применимых для вспенивания, делается с внедрением лабораторной установки Wirtgen WLB 10 (рис. 2). Для использования в дорожных покрытиях ЦНИИ ДСГМ при участии лаборатории УП «Горремавтодор» были подобраны составы бетонов на ОГВ на вспененном битуме, удовлетворяющие требованиям СТБ 1415, для консистенций марок II и III. Для способности использования разработанных составов в течение всего строительного сезона произведен перерасчет содержания компонент консистенции на широкий спектр влажности асфальтогранулята. Состав материала приведен в табл. 1.

Рис. 2. Установка Wirtgen WLB 10

Таблица 1 Составы бетонов на ОГВ на вспененном битуме

Влажность асфальто-гранулята Материал Содержание в консистенции

Марка II Марка III

1,0 % Асфальто-гранулят А1 100% 100%

Вспененный битум 4,59 % сверх 100 % 3,06 % сверх 100 %

Цемент марки 400 2,55 % сверх 100 % 2,04 % сверх 100 %

Вода 6 % сверх 100 % 6 % сверх 100 %

3,11 % Асфальто-гранулят А1 100% 100%

Вспененный битум 4,5 % сверх 100 % 3 % сверх 100 %

Цемент марки 400 2,5 % сверх 100 % 2 % сверх 100 %

Вода 4 1% 0 оо 4 1% 0 оо

5 % Асфальто-гранулят А1 100% 100%

Вспененный битум 4,42 % сверх 100 % 2,95 % сверх 100 %

Цемент марки 400 2,45 % сверх 100 % 1,96 % сверх 100 %

Вода 2 % сверх 100 % 2 % сверх 100 %

Таблица 2 Характеристики вспененного битума

Температура вспенивания, °С Содержание воды для вспенивания, % от массы битума Коэффициент расширения, разы, более Время полураспада пены, с, более

160 - 175 2 - 4 12 10

Для вспенивания употребляют вязкий дорожный битум марки БНД 60/90 с пенетрацией не ниже 70 °П. Требования к условиям вспенивания битума и показателям вспененного битума приведены в табл. 2. Характеристики бетонов на ОГВ, приготовленных по обозначенным составам в смесителе КМА200 в возрасте 14 (крепкость при сжатии при 50 °С) и 28 (все характеристики) суток, приведены в табл. 3.

Таблица 3 Характеристики бетонов на ОГВ

Наименование показателя Значение показателя Требование СТБ 1415

марка II марка III

Водонасыщение, % по объему 3,42 4,72 0,5-10,0

Набухание, % по объему 0,08 0,12 менее 1,0

Индекс сопротивления пластическим деформациям 1,18 1,06 более 1,0

Индекс температурной трещиностойко-сти 0,53 0,48 более 0,4

Наибольшая структурная крепкость 2,26 1,96 более 1,8

Предел прочности при сжатии при температуре 323 К (50°С), МПа, в возрасте: 14 сут. 28 сут. 0,75 1,06 0,64 0,89 более 0,6 более 0,8

Коэфф. морозостойкости в брутальной среде 0,77 0,76 более 0,6

Общий уровень надежности 0,85 0,73 более 0,6

Заключение

Применение вспененного битума позволяет получить материал высочайшего свойства, по многим прочностным и эксплуатационным показателям превосходящий бетон на ОГВ на битумной эмульсии. Тем отпадает необходимость в использовании дорогостоящих эмульгаторов и сложного оборудования.

Литература

1. Веренько В.А. Бетоны на органогидравли-

ческих вяжущих для устройства конструктивных слоев дорожных одежд // Задачи надежности дорожных одежд городских улиц и дорог: Сб. тр. интернациональной научно-технической конференции. - Мн.: БНТУ, 2005. - 212 с.

2. Костельов М.П., Хаккерт Я., Долгилевич

Ю.П. Опыт внедрения технологии прохладной регенерации дорожных покрытий в США: Каталог-справочник «Дорожная техника - 2005».

Рецензент: В.А. Золотарев, доктор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 5 декабря 2007 г.

Вспененный бетон , ,

  1. Пока что нет комментариев.
  1. Пока что нет уведомлений.