• В битумах со структурой золь переход в равновесное состояние не фиксируется как на микро-, так и на макроуровнях. По всей видимости, упорядочение структур в битумах происходит в соответствии с теорией Дерягина — Ландау — Ферлея — Овер-бека (ДЛФО) при дальнем межмолекулярном взаимодействии.

    Таким образом, установленные аналогии в зарождении, кинетике образования дисперсной фазы и формирования равновесных структур в битумах с процессами кристаллизации позволяют считать эти процессы в битумах фазовыми переходами первого рода. Причем установившуюся равновесную структуру б дисперсной фазе битумов можно отнести по аналогии для периодических коллоидных структур к полукристаллической.

    Кроме того, степень свободы перемещения верхнего слоя покрытия при одной и той же ширине зависит от конструкции дорожной одежды. Например, при наличии толстого слоя песчаного основания с малым коэффициентом внутреннего трения будет, очевидно, максимальной свобода перемещения покрытия (с = 0), что обеспечит минимальную величину температурного напряжения в нем. Однако в этом случае несколько уменьшится в целом несущая способность покрытия. По всей видимости, при конструировании дорожных одежд можно найти оптимальное решение этого вопроса. Таким образом, для реальных битумных и битумоминеральных дорожных покрытий коэффициент составляет от 0 до 1.

    При низких температурах в дорожных покрытиях появляются также участки, на которых возникают дополнительные сжимающие и растягивающие напряжения от неравномерного поднятия при замерзании грунтового основания, имеющего различное водонасыщение по ширине и длине дороги. Напряжения, возникающие в асфальтобетоне при зимнем поднятии грунтового покрытия, будут определяться выражением:


  • Напряженное состояние покрытий и основные характеристики трещиностойкости

    В дорожных асфальтобетонных покрытиях под действием разнообразных эксплуатационных нагрузок возникают напряжения. Растрескивание покрытий происходит в том случае, когда величина возникших в них растягивающих напряжений достигнет или превысит прочность покрытий при растяжении. Выделяют следующие разновидности напряжений в дорожных покрытиях.

    1) растягивающие температурные напряжения вследствие невозможности свободного перемещения покрытий при охлаждении от;

    2) напряжения, вызванные поднятием грунтового основания при отрицательных температурах;

    3) растягивающие напряжения при торможении или ускоряющемся движении автотранспорта;

    4) периодические изгибающие напряжения под действием транспорта.

    Эти напряжения возрастают при старении покрытия.

    Рассмотрим более подробно условие трещинообразования битумоминерального дорожного покрытия под действием перечисленных напряжений.

    В конструкциях, работающих в условиях невозможности свободного перемещения, при охлаждении на согласно при линейном напряженном состоянии возникает температурное напряжение от и при объемном напряженном состоянии согласно

    Битумные и битумоминеральные дорожные покрытия при охлаждении находятся в плоском напряженном состоянии, для которого может быть больше 0, поскольку ширина дорожных покрытий может составлять от 6 до 50 и более метров, при которой практически исчезает возможность свободы его перемещения в поперечном направлении.

    Изменение структуры в этих битумах на микроуровне в процессе перехода в равновесное состояние не было зафиксировано.


  • Показатель Аврами для битумов, содержащих 25% асфальтенов и 16, 25 и 35% парафинонафтеновых углеводородов, равен 1,2, что несколько выше, чем у образца битума № 9, содержащего примерно 8% парафинонафтеновых углеводородов. Это незначительное различие в показателях свидетельствует о возможном одновременном или последовательном протекании процессов формирования структур, обладающих различными механизмами. Однако и при значении показателя Аврами, равном 1,2, кристаллы в битумах не образуются, что подтверждается исследованиями образцов с помощью поляризационного микроскопа.

    На отсутствие кристаллизации указывает также и небольшое, уплотнение битума при формировании равновесной структуры, равное примерно 0,55%, тогда как при кристаллизации полимеров уменьшение объема достигает 10-15%. Таким образом, в битумах с пересыщениями, меняющимися в широких пределах (за счет увеличения концентрации асфальтенов, изменения растворяющей способности мальтенов или переохлаждения битумных расплавов), могут формироваться лишь частично упорядоченные структуры, не достигающие совершенства, характерного для кристаллов. Изучение структур битумов с помощью электронного микроскопа (методом снятия реплик, а также в отраженном свете) позволило предположить, что в процессе формирования равновесных структур в битумах со структурой гель изменяется их морфология на микро- и макроуровнях (частицы дисперсной фазы укрупняются и их концентрация увеличивается). В битумах с промежуточной структурой золь -гель ее переход в равновесное состояние характеризуется образованием укрупненных надмолекулярных структур на макроуровне.


  • Степень упорядочения и совершенство образовавшихся равновесных частиц новой фазы в битумах невысоки. Об этом свидетельствует низкое значение показателя Аврами, равное 1. При таком значении показателя при гетерогенном зародышеобразовании центров новой фазы, которое характерно для битумов, согласно возможно образование кристаллов в виде дендритов, которые отличаются несовершенством и медленным одномерным их ростом, то есть формирование равновесных структур в битумах, вероятно, завершается построением каких-то упорядоченных областей дисперсной фазы со степенью упорядочения, близкой несовершенным кристаллам.

    Кристаллические структуры в равновесных битумах не были обнаружены ни одним из методов, обычно применяемых для фиксирования непосредственно кристаллических структур,- с помощью поляризационного микроскопа, по рассеянию рентгеновских лучей под большим или малыми углами.

    Интересно отметить, что значения показателя Аврами для образцов битумов с 17 и 25% асфальтенов и 35 и 8% парафинонафтеновых углеводородов, одинаковы и равны 1. Идентичность равновесных структур в этих битумах, несмотря на значительное различие в групповом составе, обусловлена одинаковой растворимостью дисперсной фазы в дисперсионной среде этих битумов. Так, значения температур при которых существуют в этих битумах насыщенные растворы, совпадают и равны примерно 146 °С. Очевидно степень пересыщения растворов этих битумов при охлаждении одинакова, что и обеспечивает построение идентичных структур при изотермическом выдерживании.


  • Формирование равновесной структуры в битуме в процессе изотермического выдерживания при различных температурах вызывает уменьшение его объема и уплотнение. Причем изменения битума и его предельного напряжения сдвига при изотермическом выдерживании идентичны. Уплотнение битума происходит с наибольшей скоростью при 50 °С, то есть при той же температуре, при которой наблюдается и максимальное изменение в процессе выдерживания этого же образца битума по аналогичному режиму.

    На основе полученных значений были построены в координатах Аврами изотермы формирования равновесных структур в битуме. Наряду с этим были построены и изотермы формирования равновесных структур в битуме на основе данных изменения предельного напряжения сдвига при выдерживании образца битума № 8 по аналогичному режиму. Использовались значения предельного напряжения сдвига в исходном и равновесном состояниях, а также после выдерживания в течение времени.

    Изменение и в битумах в процессе формирования равновесных структур в координатах Аврами выражается прямолинейной зависимостью, что свидетельствует об идентичности этого процесса процессу кристаллизации. При этом одинаковый наклон изотерм изменения и свидетельствует о том, что степень упорядочения структуры битумов можно определять по выведенному для соотношению, используя показатели, пропорционально связанные с изменением объема при формировании равновесных структур, в частности, предельное напряжение сдвига.

    Наклон изотерм формирования равновесных структур в битумах в интервале 80-20 °С, построенных по изменению и, одинаков, что также свидетельствует об идентичности равновесных структур, образующихся в битумах при этих температурах, рост которых контролируется диффузионными процессами в системе в целом, а также на границе фаза — среда по закономерностям, характерным для кристаллизации.


Метки

адсорбционный александрович алексеевич андреевич арист асфальтобетон башкирии бнд 60/90 бнд 90 бнд 90/130 бнд 130/200 бн 90 борисович васильевич величина вениамин верхний вклад внутренний водонасыщения вопрос вывод высокомолекулярный георгиевич григорьевич групповой гудрон давидович деформирование диэлектрический добавка ефимович западносибирский зимний известняковый изотермический интенсивный интервал кислота климатический коллоидный коэффициент кристаллизация кристаллический крошка крупман кубовая линейный максимальный масло масса месторождение метод механизм минус михаил михайлович модуль молекулярный мунайлы незначительный непосредственный низкотемпературный образец объемный оптимальный органический павлович перемещение переохлаждение пересыщения петрович поверхностный порошок последующий постоянный предельный проницаемость процесс раствор растворимость реакция резиновый ромашкинской рост ряд связанный связующий селиверстович семенович сергеевич серна служба средства срок стеклообразный строительство счет сырье термодинамический толщина тонна тот точка тысяча узкий усадка усадочный факт федорович фракционный хрупкость частица человек широкий эдуард экспериментальный энергия эффект яковлевич 16 17 35 70 90/130 150 160 250 1420 deg

 

Май 2010
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Апр   Июн »
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

Категории