• Предварительное термоциклирование образца битума и возникновение усадочных напряжений приводит к повышению температуры растрескивания образца от температурных напряжений: после 5 циклов охлаждения — нагревания образца без возможности его свободного перемещения Гр повысилась на 4 °С.

    Температура растрескивания асфальтобетонов возрастает также вследствие усадочных напряжений, проявляющихся в свободно лежащих образцах при их термоциклировании. В этом случае усадочные напряжения возникают в битумной пленке, адсорбированной на поверхности минерального наполнителя, и приводят к растрескиванию образцов при более высоких температурах. Как было установлено, при термоциклировании свободно лежащих образцов асфальтобетонов в температурном интервале от 30 до -16 °С через 40 циклов возрастает на 7-12 °С, причем более интенсивно в образцах на битуме со структурой, близкой к золю и близкой к гелю.

    Оценка качества битумов по структурным методам, основанным на испытании битумов с неравновесной структурой, не может дать достоверной характеристики эксплуатационных свойств битумов. При исследовании старения битумов или битумоминеральных композиций образцы необходимо испытывать с сохранением надмолекулярной структуры, установившейся в них в тех или иных условиях.

    Таким образом, превращения структуры, происходящие в битумах в эксплуатационном диапазоне температур, сопровождаются значительной усадкой объема, что характерно для фазовых переходов первого рода, и в существенной степени отрицательно влияют на трещиностойкость битумов и битумоминеральных композиций. Использование установленных закономерностей этих процессов при выборе битумов и проектировании составов битумоминеральных композиций позволяет создавать трещиностойкие и устойчивые к старению покрытия.


  • Об усадочных деформациях в асфальтобетонах можно судить по изменению их плотности. Данные о росте усадочных деформаций, полученные дилатометрическим методом и измерением плотности асфальтобетона, показали хорошее их совпадение. На основе определения плотности образцов при 20±0,1 °С было изучено влияние содержания битума в смеси и природы минерального наполнителя на усадку асфальтобетонов при термоциклировании в интервале температур от 30 до -18 °С. В асфальтобетонах с большим содержанием битума, как следовало ожидать, усадочные деформации более высокие. Через 100 циклов термоциклирования в асфальтобетоне с содержанием 8% битума усадка была на 80% выше, чем в образце, содержащем 6,5% битума.

    Природа минерального наполнителя также значительно влияет на усадочные процессы в асфальтобетоне. Так, чем более полярный минеральный наполнитель (более высокая диэлектрическая проницаемость), тем меньше усадка в асфальтобетоне, то есть битумное связующее, адсорбированное на более полярной поверхности наполнителя, в меньшей степени склонно к фазовым превращениям, что проявляется в меньшей усадке битумоминеральной композиции с таким наполнителем. В асфальтобетоне на известняке, диэлектрическая проницаемость которого 7,2, усадка через 100 циклов термоциклирования была в 3 раза больше, чем у асфальтобетона на диабазовом порфирите, которого равна 8,4.

    Усадка в асфальтобетонах, связанная с фазовыми превращениями в битумах, вызывает в покрытиях, не имеющих возможности свободно перемещаться, усадочные напряжения. Так, при испытании в установке УОНДА 1420 защемленного по концам образца асфальтобетона на битуме марки БН 60/90 при его термоциклировании в интервале температур от 5 до -20 °С было обнаружено появление возрастающих усадочных напряжений.


  • На основе дилатограмм для асфальтобетонов на битумах различных структурных типов было установлено следующее. В асфальтобетонах на битумах с одинаковой пенетрацией при 25 °С, по мере перехода структуры от золя к золь — гелю усадка уменьшается и затем снова возрастает при переходе структуры битума от золь — геля к гелю. Значительно меньшая усадка наблюдается у асфальтобетона на маловязком битуме марки БН 130/200.

    Полученные экспериментальные данные позволили установить математическую зависимость для расчета линейной усадки асфальтобетонов:

    Для асфальтобетонов с наполнителем из известняка, имеющим нулометрию типа Г по ГОСТ 9128-84, содержащего 6,5% (масс.) битумов марок 60/90 и 130/200, для температурного цикла от 24 до -48 °С значение / можно определить по интервалу пластичности битума.

    Скорость роста усадки в асфальтобетоне существенно зависит от интервала температурного цикла. Чем шире температурный интервал охлаждения — нагревания, тем больше усадочные деформации. Причем, чем больше сдвинут температурный интервал цикла в сторону высоких температур, тем больше усадка. При одинаковом интервале температур, равном 40 °С, усадочная деформация образцов, выдержанных при температурном цикле от 30 до -10 °С, значительно выше, чем при цикле от 10 до -30 °С, что вполне закономерно.

    Представленная ранее схема протекания усадочных процессов в битумоминеральной композиции позволяет объяснить гораздо большую усадку битума в битумоминеральной композиции по сравнению с усадкой свободного битума и описать соотношение между усадкой асфальтобетона и усадкой битума в виде:


  • Вероятно, усадочные процессы, проявляющиеся в битумах вследствие их старения, являются основной причиной усадки в битумоминеральных композициях.

    Как было показано в, битумное связующее при эксплуатационных температурах находится в неравновесном термодинамическом состоянии, которое в смесях с наполнителем выражается в большей степени. По мере снижения температуры вследствие сближения высокомолекулярных структурных элементов, потерявших подвижность при более высоких температурах, могут образовываться упорядоченные микроструктуры, в которых установились связи, не разрывающиеся даже при высоких температурах. Такие равновесные структуры, образованные за счет высокомолекулярных компонентов битума, являются более плотными по сравнению с неупорядоченными неравновесными структурами и обеспечивают более высокую прочность контактов наполнитель — связующее — наполнитель.

    При последующем нагревании расширению в целом битумоминеральной композиции препятствуют возросшие силы сцепления между частицами минерального материала. Расширяющийся при этом свободный битум вынужден заполнять не только тот объем, который он занимал до охлаждения, но и часть объема пор композиции. Это проявляется в появлении остаточных деформаций (усадки) и возрастании прочности на сжатие при 50 °С образцов битумоминеральных композиций после их термоциклирования в интервале температур от 30 до -16 °С. После охлаждения при последующем нагревании в поры композиции затекает несвязанный битум, что подтверждается уменьшением пористости композиции в процессе термоциклирования и усадки ее объема.

    Усадка в асфальтобетонах регистрировалась на дилатограммах, полученных при охлаждении — нагревании образца.


  • Наиболее интенсивное изменение температуры растрескивания битумов наблюдается за первые 20 циклов охлаждения — нагревания, после чего она возрастает незначительно. Найменьшее увеличение температуры растрескивания наблюдается в маловязком образце остаточного битума марки БН 130/200, а также в образце битума 29 со структурой, близкой к золю. В наибольшей мере (на 7 °С) возрастает температура растрескивания в окисленном битуме марки БНД 60/90 и на 5 °С — в остаточном битуме марки БН 60/90.

    У битумов дорожных марок и строительных, полученных из арланской нефти, температура растрескивания при циклическом охлаждении — нагревании возрастает более интенсивно также по мере перехода битумов от маловязких к высоковязким.

    Усадочные явления, проявляющиеся при фазовых превращениях в битумах, находящихся в свободном состоянии, происходят также и в битумоминеральных композициях. Однако объяснение причин этого явления в битумоминеральных композициях иное. Так, Г. Литтефильд, изучая температурные деформации асфальтобетонов при циклическом охлаждении — нагревании, обнаружил значительную их усадку, которую он объяснил испарением легких фракций из битума. Однако испарение легких фракций из битума при температурах ниже 80- 90 °С не происходит; наоборот, масса битумов при этих температурах возрастает. Ю. Е. Никольский также показал в своей работе, что при циклическом изменении температуры в асфальтобетоне проявляются остаточные деформации. Накопление остаточных деформаций при низких температурах Ю. Е. Никольский и А. М. Большухин объясняют доуплотнением асфальтобетона при охлаждении.


Метки

адсорбционный александрович алексеевич анализ андреевич арист асфальт асфальтобетон атака башкирии бесшовный биметаллический бнд 60/90 бнд 90 бнд 90/130 бнд 130/200 бн 90 боевой борисович будущее быстрый вагон важный васильевич ввод величина вениамин верхний вклад вновь внутренний водонасыщения возрастание вопрос выбор вывод выксунского высококачественный высокомолекулярный георгиевич год гордость григорьевич групповой гудрон давидович давление деталь деформирование диэлектрический днепровский добавка достижение ефимович жидкий заготовка западносибирский затрата зимний известняк известняковый изотермический индекс интенсивный интервал иосифовича использовать кинетика киров кислота климатический книга коллоидный коэффициент кристаллизация кристаллический крошка крупман кубовая кубометр леонидович линейный максимальный масло масса месторождение метод механизм механик минимальный минус михаил михайлович модернизация модуль моисеевич молекулярный мунайлы нагревание начинать незначительный непосредственный низкотемпературный николаевич обеспечивать образец объемный олег описать оптимальный органический орден основание остаток отклонение павлович перемещение переохлаждение переработка пересыщения петрович петровна плавка поверхностный повысить подвижность пожалуй полностью получать порошок последующий постоянный поток предельный принципиальный принять природа присадка производительность производство проницаемость процесс работать размер размягчение раствор растворимость растяжение расширение реакция реализация резиновый родной розенштрах ромашкинской рост ряд связанный связующий сектор селиверстович семенович сергеевич серна склад служба событие содружество создать солдат средства срок старший стеклообразный строительство схема счет считать сырье термодинамический термообработка толщина тонна тот точка тысяча убедительный узкий украинский упругость усадка усадочный успех участник участок учет фабрика факт фактор федорович фракционный характеризовать характеристика хрупкость частица человек широкий эдуард экспериментальный энергетик энергия этап эффект яковлевич яковлевна 12 16 17 35 40 60/90 и бн 70 90 и бн 130 90/130 120 150 160 250 1420 deg

 

Май 2012
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июн    
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

Категории