© В. О. Золотарьов, докт. техн. наук,
професор кафедри,
ORCID: 0000-0003-2132-9289,
е-mail: kafedratdsm@gmail.com
(Харківський національний автомобільно-дорожній університет)
ПРО ДОЦІЛЬНІСТЬ ЗАМІНИ ІНДЕКСУ ПЕНЕТРАЦІЇ БІТУМІВ
КОЕФІЦІЄНТОМ ЇХ ТЕМПЕРАТУРНОЇ ЧУТЛИВОСТІ
DOI: 10.33868/0365-8392-2025-2-283-78-88
Анотація. Бітум є типовим термопластичним в’яжучим, яке залежно від температури може бути текучим або крихким. Критерієм його текучості є температура розм’якшеності (Трозм) за кільцем і кулею, а крихкості (Ткр) відповідна низька температура, що визначається за методом Фрааса. Інтервал пластичності за цими показниками змінюється в широких межах залежності від пенетраційної марки та типу бітумів. Для оцінки такої зміни майже 100 років використовується індекс пенетрації, що нормується стандартами різних країн залежності від кліматичних умов та категорій доріг.
Недоліками цього умовного показника є: обмеження температурної зони його визначення інтервалом зміни пенетрації від 25 ºС до температури розм’якшеності та неможливість оцінки опору зсуву бітуму в межах: тем-пература від розм’якшеності – температура 25 ºС і тим більш, від температури розм’якшеності – темпера-тура крихкості. Заміна цього критерія фізичним показником температурної чутливості бітумів дає можли-вість визначати опір зсуву будь-яких бітумів в будь-яких температурних умовах і передбачати їхній вплив на зсувостійкість та тріщиностійкість асфальобетонів. Показник, що пропонується, базується на попередньо встановлених закономірностях, а саме: пенетрація бітуму є характеристикою опору його зсуву. Цей опір одна-ковий для всіх дорожніх бітумів: за температури розм’якшення він становить 0,015 МПа, а за температури крихкості – 31 МПа. Температурні залежності опору зсуву та пенетрації є ідентичними. Це дає змогу визначати опір зсуву бітумів у діапазоні температур Ткр та Трозм. Температурні залежності пенетрації для різних бітумів мають різний нахил і перетинаються за середньої температури, що відповідає напруженням 0,21 МПа або пенетрації 31 × 0,1 мм.
Встановлення температур, що відповідають пенетрації 1,25 × 0,1 мм, 31 × 0,1 мм та 800 × 0,1 мм, дає змогу визначити напруження зсуву бітумів за будь-якої температури в межах індексу пенетрації від -2,0 до +2,0.
Про дієздатність встановлених закономірностей свідчить результат обробки літературних даних, що стосуються бітумів типів «золь» та «золь-гель».
Ключові слова: температурна чутливість, індекс пенетрації, інтервал пластичності, критичні температури, крихкість, розм’якшеність, напруження зсуву, надійність.
References
1. Pfeiffer J. Ph, Van Doormal P.M. (1936). The reological prop-erties of asfaltique bitumens. Journal of the Institute of Petroleum Thechnologi USA, 22, 414-440.
2. Gerritsen A. (1995). Les liants hydrocarbones. Bitume fabrica-tion, caracteristiques et selection ENPCh, 19.
3. Zolotariov V. O., Pyrih Ya. I. (2018). Standartization of oil pav-ing. Ving viscous bitumen in Ukraine. Dorogy i Mosty Journal, 91-105.
4. Mai Lan NGUYEN. (2009). Les enrobes bitumineux. Tom 1. Paris. L’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, RGRA, 228. Reterieved from https://www.researchgate.net/profile/Mai-Lan-Nguyen-2/publication/38320624_Etude_de_la_fissuration_et_de_la_fatigue_des_enrobes_bitumineux/links/545c93620cf27487b44b34e6/Etude-de-la-fissuration-et-de-la-fatigue-des-enrobes-bitumineux.pdf
5. Molenaar J. M. M., Hagos E. T., Van Yen M. E. C. (2004). An in vestigation into the specification on rheoloqical properties of poly-mer modified bitumen. Proceedings 3rd Eurosphalt & Eurobitume Congress. Vienna, 2, 2080-2087.
6. Carre G., Lorent D. (1964). Relation entre la penetration et la viscosite des bitumes. Bulletin de L’Association Francaise de Tech-niciens du Petrole, 157.
7. Van der Poel. (1954). A general system describing the visco-elastic proprieties of bitymens and ITS relation to routine test data. J. Appl. Chem, 4, 221.
8. Heukelom W. (1975). Une methode amelioree de caracterisa-tion des bitumes pas leurs proprietes mecaniques. Bull. Liaison Labo. P.et Ch, 76, 55-63.
9. Zolotarev V. (2021). Bitumen penetration and shear resis-stance relation, IN: 7th Eurosphalt & Eurobitume Congress, 39.
10. Zolotarev V. (2022). Methods de termining stresses at key temperatures. Construction and Building Materials, 345, 128365.
11. Zolotarev V. (2001). Relations generalisees liant la penetra-tion aux points de ramolissement et de fragilite des bitumes routiers RGRA, 794, 37-40.
12. Quedeville A. (1972). La transition vitreuse du bitume. Bull. Liaison labo. P.et Ch., 61, 125-135.
13.Sang-Soo Kim. A. (2018). New Test for Asphalt Quali-ty:Asphalt Binder Cracking Device (ABCD). Ohio Asphakt Paving Conference, 6-2, 30.
14. Eckmann B. (2016). New bitumen performance indicators. A feasibility study. E&E Congres Prague. Czech Republique, 11.
15. Saal R.N.I. (1955). Mechanical testing of asphaetic bitumen. 4th World Petroleum Congress. Rome. Section V. A. Paper 3, 1-17.
16.Corte J.-F. Brosseud Y., Simoncelli J-P, Caroff G. (1994). Ines-tigation rutting of asphalt surface layers: influence of binder and loading configuration. Transportation research Record. 1436.1, 28-37.
17. Migliori F., Daligault, A.Moginengo J-Ch (1996). Etude du comportement basse temperature des bitumes routiers. Application du Bending Beam Rheometer. Bulletin de liaison des laboratories ponts et chausses.
18. Zolotarev V. (2022). Methodes for determining stresses at key temperatures. Construction and Buildin Materials, 345, 128365.
19. Zolotarev V. O. (2024). On the convergence of quality indica-tors of road bitumen for penetration and Superpave Systems. Avtoshliakhovyk Ukrainy Journal, 77-90. DOI: 10.33868/0365-8392-2024-2-279-86-99
20. Chappat M., et Plaut, J. (1982). Bitume un peu de mathema-tiques. Revue General des routes et de l’amenagement, 765, 87-8.