DOI: 10.33868 /0365-8392-2021-1-265-43-51
© А. М. Онищенко, доктор технических наук, заведующий кафедрой мостов, тоннелей и гидротехнических сооружений, e-mail: onyshchenko.a.m.ntu@gmail.com, ORCID: 0000-0002-1040-4530 (Национальный транспортный университет);
© В. А. Зеленовский, заведующий отделом технологий дорожных работ, e-mail: zelenovladimir@gmail.com, ORCID: 0000-0001-5834-5456 (ГП «ГосдорНИИ»)
Анализ экспериментальных исследований физико-механических свойств епоксиасфальтобетона для его использования в качестве мостового покрытия на автомобильных дорогах
Аннотация. Рассматриваются вопросы улучшения качества покрытий на автодорожных железобетонных, сталежелезобетонных мостах или металлических мостах с ортотропной плитой. Предложены конструктивные решения повышения работоспособности и усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий. Приведены результаты анализа экспериментальных исследований физико-механических свойств епоксиасфальтобетона. Показана эффективность применения эпоксидных компонентов в составе асфальтобетонных смесей, которые значительно улучшают физико-механические свойства битума. По результатам экспериментальных лабораторных испытаний приведен сравнительный анализ свойств епоксиасфальтобетонов и выходных асфальтобетонов на вязком и разреженном битумах. А также, проанализировано влияние продолжительности и температуры отверждения эпоксидных составляющих на свойства епоксиасфальтобетонов.
Проблематика. В современных условиях высокоскоростного интенсивного движения транспортных средств, мощных транспортных нагрузок и частых неблагоприятных погодно-климатических факторов, возникающих на территории нашей страны, повышение долговечности покрытий на мостах с целью увеличения межремонтных сроков и снижение затрат, связанных с эксплуатационным содержанием, требует особого внимания.
Одной из основных причин низкой продолжительности асфальтобетона является свойства битума, из всех его составляющих является чувствительным к транспортным нагрузкам и погодным условиям [1, 2].
Сейчас самым распространенным типом покрытий на мостах есть асфальтобетонные покрытия, изготовленные на основе битумов нефтяных дорожных вязких [1, 2]. Однако, в условиях современного интенсивного грузового транспортного движения обычные асфальтобетоны не способны обеспечить необходимые физико-механические свойства покрытий и их проектные срок службы. Одним из эффективных способов повышения качества и долговечности асфальтобетонных покрытий на автодорожных мостах является модификация битумов путем применения в качестве основного материала термореактивные полимерные добавки, в нашем случае – эпоксидные составляющие (эпоксидная смола и ее отвердитель).
Цель работы. Выполнение работы по анализу экспериментальных исследований физико-механических свойств епоксиасфальтобетона заключается в изучении возможности его применения в качестве мостового покрытия на автомобильных дорогах. А также подтверждение эффективности в решении вопроса по достижению увеличенной усталостной долговечности таких покрытий при различных частотах нагрузки за счет повышения колиестойкости, прочности, трещиностойкости и одновременно решения Не менее актуальным вопрос о минимизации затрат на ремонтно-строительные работы при эксплуатации мостов.
Для достижения указанной цели проведен комплекс исследовательских работ по сравнением епоксиасфальтобетонов и асфальтобетонов на вязком и разреженном битумах:
— определение средней плотности;
— определение водонасыщения;
— определение прочности при температурах 0 ° С, 20 ° С и 50 ° С;
— определение коэффициента водостойкости;
— определение влияния продолжительности и температуры отверждения епоксискладових на свойства епоксиасфальтобетонив.
Материалы и методы. Асфальтобетонные покрытия на ортотропной или железобетонной плите проезжей части моста с улучшенными физико-механическими свойствами за счет использования в качестве модификатора битума термореактивные полимерные добавки.
Результаты. Проведен анализ экспериментальных исследований физико-механических свойств епоксиасфальтобетона и определена эффективность его применения для улучшения качества покрытий на автодорожных мостах и повышения их долговечности. Проведен комплекс исследований с целью сравнения свойств епоксиасфальтобетонов и выходных асфальтобетонов на вязком и разреженном битумах.
Выводы. Для повышения усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий на автодорожных мостах в современных условиях высоких интенсивностей движения транспортных средств в нашем регионе с широким диапазоном эксплуатационных температур, необходимо разрабатывать новые решения по применению строительных материалов. Именно поэтому, проведение исследований физико-механических свойств асфальтобетонов улучшенных термореактивными полимерными добавками с целью определения действительной их эффективности в повышении колиестийкости, прочности и трещиностойкости покрытий на их основе сегодня актуальным вопросом.
Применение епоксиасфальтобетонного покрытия на ортотропной или железобетонной плите проезжей части моста требует особого внимания с целью установления оптимальной продолжительности и температуры отверждения епоксискладових, что кардинально могут влиять на его физико-механические свойства и определение технологии приготовления.
Ключевые слова: епоксиасфальтобетон, епоксиасфальтобетонна смесь, физико-механические свойства епоксиасфальтобетона, состав епоксиасфальтобетонных смесей, эпоксидная смола, дорожный битум, модификация битума, свойства битума, долговечность мостового покрытия, покрытия на мостах, железобетонная плита проезжей части.
References
1. Onyshchenko A. M. (2017). Scientific basis for improving the stability of asphalt concrete pavement to the formation of a track on road bridges (Doctoral dissertation). Proquest Dissertations and Theses. Ph.D (Ing.) Kyiv. Retrieved July 13, 2020 from https://u.to/C785GQ [in Ukrainian]
2. Onyshchenko A. N. (2008). Increase of longevity of asphalt – concrete’s layers for an account the use of polymeric latexes: dissertation for a scientific degree Candidate Engineering Sciences. Kyiv, 21. Retrieved July 13, 2020 from https://u.to/xEIhFg [in Ukrainian]
3. Lavrukhin V., Kalgin Yu., Erofeev V. (2001). Ustalostnaya dolgovechnost’ asfal’tobetonov na modifitsirovannykh bitumakh. [Fatigue life of asphalt concrete based on modified bitumen]. Russia, Saransk, Vestnik mordovskogo universiteta, 3–4, 128–135. Retrieved January 16, 2001 from https://u.to/O8T5Gg
4. Kishchinsky S. V., Kopinets I. V. (2018). Provesty doslidzhennya ta rozrobyty enerho ta resursozberihayuchi tekhnolohiyi vlashtuvannya dovhovichnykh dorozhnikh pokryttiv z vykorystannyam termoreaktyvnykh modyfikatoriv asfalʹtobetonu z epoksyskladovoyu. Zvit pro naukovo-doslidnu robotu. Kyiv. [in Ukrainian].
5. Peijun Xu, Peiliang Cong, Huan Ye, Shuanfa Chen. Modification of Epoxy Asphalt by Hyperbranched Polyester. (2013). Materials Science and Technology II. Xi’an, 716, 379–382.
Retrieved July 15, 2020 from https://u.to/h9ktFg
6. Alabaster D., Herrington P. R., Waters J. (2012). Ultra long life low noise porous asphalt. The Journal of the Acoustical Society of America. Hong Kong, 131, 4, 131, 4:3225. Retrieved July 22, 2020 from https://u.to/7-EtFg
7. Jianming Wei, Yuzhen Zhang. (2012). Study on the Curing Process of Epoxy Asphalt. China, Beijing, Journal of Testing and Evaluation, 40, 7, 1–8. Retrieved January 20, 2021 from https://u.to/HMv5Gg.
8. Yang Kang, Mingyu Song, Liang Pu, Tingfu Liu. (2015). Rheological behaviors of epoxy asphalt binder in comparison of base asphalt binder and SBS modified asphalt binder. Construction and Building Materials. Chins, Hong Kong, 12–18.
9. Kozhushko V. P., Bylʹchenko A. V., Kyslov A. H., Berezhnaya E. V., Bezbabycheva O. Y, Buhaevskyy S. A., Krasnov S. N., Krasnova E. S. (2016). Povyshenye dolhovechnosty avtodorozhnykh mostov. Monohrafyya [Increasing the durability of road bridges. Monograph]. Ukraine, Kharʹkov, 236. (Information and documentation). [in Ukrainian].
10. State Standard of Ukraine. (2001). DSTU 4044-2001 Bitumy naftovi dorozhni v’yazki. Tekhnichni umovy. [Bitumens are oil road bindings. Specifications]. Kyiv, 15. (Information and documentation) [in Ukrainian].
11. State Standard of Ukraine. (2012). DSTU B V.2.7-119:2011 Sumishi asfalʹtobetonni i asfalʹtobeton dorozhniy ta aerodromnyy. Tekhnichni umovy. [Mixtures of asphalt and asphalt road and airfield. Specifications). Kyiv, 2012. 59 р. (Information and documentation]. [in Ukrainian].
12. State Standard of Ukraine. (2016). DSTU B V.2.7-319:2016 Sumishi asfalʹtobetonni i asfalʹtobeton dorozhniy ta aerodromnyy. Metody vyprobuvanʹ. [Mixtures of asphalt and asphalt road and airfield. Test methods]. Kyiv, 64. (Information and documentation) [in Ukrainian].
13. Standard of organization of Ukraine. (2010). SOU 45.2-00018112-057:2010 Asfalʹtobetonni sumishi ta asfalʹtobeton na osnovi modyfikovanykh polimeramy bitumiv. [Asphalt mixes and asphalt concrete based on polymer modified bitumen]. Kyiv, 15. (Information and documentation) [in Ukrainian].