На правах рукописи

ЧЕРСКОВ Роман Михайлович

КОМПЛЕКСНО-МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ДОРОЖНЫЙ АСФАЛЬТОБЕТОН С ПОВЫШЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ТРАНСПОРТНЫМ И ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2009

Работа выполнена на кафедре «Автомобильные дороги» ГОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук,профессор Илиополов Сергей Константинович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Калгин Юрий Иванович

кандидат технических наук, профессор Юндин Александр Николаевич

Ведущая организация:Северо-Кавказский филиал «СЕВКАВ-ГИПРОДОРНИИ» ОАО Дорожного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института «ГИПРОДОРНИИ»








Защита состоится 27 мая 2009 г. в 10 ч 15 мин в ауд. 232 на заседании диссертационного совета ДМ 212.207.02 при Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, т/ф 8(863)263-53-10, E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет».

Автореферат разослан «24» апреля 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, д.т.н. профессор  Моргун Любовь Васильевна


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В результате возросшего транспортного воздействия срок службы асфальтобетонных покрытий значительно сократился, что приводит к увеличению затрат на их ремонт. Поэтому в условиях ограниченного финансирования дорожной отрасли весьма актуальной задачей является повышение долговечности асфальтобетонов.

Поскольку основная часть разрушений и деформаций асфальтобетонов в покрытиях автодорог происходит по битуму, то наиболее эффективным решением поставленной задачи признано модифицирование битумов различными полимерными добавками. Среди множества полимеров наибольшее распространение получили термоэластопласты типа стирол-бутадиен-стирол (СБС). Однако их совмещение с окисленными битумами связано с перераспределением ассоциированных асфальтенами масел, которое приводит к коагуляции асфальтенов и расслаиванию модифицированного вяжущего. Введение индустриального масла препятствует протеканию описанных процессов, но негативно сказывается на адгезии вяжущего к минеральным материалам и снижает его вязкость при повышенных эксплуатационных температурах.

Поэтому на сегодняшний день остается актуальной проблема недостатка эффективных материалов и технологий для повышения долговечности асфальтобетонных покрытий в современных условиях эксплуатации.

Учитывая тот факт, что быстрая потеря работоспособности асфальтобетонных покрытий связана с ростом транспортных нагрузок в сочетании с погодно-климатическим воздействием, весьма важной задачей является улучшение структурно-механических свойств асфальтобетонов во всем интервале эксплуатационных температур.

Цель диссертационной работы: разработка комплексно-модифицированных асфальтобетонных смесей с улучшенными структурно-механическими свойствами и повышенной стойкостью к погодно-климатическим факторам.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- научно обоснована возможность приготовления эффективной комплексной добавки, обеспечивающей улучшение структурно-механических свойств асфальтобетона;

- оптимизирован качественный и количественный состав модификатора в битуме и асфальтобетонных смесях;

- исследованы процессы структурообразования в битумах, модифицированных разработанной добавкой, и асфальтобетонах на их основе;

- разработаны оптимальные составы комплексно-модифицированных асфальтобетонных смесей и исследована динамика их старения, а также тепло-, морозо- и трещиностойкость;

- проведена опытно-производственная проверка полученных асфальтобетонных смесей в условиях юга России.

Объект исследования - качество дорожных асфальтобетонов.

Предмет исследования - устойчивость дорожных асфальтобетонов к транспортным и погодно-климатическим воздействиям. Научная новизна:

- выявлен механизм воздействия разработанного каучуко-полиолефинового модификатора на процессы структурообразования и структурно-механические свойства битумов и асфальтобетонов;

- научно обосновано и экспериментально подтверждено образование сопряженной асфальтено-полимерной структуры в полученном полимерно-битумном вяжущем;

- разработан метод оценки сдвигоустойчивости асфальтобетонов с учетом релаксационного характера процессов накопления пластических деформаций в покрытиях автодорог;

- изучено влияние особенностей структуры комплексно-модифицированных битумных вяжущих на развитие в асфальтобетонах процессов накопления характерных для дорожного покрытия деформаций сдвига в условиях ограничения бокового расширения и растяжения при изгибе.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по получению асфальтобетонных смесей с улучшенными структурно-механическими свойствами;

- анализ экспериментальных исследований по выявлению механизмов воздействия разработанной добавки на свойства и структуру битумов и асфальтобетонов;

- результаты исследований особенностей влияния основных рецептурных факторов на коррозионную стойкость, трещино- и сдвигоустойчивость комплексно-модифицированных асфальтобетонов;

- экспериментально-статистические зависимости физико-механических свойств асфальтобетонов от их структуры, содержания битумного вяжущего и разработанного модификатора.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждена сходимостью результатов параллельных испытаний, соответствием результатов лабораторных и опытно-производственных работ, выполненных с использованием современных поверенных приборов, оборудования и методов испытаний, в том числе экспериментально-статистических методов математического планирования эксперимента и теории математической статистики.

Практическое значение работы:

- разработан комплексный каучуко-полиолефиновый модификатор (КПМ), обеспечивающий повышение коррозионной, трещино-, сдвиго-устойчивости и прочности верхних слоев асфальтобетонных покрытий при строительстве и ремонте автомобильных дорог;

- обоснована возможность получения асфальтобетонов с улучшенными показателями и стабильностью структурно-механических свойств путем

управления процессами структурообразования битумных вяжущих на основе применения разработанной добавки;

- предложена методика подбора количества вяжущего в асфальтобетонной смеси, учитывающая прочность асфальтобетона на растяжение при изгибе;

- установлено, что применение разработанной добавки более чем в 1,5 раза увеличивает стойкость асфальтобетонов к накоплению дефектов и остаточных деформаций, в связи с чем расчетный годовой экономический эффект составил в ценах на 2009 г. 18 руб. на 1 м ;

- по результатам проведенных исследований поданы заявки и получены патенты РФ № 2266934 от 27.12.2005, № 2267465 от 10.01.2006 и № 2303576 от 27.07.2007 .

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждались на научно-практических конференциях Ростовского государственного строительного университета (Строительство 2004 - 2008 гг.) и других международных конференциях: МНТК «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог» (Пермь, 2004 - 2005 гг.), ВНПК «Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации транспортных сооружений» (Омск, 2006 г.), МНПК «Современные технологии и материалы в дорожном хозяйстве» (Харьков, 2006 г.)

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 19 публикациях, в том числе трех патентах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 139 наименований, в том числе на иностранных языках, 3 приложений. Работа изложена на 203 страницах машинописного текста, содержит 55 таблиц и 30 рисунков.

Полная версия (PDF)