Повышение долговечности покрытий автомобильных дорог за счет оптимизации структуры асфальтобетонов

• Автор: Котлярский, Эдуард Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 468 с. : ил. + Прил. ( 145 с. : ил. )

Содержание
Введение

1. Современные представления о структурообразовании в высоко-

концентрированных дисперсных системах, теоретические предпосылки управления этими процессами в асфальтобетонах

1.1. Физико-химическая природа структурообразования в высококон-

центрированных дисперсных системах и особенности ее образования в асфальтовых бетонах

1.2. Возможности создания требуемой структуры асфальтобетонов

регулированием сил сцепления в контакте между частицами, числа единичных контактов и удельной поверхности частиц минерального заполнителя
1.2.1. Структурирование в асфальтобетонах в зависимости от сил сцепления и числа контактов между частицами заполнителей

1.2.2. Влияние удельной поверхности минеральной части асфальтобе-

тонных смесей и ее отдельных компонентов на структуру асфальтобетонов

1.3 Выводы по главе
2. Теоретические предпосылки получения оптимальной структуры
асфальтобетонов с требуемыми свойствами для конструктивных слоев дорожных одежд
2.1 Общие положения конструирования и выбор материалов конструктивных слоев нежестких дорожных одежд
2.1.1 Конструирование дорожной одежды, задачи и основные принципы конструирования
2.1.2 Конструирование покрытий и оснований дорожных одежд капитального типа
2.1.3 Конструирование покрытий и оснований дорожных одежд облегченного и переходного типов
2.1.4 Основные положения расчёта на прочность дорожных одежд
2.2 Основные требования к дорожным
2.3 Песок для приготовления песчаного высокопористого асфальтобетона
2.4 Влияние состава на расчетные характеристики песчаного высо-
копористого асфальтобетона и рекомендуемые конструкции дорожной одежды
2.5 Выводы по главе 2. Предпосылки, программа и объекты исследования
3 Экспериментальные исследования параметров образования и разрушения структуры асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов
3.1 Особенности подбора материалов для получения оптимальной
структуры высокопористого асфальтобетона
3.1 Материалы, принятые для экспериментальных исследований
3.2 Методы определения структурно-реологических характеристик

асфальтобетонных смесей и асфальтобетона
3.3 Методика статистической обработки экспериментальных исследований асфальтобетонных смесей
3.4 Выводы по главе
4 Исследование процессов структурообразования асфальтобетонных смесей в зависимости от режимов уплотнения
4.1 Физико-механические свойства высокопористых песчаных асфальтобетонов в зависимости от режимов уплотнения
4.2. Влияние режимов уплотнения высокопористых песчаных асфаль-
тобетонных смесей в лаборатории на структурно-механические свойства асфальтобетона
4.3. Влияние асфальтовяжущего на структуру и структурно-
механические свойства песчаных асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов
4.4. Электронно-микроскопические исследования образования струк-
туры песчаных асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов в зависимости от режима уплотнения образцов
4.5 Выводы по главе
5 Исследование процессов структуробразования при уплотнении
асфальтобетонных смесей в конструктивных слоях асфальтобетонных покрытий
5.1. Исследование уплотняемости высокопористых песчаных асфальтобетонных смесей в зависимости от технологических факторов..
5.1.1. Влияние скорости и количества проходов катков на структурооб-
разование высокопористых песчаных асфальтобетонных смесей в конструктивных слоях дорожной одежды
5.1.2. Влияние на формирование структуры и свойства высокопористо-
го песчаного асфальтобетона в покрытии толщины уплотняемого слоя
5.2. Формирование структуры и свойств высокопористого асфальто-
бетонов в зависимости от содержания в смеси битума и минерального порошка на при уплотнении смесей в покрытии
5.3. Особенности структурообразования плотных асфальтобетонов
при уплотнении смесей различных составов в покрытиях в зависимости от вида уплотняющей техники
5.4. Оптимальные технологические режимы структурообразования
при устройстве асфальтобетонных слоев
5.4.1. Процессы структурообразования в асфальтобетонных покрытиях
в зависимости от температуры
5.4.2. Причины и последствия сегрегации асфальтобетонных смесей на
различных технологических этапах устройства асфальтобетонных покрытий
5.4.3. Статистическая оценка неоднородности уплотнения асфальтобе-
тонных слоев дорожными катками. Изменение однородности уплотненного слоя на разных этапах уплотнения отрядами дорож-

ных катков
5.5. Выводы по главе
6. Факторы, способствующие разрушению структуры асфальтобетона в процессе эксплуатации, разработка критериев и определение долговечности асфальтобетонных покрытий
6.1. Эксплуатационные воздействия на асфальтобетонные дорожные покрытия
6.2. Воздействие агрессивных сред на свойства вяжущих и асфальтобетонных покрытий
6.2.1. Взаимодействие битума и минеральных наполнителей с противогололедными реагентами
6.2.2 Изменение структуры и свойств асфальтобетона при длительном водопоглощении в химически агрессивных средах
6.3. Влияние совокупности климатических факторов на разрушение структуры асфальтобетонов при работе в дорожных покрытиях .
6.3.1. Исследование теплового старения и морозостойкости асфальтобетонов
6.3.2 Изменение структуры и структурно-механических свойств асфальтобетонов при попеременном замораживании и оттаивании в растворах противогололедных реагентов
6.4 Выводы по главе
7. Расчет экономической эффективности производственного внедрения высокопористого песчаного асфальтобетона для строительства оснований дорожных одежд
7.1 Расчет экономической эффективности производственного внедрения высокопористого песчаного асфальтобетона для строительства оснований дорожных одежд на автомобильных дорогах различных технических категорий
7.1.1. Автомобильные дороги И и III технической категории (тип I)
7.1.2. Автомобильные дороги II и III технической категории, (тип II)
7.1.2 Автомобильные дороги IV технической категории (тип III)
7.2. Расчет экономической эффективности внедрения СТО 9444
ОС 1-2011 «Рекомендации по эффективному уплотнению асфальтобетонных покрытий и оснований» в ДЭП-19 Федеральной Дирекции автомобильных дорог «Центральная Россия»
7.2.1. Общие положения и основные исходные данные для проведения
расчетов
7.2.2 Расчет затрат на приобретение исходных материалов
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Литература
Том 2. Приложения
Приложение I Проектирование составов модельных асфальтобетонных смесей
Приложение II. Электронно-микроскопические исследования
Приложение III Результаты математической обработки (коэффи-

Элементами структур субмикроуровна (10‘5 - 10'7 м) являются частицы глины, входящие в сольватную оболочку песков или находящиеся в свободном состоянии, тонкодисперсные частицы минеральных добавок (в виде минерального порошка), пылевидные вещества (угольная, циклонная пыль и т.п.). Изучение элементов субмикроуровневых структур необходимо для направленного повышения прочности их адгезионных контактов с органическим вяжущим веществом (битумом). Средства и методы изучения указанных структур - электронный микроскоп и дифференциально-термический анализ (ДТА).
Высокодисперсные системы относятся к структурам мезоуровня (от 10'7 до Ю'10 м). Это коллоидные наночастицы очень тонкой фракции минерального порошка, различные ПАВ, а главным образом молекулы высокомолекулярных соединений, из которых состоят полимерные добавки и органические вяжущие вещества (гудрон, битум, деготь, смолы и др.).
К элементам мезоуровневых структур можно отнести атомно-кристалличесике решетки, образуемые, например, кремнеземом, и различные их дефекты. Надо отметить, что до сих пор элементы этого структурного уровня применительно к органическим вяжущим материалам слабо изучены, хотя как показано в [122], силы, действующие между частицами асфальтобетона, играют важную роль в обеспечении общей прочности его структуры.
Средства изучения элементов мезоуровня сложны (ЭМР, ЯМР) и к анализу характеристик структуры асфальтобетонных смесей пока в полной мере не применялись. Наиболее доступными средствами изучения указанных элементов являются электронно-микроскопический анализ и инфракрасная спектроскопия.
Элементами структур атомно-электронного уровня (10‘10 и менее) являются атомы, молекулы неорганических и органических соединений, образующие все частицы вышележащих уровней структурной иерархии. Метод изучения — рентгеноструктурный анализ. Однако установить количественную