Комплексно-модифицированный дорожный асфальтобетон с повышенной устойчивостью к транспортным и погодно-климатическим воздействиям

• Автор: Черсков, Роман Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 203 с. : ил.

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Обзор основных факторов, влияющих на структуру и свойства асфальтобетона1

1.2. Анализ процессов структурообразоваиия в окисленных битумах

1.3. Влияние полимерных модификаторов различных групп на структуру и свойства битумов и асфальтобетонов

Вы вод ы по 1 главе

2. Теоретические предпосылки исследований

2.1. Выбор компонентов комплексного модификатора

2.2. Обоснование возможности улучшения структурномеханических свойств битумов путем применения каучукополиолефинового модификатора
2.3. Информативность традиционных методов исследования для оценки свойств модифицированных битумов и асфальтобетонов

2.4. Обзор механизмов выхода из строя асфальтобетонных дорожных покрытий

2.5. Анализ релаксационных явлений, происходящих в процессе деформирования полимерных материалов
2.6. Предлагаемый комплекс нетрадиционных методов исследований свойств битумных вяжущих и асфальтобетонов
Выводы но 2 главе
3. Исследование влияния каучукополиолефинового модификатора на структуру и свойства битумов и асфальтобетонов
3.1. Методика проведения эксперимента и характеристика исследуемых материалов
3.2. Изучение структуры и свойств битума, модифицированного разработанной добавкой
3.2.1. Влияние соотношения компонентов каучукополиолефинового модификатора на характеристики качества битумов
3.2.2. Моделирование составов и прогнозирование свойств вяжущих, модифицированных разработанной добавкой
3.2.3. Исследование поведения битумных вяжущих при малых деформациях и циклических нагружениях
3.2.4. Изменение свойств битумных вяжущих в процессе термоокислительного старения
3.2.5. Исследования структуры вяжущего, модифицированного каучукополиолефиновой добавкой, методами микроскопии и инфракрасной спектроскопии
3.3. Исследование свойств асфальтобетонов, модифицированных каучукополиолефиновой добавкой
3.3.1. Комплексная оценка стандартных характеристик асфальтобетонных смесей, модифицированных разработанной добавкой
3.3.2. Влияние разработанной добавки на трещиностойкость асфальтобетона, определяемую но пределу прочности и деформации при динамическом изгибе
3.3.3. Определение оптимального количества битума в асфальтобетоне с учетом прочности при динамическом изгибе
3.3.4. Исследование влияния разработанной добавки на накопление остаточных деформаций в асфальтобетонах при воздействии растягивающих и сдвигающих напряжений
3.3.5. Изучение усталостной долговечности и термоокислительного старения модифицированного асфальтобетона
3.3.6. Модель прогнозирования и оценки свойств асфальтобетонных смесей, модифицированных разработанной добавкой
Выводы по 3 главе
4. Технология устройства и техникоэкономическая эффективность применения асфальтобетонов, модифицированных каучукополиолефиновой добавкой
4.1. Особенности технологии приготовления и устройства покрытий из асфальтобетонов, модифицированных разработанной добавкой
4.2. Техникоэкономическая эффективность использования результатов исследования
Выводы по 4 главе
Общие выводы
Литература


Как известно, основным структурообразующим компонентом битума являются асфальтены. Изучению строения и свойств асфальтенов посвящены многочисленные работы , , , 7, 3, 7. Как показали исследования С. Р. Сергиенко, молекулы асфальтенов являются продуктами конденсации двух, трех и более молекул смол. В результате установления новой валентной связи, преимущественно ССС, хотя не исключено , образуются трехмерные молекулы асфальтенов неупорядоченной структуры 3. Основой структуры молекул смол является плоская конденсированная поликарбоциклическая сетка, состоящая преимущественно из бензольных колец. В этой структуре могут содержатся нафтеновые и гетероциклические кольца. В периферийной части конденсированной системы, а возможно и внутри нее часть водорода замещена на углеводородные радикалы алифатические, циклические, смешанные. Смолы являются низкомолекулярными аналогами асфальтенов. Таким образом, структура асфальтенов говорит о их большой жесткости и образование асфальтенового каркаса предполагает низкую деформативность материала. С другой стороны, работа кафедры технологии дорожностроительных материалов МАДИ показала, что битумы можно рассматривать как растворы высокомолекулярных веществ. Таким образом, по представлениям Руденской Г7 все дорожные битумы следует рассматривать как растворы высокомолекулярных соединений нефтяного происхождения асфальтенов и близких к ним по структуре и свойствам смол твердых смол в среде из нефтяных масел и близких к ним по структуре смол плавких смол. Высокомолекулярные компоненты битумов полидисперсны как по молекулярной массе, так и по строению молекул, тогда как молекулы синтетических смол полимеров и каучуков полидисперсны только по массе. Структура, а также физикомеханические свойства органических вяжущих определяются главным образом характером взаимодействия и свойствами высокомолекулярных соединений, входящих в них. Теоретические основы получения и применения органических вяжущих материалов должны опираться на принципиальные положения теории концентрированных растворов высокомолекулярных соединений ВМС, разработанной для полимерных веществ 6. В соответствии с теорией растворов высокомолекулярных соединений ВМС в зависимости от внешних условий температуры, давления битумы могут находиться в различных термодинамических состояниях, проходя последовательно все стадии от истинных растворов при высоких технологических температурах к коллоидным растворам надмолекулярных структур ассоциатов асфальтенов и смол до пластичных, а затем твердых тел. При этом формируется структура пластичного аморфного тела. Мри температуре ниже температуры хрупкости битумы представляют собой твердое тело, где наряду с аморфными веществами в стеклообразной метастабильной форме могут присутствовать кристаллические вещества, а также некоторое количество веществ масел и низкоплавких смол, еще не потерявших пластичность. Указанные процессы изменения структурных состояний битумов термодинамически обратимы и для каждого битума происходят в определенных температурных пределах связанных с интервалом пластичности материала 6. Таким образом, тип структуры зависит от термодинамического состояния битума, изменяется при изменении внешних условий, определяет особенности реологического поведения материала и границы перехода от жидкого состояния в пластичное и затем в твердое. В качестве основного вяжущего применительно к дорожностроительным целям рекомендован III зольгель структурный тип битума , , . После сравнительно незначительных деформаций битумы этого типа способны упруго восстанавливать первоначальную структуру наличие тиксотропных свойств. При больших деформациях упругого восстановления не происходит ввиду опережающего темпа накопления остаточных деформаций . В итоге, при высоких эксплуатационных температурах в условиях увеличения нагрузки на покрытие структура битума предполагает появление значительных пластических деформаций асфальтобетона, а при низких проявление хрупких свойств, за счет образования жестких ассоциированных комплексов асфальтенов, т.