Научные основы получения и применения дорожных материалов с использованием модифицированных битумов

• Автор: Калгин, Юрий Иванович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 454 с. : ил.

Введение. Состояние проблемы и задачи исследования

Глава 1. Современные тенденции в применении дорожных

битумоминеральных материалов на основе модифицированных битумов для строительства и ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий

1.1 Основные факторы, определяющие современные тенденции

по улучшению качества битумов и битумоминеральных материалов, применяемых при строительстве и ремонте асфальтобетонных покрытий
1.2 Современные представления о взаимосвязи структуры и свойств нефтяного битума и пути повышения его качества

1.3 Способы модификации битумов полимерами.

1.4 Выводы по гл.

Глава 2. Получение и свойства вязких битумнополимерных вяжущих и горячих битумоминеральных материалов на их основе
2.1 Материалы, применяемые для приготовления битумов, модифицированных эластомерами и термоэластопластами

2.2 Исследования физикохимических свойств

модифицированных битумов. Сравнительный анализ физикомеханических свойств вязких битумнополимерных вяжущих на основе эластомеров и термоэластопластов.
2.3 Свойства горячих битумоминеральных материалов на основе вязких битумнополимерных вяжущих
2.4 Выводы по гл.2
Глава 3. Получение и свойства жидких битумнополимерных вяжущих и холодных битумоминеральных материалов на их основе
3.1 Структура и свойства традиционного холодного асфальтобетона на основе разжиженных вязких битумов и пути повышения его качества.
3.2 Исследование вязкостных характеристик растворов полимеров и определение технологических параметров приготовления жидких битумнополимерных вяжущих.
3.3 Разработка и исследование жидких битумнополимерных вяжущих, полученных разжижением вязких нефтяных битумов растворами полимеров.
3.4 Исследование физикомеханических свойств холодных асфальтобетонов, содержащих полимеры.
3.5 Исследование реологических характеристик холодных асфальтобетонов на основе жидких битумнополимерных вяжущих.
3.6. Получение и исследование влажных органоминеральных смесей на основе модифицированных жидких битумов.
3.7. Выводы по гл.З.
Глава 4. Разработка и исследование мастичных составов на основе битумнополимерных вяжущих для герметизации дорожных покрытий и минеральных порошков, полученных из отходов промышленного производства
4.1 Битумнополимерные герметики на основе эластомеров и термоэластопластов
4.2 Битумнополимерные герметики и защитные составы на основе
термореактивных полимеров.
4.3. Минеральный порошок из отходов производства стекла
4.4 Минеральный порошок из отсевов дробления гранита, активированный жидким битумнополимерным вяжущим
4.5 Выводы по гл.
Глава 5. Исследование биосопротивления и биокоррозии битумнополимерных вяжущих и битумоминеральных составов на их основе
5.1 Биосопротивление строительных материалов. Анализ видового состава микроорганизмов и биоповреждений битумоминеральных материалов
5.2 Исследование стойкости битумнополимерных вяжущих в биологически агрессивных средах.
5.3 Исследования реологических свойств модифицированных битумных композитов при воздействии биологических агрессивных сред
5.4 Выводы по главе 5.
Глава 6. Технология приготовления и применения битумоминеральных материалов на основе битумнополимерных вяжущих
6.1 Принципиальные технологические схемы и оборудование
для приготовления вязких и жидких битумнополимерных вяжущих.
6.2 Технологические основы строительства и ремонта дорожных покрытий горячими и холодными модифицированными
битумоминеральными материалами
6.3. Выводы по гл.6.
Глава 7 Анализ состояния дорожных асфальтобетонных
покрытий, построенных с применением полимерных добавок в разнообразных климатических и эксплуатационных условиях
7.1 Особенности широкомасштабного этапа внедрения в гг. технологии получения и применения модифицированных битумов в дорожной отрасли.
7.2 Анализ состояния дорожных асфальтобетонных покрытий,
построенных в гг. с применением полимеров типа СБС
7.3 Анализ состояния дорожных асфальтобетонных покрытий,
построенных в гг. с применением растворов каучуков типа СКС.
7.4 Анализ состояния дорожных асфальтобетонных покрытий,
построенных с применением полимерной композиции КаудестД.
7.5 Выводы по главе
Глава 8. Оценка работоспособности и эффективности применения битумоминеральных материалов на основе битумнополимерных вяжущих строительства и ремонта дорожных покрытий.
8.1 Исследование долговечности горячего асфальтобетона на битумнокаучуковом вяжущем с различным содержанием каучука СКС в дорожном покрытии
8.2 Исследование работоспособности холодного асфальтобетона на основе жидкого битумнополимерного вяжущего в дорожном покрытии.
8.3 Обоснование межремонтных сроков и техникоэкономическая оценка внедрения технологии строительства и ремонта
дорожных покрытий модифицированными битумоминеральными материалами
8.4 Выводы по гл.8.
Общие выводы.
Список литературы


Износостойкость асфальтобетона зависит в основном от адгезионных свойств битумов к минеральным материалам и устойчивости этих свойств во времени. Адгезионные свойства битумов одно из важнейших условий, обеспечивающих прочное и устойчивое сцепление битума с минеральными материалами. Это является необходимым условием для получения долговечных и водоустойчивых асфальтобетонов. Состав и физикохимические свойства битума почти в абсолютной мере определяют водо и морозостойкость асфальтобетона. На основании большого количества исследований ,,,,0 7,8 и значительного опыта применения были сформулированы основные требования, предъявляемые к битумам, как органическому вяжущему материалу в асфальтобетоне. С и более, поскольку покрытие в жаркий летний период разогревается до С, а в зимнее время охлаждаться до С. Механизм образования адгезионных связей определяется рядом факторов, наиболее значимым из которых является фактор химического взаимодействия между кислотными и щелочными компонентами битума и минеральным материалом. Химическими компонентами битума, обеспечивающими адгезионные свойства, являются нафтеновые углеводороды, обладающие природной кислотностью анионоактивностью. Поэтому битум обладает, как правило, хорошей адгезией к поверхности минеральных материалов основных пород, имеющих щелочной характер. Такая химическая несовместимость битума с кислым каменным материалом при воздействии воды в процессе эксплуатации битумоминерального материала в покрытии может привести как к полному, так и частичному отслаиванию пленок вяжущего с минеральной поверхности 9. Рассмотрим, как битум справляется со второй задачей обеспечением прочностных и деформативных характеристик битумоминерального материала во всем диапазоне эксплуатационных температур. При высоких положительных температурах окружающей среды битум является недостаточно теплоустойчивым, что приводит к формированию пластических деформаций на асфальтобетонных покрытиях. Нормированная ГОСТ 5 температура размягчения вязких битумов находится на уровне С в зависимости от марки, что является явно недостаточным для обеспечения требуемой устойчивости асфальтобетона против образования пластических деформаций. При низких отрицательных температурах, до . С битумы становятся хрупкими. Так, например, если действующий ГОСТ 5 допускает применение битума марки БН с температурой хрупкости по методу Фрааса до 6 С и ненормированной растяжимостью при 0 С, то такой битум не в состоянии обеспечить требуемую трещиностойкость асфальтобетонного покрытия. При многократном воздействии динамических нагрузок, температурных перепадах в условиях увлажнения, замораживания и оттаивания на асфальтобетонном покрытии образуются хорошо видимые температурные трещины, а также микротрещины в битумных пленках в объеме асфальтобетона. Это является одной из основных причин снижения сроков службы асфальтобетонных покрытий. Таким образом, битум недостаточно теплоустойчив и трещиностоек, чтобы обеспечить требуемую долговечность асфальтобетонных покрытий. Проанализируем, как битум сохраняет свои свойства во времени, т. Битумы, выпускаемые на нефтеперерабатывающих заводах России, относятся к окисленным и характеризуются недостаточной устойчивостью к старению, что объясняется в первую очередь особенностью их производства. Технологические операции по приготовлению асфальтобетонных смесей, проводимые при высоких температурах и свободном доступе воздуха, приводят к изменению структуры и свойств битума в результате реакций окислительной полимеризации и конденсации. При воздействии технологических температур в процессе приготовления и при транспортировке асфальтобетонных смесей, а также последующей эксплуатации в покрытии такой битум быстро стареет, что приводит, прежде всего, к формированию в нм жесткой коагуляционной сетки асфальтенов и, как следствие, повышению хрупкости битумных пленок. Это ускоряет процесс развития повреждений на асфальтобетонных покрытиях, обусловленных разрушением битумных пленок в асфальтобетоне за счет возникновения локальных перенапряжений 8,3,4.