| В настоящее время все большее признание находит метод строительства и ремонта дорог с повторным использованием материалов существующей дорожной одежды. Метод холодной регенерации старых дорожных одежд с использованием высокопроизводительных ресайклеров является новым направлением в области укрепления грунтов, в частности техногенных (асфальтобетонный гранулят) и представляет собой современную, прогрессивную технологию, применяемую при восстановлении эксплуатационных качеств дороги. Основой технологии холодного ресайклинга, согласно ОДМ 218.2.022-2012, является измельчение и перемешивание существующего дорожного покрытия, а в отдельных случаях и основания, посредством фрезерования и введения в образовавшийся материал нового инертного материала заданной фракции (для создания оптимальной смеси), улучшающих добавок в виде отдельных вяжущих или комбинированных вяжущих материалов. Область применения в качестве материала при строительстве и ремонте автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц, площадей и других сооружений, а также характеристики и содержание асфальтобетонного гранулята определяются нормативными документами на смеси органоминеральные и асфальтобетонные на основе гранулята (далее — смеси), а также технологическими регламентами на виды работ, которые предусматривают повторное использование материалов дорожной одежды. С целью оптимального использования гранулята старого асфальтобетона для приготовления горячих асфальтобетонных смесей в 2006 году был разработан и принят Стандарт предприятия СТП 5718-001-04000633-2006 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные, приготовленные с добавкой гранулята старого асфальтобетона». Как правило, полученный материал имеет непрерывный агрегатный состав (распределение гранул по размерам), который часто соответствует требованиям, предъявляемым к зерновому составу минеральной части горячих пористых асфальтобетонных смесей для нижних слоев покрытий и оснований по ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов». Обычно в асфальтогранулобетонные и грунтобетонные смеси кроме зернистого материала входят органическое и (или) минеральное вяжущее и вода. В качестве скелетного материала, входящего наряду с асфальтобетонным гранулятом в состав асфальтогранулобетонной и грунтобетонной смеси, используют щебень по ГОСТ 8267, песок по ГОСТ 8736, смеси песчано-гравийные по ГОСТ 23735, смеси щебеночно-гравийно-песчаные по ГОСТ 25607. Для обработки зернистого материала используют вспененный битум, битумную эмульсию, минеральные вяжущие (цемент, известь и др.) или комплексное вяжущее (органическое плюс минеральное). При этом, асфальтобетонный гранулят (особенно песчаный), укрепленный битумными эмульсиями или вспененным битумом, характеризуется достаточно низкими показателями прочности, особенно, при 500С (0.3-0.9. Мпа), что не соответствует требованиям ГОСТ 30491-2012 и «Методическим рекомендациям по восстановлению асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог способами холодной регенерации». В тоже время, при укреплении асфальтобетонного гранулята и грунтовых смесей из регенерируемого материала неорганическими вяжущими, прочностные характеристики полностью соответствуют требованиям нормативных документов, но, при этом не обеспечивается достаточная трещиностойкость укрепленных конструктивных слоев. Эти недостатки в данной технологии можно эффективно устранить, путем применения современных строительных материалов, таких как, полимерный стабилизатор грунта Как показала практика и лабораторные исследования, применение в качестве комплексного вяжущего цемента и полимерного стабилизатора «ПАРАГОН М10+50» позволяет получать композиции с улучшенными показателями по прочности и упругому прогибу. Результаты такого укрепления грунта значительно превосходят применяемые обычно для этой технологии битумные эмульсии или цементы. Количество применяемого стабилизатора зависит как от конечного обрабатываемого слоя грунта, так и комбинации любых других компонентов при смешивании грунтов. Расход стабилизатора может составлять от 0,2% до 0,5% по массе укрепляемого грунта (в зависимости от агрегатного состава гранулята, вязкости его асфальтовяжущего и наличия минерального вяжущего). Вода добавляется в соответствии Рекомендациям на выполнение работ по этой технологии и в зависимости от погодных условий, с учетом показателя оптимальной влажности укрепляемого грунта. Ниже в таблице 1 приведены физико-механические показатели образцов из асфальтогранулобетонных смесей, укрепленных комплексным вяжущим и с применением полимерного стабилизатора грунтов |
Таблица 1. Результаты испытаний образцов.
Как видно из приведенной таблицы результатов испытаний, прочность укрепленной грунтовой смеси после введении в них полимерного стабилизатора грунтов «ПАРАГОН М10+50» и цемента полностью отвечает нормативным требованиям. ПРЕИМУЩЕСТВА НАШЕЙ ТЕХНОЛОГИИ
Материалы линейки «ПАРАГОН», используемые при строительстве и ремонте объектов транспортной инфраструктуры по этой технологии, гарантированно обеспечивают качественный результат, полностью отвечающий нормативным требованиям. |
||
Росавтодор №ОС-568-р от 27.06.2002» для дорог III и IV категорий.
Переработка асфальтобетона требует правильно выстроенной технологической цепочки | PR
Продуманные технологии фрезерования приносят как экономическую, так и экологическую выгоду
Процесс «добычи» вторичного асфальтобетона начинается, прежде всего, со снятия отдельных слоев дорожного полотна.
За счет того, что холодные фрезы снимают асфальтобетонное покрытие послойно, то с учетом типа требуемой смеси снятый материал можно вновь использовать в производственном цикле в зависимости от его строительно-технического назначения и уровня качества. Одна только селективная вторичная переработка верхнего, связующего и несущего слоев уже предлагает значительные экологические и экономические преимущества.
Внедрение продуманных технологий фрезерования позволит значительно повысить эффективность вторичного использования гранулята на асфальтобетонном заводе. За это в значительной степени отвечает система орошения холодной фрезы, регулируемая в зависимости от нагрузки. Подача воды, необходимой для охлаждения фрезерных резцов, регулируется в зависимости от нагрузки двигателя и скорости работы фрезы. Автоматическое включение промывочной установки при запуске фрезерного барабана и ее отключение при прекращении фрезеровочных работ способствует существенному сокращению расхода воды. При этом экономия воды может достигать 20 %.
Процесс сушки, необходимый для производства нового асфальтобетона на асфальтобетонном заводе, основан на простом уравнении: при производстве 1 тонны нового асфальтобетона на более сухое 1 % исходное вторсырье экономит 1 л жидкого топлива. Сокращение энергозатрат также способствует снижению выбросов CO2.
МОДЕРНИЗАЦИЯ РАДИ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
МОДЕРНИЗАЦИЯ РАДИ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
При сокращении вредных выбросов нужно помнить и о пыли
Четыре года назад баварская компания Fiegl GmbH инвестировала в новую асфальтосмесительную установку.
Недавно была заменена система газоочистки. Времени на это отводилось очень мало, ведь нужно было избежать долгих простоев и остановок производства посреди сезона. Поэтому замену пришлось провести на длинных выходных в праздник Тела Христова в мае этого года. В праздничный день после 20 лет эксплуатации старая система газоочистки была демонтирована. Уже на следующее утро, в понедельник, приступили к эксплуатационным испытаниям новой системы, которые прошли успешно. Благодаря новой системе газоочистки современная установка компании Fiegl GmbH & Co. KG из баварской коммуны Плайнфельд (Pleinfeld) не наносит вреда окружающей среде. В результате комплекса мероприятий удалось существенно сократить вредные выбросы, уровень шума, а также потребление энергии.
Компанией, в течение 117 лет работающей в Средней Франконии на озере Гроссе Бромбахзее (Grosse Brombachsee), управляет уже третье поколение.Первый большой шаг
В 2014 году была заменена асфальтосмесительная установка, построенная еще в 1970‑х годах. Башня установки Universal 240 компании Ammann возвышается на 35 м над землей. С этой установкой Fiegl GmbH может производить до 1500 т асфальта в день. Бункер готовой смеси вмещает 240 т, бункер горячих материалов — 120 т. Асфальтобетонный гранулят может подаваться способом холодной подачи через элеватор. Имеются также два бункера для разных фракций. В свое время были модернизированы и битумные емкости: две из них заменили, одну реконструировали. Сегодня все они подогреваются электричеством, а не масляным теплоносителем. Был заменен и силос заполнителя. Fiegl GmbH и Ammann успешно вели совместную деятельность при реализации этих масштабных мероприятий и надеются на плодотворное сотрудничество и в этот раз.
Положительный опыт
Хорошая координация послужила залогом успешного рабочего процесса.
Прежде всего, за неделю до начала работ, было проведено «установочное совещание по монтажу».
Все участники проекта непосредственно на объекте обсудили все возможные ситуации.
В дискуссии участвовали руководитель проекта, инженеры, электротехники, монтажники, ответственные представители заказчика, а также, разумеется, специалисты по рецептуре асфальтобетонной смеси и представители поставщика кранового оборудования. Такой подход снова оправдал себя: система газоочистки была успешно введена в эксплуатацию в конце длинных выходных, полных напряженной работы.
Следующий шаг
Наряду с сокращением вредных выбросов, снижением уровня шума и потребления энергии, новая система газоочистки выгодно отличается, прежде всего, запасом разрежения и своей эксплуатационной надежностью.
Рукавные фильтры из материала Ammatex имеют долгий срок службы. Они устойчивы к высоким температурам и в стандартной комплектации имеют пропитку на основе ПТФЭ. Даже швы выполнены из ПТФЭ.
Полимерный материал политетрафторэтилен часто называют «тефлоном», для тканей обычно употребляют название Gore‑Tex. Рукавные фильтры позволяют отказаться от использования заслонок приточного воздуха. Таким образом, дополнительный воздух для очистки ткани фильтра не требуется. Стабильность формы рукавных фильтров обеспечивается термофиксацией. Система газоочистки типа AFA 3089 в Плайнфельде имеет производительность 63 000 Нм3/ч и регулируется с помощью преобразователя частоты.
Рабочая площадь фильтра составляет 1045 м2. Этого более чем достаточно, чтобы выполнять экологические требования к эксплуатации асфальтосмесительной установки.
СкачатьВ началов рамках национального проекта ремонт улицы Фрунзе планируется завершить в начале следующей недели
Дата: 14.05.2019 14:35
В настоящее время в Самаре в рамках реализации национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги» наращиваются темпы и объемы ремонта большими «картами» (свыше 100 погонных метров).
На 9 объектах работы полностью завершены – на ул. Прожекторная на участке от проезда Мальцева до кольца автобусов маршрута № 9, ул. Отважная в границах ул. Дыбенко и ул. Высоковольтная, ул. Дзержинского от ул. Партизанская до ул. Клиническая, ул. Речная от ул. Структурная до железнодорожного переезда, ул. Тухачевского от ул. Дачная до ул. Гагарина, Смышляевское шоссе от железнодорожного переезда до реки Орловка и др. 7 объектов находятся в работе – ул. Калинина от ул. Рыночная до пер. Тихий, ул. Больничная в границах ул. Мичурина и Московского шоссе, пр. Карла Маркса от пр. Кирова до ул. Мирная (до корпуса 1 дома № 3), дорога на асфальтобетонный завод в поселке Козелки, ул. Фрунзе от ул. Льва Толстого до ул. Крупской и др.
«В связи с тем, что накануне прошел дождь, график работ подрядных и субподрядных организаций был оперативно скорректирован. Поскольку из-за погодных условий укладка асфальтобетона нежелательна, был сделан акцент на другие виды работ: установку люков колодцев на высотную отметку будущего нового покрытия проезжей части, фрезерование изношенного слоя, очистку участка – подготовку к предстоящей укладке смеси», — пояснил заведующий сектором контроля за объектами ремонта автомобильных дорог и объектами благоустройства МБУ г.
о. Самара «Дорожное хозяйство» Кирилл Рябов.
Так, в ночь на 14 мая в историческом центре города на ул. Фрунзе субподрядчик ООО «НПФ «XXI Век» задействовал фрезу – техника стартовала от Филармонии. От борта до борта старое покрытие рабочие срезают на глубину 5 см. Образовавшийся асфальтобетонный гранулят сдается на базу МП г. о. Самара «Благоустройство» и в дальнейшем, как правило, используется для отсыпки дорог низкой категорийности, в том числе грунтовых. За ночную смену согласно плану справились с разбором покрытия на площади 4 тысячи кв. м. Общая площадь ремонта на участке составит порядка 19 тысяч кв. м. Его протяженность – около 2 км.
В ближайшее время приступят к работе на инженерных коммуникациях – люки смотровых колодцев необходимо поднять на нужную высоту. Затем предстоит очистка отфрезерованного отрезка дороги и розлив битума. Асфальтобетонную смесь планируется начать завозить в ночь на субботу. С асфальтированием (свежий слой будет той же толщины, что и удаленный) специалисты намерены справиться к началу следующей недели.
Отметим, что ул. Фрунзе обновлялась и ранее. В 2017 году в ходе подготовки к Чемпионату мира по футболу FIFA 2018 в России™ по федеральной программе «Безопасные и качественные дороги» в границах поперечников (ул. Вилоновская и ул. Крупской) был выполнен комплексный ремонт (объект улично-дорожной сети располагался на маршруте FIFA). Он охватил тротуары, бортовой камень и газоны от ул. Крупской до ул. Красноармейская. А проезжую часть ремонтировали от ул. Красноармейская до ул. Льва Толстого. Следующий участок (от ул. Льва Толстого до Крупской) на тот момент еще находился на гарантии после «карточного» ремонта 2015 года (срок гарантийного обслуживания истекал только в 3 квартале 2017 года).
Но дорога востребована, с большим транспортным потоком, а, следовательно, износ дорожного полотна высок. В соответствии с обращениями ГИБДД и горожан относительно состояния покрытия ул. Фрунзе включили в перечень ремонтируемых объектов и в текущем году.
Отметим, что на магистральных улицах основные виды работ стараются производить в ночную смену, чтобы не осложнять трафик в дневные часы.
Полностью дорогу не перекрывают. В частности, на ул. Фрунзе находится одна из подстанций скорой медицинской помощи. Машины оперативных служб пропускают без промедления.
Всего только по «карточной» технологии в рамках национального проекта «Безопасные и качественные дороги» в этом сезоне преобразятся 40 участков дорог площадью протяженностью 40,1 км.
Кроме того, на днях стартовал комплексный ремонт улиц, прилегающих к Крымской площади, которая, напомним, будет отремонтирована также по заказу Департамента городского хозяйства и экологии Администрации г. о. Самара, но в рамках федерального проекта «Формирование комфортной городской среды».
(PDF) Смесь асфальтобетонная гранулированная на основе промышленных и бытовых отходов
Объемы продукции не ограничиваются краткосрочными потребностями, позволяют заготовку «
на будущее» с дальнейшим использованием по мере необходимости.
Технология производства не требует использования уникального оборудования и может быть
оснащена серийно выпускаемыми агрегатами.
Выражаем благодарность всем коллегам, поддержавшим нас в работе над статьей.
Ссылки
1.Патент РФ № 2182136. Способ получения асфальтобетонной смеси. 10.05.2002.
2. А.А. Игнатьев, Д.В. Герасимов, И.В. Голиков, В.М. Готовцев. Дисперсно-наполненные композиты
со структурированной наноразмерной структурой. Серия конференций IOP: Материаловедение и
Инженерия. Том. 365, (2018). — ID статьи 032064 — doi:10.1088/1757-
899X/365/3/032064.
3. М.Г. Игленкова/Взаимосвязь физико-химических и эксплуатационных параметров
композитов на основе фосфогипса/ М.Г. Игленкова. А.А. Родина. В.А.Решетов. С.Б.
Ромаденкина // Известия Саратовского университета. Новая серия. Сер.: Химия.
Биология. Экология. 12, (2012), с. 45-47.
4. Егоркин А.С. / Информационная система для решения проблем утилизации отходов
фосфорной промышленности / А.С. Егоркин, Е.М. Кольцова, Г.Н. Семенов // Успехи
в химии и химической технологии.
Том. 25, (2011), с. 27-31.
5. А.И. Шуйский / Методы и способы переработки фосфогипса в конди-ционное сырье с
учетом экологических факторов /А.И. Шуйский, А.А. Новожилов, Е.А. Торлина //
Экономика и экология территориальных образований. № 1, (2016), С. 82-84.
6. Д.А. Никонова / Экономическая оценка проекта комплексной переработки
фосфогипса с попутным извлечением редкоземельных элементов на основе
использования методики «Затраты-Выгоды» // Интернет-журнал «Науковедение».
Том. 9, № 6, (2017), С. 1-12.
7. В.М. Сизяков / Технология комплексной переработки фосфогипса конверсионным
способом с получением сульфата аммония фосфомела и новых продуктов / В.М.
Сизяков С.В. Нутрихина, Б.В. Левин // Записки Горного института. Том. 197, (2012),
С. 239-244.
8. Кочетков С.П. / Современные экологические тенденции в технологии переработки
природных фосфатов / С.П. Кочетков, С.В. Брыль, Г.В.
Рухлин // Системные
технологии. № 19, (2016), С.115-121.
9. С.Н. Золотухин / Влияние толщины водных пленок на структуру
композиционного строительного материала с использованием фосфогипса / С.Н.
Золотухин. О.Б. Кукина, А.А. Абраменко, А.А. Гапеев, Э.А. Соловьева,
Е.А. Савенкова // Вестник ВГТУ. Том. 13, № 2, (2017), С. 138-143.
10.ЯВЛЯЮСЬ. Касимов / Утилизация фосфогипса с получением материала для производства
гипсовых вяжущих / А.М. Касимов, О.Е. Леонова, В.П. Миняйло. //
Экология и промышленность. № 1, (2007), С. 24-27.
11. Э.А. Удалова / Современное состояние и перспективные возможности
использования фосфогипса для производства вяжущих материалов / Е.А.
Удвалова А.И. Габитов, А.Р. Шуваева, И.В.Недосеко, А.Р. Чернова,
В.В. Ямилова // История науки и техники. История и педагогика естествознания.
Том. 4, (2016), С. 55-57.
12. Шамадинова Н.А. / Цементы низкотемпературного обжига на основе
промышленных отходов / Н.
Е. Шамадинова, Х.А. Адинаев, Т.А. Атакузиев //
Универсум: Технические науки: электрон. научн. Журн. № 1, (2018).
6
MATEC Web of Conferences 251, 01028 (2018) https://doi.org/10.1051/matecconf/201825101028
IPICSE-2018
%PDF-1.6 % 61966 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 61966 463 0000000016 00000 н 0000012323 00000 н 0000012513 00000 н 0000012644 00000 н 0000012680 00000 н 0000012929 00000 н 0000013564 00000 н 0000014207 00000 н 0000014366 00000 н 0000014642 00000 н 0000014912 00000 н 0000015134 00000 н 0000015239 00000 н 0000017725 00000 н 0000058440 00000 н 0000108024 00000 н 0000108315 00000 н 0000108394 00000 н 0000108494 00000 н 0000108624 00000 н 0000108722 00000 н 0000108775 00000 н 0000108957 00000 н 0000109049 00000 н 0000109100 00000 н 0000109219 00000 н 0000109370 00000 н 0000109462 00000 н 0000109513 00000 н 0000109610 00000 н 0000109772 00000 н 0000109864 00000 н 0000109915 00000 н 0000110012 00000 н 0000110116 00000 н 0000110167 00000 н 0000110322 00000 н 0000110414 00000 н 0000110465 00000 н 0000110562 00000 н 0000110728 00000 н 0000110820 00000 н 0000110871 00000 н 0000110968 00000 н 0000111126 00000 н 0000111218 00000 н 0000111269 00000 н 0000111366 00000 н 0000111532 00000 н 0000111624 00000 н 0000111675 00000 н 0000111784 00000 н 0000111906 00000 н 0000111957 00000 н 0000112121 00000 н 0000112213 00000 н 0000112264 00000 н 0000112373 00000 н 0000112521 00000 н 0000112613 00000 н 0000112664 00000 н 0000112773 00000 н 0000112899 00000 н 0000112950 00000 н 0000113067 00000 н 0000113118 00000 н 0000113225 00000 н 0000113276 00000 н 0000113393 00000 н 0000113444 00000 н 0000113607 00000 н 0000113658 00000 н 0000113838 00000 н 0000113930 00000 н 0000113981 00000 н 0000114088 00000 н 0000114237 00000 н 0000114329 00000 н 0000114380 00000 н 0000114489 00000 н 0000114637 00000 н 0000114729 00000 н 0000114780 00000 н 0000114889 00000 н 0000115005 00000 н 0000115056 00000 н 0000115166 00000 н 0000115217 00000 н 0000115387 00000 н 0000115479 00000 н 0000115530 00000 н 0000115642 00000 н 0000115770 00000 н 0000115821 00000 н 0000115945 00000 н 0000115996 00000 н 0000116112 00000 н 0000116163 00000 н 0000116291 00000 н 0000116342 00000 н 0000116461 00000 н 0000116512 00000 н 0000116633 00000 н 0000116684 00000 н 0000116908 00000 н 0000117000 00000 н 0000117051 00000 н 0000117158 00000 н 0000117373 00000 н 0000117465 00000 н 0000117516 00000 н 0000117623 00000 н 0000117791 00000 н 0000117883 00000 н 0000117934 00000 н 0000118053 00000 н 0000118211 00000 н 0000118303 00000 н 0000118354 00000 н 0000118466 00000 н 0000118606 00000 н 0000118657 00000 н 0000118781 00000 н 0000118832 00000 н 0000118959 00000 н 0000119010 00000 н 0000119118 00000 н 0000119169 00000 н 0000119279 00000 н 0000119330 00000 н 0000119439 00000 н 0000119490 00000 н 0000119633 00000 н 0000119684 00000 н 0000119806 00000 н 0000119857 00000 н 0000119979 00000 н 0000120030 00000 н 0000120149 00000 н 0000120200 00000 н 0000120321 00000 н 0000120372 00000 н 0000120490 00000 н 0000120541 00000 н 0000120700 00000 н 0000120792 00000 н 0000120843 00000 н 0000120952 00000 н 0000121108 00000 н 0000121200 00000 н 0000121251 00000 н 0000121360 00000 н 0000121537 00000 н 0000121629 00000 н 0000121680 00000 н 0000121779 00000 н 0000121916 00000 н 0000121967 00000 н 0000122087 00000 н 0000122138 00000 н 0000122259 00000 н 0000122310 00000 н 0000122428 00000 н 0000122479 00000 н 0000122592 00000 н 0000122643 00000 н 0000122789 00000 н 0000122840 00000 н 0000122978 00000 н 0000123029 00000 н 0000123208 00000 н 0000123300 00000 н 0000123351 00000 н 0000123450 00000 н 0000123575 00000 н 0000123626 00000 н 0000123744 00000 н 0000123795 00000 н 0000123905 00000 н 0000123956 00000 н 0000124064 00000 н 0000124115 00000 н 0000124231 00000 н 0000124282 00000 н 0000124419 00000 н 0000124470 00000 н 0000124578 00000 н 0000124629 00000 н 0000124754 00000 н 0000124805 00000 н 0000124922 00000 н 0000124973 00000 н 0000125080 00000 н 0000125131 00000 н 0000125257 00000 н 0000125308 00000 н 0000125424 00000 н 0000125475 00000 н 0000125591 00000 н 0000125642 00000 н 0000125809 00000 н 0000125901 00000 н 0000125952 00000 н 0000126064 00000 н 0000126226 00000 н 0000126318 00000 н 0000126368 00000 н 0000126480 00000 н 0000126651 00000 н 0000126701 00000 н 0000126906 00000 н 0000126998 00000 н 0000127048 00000 н 0000127160 00000 н 0000127296 00000 н 0000127346 00000 н 0000127519 00000 н 0000127611 00000 н 0000127661 00000 н 0000127770 00000 н 0000127907 00000 н 0000127957 00000 н 0000128116 00000 н 0000128208 00000 н 0000128258 00000 н 0000128370 00000 н 0000128532 00000 н 0000128624 00000 н 0000128674 00000 н 0000128783 00000 н 0000128924 00000 н 0000128974 00000 н 0000129095 00000 н 0000129145 00000 н 0000129277 00000 н 0000129327 00000 н 0000129467 00000 н 0000129517 00000 н 0000129664 00000 н 0000129714 00000 н 0000129875 00000 н 0000129967 00000 н 0000130017 00000 н 0000130124 00000 н 0000130281 00000 н 0000130373 00000 н 0000130423 00000 н 0000130518 00000 н 0000130673 00000 н 0000130765 00000 н 0000130815 00000 н 0000130922 00000 н 0000131071 00000 н 0000131163 00000 н 0000131213 00000 н 0000131320 00000 н 0000131472 00000 н 0000131564 00000 н 0000131614 00000 н 0000131721 00000 н 0000131899 00000 н 0000131991 00000 н 0000132041 00000 н 0000132148 00000 н 0000132324 00000 н 0000132416 00000 н 0000132466 00000 н 0000132573 00000 н 0000132756 00000 н 0000132848 00000 н 0000132898 00000 н 0000133005 00000 н 0000133114 00000 н 0000133164 00000 н 0000133341 00000 н 0000133433 00000 н 0000133483 00000 н 0000133590 00000 н 0000133771 00000 н 0000133863 00000 н 0000133913 00000 н 0000134020 00000 н 0000134161 00000 н 0000134210 00000 н 0000134371 00000 н 0000134463 00000 н 0000134512 00000 н 0000134607 00000 н 0000134719 00000 н 0000134768 00000 н 0000134879 00000 н 0000134928 00000 н 0000135120 00000 н 0000135212 00000 н 0000135261 00000 н 0000135369 00000 н 0000135491 00000 н 0000135544 00000 н 0000135678 00000 н 0000135731 00000 н 0000135780 00000 н 0000135894 00000 н 0000135943 00000 н 0000135992 00000 н 0000136041 00000 н 0000136155 00000 н 0000136204 00000 н 0000136313 00000 н 0000136362 00000 н 0000136411 00000 н 0000136461 00000 н 0000136575 00000 н 0000136625 00000 н 0000136675 00000 н 0000136725 00000 н 0000136839 00000 н 0000136889 00000 н 0000136939 00000 н 0000136989 00000 н 0000137103 00000 н 0000137153 00000 н 0000137203 00000 н 0000137253 00000 н 0000137367 00000 н 0000137417 00000 н 0000137467 00000 н 0000137517 00000 н 0000137631 00000 н 0000137681 00000 н 0000137731 00000 н 0000137781 00000 н 0000137895 00000 н 0000137945 00000 н 0000137995 00000 н 0000138045 00000 н 0000138159 00000 н 0000138209 00000 н 0000138259 00000 н 0000138309 00000 н 0000138423 00000 н 0000138473 00000 н 0000138523 00000 н 0000138573 00000 н 0000138687 00000 н 0000138737 00000 н 0000138787 00000 н 0000138837 00000 н 0000138951 00000 н 0000139001 00000 н 0000139051 00000 н 0000139101 00000 н 0000139215 00000 н 0000139265 00000 н 0000139315 00000 н 0000139365 00000 н 0000139479 00000 н 0000139529 00000 н 0000139579 00000 н 0000139629 00000 н 0000139743 00000 н 0000139793 00000 н 0000139843 00000 н 0000139893 00000 н 0000140007 00000 н 0000140057 00000 н 0000140107 00000 н 0000140158 00000 н 0000140272 00000 н 0000140322 00000 н 0000140372 00000 н 0000140423 00000 н 0000140537 00000 н 0000140588 00000 н 0000140639 00000 н 0000140690 00000 н 0000140741 00000 н 0000140792 00000 н 0000140843 00000 н 0000140894 00000 н 0000141008 00000 н 0000141059 00000 н 0000141110 00000 н 0000141161 00000 н 0000141275 00000 н 0000141326 00000 н 0000141377 00000 н 0000141428 00000 н 0000141542 00000 н 0000141593 00000 н 0000141644 00000 н 0000141695 00000 н 0000141809 00000 н 0000141860 00000 н 0000141911 00000 н 0000141962 00000 н 0000142085 00000 н 0000142136 00000 н 0000142258 00000 н 0000142309 00000 н 0000142360 00000 н 0000142411 00000 н 0000142534 00000 н 0000142585 00000 н 0000142707 00000 н 0000142758 00000 н 0000142809 00000 н 0000142860 00000 н 0000142974 00000 н 0000143025 00000 н 0000143076 00000 н 0000143127 00000 н 0000143241 00000 н 0000143292 00000 н 0000143343 00000 н 0000143394 00000 н 0000143508 00000 н 0000143559 00000 н 0000143610 00000 н 0000143661 00000 н 0000143775 00000 н 0000143826 00000 н 0000143877 00000 н 0000143928 00000 н 0000144042 00000 н 0000144093 00000 н 0000144144 00000 н 0000144195 00000 н 0000144309 00000 н 0000144360 00000 н 0000144411 00000 н 0000144462 00000 н 0000144576 00000 н 0000144627 00000 н 0000144678 00000 н 0000144729 00000 н 0000144843 00000 н 0000144894 00000 н 0000144945 00000 н 0000144996 00000 н 0000145110 00000 н 0000145161 00000 н 0000145212 00000 н 0000145263 00000 н 0000145377 00000 н 0000145428 00000 н 0000145479 00000 н 0000145530 00000 н 0000145644 00000 н 0000145695 00000 н 0000145746 00000 н 0000145797 00000 н 0000145919 00000 н 0000145970 00000 н 0000146089 00000 н 0000146140 00000 н 0000146191 00000 н 0000146242 00000 н 0000146356 00000 н 0000146407 00000 н 0000146458 00000 н 0000146511 00000 н 0000011137 00000 н 0000009757 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 62428 0 объект >поток xV}lSU?v+Xf|-X%ecf]ᘌll594hU6܀#ٰ R13c$ `IF ȶ`:Q}e2osyw~
Статья в новостях: Создание дорог будущего
Исследователи ищут простые способы производства асфальта тротуары безопаснее, тише и экологичнее .
Дороги опоясывают земной шар артериальной сетью, которая с каждым годом становится все более распространенной. Для некоторых они являются признаком прогресса; для других они являются растущим шрамом на ландшафте. Только в Соединенных Штатах есть миллионы миль асфальтовых покрытий, материалов, которые не особенно устойчивы или хороши для окружающих экосистем. Тем не менее, Соединенные Штаты и многие другие страны год за годом продолжают строить и заменять одни и те же дороги, используя один и тот же базовый дизайн, который существовал веками.
Год за годом мы строим и заменяем одни и те же дороги, используя один и тот же базовый дизайн, который существовал веками. Но у исследователей и инженеров есть проекты гораздо более безопасных и устойчивых покрытий. Изображение предоставлено: Shutterstock/Кит Хоман.
Несмотря на дорожную колее человечества, модернизация асфальтового покрытия, безусловно, возможна. В последние годы исследователи начали работать над рядом усовершенствований, которые могли бы сделать автомагистрали более безопасными, тихими и экологичными.
Модификации могут включать замену заполнителей и вяжущих в дорожном покрытии или добавление в смесь переработанных материалов. Даже изменение жесткости дорожного покрытия может повысить эффективность движения транспортных средств по дороге. Некоторые из этих изменений могут обеспечить существенное сокращение выбросов CO 2 , вызывающих потепление планеты, и других загрязняющих веществ. «Есть множество вещей, которые можно изменить, — говорит Джереми Грегори, исследователь устойчивого развития из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже.«Мы постоянно ищем улучшения».
Впадина Дилемма
Дизайн дорог сегодня в основном такой же, как и у римлян. Как правило, поверхностный слой дорожного покрытия укладывается поверх толстых слоев уплотненных гранулированных материалов, которые помогают передавать транспортные нагрузки на нижележащий грунт или коренную породу. Современное дорожное покрытие обычно изготавливается либо из бетона, смеси заполнителей, таких как песок, галька и гравий, которые связаны вместе цементом, либо из «асфальтобетона», в котором песок и гравий связаны вместе черным липким побочным продуктом нефти, известным как асфальт.
Хотя цементобетон обычно намного жестче, чем асфальтовые покрытия, и более устойчив к износу, он также имеет тенденцию быть более дорогим. Во многих штатах министерство транспорта выбирает материалы для дорожного покрытия на основе первоначальных затрат, а не учета долгосрочных затрат, таких как техническое обслуживание, поэтому неудивительно, что около 94% дорог с твердым покрытием в Соединенных Штатах покрыты асфальтобетоном или другими типами покрытия. гибкое покрытие (1).
Мягкое дорожное покрытие, безусловно, имеет свое применение — не в последнюю очередь, когда велосипедисты или пешеходы падают (см. Мягкое прикосновение), — но гибкость может создать проблемы для дорожного движения.Когда тяжелый грузовик проезжает по асфальтобетону, на дороге образуется ямка, похожая на ямку, которая образуется, когда человек стоит на батуте. Транспортному средству приходится тратить дополнительную энергию, чтобы выбраться из ямки во время движения, что снижает расход бензина и увеличивает выбросы CO 2 .
Грегори и его коллеги подсчитали, что если объемы дорожного движения в США будут продолжать расти, как ожидается, в течение следующих 50 лет, транспортные средства будут генерировать дополнительно 2,66 миллиарда метрических тонн CO 2 , выбираясь из этих ям (2), кроме того к регулярным выбросам, вызванным движением из одного места в другое.«Очевидно, что то, как мы проектируем и обслуживаем тротуары нашей страны, влияет на экономию топлива наших автомобилей», — говорит Грегори.
По оценкам команды Грегори, использование самых жестких форм бетона или асфальтобетона может помочь обуздать этот эффект ямок. Исследователи говорят, что постепенная замена межштатных автомагистралей, автомагистралей и улиц страны этими материалами может сократить выбросы, связанные с гибкостью дорожного покрытия, примерно на 18% в течение 50 лет, что составит 0,5%-ное сокращение общих выбросов от всего транспортного сектора.
Хотя они не учитывали дополнительные выбросы CO 2 , которые могут быть вызваны этой реконструкцией, Грегори говорит, что их расчеты подчеркивают основной принцип: когда дело доходит до топливной экономичности, чем жестче дороги, тем лучше.
Одним из способов повышения устойчивости дорог является поиск заменителей традиционных строительных блоков основания дорожного покрытия, таких как известняковый заполнитель. Изображение предоставлено: Shutterstock/Андрей Ксенжук.
Witches’ Brew
Легковые и грузовые автомобили — не единственные источники загрязнения с наших дорог.Асфальтовое покрытие само по себе может выделять колдовское зелье органических соединений, которое способствует образованию вредного смога, особенно в жаркие солнечные дни.
Поскольку стандарты эффективности использования топлива, каталитические нейтрализаторы и другие технологические усовершенствования сократили выбросы выхлопных газов отдельных транспортных средств, увеличилась относительная доля вредных капель и частиц, называемых вторичными органическими аэрозолями, образующихся в результате выбросов асфальта. Тем не менее, эти выбросы редко включаются в компьютерные модели загрязнения дорог, говорит Дрю Гентнер, инженер-эколог из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, потому что исследователи и инженеры недостаточно знают о масштабах выбросов асфальта.
Чтобы восполнить этот пробел в информации, Гентнер и его коллеги решили измерить, насколько сильное загрязнение исходит от асфальтового покрытия. Они нагревали образцы обычно используемого дорожного асфальта в герметичной камере и подвергали образцы воздействию искусственного солнечного излучения. В сентябре они сообщили, что общие выбросы органических соединений при температуре 60 °C (типично для спекания асфальта в летнюю жару) вдвое превышают показатели, измеренные при 40 °C. А при температуре от 60 до 140 °C (типичные температуры при хранении и применении материала) выбросы увеличиваются примерно на 70 % при повышении температуры на каждые 20 °C (3).
Мощеные поверхности составляют около 45% площади городов США, а крыши, часто покрытые битумной черепицей или черепицей, составляют еще 20% или около того, говорит Гентнер. Новые результаты показывают, что эти вездесущие поверхности могут фактически выделять больше органических загрязнителей, чем транспортные средства в течение года. «Что интересно в этом исследовании, так это то, что оно появилось вне поля зрения и указало на источник выбросов, о котором раньше не думали», — говорит Джордж Бан-Вайс, инженер-эколог из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе.
Компания Ban-Weiss уже работает над тем, чтобы отвести тепло от асфальта. Тротуар может поглощать около 90% солнечного излучения, но поверхностное покрытие из светлых пигментов может помочь отразить часть этого солнечного света и снизить температуру дорог и парковок. Помимо уменьшения выбросов прекурсоров загрязнения из подстилающего асфальта, это покрытие может также бороться с эффектом городского острова тепла, при котором центральные районы большого города могут быть значительно теплее, чем близлежащие сельские районы.При снижении температуры воздуха в городах химические реакции, приводящие к образованию озона и других вредных аэрозолей, будут протекать медленнее, что приведет к уменьшению смога.
Когда Бан-Вайс и его коллеги смоделировали увеличение отражательной способности тротуара примерно с 10% до 40% в районе Лос-Анджелеса, температура воздуха в середине дня над отражающими улицами была на 2 °C ниже, чем над обычным асфальтовым покрытием.
(4). В другом моделировании исследователи увеличили яркость тротуара в городских районах по всей Калифорнии и обнаружили, что в течение года среднее снижение температуры воздуха в середине дня колеблется от 0.от 18 °C в Палм-Спрингс до примерно 0,86 °C в Сан-Хосе (5).
Такие отражающие покрытия могут создавать свои проблемы, такие как другие виды химических выбросов или даже ослепляющий свет, который может отвлекать водителей. Бан-Вайс говорит, что теперь необходимы подробные лабораторные и полевые исследования отражающих покрытий, чтобы оценить общие преимущества и потенциальные недостатки стратегии.
Переработанные дороги
В то время как исследователи, такие как Ban-Weiss, сосредоточились на обновлении дорожных покрытий, другие копают глубже.Они надеются улучшить устойчивость дорог, найдя замену традиционным строительным блокам основания тротуара. Известняковый заполнитель, например, обычно используется для создания прочного и долговечного основания, необходимого для дорог, что создает огромный спрос на щебень.
По данным Геологической службы США, Соединенные Штаты ежегодно используют около 1 миллиарда тонн такого заполнителя при строительстве и обслуживании дорог.
В развитых странах падения являются основным источником случайных травм, особенно среди пожилых людей.Вивека Валквист, старший научный сотрудник Исследовательского института Швеции в Стокгольме, входит в группу, которая исследовала, может ли изменение свойств тротуаров, велосипедных дорожек и других покрытий помочь предотвратить такие травмы.
Исследователи смешали образцы девяти различных типов дорожного покрытия, которые включали разное количество заполнителей, резиновых гранул и переработанной резины. Лабораторные испытания показали, что дорожное покрытие, содержащее 60 % заполнителей из переработанной резины, было лишь на 1–2 % менее жестким, чем дорожное покрытие, содержащее только минеральные заполнители.Компьютерные модели головы человека, ударяющегося об эту губчатую поверхность во время падения, позволяют предположить, что прорезиненные тротуары могут спасти жизнь (10).
При скорости удара 3 метра в секунду риск перелома черепа у человека снижался на целых 45%, а риск возникновения субдуральной гематомы — скопления крови между черепом и мозгом в результате разрыва кровеносного сосуда — был снижен до 20%.
Помимо того, что прорезиненные тротуары более мягкие, чем обычное покрытие, они также с большей вероятностью не промерзают зимой, что также помогает предотвратить скольжение и падение.
Замена части этого заполнителя переработанными материалами может помочь уменьшить воздействие дорожного строительства на окружающую среду, говорит Чезаре Санджорджи, инженер-материаловед из Болонского университета в Италии. Он и его коллега Пьерджорджио Татаранни изучали, может ли порошкообразный базальт, являющийся отходом некоторых карьерных работ, заменить известняк, не влияя на прочность дорожного покрытия (6).
Исследователи смешали порошкообразный базальт с сильнощелочным раствором, скатали смесь в маленькие шарики, закалили их в печи при 60 °C в течение 12 часов, а затем просеяли базальтовые шарики, чтобы выделить 6 агрегатов.
3–12,5 мм в диаметре. Затем они проделали то же самое с порошкообразным известняком и изготовили два набора образцов: в одном не было ничего, кроме порошкообразного известняка и связующего, а в другом 21% заполнителей был заменен базальтовыми шариками. После дальнейшей обработки исследователи упаковали каждый из образцов вместе в условиях, имитирующих реальные работы по укладке дорожного покрытия.
Лабораторные испытания показали, что оба типа дорожного покрытия имеют одинаковую устойчивость к разрыву, что указывает на то, что базальтовое покрытие должно выдерживать дорожный износ.Два типа дорожного покрытия были одинаково проницаемы, а также выдержали 10 циклов замораживания-оттаивания в лаборатории без повреждений. Теперь исследователи планируют протестировать различные смеси заполнителей, в том числе на основе 100% базальтового порошка.
В другом исследовании Санджорджи и его коллеги обнаружили, что смеси, содержащие порошкообразный стеклянный порошок, также были такими же прочными и жесткими, как и обычные известняковые заполнители.
Тротуары, включающие стекло, были так же устойчивы к долговременной деформации под большим весом, называемой ползучести, и они могут быть даже более устойчивы к прорезанию колеи транспортным средством, чем обычное дорожное покрытие (7).
Другие исследователи изучают, можно ли использовать гравий и песок, содержащиеся в сточных водах, для ремонта дорог. Как правило, эти посторонние твердые частицы отфильтровываются из воды, предназначенной для очистных сооружений, и вывозятся для сброса на свалки. «У нас была идея отвести песок из сточных вод со свалок и превратить его в товарный продукт», — говорит Чжунчжэ Лю, инженер-эколог из Калифорнийского государственного университета в Бейкерсфилде. Его команда включает песок и гравий в материал, называемый химически связанной фосфатной керамикой (CBPC).Обычно используемый для инкапсуляции опасных или радиоактивных отходов для утилизации, исследователи задались вопросом, можно ли его также использовать для латания выбоин.
Чтобы проверить идею, они просеяли песок и оставили только биты размером менее 6 миллиметров.
Затем они добавили оксид кальция и оксид магния во влажный песок, чтобы сделать щелочную суспензию, убивающую любые микробы на заполнителях. Наконец, они добавили слабую кислоту, которая превратила суспензию в связующее, похожее на цемент, чтобы скрепить заполнители.Лабораторные испытания показали, что новый материал команды так же прочен, как и обычные заполнители выбоин для асфальтовых покрытий. Лю добавляет, что помимо того, что они дешевле, чем заплатки на основе асфальта, вредные органические соединения не выщелачиваются и не испаряются из наполнителя. Он и его коллеги рассказали об исследовании в августе на осеннем онлайн-собрании Американского химического общества.По словам Лю, грузовики, проезжающие по участку, обеспечат реальную проверку того, насколько хорошо их заплатки прикрепляются к основному дорожному покрытию и выдерживают интенсивное движение, что должно показать, нуждаются ли рецепт наполнителя в каких-либо изменениях для повышения его долговечности.
Между тем, исследователи в Алжире изучили, как полиэтилен низкой плотности (LDPE), тот же вид пластика, который используется для изготовления пакетов для покупок, можно добавить в асфальтобетонное вяжущее, чтобы сделать материал более жестким и водостойким (8).
.Исследователи в Индии обнаружили, что использование пластиковых отходов таким образом позволило им сократить количество битума, необходимого для дорожного покрытия, на 10–15% (9). В принципе, такие усилия могли бы предотвратить попадание на свалки миллионов тонн пластика.
Исследователи пытаются разработать лучший и более дешевый способ заполнения выбоин путем объединения твердых веществ из сточных вод с оксидом кальция, оксидом магния и слабой кислотой для получения цементоподобного вяжущего. Изображение предоставлено: Zhongzhe Liu (Калифорнийский государственный университет, Бейкерсфилд, Калифорния).
Тихо, пожалуйста
Любой, кто живет рядом с оживленным шоссе, может сказать вам, что шум может быть непрекращающимся. Что, однако, может удивить некоторых, так это то, что большая часть этого шума — от итальянских спортивных автомобилей и старых пикапов без глушителей — исходит от шин транспортных средств, говорит Санджорджи. По данным Всемирной организации здравоохранения, транспортный шум сам по себе является формой загрязнения, которое может увеличить риск ишемической болезни сердца, гипертонии и целого ряда психологических последствий.
†
Изменение рисунка протектора шины может помочь уменьшить шум от дорожного движения.Но Санджорджи обнаружил, что изменение дорожного покрытия, по которому движется автомобиль, может привести к еще большему снижению шума — в некоторых случаях на 10 децибел, что эквивалентно 50-кратному снижению громкости звука.
Обнародовав результаты на собрании Американской ассоциации развития науки в феврале прошлого года, ‡ Санджорджи отметил, что особенно эффективная модификация заключается в том, чтобы сделать дорожное покрытие более пористым. Это позволяет воздуху, сжатому под шиной, нагнетаться на дорожное покрытие, где волны давления приглушаются, вместо того, чтобы отбрасываться в сторону под высоким давлением и создавать шум.Использование более мелких заполнителей, которые, как правило, оставляют больше пор в материале, должно создавать самые тихие покрытия. Санджорджи говорит, что пористое дорожное покрытие также может повысить безопасность дорожного движения, позволяя выпавшему дождю стекать через тротуар, а не скапливаться на поверхности.
Пористое дорожное покрытие не только создает меньше шума, но и помогает его поглощать, говорит Тьяго Виейра, инженер-строитель из Шведского национального дорожно-транспортного научно-исследовательского института в Линчёпинге. Во время полевых испытаний в 2018 году команда измерила нормальный уровень шума, буксируя прицеп с микрофоном вдоль 600-метрового участка крупной магистрали в Линчепинге.Затем городские рабочие уложили два слоя пористого покрытия поверх существующей улицы: нижний слой толщиной 55 миллиметров с заполнителями около 16 миллиметров в поперечнике и верхний слой толщиной 25 миллиметров с заполнителями около 11 миллиметров в диаметре. По словам Виейры, оба покрытия были рассчитаны на пористость около 25%.
Измерения, проведенные через 45 дней после укладки нового покрытия, показали, что пористая поверхность снижает уровень шума примерно на 5 децибел для транспортных средств, движущихся со скоростью 70 километров в час.Команда сообщила о результатах в 2019 году на Международном конгрессе по звуку и вибрации в Монреале, Канада.
§ Образцы, взятые позже с дороги, показали, что можно было бы еще больше снизить уровень шума, говорит Виейра, потому что нижний слой дорожного покрытия оказался менее пористым, чем предполагалось.
Еще более простой способ уменьшить дорожный шум — это, во-первых, уменьшить его производство, — говорит Виейра. Если поверхность дороги неровная, шины, особенно на высокой скорости, вибрируют и создают много шума (шум может усиливаться в случае жестких цементных дорог, состоящих из плит, соединенных в стыках).Он полагает, что шлифовка тротуара и придание ему более гладкого вида — что-то вроде столяра, шлифующего грубую доску — уменьшит вибрацию в шинах, тем самым существенно их успокоив.
Несмотря на все многообещающие разработки в области дорожных материалов, Грегори из Массачусетского технологического института предостерегает, что улучшение одного аспекта дорожного покрытия — например, его пористости, состава или жесткости — иногда может привести к проблемам в других областях, которые могут сдерживать усилия по использованию эти инновационные материалы более широко.
«Много раз мы пытаемся удовлетворить конкурирующие цели, — отмечает он.
Помимо проблем материаловедения, Грегори говорит, что тенденция государственных органов выбирать дорожные материалы исключительно на основе их краткосрочных затрат, а не их устойчивости, является наиболее серьезным препятствием на пути снижения воздействия дорог на окружающую среду. Это вряд ли изменится до тех пор, пока при принятии решения о покупке не будут учитываться долгосрочные затраты на техническое обслуживание или последствия для здоровья, вызванные шумом, выбросами парниковых газов или другими формами загрязнения. «Наша самая большая проблема — заставить людей смотреть на вещи в долгосрочной перспективе, — говорит он.
Сноски
↵*Liu Z et al., Осеннее собрание Американского химического общества, 17–20 августа 2020 г. Получено с https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0008/136466/e94888.pdf.
↵ ‡ Sangiorgi C, Ежегодное собрание Американской ассоциации содействия развитию науки, 13–16 февраля 2020 г.
, Сиэтл, Вашингтон.↵ § Vieira T et al., 26-й Международный конгресс по звуку и вибрации, 7–11 июля 2019 г., Монреаль, Канада.
, Сиэтл, Вашингтон.Грунт-цемент
Грунт-цемент представляет собой сильно уплотненную смесь грунта/заполнителя, цемента и воды. Он широко используется в качестве недорогой основы для покрытия дорог, жилых улиц, парковок, аэропортов, обочин, а также площадок для погрузочно-разгрузочных работ и складирования. Его преимущества высокой прочности и долговечности в сочетании с низкой первоначальной стоимостью делают его выдающейся ценностью в своей области. Тонкая битумная поверхность обычно укладывается на грунтово-цементную основу для завершения дорожного покрытия.
Грунт-цемент иногда называют основой, стабилизированной цементом, или основой, обработанной цементом. Независимо от названия, принципы его состава и построения одни и те же.
Какой тип почвы используется?
Почвенный материал в почвоцементе может представлять собой практически любое сочетание песка, ила, глины, гравия или щебня.
В качестве почвенного материала можно использовать местные гранулированные материалы, такие как шлак, кальций, известняк и шлак, а также широкий спектр отходов, включая золу, летучую золу, формовочные пески и отсев из карьеров и гравийных карьеров.Старые дороги с гранулированным покрытием, с битумным покрытием или без него, также могут быть регенерированы для получения отличного почвоцемента.
Как строится грунт-цемент?
Перед началом строительства простые лабораторные тесты определяют содержание цемента, плотность и потребность в воде используемого грунтового материала. Во время строительства проводятся испытания, чтобы убедиться, что требования выполняются. Тестирование гарантирует, что смесь будет иметь прочность и долговечность. Никакие догадки не участвуют.
Грунт-цемент можно смешивать на месте или в центральной смесительной установке.Центральные смесительные установки могут использоваться там, где задействован заемный материал. Рыхлые гранулированные материалы выбраны из-за их низкой потребности в цементе и простоты обращения и смешивания.
Обычно используются смесители типа pugmill. Затем смесь грунта и цемента доставляется на строительную площадку и распределяется по подготовленному земляному полотну.
Процедуры уплотнения и отверждения одинаковы для центральных и смешанных процедур на месте.
Строительство из смеси грунта и цемента состоит из четырех этапов; распределение цемента, смешивание, уплотнение и отверждение.Надлежащее количество цемента распределяется по грунтовому материалу на месте. Затем цемент, грунтовый материал и необходимое количество воды тщательно перемешиваются с помощью любого из нескольких типов смесительных машин. Далее смесь плотно утрамбовывается для получения максимальной пользы от цемента. Специальное оборудование для уплотнения не требуется; катки различных видов, в зависимости от типа почвы, могут быть использованы. Смесь постоянно цементируется с высокой плотностью, и затвердевший грунт-цемент не будет деформироваться или уплотняться в дальнейшем при движении.
Отверждение, заключительный этап, предотвращает испарение воды, чтобы обеспечить максимальное увеличение прочности за счет гидратации цемента.
Обычно используется легкий слой битумного материала для предотвращения потери влаги; он также является частью битумной поверхности. Распространенным типом изнашиваемой поверхности для легких транспортных средств является обработка поверхности битумным материалом и стружкой толщиной от 0,5 до 0,75 дюйма. Для тяжелых условий эксплуатации и в суровых климатических условиях используется 1,5-дюймовый асфальтовый коврик.
Подрядчики, участвующие в торгах на работы по укладке грунта-цемента, знают, что строительство будет относительно простым и беспроблемным; погода редко задерживается; и переделка завершенных разделов не требуется.
Зачем использовать почвоцемент?
Пришедшие в негодность покрытия с гранулированным основанием, со старыми битумными матами или без них, могут быть восстановлены, укреплены и утилизированы в качестве грунтово-цементных покрытий. Это эффективный и экономичный способ восстановления тротуаров. Поскольку примерно 90 процентов используемого материала уже находится на месте, затраты на погрузочно-разгрузочные работы и транспортировку сведены к минимуму.
Многие гранулированные материалы и отходы из карьеров и гравийных карьеров также можно использовать для производства грунтового цемента; таким образом, высококачественные материалы сохраняются для других целей.
Дорожные и городские инженеры высоко оценивают характеристики грунтоцемента, его низкую себестоимость, долгий срок службы и высокую прочность. Грунт-цемент строится быстро и легко – факт, оцененный как владельцами, так и пользователями.
Как работает грунтоцемент?
Толщина грунтово-цемента меньше, чем требуется для зернистых оснований, несущих тот же трафик по тому же основанию. Это связано с тем, что грунтоцемент представляет собой сцементированный жесткий материал, который распределяет нагрузки на большие площади. Его плитоподобные характеристики и прочность балки не имеют себе равных у зернистых оснований.Твердый, жесткий грунт-цемент устойчив к циклическим холодам, дождям и весенним оттепелям.
Старые грунтово-цементные покрытия во всех частях континента по-прежнему хорошо служат при низких затратах на техническое обслуживание.
Грунт-цемент использовался в каждом штате США и во всех провинциях Канады. Образцы, взятые с дорог, показывают, что прочность грунтового цемента действительно увеличивается с возрастом; некоторые образцы были в четыре раза прочнее, чем испытательные образцы, сделанные, когда дороги были впервые открыты для движения. Этот запас прочности частично объясняет хорошие долгосрочные характеристики грунтоцемента.
Экономичен ли грунт-цемент?
Стоимость грунтоцемента выгодно отличается от стоимости дорожного покрытия на гранулированной основе. При построении с равной несущей способностью грунтоцемент почти всегда дешевле, чем другие недорогие покрытия. Экономия достигается за счет использования или повторного использования местных или близлежащих заемных материалов. Не требуется дорогостоящая транспортировка дорогих гранулированных материалов; таким образом, и энергия, и материалы сохраняются.
Укладка дорожных покрытий
Грунтово-цементные покрытия имеют множество применений: от городских улиц, проселочных дорог, государственных дорог и межгосударственных автомагистралей до парковок, промышленных складов и аэропортов.
Фактически, «семейство» грунтоцементных покрытий можно разделить на три основных компонента, каждый из которых вносит свой уникальный вклад в конструкцию дорожного покрытия. Эти компоненты включают модифицированные цементом грунты (CMS), обработанную цементом основу (CTB) и рекультивацию на полную глубину (FDR). Нажмите на название продукта ниже для получения дополнительной информации.
Использование гранулированного лома шин в асфальтобетонных смесях: исследование битума равнины Агбабу в Нигерии
- А.О. Кокер
- М.К.С. Шридхар
- РС. Авопету
- К.Г. Ачи
Ключевые слова: Модификатор, Утилизация, Гранулированный резиновый лом шин, Асфальтобетон, Битум Agbabu
Аннотация
Каучук, полученный из шинных отходов, известный как резиновая крошка, может использоваться в асфальтовых смесях либо в качестве модификатора вяжущего (мокрый процесс), либо в качестве замены мелкого и/или крупного заполнителя (сухой процесс).
Это исследование направлено на оценку жизнеспособности использования гранулированной резины из отходов шин (GSTR) в качестве модификатора в асфальтобетонных смесях, приготовленных с использованием битума, полученного на месторождении природного битума в Агбабу, штат Ондо, Нигерия. Чтобы установить вяжущие свойства этого битума по сравнению со стандартной спецификацией Института асфальта, Американских стандартов испытаний и материалов (ASTM) и Федерального министерства труда и жилищного строительства (FMWH), были проведены испытания на удельный вес, испытание на температуру размягчения, испытание на проникновение. и были проведены испытания на температуру вспышки.Использованные покрышки измельчали и гранулировали на мелкие частицы, 1-3% добавляли в асфальтобетонные смеси как на изнашивание, так и на вяжущее. Метод испытания Маршалла был применен с использованием сухого метода прорезиненного асфальтобетона. Полученные результаты показали, что стабильность и объемная плотность образца уплотненного асфальтобетона уменьшались с увеличением дозировки GSTR, в то время как процентное содержание воздушных пустот вместе с процентным содержанием минеральных пустот увеличивалось.
Был сделан вывод, что использование GSTR для интенсивного движения может быть целесообразным, если образец битума модифицирован или используется мокрый метод.
Авторские права на статьи, опубликованные в этом журнале, сохраняются за журналом.
МАТЕРИАЛЫ | ПРИЕМКА | ПРИЕМЛЕМЫЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ | ||||||||
| Переработанный портленд
Цемент Бетонный агрегат (RCA) | 733-07 | 733-04 Базовый слой Может использоваться в качестве замены
Типа 1, 3 или 4 при условии, что он соответствует требованиям градации для
Тип основания указан в ТАБЛИЦЕ 733-04A. Градация основания. | ||||||||
| 733-08 Набережная на месте Можно использовать как насыпь на месте. | ||||||||||
| 733-11 Выберите гранулированный наполнитель Может использоваться (при условии, что он соответствует требованиям градации Таблицы 733-11A).
Выберите градацию зернистой заливки) со следующими исключениями: — Применение для обратной засыпки: Не может использоваться в качестве обратной засыпки для алюминиевых труб. Когда RCA используется в качестве обратной засыпки в неалюминиевых трубах, pH требования отменяются. — Усиленное применение: нельзя использовать вместе с полимером или металлическое армирование, если pH не соответствует ТАБЛИЦЕ 733-11B Выберите Требование pH гранулированного наполнителя. | ||||||||||
733-13 Выберите гранулированный грунт Может использоваться (при условии, что он соответствует требованиям градации Таблицы 733-13А). Выберите градацию зернистого основания) со следующим исключением: — Усиленное применение: нельзя использовать вместе с полимером или металлическое армирование, если pH не соответствует ТАБЛИЦЕ 733-11B Выберите Требование pH гранулированного наполнителя. | ||||||||||
| 733-14 Выбор заполнения структуры Может использоваться (при условии, что он соответствует требованиям градации Таблицы 733-11A).
Выберите градацию зернистой заливки) со следующим исключением: — Усиленное применение: нельзя использовать вместе с полимером или металлическое армирование, если pH не соответствует ТАБЛИЦЕ 733-11B Выберите Требование pH гранулированного наполнителя. | ||||||||||
| Восстановленный асфальт
Тротуар (RAP) | 733-06 | 733-04 Базовый слой Может использоваться в качестве замены
материала основания типа 1, 3 или 4..jpg) Однако RAP не будет разрешен, поскольку
приемлемая альтернатива типам 1, 3 и 4 в местах пересечения,
или в районах с высоким процентом движения грузовиков, как указано в контракте
документы, за исключением тех случаев, когда предполагается укладка бетонного покрытия на портландцементе.
как часть дорожной конструкции. Определен высокий процент грузовых автомобилей
составлять 10% и более. Для межштатных автомагистралей и других автомагистралей DDHV 250 пк/ч.
используется для обозначения высокого процента грузовиков | ||||||||
| 733-08 Набережная На месте Май использоваться в качестве насыпи на месте. | ||||||||||
| 733-13 Выберите гранулированный грунт Может использоваться в качестве отборного гранулированного грунта. | ||||||||||
| Стеклянная засыпка | 733-05 | 733-04 Слой подстилающего слоя — Может использоваться в качестве компонента материала подстилающего слоя при условии тщательного перемешивания, в результате чего содержание стекла не превышает 30% по весу. | ||||||||
| 733-08 Набережная На месте Может использоваться в качестве составной части материала для насыпи при условии, что он тщательно перемешан, а количество стекла в любом месте насыпи не превышает 30% по массе. | ||||||||||
| 733-11 Выберите гранулированный наполнитель Может использоваться в качестве компонента в выбранном гранулированном наполнителе при условии, что он тщательно перемешан с содержанием стекла не более 30% по массе. | ||||||||||
| 733-14 Выбор заполнения структуры Может использоваться в качестве компонента наполнителя для выбранной структуры при условии, что он тщательно перемешан с содержанием стекла не более 30% по весу. | ||||||||||
733-20 Материал поддонного фильтра Может использоваться в качестве фильтрующего материала под дренажом при условии, что он соответствует требованиям градации, указанным в следующей таблице:
| ||||||||||
| Взрыв
Печной шлак | С воздушным охлаждением или | Хранилище/отстойник доменной печи
Шлаковый материал подлежит визуальному осмотру региональным
Инженер-геотехник. | 733-04 Базовый слой Может использоваться полностью или как составная часть Основание типа 1, 3 или 4 при условии, что оно соответствует требованиям градации для соответствующий тип в ТАБЛИЦЕ 733-04A Градация основания. Можно использовать полностью или в качестве составной части подосновы типа 2 при условии, что она соответствует требования градации для Типа 2 в ТАБЛИЦЕ 733-04A Градация основания. | |||||||
| 733-08 Насыпь на месте Может использоваться полностью или как составляющая, материал для насыпи. | ||||||||||
| 733-09 Выбрать взаймы Может использоваться целиком или в составе выбрать заимствованный материал при условии, что он соответствует требованиям градации ТАБЛИЦА 733-09A Выберите градацию заимствования. | ||||||||||
733-10 Select Fill Может использоваться полностью или в качестве составной части,
выберите материал наполнителя при условии, что он соответствует требованиям градации
ТАБЛИЦА 733-09A Выберите градацию заимствования. | ||||||||||
| 733-11 Select Granular Fill Можно использовать целиком или в качестве составляющую, выберите гранулированный наполнитель при условии, что он соответствует требования градации ТАБЛИЦЫ 733-11A Select Granular Fill Градация. | ||||||||||
| 733-12 Select Granular Slope Protection Можно использовать полностью или в качестве составной части выберите гранулированный материал для защиты откосов из комплекта поставки что он соответствует требованиям ТАБЛИЦЫ 733-12A Select Granular Градация защиты откосов заливки. | ||||||||||
| 733-13 Select Granular Subgrade Можно использовать целиком или в качестве составляющую, выберите гранулированный материал земляного полотна, если он соответствует требования градации ТАБЛИЦЫ 733-13A Select Granular Subgrade Градация. | ||||||||||
733-14 Выбрать заполнение структуры Может использоваться полностью или в качестве
составляющую, выберите материал наполнителя конструкции при условии, что он соответствует
требования градации ТАБЛИЦЫ 733-11A Select Granular Fill
Градация. | ||||||||||
| 733-21 Наполнитель из камня Может использоваться целиком или в составе к материалу Fine Stone Fill или Light Stone Fill при условии, что он имеет как минимум одна поверхность излома на частицу, и она соответствует требованиям градации для соответствующего типа в ТАБЛИЦЕ 733-21A Каменное заполнение Градация. | ||||||||||
| 733-23 Подстилочный материал Можно использовать целиком или в составе к подстилочному материалу при условии, что он представляет собой измельченный материал и соответствует требования градации ТАБЛИЦЫ 733-23A Подстилочный материал Градация. | ||||||||||
| Молотый гранулированный Доменная печь Шлак | 711-12 | 733-01 Контролируемый низкопрочный материал Может использоваться в качестве
компонент смеси CLSM, как указано в ТАБЛИЦЕ 733-01B Требования
для дополнительного материала CLSM. | ||||||||
| Летучая зола | 711-10, за исключением того, что требование о потерях при воспламенении отменяется | 733-01 Контролируемый материал с низкой прочностью — Может использоваться в качестве компонента смеси CLSM, как указано в ТАБЛИЦЕ 733-01B Требования к дополнительному материалу CLSM , если не указан пункт «Без летучей золы». | ||||||||
| Обрезки шин | В соответствии с методикой геотехнического контроля (GCP-19) Отбор проб и тестирование остатков шин. | 733-08 Насыпь на месте — Может использоваться в соответствии с процедурными директивами руководства по инженерно-геологическим разработкам (GEM-20) Руководство по выбору проекта, проектированию и строительству шинных клочков в насыпях | ||||||||
| Кориан Засыпка | Складская куча материала Corian подлежит визуальному осмотру региональным инженером-геотехником. При использовании в качестве компонента смешанной смеси Corian должен быть измельчен до размера частиц не более 2 дюймов. | 733-04 Подложка Может использоваться в качестве составной части при замене Типа 1, 3 или 4 при условии тщательного перемешивания в результате чего содержится не более 5% по массе Corian | ||||||||
| 733-20 Материал поддонного фильтра Может использоваться в качестве поддонного фильтра типа I или II при условии, что он соответствует требованиям градации для поддонного типа.При использовании для дренажного фильтра материал должен состоять из 100% Corian. | ||||||||||
| Засыпка Зодиак | Куча хранения материала Зодиак должна быть подлежит визуальному осмотру региональным инженером-геотехником. Когда используется в качестве компонента смешанной смеси, Зодиак должен быть измельчен до максимальный размер частиц 2 дюйма | 733-04 Подложка Может использоваться в качестве составной части при замене Типа 1, 3 или 4 при условии тщательного перемешивания в результате чего содержится не более 5% по массе Zodiaq | ||||||||
733-20 Материал поддонного фильтра Может использоваться в качестве поддонного фильтра типа I или II при условии, что он соответствует требованиям градации для поддонного типа. При использовании для поддонного фильтра материал должен состоять на 100% из Zodiaq. | ||||||||||
| Акриловый кварц
Обратная засыпка | Стопка для хранения акрилового кварцевого материала подлежат визуальному осмотру региональным инженером-геотехником. Акриловый кварц используется в качестве компонента смешанной смеси. измельченный до максимального размера частиц 2 дюйма | 733-04 Подложка Может использоваться в качестве составной части при замене Типа 1, 3 или 4 при условии тщательного перемешивания во всем результате с содержанием акрилового кварца не более 5% по весу. | ||||||||
733-20 Материал поддонного фильтра Может использоваться в качестве поддонного фильтра типа I или II при условии, что он соответствует требованиям градации для поддонного типа. При использовании для дренажного фильтра материал должен состоять из 100% акрилового кварца. | ||||||||||
Исследование реологических свойств переработанных битумных смесей, модифицированных каучуком
Использование отходов резины в асфальтовых смесях стало обычной практикой в дорожном строительстве.В данной работе представлены результаты исследования реологических характеристик резино-асфальтобетона (РМА) в условиях статического и динамического нагружения. Ряд статических и динамических испытаний на ползучесть был проведен на образцах смеси RMA с различными размерами и содержанием резины, а также была проведена серия резонансных испытаний колонны для оценки модуля сдвига и значений демпфирования. Чтобы смоделировать реакцию напряжения на деформацию нагрузки, вызванной движением транспорта, были проведены измерения для различных ограничивающих давлений и уровней деформации.Результаты исследования показали, что модификация резины увеличивает жесткость и коэффициент демпфирования, что делает ее очень привлекательным материалом для использования в дорожном строительстве.
Однако размер зерна каучука очень важен. Хотя RMA может стоить до 100% дороже, чем обычный асфальт, преимущества, которые он дает, такие как увеличение срока службы дороги и надлежащая утилизация отходов, способствующая более устойчивой инфраструктуре, могут оправдать дополнительные затраты.
1. Введение
Асфальтобетон является основным материалом для покрытия дорог и взлетно-посадочных полос.Понимание характеристик асфальта, используемого в проекте, важно для обеспечения долгосрочной работы и стабильности. На этапе проектирования необходимо учитывать различные условия окружающей среды и транспортные нагрузки. Иногда конструкция не обеспечивает приемлемого, безопасного и удобного использования из-за преждевременного износа. Ухудшению состояния способствуют несколько факторов, таких как качество материалов и конструкции, нагрузка на дорогу, геометрия дороги и условия окружающей среды.Как правило, большая часть износа связана с образованием колеи или усталостью снизу вверх и термическим растрескиванием.
Увеличение срока службы дорожного покрытия возможно с некоторыми модификациями, если на этапе проектирования будут учтены возможные факторы, вызывающие ухудшение состояния.
Пластомерные полимерные материалы, такие как полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП), вызвали значительный интерес у инженеров и производителей для модификации дорожного покрытия из-за их вязкоупругих свойств и хорошей адгезии к минеральным заполнителям [1–4].Основной целью использования полимеров в асфальтобетоне является повышение жесткости вяжущего при высоких температурах эксплуатации и снижение жесткости при низких температурах эксплуатации [5–7]. Полимеры, используемые для модификации асфальтобетона, можно разделить на три основные категории: термопластичные эластомеры, пластомеры и реактивные полимеры. Термопластичные эластомеры, по-видимому, обладают высокими характеристиками эластичности и, следовательно, сопротивляются остаточной деформации за счет растяжения и восстановления своей первоначальной формы на модифицированном связующем слое, в то время как пластомеры и реакционноспособные полимеры модифицируют асфальт, образуя прочную, жесткую трехмерную сеть для повышения жесткости и прочности.
уменьшают деформации [8, 9].Из-за пригодности в этих условиях одним из ведущих полимерных модификаторов битума среди большей группы сополимеров является стирол-бутадиен-стирольный (СБС) блок. СБС представляет собой сополимер синтетического твердого каучука, который используется в тех случаях, когда важна долговечность, и часто частично заменяет натуральный каучук из-за сравнительной стоимости сырья [10–15]. Он принадлежит к группе сополимеров, называемых блок-сополимерами, в которых основная цепь состоит из трех сегментов.Первый сегмент представляет собой длинную цепь полистирола, средний — длинную цепь полибутадиена, а последний сегмент — еще один длинный участок полистирола.
СБС — экономичный материал, используемый для растягивания истощающихся ресурсов натурального каучука, особенно в производстве шин. Однако утилизация использованных автомобильных шин вызвала множество экологических и экономических проблем. Ежегодное мировое производство бывших в употреблении шин оценивается в 17 миллионов тонн, при этом Китай, страны Европейского Союза, США, Япония и Индия лидируют в производстве самых больших объемов шин [16].
Небольшой процент этих шин утилизируется или повторно используется как резина более низкого качества, но около 80% этих шин накапливаются на свалках, представляя опасность для здоровья и негативно воздействуя на окружающую среду [17].
Благодаря своей эластичности резиновая крошка может использоваться в дорожном строительстве для повышения сопротивления деформации. Асфальт, модифицированный каучуком (RMA), представляет собой битумную смесь, состоящую из смешанных заполнителей, переработанной резиновой крошки и битума. Установлено, что структура резины является важнейшим фактором, влияющим на упругие свойства.Резиновая крошка имеет гранулированную текстуру и варьируется по размеру от очень мелкого порошка (<0,1 мм) до крупных частиц (>5 мм). Шубан и др. [18] опубликовали результаты десятилетнего исследования поверхностей RMA и пришли к выводу, что резиновая крошка увеличивает общую прочность и уменьшает колейность поверхности. Известно, что РМА улучшает реологические свойства при низких и высоких температурах и обеспечивает срок службы в три раза больше, чем у обычного асфальта [19].
Есть и другие причины, по которым резина полезна как на автомобильных, так и на железных дорогах, например, снижение термической нестабильности, повышение устойчивости к низкотемпературному растрескиванию, снижение уровня шума и уменьшение вибраций, создаваемых тяжелыми осевыми нагрузками [20, 21].
В центре внимания программы испытаний было изучение характеристик асфальтобетона при смешивании с резиновой крошкой в качестве заполнителя. В смесь добавляли каучук одного и того же типа разных размеров и форм без изменения содержания битума. Исследование было сосредоточено на поведении примеси при циклических нагрузках. Механизм расщепления каучуковых клеев в этой статье не оценивается, но его следует рассмотреть в будущих исследованиях.
2. Методика эксперимента
Соответствующая фракция заполнителя для горячей битумной смеси была разработана в соответствии с техническими спецификациями Главного управления автомобильных дорог Турции (GDTH) 2006 г. [22].Агрегаты имеют средний размер зерна () от 0,30 до 3,0 мм и коэффициент однородности () от 2,0 до 3,0.
Границы GDTH и подготовленные кривые классификации приведены на рисунке 1. Физические характеристики заполнителей и свойства состава смеси приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.
Для определения оптимального содержания битума , Испытания на стабильность по Маршаллу и испытания на текучесть проводятся в соответствии со спецификациями ASTM D 1559-76.Было установлено, что оптимальное соотношение битума составляет 4,89% для степени пенетрации 50/70.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
622
36
Резиновая крошка, выбранная для данного исследования, была получена путем восстановления покрытия автомобильных шин. Битум модифицировали побочными продуктами шинной резины трех различных размеров: Тип-I (гранулированный шинный каучук, который проходит через сито № 3/8), Тип-II (5–15 мм кусочков измельченной шинной резины) и Тип- III (порошкообразная резина для покрышек, проходящая через сито № 40). Все каучуки были получены путем измельчения и измельчения шины после удаления ткани и стальных брекеров.На фотографиях и изображениях SEM сравниваются градация резиновой крошки и текстура поверхности для трех типов на рисунках 2 и 3 соответственно. В таблице 3 показаны физические свойства исходного связующего. Характеристики RMA зависят от количества концентрации и типа полимера, в котором полимер смешивается в концентрациях примерно 0,2–1,0% по массе заполнителей. Смеси полимеров с более высокой концентрацией могут быть менее экономичными, а также могут вызывать проблемы, связанные со свойствами материала [1].
0 Резиновое содержание на 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8% и 1,0% массы заполнителей смешивали с битумом для каждого размера каучука при температуре смешивания приблизительно 160°C.Для проверки воспроизводимости испытаний из каждой смеси готовят по три образца по идентичной методике (предварительное смешивание каучука с битумом с помощью миксера при 500 об/мин в течение 2 минут). Визуальное наблюдение за полученным текучим битумом показало, что резиновая крошка хорошо перемешана в жидком состоянии без образования комков. Всего было использовано 90 модифицированных образцов для определения оптимального количества каучука для каждого типа.
Кроме того, были приготовлены 3 контрольных образца без добавок для сравнения с модифицированными образцами.
Средние значения, полученные в результате тестов Маршалла, представлены на рисунках 4 и 5. Сплошная линия на каждом рисунке показывает граничное значение для контрольного образца. На рис. 4 показано изменение количества воздушных пустот и удельного веса в зависимости от содержания каучука. Обратите внимание, что увеличение содержания каучука приводит к увеличению пористости. Кроме того, доля пустот при заданном содержании каучука имеет тенденцию к увеличению с увеличением размера частиц каучука. Эта тенденция также совпадает с удельным весом.
На рис. 5(а) показано влияние содержания каучука на стабильность по Маршаллу, которая имеет общую тенденцию к снижению по мере увеличения содержания каучука. Первоначальное увеличение стабильности по Маршаллу с увеличением содержания каучука для типа III можно отнести к размерному эффекту каучука. Коэффициент Маршалла имеет тенденцию к уменьшению с увеличением содержания каучука для всех модифицированных образцов, кроме Типа-III, где значение коэффициента Маршалла почти одинаково с увеличением содержания каучука (рис.
5(b)).Видно, что добавление 0,4% каучука оказывает наиболее значительное влияние на характеристики Маршалла образцов, и поэтому это содержание используется для последующих испытаний на ползучесть и резонансную колонну.
3. Испытания
Для практических целей метод приложения нагрузки для испытаний на ползучесть в лабораторных условиях можно разделить на два типа: статическое и динамическое нагружение. Условия статической нагрузки имитируют тяжелое транспортное средство, такое как грузовик, стоящее на образце дорожного покрытия и создающее статическое напряжение в ожидании сигнала светофора.Статические испытания на ползучесть проводились в лаборатории для оценки реакции образца асфальта на такие условия. При испытании на статическую ползучесть измеренными данными являются время деформации, то есть время, в течение которого покрытие может сопротивляться статической нагрузке до тех пор, пока не произойдет течение. С другой стороны, повторяющаяся нагрузка имитирует движение тяжелого транспортного средства по образцу дорожного покрытия.
Это условие можно воспроизвести, приложив динамическую нагрузку к образцу асфальта. Выходными данными для повторного испытания являются количество циклов нагрузки, которые может выдержать покрытие, прежде чем оно разрушится.Это испытание является разрушающим, поэтому образец асфальта можно испытать только один раз.
Для обоих испытаний образцы были подготовлены в соответствии со спецификациями EN12697-25A диаметром 100 мм и высотой примерно 63,5 мм. Температуру испытаний устанавливали на уровне 50°С, образцы выдерживали в климатической камере в течение 24 часов.
3.1. Испытание на статическую ползучесть
Для обеспечения идеального сцепления между образцом и верхней плитой в течение десяти минут применялось статическое осевое напряжение кПа.После приложения предварительного напряжения образцы подвергались осевой нагрузке до значения 500 кПа приблизительно за 1 ч.
3.2. Динамическое испытание на ползучесть
При динамическом испытании на ползучесть к образцу асфальта прикладывается повторяющееся одноосное напряжение в течение нескольких циклов нагрузки, при этом осевая деформация измеряется в том же направлении, что и нагружение, с использованием дифференциальных преобразователей с линейной переменной характеристикой (LVDT).
Приложенная динамическая нагрузка, используемая в этом испытании, представляла собой последовательность прямоугольных импульсов. Длительность импульса 0.5 секунд, а период отдыха перед следующим импульсом 1,5 секунды. Статическое осевое напряжение кПа в течение десяти минут прикладывалось к верхней плите образца для надлежащей прилегания, как при испытании на статическую ползучесть. Повторное нагружение девиатора напряжением составляло 500 кПа, а температура испытания была установлена на 50°С. Критерий отказа был определен как 5% осевой деформации или полный отказ, в зависимости от того, что произошло раньше.
3.3. Резонансное испытание колонны
Характеристики образцов при циклическом нагружении изучались в две части.Первый включает определение максимального модуля сдвига, который оценивается как деформация порядка 10 -4 -10 -3 % при испытании на резонансной колонне (RC). Устройство RC является наиболее часто используемым лабораторным тестом для измерения низкодеформационных динамических свойств грунтов, бетона и горных пород.
Анализ данных испытаний подробно описан Дрневичем [23] и использует стандарты ASTM D 4015.
Испытательная конфигурация RC представляет собой систему с фиксированным свободным положением, в которой образец закреплен внизу и может свободно вращаться вверху на своей основной частоте с помощью системы привода.Измеряя движение свободного конца, можно определить скорость распространяющейся волны и степень демпфирования материала. Модуль сдвига затем получается из полученной скорости и плотности образца.
Образец для испытаний представляет собой твердый цилиндрический образец с приблизительным отношением диаметра к высоте, равным 2. Нижняя часть крепится к основанию аппарата. Синусоидальное крутящее возбуждение прикладывается к верхней части образца системой электродвигателя. Крутящая гармоническая нагрузка постоянной амплитуды прикладывается в диапазоне частот, и рассчитывается кривая отклика (амплитуда деформации).Выходное угловое ускорение в верхней части образца регистрируется акселерометром.
Частота циклического момента автоматически и постепенно изменяется до тех пор, пока не будет получен первый резонанс крутильных колебаний. Скорость поперечной волны получается из резонансной частоты первой моды, а модуль сдвига затем рассчитывается с использованием скорости поперечной волны и плотности образца. Модуль сдвига и коэффициент демпфирования измерялись в диапазоне деформаций сдвига. Питание отключается при резонансе (т.е., вынужденные колебания убираются), а демпфирование материала определяется по затуханию свободных колебаний.
Вся система помещается в камеру из плексигласа для приложения равномерного ограничивающего давления к образцу с помощью давления воздуха. Мембрана закрывает установку для предотвращения диффузии воздуха в образец. Идентичные свежие образцы были приготовлены с использованием той же процедуры, что и для испытаний на стабильность по Маршаллу. После того, как цилиндрический образец асфальта диаметром 300 мм затвердел, из него вырезали керн стандартного размера диаметром 70 мм для испытания резонансной колонны.
Высота образцов составляла примерно 140 мм. №
Образцы закрепляли на нижней опоре с помощью быстродействующего клея на основе цианакрилата. Поскольку прочность и жесткость клея выше, чем у асфальта, они почти не влияют на данные испытаний. После отверждения клея было установлено устройство RC. Каждый образец был последовательно испытан при ступенчатом увеличении всестороннего давления. При каждом ограничивающем давлении применялся циклический крутящий момент для измерения модуля сдвига и коэффициента демпфирования .Вертикальное давление на земляное полотно под дорогой составляет от 50 до 150 кПа, когда по нему проходит ось легкового или грузового автомобиля. Таким образом, испытания проводились с использованием четырех ограничивающих давлений , 50, 100 и 150 кПа. После регулировки каждого ограничивающего давления в каждом испытании давление в ячейке поддерживалось в течение 30 минут, чтобы обеспечить возможность изменения объема образца перед началом испытания.
4. Результаты и обсуждение
График зависимости статической жесткости ползучести от времени нагружения показан на рис.
6.Один из результатов, показанных на рис. 6, заключается в том, что на статическую жесткость ползучести не оказывает заметного влияния продолжительность нагрузки после определенного времени. Однако добавление в смесь каучука постепенно изменяет прочностные свойства образцов. Этот факт можно объяснить, рассмотрев структуру образца. Образец асфальта состоит из совокупности заполнителей и битума, где межзерновые силы передаются через точки контакта. При добавлении каучука получаемая смесь не всегда однородна во всех точках контакта из-за размера и формы каучука.Кроме того, типы каучука типа I и типа II имеют относительно крупнозернистую резиновую крошку, которая имеет значительно меньшую удельную поверхность для частиц данного размера, чем тип III, и не полностью растворяется в битумной смеси, тем самым увеличивая неоднородность. и коэффициент пустотности. Вступившие в реакцию битумные каучуки имеют совершенно другие свойства по сравнению с непрореагировавшим асфальтовым каучуком. Растворение каучука увеличивает вязкость битума и вызывает эффекты связывания и армирования.
Мелкодисперсный порошкообразный каучук типа III, который распределялся и однородно растворялся в смеси, лучше прилипал к поверхностям заполнителя, как показано на рис. 6. переупаковка агрегата в более плотное состояние. При проскальзывании агрегаты заполняют промежутки в пустоте и не перемещаются в направлении нагрузки. Именно по этой причине увеличение деформации обычно наблюдается на ранней стадии нагрузки в каждом тесте, как показано на рисунке 7.В контрольном образце значение накопленной деформации составляет 0,46% в конце испытания. Однако в образцах, модифицированных каучуком, скольжение вниз происходит довольно легко из-за резины между агрегатами. Значения накопленной деформации составляют примерно 0,25 значения контрольного образца.
Характерное изменение динамической жесткости ползучести можно интерпретировать следующим образом: с увеличением числа циклов динамическая жесткость ползучести уменьшается. Интересно отметить, что динамическая жесткость ползучести имеет тенденцию к уменьшению с увеличением числа циклов только в течение первых 200 циклов; после этого снижение динамической жесткости ползучести становится пренебрежимо малым (рис.
8).Прогрессивное снижение динамической жесткости ползучести очевидно для всех испытуемых образцов. Согласно рисунку 8 количество циклов до разрушения немодифицированных и модифицированных образцов неодинаково из-за упругих свойств резины. Отказ произошел на 2500-м цикле для Типа II и Типа-III, тогда как на 1400-м цикле для Контрольной группы.
Соответственно осевые деформации в модифицированных образцах становятся значительно большими. Однако отказ не происходит в пределах одного и того же штамма. Нагружение продолжалось до тех пор, пока величина осевой деформации не увеличилась до уровня примерно 7.5% для Типа-II и Типа-III, как показано на Рисунке 9. Результаты испытаний показывают, что жесткость на сдвиг контрольных образцов дала самое низкое значение по сравнению с образцами Типа-I, Типа-II и Типа. -III, что можно объяснить тем, что при смешивании резины и асфальта при высоких температурах, например 145–170°С, частицы каучука могут набухать. Было постулировано, что набухание происходит в результате физического и химического взаимодействия между частицами каучука и асфальта, а также реакции между асфальтом и каучуком, что приводит к увеличению вязкости смеси асфальта и каучука, как указано в предыдущих параграфах.
.Кроме того, несовершенное сцепление между каучуком и заполнителями из-за набухания приводит к большему коэффициенту пустот, что приводит к несколько большим осевым смещениям, чем у контрольного образца.
На рис. 10 показан график нормированной жесткости ползучести в зависимости от осевой деформации. Интересно отметить, как динамическая жесткость ползучести имеет тенденцию непрерывно изменяться с осевой деформацией. Нормирование выполняется путем деления динамической жесткости ползучести в любой момент времени на начальное значение динамической жесткости ползучести .На этом графике более ярко проявляются деформационные характерные черты для образцов типа I, типа II, типа III и контроля. Из рисунка 10 видно, что динамическая жесткость при сдвиге внезапно уменьшается примерно до 99% от исходного значения в контрольном образце и до 97% в образцах типа I и типа II при значении осевой деформации 1%. Осевая деформация во время разрушения составляет 4,2% для контрольных образцов и 8,5% и 6% для образцов типа I и типа II соответственно.
Добавление резины к асфальту смещает кривые влево и увеличивает величину деформации при разрушении. Те же результаты наблюдаются для типа III, но снижение по сравнению с первоначальным значением составляет только 50% при 1% осевой деформации и не происходит так внезапно, как в других образцах, модифицированных каучуком. Более того, скорость деформации для типа III в момент разрушения почти такая же, как и для других образцов. Постепенный сдвиг кривых влево свидетельствует об увеличении упругой реакции за счет содержания каучука.График также показывает, что скорость снижения динамической жесткости ползучести при осевой деформации увеличивается по мере уменьшения доли пор, что означает, что заполнители более жестко связаны друг с другом в контрольном образце, чем в модифицированных образцах.
Из-за своей высокой эластичности ожидается, что реакции смесей, модифицированных каучуком, будут более эластичными при увеличении содержания каучука при циклических нагрузках.
Результаты испытаний RC даны для деформаций сдвига менее приблизительно 0.0006%. Невозможно было достичь более высоких деформаций из-за ограничения крутящего момента устройства RC. Это ограничение является удовлетворительным, поскольку предполагается, что колебания грунта, создаваемые транспортными средствами, вызывают деформации в низкоамплитудных уровнях диапазона (т. е. менее 0,001%).
Расчетный модуль сдвига по отношению к деформации сдвига показан на рис. 11. Как показано на рис. 11, образцы типа III имеют самые большие значения модуля сдвига по сравнению с контрольными образцами и другими образцами с модифицированным каучуком из-за более низкого содержания воздуха. коэффициент пустот и идеальное сцепление между каучуком и заполнителями (рисунки слева на рис. 11).Разница в соотношении воздушных пустот в образцах, модифицированных каучуком, могла способствовать увеличению модуля сдвига; однако для образцов Типа-I и Типа-II, у которых было одинаковое соотношение воздушных пустот, жесткость действительно увеличилась.
Модуль сдвига образцов, модифицированных каучуком, был несколько ниже, а коэффициент демпфирования был значительно выше, чем у контрольных образцов при соответствующем всестороннем давлении. Таким образом, можно сделать вывод, что добавление определенного количества каучука в асфальтобетонную смесь может несколько снизить сдвиговую жесткость, тогда как значительно увеличить демпфирование.Увеличение всестороннего давления от 0 до 150 кПа увеличило модуль сдвига примерно на 20%. Начальный модуль сдвига заметно увеличивается во всех случаях с ростом всестороннего давления; однако скорость увеличения становится небольшой после первой стадии приращения (от 0 до 50 кПа) и уменьшается после 100 кПа. Результаты согласуются с характерными свойствами асфальта, полученными в результате других тестов, таких как тест на стабильность Маршалла.
Коэффициент демпфирования является важной характеристикой материала, поскольку он показывает, сколько энергии вибрации поглощается во время цикла вибрации.
Если материал имеет высокий коэффициент демпфирования, затухание вибрации также будет высоким. С другой стороны, нелегко определить истинное демпфирование материала, но принято выражать демпфирование реальных материалов в терминах их эквивалентных коэффициентов вязкостного демпфирования. Коэффициент вязкого демпфирования измеряется в испытании резонансной колонны по форме кривой затухания свободных колебаний. Эта кривая измеряется с помощью акселерометра, установленного на ведущей пластине резонансной колонны. На почву воздействует синусоидальная волна, после чего возбуждение отключается, чтобы можно было измерить результирующие свободные колебания.
Значение коэффициента демпфирования, полученное в той же серии испытаний, показано в правой части рисунка 11 в зависимости от уровней деформации сдвига. На всех рисунках коэффициент демпфирования незначительно увеличивается с увеличением деформации сдвига, независимо от того, был ли модифицирован образец, а также независимо от размера резины.
Из рисунков также видно, что коэффициент демпфирования увеличивается из-за того, что ограничивающее напряжение становится более выраженным с увеличением содержания каучука и уменьшением размера частиц каучука.
Модуль сдвига уменьшился на 20% в образцах типа I и типа II по сравнению с контрольным образцом. Однако наибольшее увеличение жесткости при сдвиге, 10% по сравнению с контрольным образцом, произошло в образцах типа III. С другой стороны, демпфирование увеличилось на 30% у образцов типа I и типа II и на 40% у образцов типа III. Как и ожидалось, модуль сдвига образцов несколько уменьшился при деформации сдвига во всех испытаниях. Модуль сдвига контрольных образцов был несколько выше, чем у образцов типа I, типа II и типа III при соответствующих ограничивающих давлениях.Слабое взаимодействие между поверхностью частиц резины и асфальтом изменяется при статических или динамических нагрузках. Увеличение удельной поверхности увеличивает скорость реакции с горячим асфальтом, как и в случае с образцами типа III.
Заполнители в асфальтобетоне чрезвычайно жесткие и поэтому рассеивают очень мало энергии при деформации частиц. Напротив, каучук потребляет энергию за счет деформации самих частиц каучука. Видно, что независимо от размера резиновой крошки статическая и динамическая жесткость уменьшаются при любом содержании резины в асфальте.Однако модифицированный асфальт увеличивает срок службы по сравнению с контрольными образцами.
5. Выводы
Жесткость при ползучести зависит от типа нагрузки, независимо от того, статическая она или динамическая. Он сильно зависит от уровня деформации, при котором определяется значение ползучести, а также сильно зависит от размера и текстуры частиц каучука. Размер частиц влияет на модуль сдвига и коэффициент демпфирования.
Можно сделать вывод, что асфальтобетон, модифицированный каучуком, снижает вибрации, возникающие при транспортной нагрузке, и приводит к уменьшению повреждений от циклических деформаций.Использование битума, модифицированного полимерами, обеспечивает повышенный срок службы и заметное снижение затрат в течение всего срока службы, повышая устойчивость дорожных покрытий.