Статья: Исследование влияния различной плотности и длины нарезки волокон при производстве композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТИ И ДЛИНЫ НАРЕЗКИ ВОЛОКОН ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ДИСПЕРСНО - АРМИРОВАННЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Андронов С.Ю., Задирака А.А.

Аннотация

Проведены исследования по влиянию различной плотностью и длинной нарезки волокон при производстве композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей. Выполненные исследования позволили установить эффективность композиционных дисперсно-армированных смесей и их физико- механических показателей в покрытиях автомобильных дорог. Применение данных материалов значительно повышают эксплуатационные характеристики покрытий автомобильной дороги. композиционный армированный смесь дорога

Ключевые слова: технология производства композиционного материала, полиакрилонитрильная фибра, плотность полиакрилонитрильной фибры, длина нарезки полиакрилонитрильной фибры, лабораторные испытания образцов асфальтобетонов, введение полиакрилонитрильной фибры в асфальтобетонную смесь.

Annotation

IMPACT ON THE QUALITY OF COMPOSITE FIBROUS APHALT MIXTURES APPLICATIONS FIBRO FROM THE SPECIAL POLYACRYLONITRILE FIBER WITH DIFFERENT DENSITIES AND LONG CUTTING

The research on the effect of different densities and a long cut fibers in the manufacture of composite dispersion-reinforced asphalt mixtures. The studies have established the effectiveness of dispersion-reinforced composite mixtures and their physical and mechanical properties in coatings of highways. The use of these materials greatly enhance the performance of road surfaces.

Keywords: technology of production of the composite material, polyacrylonitrile fiber, polyacrylonitrile fiber density, cutting the length of polyacrylonitrile fiber, laboratory testing asphalt samples, the introduction of polyacrylonitrile fibers in the asphalt mix.

Введение

В транспортном строительстве повсеместно применяется асфальтобетон, который подвержен трещинообразованию, шелушению, выкрашиванию, образованию колей, волн и впадин. Способом повышения устойчивости асфальтобетона к внешним нагрузкам является введение в его состав волокон и нитей. Введение в асфальтобетонную смесь небольших по размеру (дискретных) элементов позволяет добиться их равномерного распределения (дисперсии) в смеси, и получить “композитный” материал с более высокими физико- механическими показателями в готовом конструктивном элементе [1].

В России действуют методические рекомендации по армированию асфальтобетонных покрытий базальтовыми волокнами (фиброй) [2], но по причине отсутствия технологии и опыта введения фибры в состав смеси широкого применения в асфальтобетонных смесях базальтовая фибра не получила. Отсутствует также опыт изготовления асфальтобетонных смесей с добавками фибры на серийно выпускаемых смесителях асфальтобетонных заводов.

С уч?том этого в настоящей работе приготовление композиционных дисперсно- армированных асфальтобетонных смесей осуществлялось в лабораторной мешалке, принцип действия которой аналогичен смесителю асфальтобетонного завода, с вращающими горизонтально расположенными валами с лопатками. На рисунке 1 показано фото лабораторной мешалки, работающей по типу смесителей асфальтобетонного завода.

а) б)

Рисунок 1 Мешалка лабораторная (с горизонтально расположенными валами с лопатками ) а) Общий вид; б) Рабочая камера

Для исследований применялась асфальтобетонная смесь типа Б, марки I по ГОСТ 9128-2013 [3]. Смеси для исследований готовились по обычной стандартной технологии производства горячих асфальтобетонных смесей. Введение фибры в состав асфальтобетонной смеси выполнялось с помощью воздуходувки сразу после введения в асфальтобетонные смеси вяжущего.

В состав смесей вводилось полиакрилонитрильное волокно с различной плотностью и длиной нарезки. Изготовление контрольных образцов из этих смесей и их испытание выполнялось в соответствии с ГОСТ 12801 - 98 [4]. Исходная асфальтобетонная смесь типа Б марки I и асфальтобетонные смеси типа Б марки I с добавкой полиакрилонитрильного волокна испытывались по показателям связанным с устойчивостью асфальтобетона к колейности: предел прочности при сжатии при температуре 50 °С, сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего трения, сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге при температуре 50°С, трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С и скорости деформирования 50 мм/мин. В асфальтобетонные смеси вводилась добавка полиакрилонитрильной фибры в количестве 0,08% по массе смеси.

Все результаты испытаний, сравнивались с показателями исходной смеси без марки I типа Б и друг с другом в зависимости от плотности и дины нарезки полиакрилонитрильной фибры. Результаты приведены в таблицах 1-4.

Таблица 1

Зависимость прочности образцов композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона при 50°С от плотности и длины нарезки полиакрилонитрильной фибры

По результатам испытаний композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей, изготовленных с использованием полиакрилонитрильной фибры с различной плотностью и длиной нарезки, можно сделать выводы, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав смеси приводит, к увеличению и улучшению прочности при 50 °С. Все показатели предела прочности на сжатие при 50 °С лучше чем у смеси без добавки полиакрилонитрильной фибры и в среднем улучшение составляет 20%. Установлена зависимость увеличения прочности при 50 °С с увеличением плотности фибры. Прямой зависимости показателя от длины нарезки не наблюдается. Наилучшие показатели предела прочности при 50 °С обеспечиваются при плотности полиакрилонитрильной фибры 0,68 текс и длине нарезки 12 мм

Таблица 2

Зависимость сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона от плотности и длины нарезки полиакрилонитрильной фибры

По результатам испытаний композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей, изготовленных с использованием полиакрилонитрильной фибры с различной плотностью и длиной нарезки, можно сделать выводы, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав смеси приводит к улучшению показателя сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения. В среднем показатель улучшается на 2%. Наилучшие значения показателя сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения у композиционного дисперсно- армированного асфальтобетона с длиной нарезки 12 мм и плотностью 0,17 текс. Установлена зависимость улучшения сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения с уменьшением плотности полиакрилонитрильной фибры. По-видимому с уменьшением плотности полиакрилонитрильной фибры происходит более интенсивное е? переплетение с каркасными зернами смеси с увеличением показателя сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения.

Таблица 3

Зависимость сдвигоустойчивости по сцеплению при сдвиге при температуре 50 °С композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона от плотности и длины нарезки полиакрилонитрильной фибры

По результатам испытаний композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона с добавкой полиакрилонитрильной фибры с различной плотностью и длиной нарезки, можно сделать выводы, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав смеси приводит к улучшению показателя сдвигоустойчивости по сцеплению при сдвиге при температуре 50 °С. В смесях с полиакрилонитрильной фиброй, в среднем, показатель улучшается на 4,7 %. Наилучшие значения показателя сдвигоустойчивости по сцеплению при сдвиге при температуре 50 °С у композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей с полиакрилонитрильной фиброй с длиной нарезки 12 мм и плотностью 0,68 текс. В среднем, наблюдается зависимость улучшения сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения при 50 °С с увеличением плотности и длины нарезки фибры.

Таблица 4

Зависимость показателя трещиностойкости композиционной дисперсно- армированной асфальтобетонной смеси от плотности и длины нарезки полиакрилонитрильной фибры

По результатам испытаний композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона, изготовленного с использованием полиакрилонитрильной фибры с различной плотностью и длиной нарезки, можно сделать выводы, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав асфальтовых смесей практически не приводит к изменению показателя трещиностойкости.

Выводы по влиянию на свойства композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона плотности и длины нарезки полиакрилонитрильной фибры.

При введении в состав асфальтобетонных смесей полиакрилонитрильной фибры происходит улучшение (увеличение) показателей предела прочности на сжатие при 50°С и сдвигоустойчивости. Показатель трещиностойкости практически не изменяется при введении в асфальтовые смеси полиакрилонитрильной фибры. Установлено, что с увеличением плотности и длины нарезки полиакрилонитрильной фибры показатель сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения при 50 °С улучшается. С уменьшением плотности полиакрилонитрильной фибры происходит улучшение сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения. С увеличением плотности полиакрилонитрильной фибры происходит увеличение (улучшение) показателя предела прочности образцов асфальтобетона на сжатие при 50 °С.

Основываясь на результатах выполненных исследований установлено, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав асфальтобетонных смесей будет способствовать получению композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей с улучшенным комплексом показателей физико-механических свойств, что будет также способствовать увеличению сроков службы дорожных покрытий из композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона.

Библиографический список

1. Технологическое обеспечение качества строительства асфальтобетонных покрытий. Методические рекомендации. Омск: СибАДИ. 2004.

2. Методические рекомендации по технологии армирования асфальтобетонных покрытий добавками базальтовых волокон (фиброй) при строительстве и ремонте автомобильных дорог (Утверждено распоряжением Росавтодора № ОС-12-р от 11.01.2002).

3. ГОСТ 9128-2013 Смеси асфальтобетонные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

4. ГОСТ 12801-98 Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний.

5. 5.ГОСТ 12801-98 Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний.

6. ГОСТ 9128-2013 Смеси асфальтобетонные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.