Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Модифицированные асфальтобетоны с отходами дробления известняков

Покупка
Артикул: 786515.01.99
Доступ онлайн
400 ₽
В корзину
Обобщен и проанализирован опыт использования асфальтобетонов в покрытиях автомобильных дорог. Показана возможность проектирования составов асфальтобетонов, позволяющих снизить себестоимость и требуемый расход битума за счет замены минерального порошка и части дробленого песка отходами дробления известняков и модификации кубовыми остатками при производстве местного химического производства Чувашской Республики. Для исследователей, аспирантов, магистрантов направления подготовки «Строительство», специалистов дорожной отрасли.
Салихов, М. Г. Модифицированные асфальтобетоны с отходами дробления известняков : монография / М. Г. Салихов, Е. В. Веюков, Л. И. Малянова. - Йошкар-Ола : Поволжский государственный технологический университет, 2019. - 160 с. - ISBN 978-5-8158-2092-0. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1894169 (дата обращения: 05.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
М. Г. САЛИХОВ     Е. В. ВЕЮКОВ     Л. И. МАЛЯНОВА 

 
 
 
 

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ  

АСФАЛЬТОБЕТОНЫ С ОТХОДАМИ 

ДРОБЛЕНИЯ ИЗВЕСТНЯКОВ 

 

Монография 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2019 
 

УДК 625.85(470.344) 
ББК 39.311(2Рос.Чув) 

С 16 

 

Рецензенты: 

доктор технических наук, профессор кафедры ДСМ КазГАСУ  

Гатиятуллин М. Х.; 

доктор технических наук, профессор кафедры транспорта и дорожного  

строительства УГЛТУ Кручинин И. Н.; 

доктор технических наук, профессор кафедры ЖБКК КазГАСУ  

Мирсаяпов И. Т. 

 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 

Салихов, М. Г. 
  
Модифицированные асфальтобетоны с отходами дробления 

известняков: 
монография 
/ 
М. Г. Салихов, 
Е. В. Веюков, 

Л. И. Малянова. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный 
технологический университет, 2019. ‒ 160 с. 
ISBN 978-5-8158-2092-0 

 

Обобщен и проанализирован опыт использования асфальтобетонов в 

покрытиях автомобильных дорог. Показана возможность проектирования 
составов асфальтобетонов, позволяющих снизить себестоимость и требу-
емый расход битума за счет замены минерального порошка и части дроб-
леного песка отходами дробления известняков и модификации кубовыми 
остатками при производстве местного химического производства Чуваш-
ской Республики. 

Для исследователей, аспирантов, магистрантов направления подго-

товки «Строительство», специалистов дорожной отрасли. 

 

УДК 625.85(470.344) 
ББК 39.311(2Рос.Чув) 

 

ISBN 978-5-8158-2092-0 
© Салихов М. Г., Веюков Е. В.,  
Малянова Л. И., 2019 
© Поволжский государственный  
технологический университет, 2019 

С 16

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................... 7 

 
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ .......................................................................... 9 
 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 10 
 
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ В ПОКРЫТИЯХ  
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ПУТИ СНИЖЕНИЯ  
ИХ СЕБЕСТОИМОСТИ............................................................................. 13 

1.1. Отечественный и зарубежный опыт использования  
асфальтобетонов в дорожных одеждах  ................................................ 13 
1.2. Возможности снижения себестоимости асфальтобетонов  
при обеспечении их качества и долговечности .................................... 14 
1.3. Местные каменные материалы и отходы химической  
промышленности Чувашской Республики и возможность  
их использования в качестве добавок в асфальтобетоны.................... 17 

 
2. ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  
МЕСТНЫХ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ЧУВАШИИ  
В АСФАЛЬТОБЕТОНАХ И ОСОБЕННОСТИ  
ИХ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ........................................................... 22 

2.1. Особенности проектирования составов минеральной части  
асфальтобетонов с отходами дробления известняков ......................... 22 
2.2. Обоснование выбора взятых для исследования материалов ........ 28 
2.3. Теоретическое обоснование требуемого расхода вяжущего  
для приготовления асфальтобетонов с отходами дробления  
известняков при присутствии поверхностно-активных веществ ....... 29 
2.4. Особенности структурообразования модифицированных  
асфальтобетонов с ОДИ для покрытий автомобильных дорог........... 37 
2.5. Методики экспериментальных исследований ............................... 38 

2.5.1. Стандартные методики исследований .................................... 38 
2.5.2. Методика изучения деформируемости образцов  
модифицированных АБ с ОДИ при повышенных температурах  
под действием постоянной нагрузки................................................. 39 
2.5.3. Методика установления значений модуля упругости  
модифицированных асфальтобетонов с ОДИ .................................. 39 

2.5.4. Изучение процесса старения модифицированных  
асфальтобетонных смесей с отходами дробления известняков  
при действии высоких температур (+150 С) ................................... 40 

Выводы по главе 2 ................................................................................... 47 

 
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ  
КУБОВЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АНИЛИНА АсД  
НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИТУМОВ И АСФАЛЬТОБЕТОНОВ 
С ОТХОДАМИ ДРОБЛЕНИЯ ИЗВЕСТНЯКОВ .. 49 

3.1. Цель и условия экспериментов ....................................................... 49 
3.2. Экспериментальные исследования влияния добавок АсД  
на физико-механические свойства битума ........................................... 51 
3.3. Получение обобщенной многофакторной модели температуры 
размягчения модифицированного кубовыми остатками  
при производстве анилина вязкого битума БНД 90/130 ..................... 54 

3.3.1. Основные расчетные формулы ................................................ 54 

3.4. Установление области рационального соотношения в смеси  
битума и добавки АсД по температуре размягчения ........................... 55 
3.5. Экспериментальное установление требуемого количества  
вяжущего для приготовления модифицированного асфальтобетона  
с ОДИ типа Б ........................................................................................... 60 

3.5.1. Экспериментальные исследования влияния  
добавок АсД на физико-механические свойства асфальто- 
бетонов с ОДИ типа Б......................................................................... 62 

3.6. Получение обобщенной многофакторной модели прочности  
при сжатии при температуре +50 °С для модифицированного  
асфальтобетона с ОДИ типа Б ............................................................... 66 

3.6.1. Установление области рационального состава  
для модифицированного асфальтобетона с ОДИ по значениям  
предела прочности при сжатии образцов при температуре +50 С .... 66 

3.7. Влияние содержания добавки АсД на температурную  
устойчивость асфальтобетонов с ОДИ при Т=+50 °С  
при действии расчетных нагрузок ......................................................... 71 

3.7.1. Результаты экспериментального исследования  
деформируемости образцов асфальтобетонов с ОДИ типа Б  
с различным содержанием кубовых остатков АсД .......................... 71 

3.8. Установление значений модуля упругости асфальтобетона  
с отходами дробления известняков типа Б при температуре +20 С . 74 
3.9. Установление значения модуля упругости асфальтобетона  
с отходами дробления известняков типа Б при температуре +50 °С . 75 
3.10. Исследование влияния добавок АсД на процессы старения  
асфальтобетонов с ОДИ при высокой температуре (+150 °С) ........... 76 
Выводы по главе 3 ................................................................................ 101 

 
4. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ  
И УКЛАДКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ  
С ОДИ В ПОКРЫТИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ......................... 104 

4.1. Разработка конструкций дорожных одежд с покрытием  
из модифицированного асфальтобетона с ОДИ................................ 104 

4.1.1. Обоснование расчётной нагрузки от лесовозного  
автопоезда на покрытие автомобильной дороги (вариант 1) ...... 105 
4.1.2. Конструирование и расчет дорожных одежд  
с использованием в покрытии модифицированного  
асфальтобетона с отходами дробления известняков (вариант 2) 107 

4.2. Особенности технологии приготовления модифицированной  
асфальтобетонной смеси с ОДИ типа Б ............................................. 112 
4.3. Особенности технологии приготовления модифицированной  
асфальтобетонной смеси с ОДИ и устройства верхнего слоя  
покрытия автомобильной дороги с их использованием ................... 117 

4.3.1. Разработанные составы для приготовления смеси  
и расход материалов ........................................................................ 117 
4.3.2. Технологическая схема приготовления модифицированного 
вяжущего на основе использования кубовых остатков  
при производстве анилина (АсД) ................................................... 119 
4.3.3. Технологическая схема производства  
модифицированной асфальтобетонной смеси с отходами  
дробления известняков  ................................................................... 119 
4.3.4. Исследование уплотняемости модифицированной  
асфальтобетонной смеси с ОДИ ..................................................... 122 
4.3.5. Особенности технологической схемы устройства верхнего 
слоя асфальтобетонного покрытия из модифицированного  
асфальтобетона с отходами дробления известняков .................... 125 

4.3.6. Технологическая карта производства  
модифицированной асфальтобетонной смеси с отходами  
дробления известняков .................................................................... 129 
4.3.7. Технологическая схема приготовления  
модифицированного вяжущего с использованием  
кубовых остатков при производстве анилина АсД ....................... 129 

4.4. Определение экономической эффективности применения  
модифицированного АБ с ОДИ для покрытия дорожных одежд  
автомобильных дорог .......................................................................... 134 
Выводы по главе 4 ................................................................................ 139 

 
Заключение ............................................................................................... 141 
 
Библиографический список .................................................................... 143 
 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 
Данная работа посвящена актуальной теме совершенствования составов 
асфальтобетонов в покрытиях автомобильных дорог. 

Представлено краткое описание состояния вопроса применения и 

удешевления производства и использования асфальтобетонов в дорожном 
строительстве в Российской Федерации, Чувашской Республике и 
за рубежом. Выдвинута рабочая гипотеза о возможности снижения себестоимости 
производства данных материалов в покрытиях автомобильных 
дорог путем равноценной замены некоторых дорогостоящих 
дисперсных минеральных компонентов отходами дробления известняков 
из местных месторождений Чувашской Республики, а снижения 
требуемого расхода битума предполагается добиться путем поиска и 
введения в смеси небольшого количества отходов химической промышленности 
с поверхностно-активирующими свойствами.  

Определены свойства выявленных отходов дробления известняков 

из местных месторождений Чувашии и потенциально пригодные в качестве 
поверхностно-активирующих добавок химические отходы – кубовые 
остатки при производстве анилина (АсД).  

Для достижения поставленной цели обосновываются применяемые 

при экспериментальных исследованиях методы, методики, описываются 
используемые установки и приборы (некоторые из них разработаны 
авторами). 

На основе рассмотрения ряда вариантов зернового состава минеральной 
части асфальтобетонных смесей подобран оптимальный состав, 
обеспечивающий наибольшую упаковку их при уплотнении и изучено 
влияние отходов АсД на основные свойства битумного вяжущего. При 
этом доказана возможность равноценной замены минерального порошка 
и части дробленого песка отходами дробления известняков.  

Экспериментально изучено и установлено оптимальное количество 

добавки, теоретически объяснено влияние кубовых отходов на свойства 
битумного вяжущего и асфальтобетонов с отходами дробления известняков. 
Влияние различного количества добавок АсД на структуру АБ с 
ОДИ изучено методом фотографирования шлифов образцов с 500- и 
100-кратным увеличением. 

Результаты экспериментальных работ во многом обосновываются 

известными теоретическими положениями и подтверждаются результа-

тами постройки и испытания опытного участка на действующей автомобильной 
дороге. 

Особенностью данной работы является то, что здесь предложен 

комплексный способ решения проблемы снижения себестоимости и 
расхода требуемого количества битума для приготовления асфальтобетона, 
а также разработки технологий их производства и укладки в конструктивный 
слой дорожной одежды. При этом обеспечивается условие 
сохранения и повышения ряда основных физико-механических и эксплуатационных 
свойств материала. 

В проведении некоторых экспериментов участвовали студенты специальности 
и профиля подготовки «Автомобильные дороги» Института 
строительства и архитектуры Поволжского государственного технологического 
университета, которым авторы выражают свою благодарность. 
Авторы признательны также уважаемым рецензентам – профессорам 
М. Х. Гатиятуллину, И. Н. Кручинину, И. Т. Мирсаяпову. 

Авторы с благодарностью примут возможные замечания и конструктивные 
предложения по данной работе, которые можно направлять по 
адресу: 424000, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, д. 3, Поволжский государственный 
технологический университет, кафедра строительных технологий 
и автомобильных дорог. 
 
 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 

 

АБ – асфальтобетон; 
АБ с ОДИ – асфальтобетон с отходами дробления известняков; 
АБЗ – асфальтобетонный завод; 
АБС – асфальтобетонная смесь; 
АсД – кубовые остатки при производстве анилина; 
КДЗ – камнедробильный завод; 
МП – минеральный порошок; 
ОДИ – отходы дробления известняков; 
ОДЩ – отсевы дробления щебня; 
ПАВ – поверхностно-активные вещества; 
ЧР – Чувашская Республика; 
Щ – щебень;  
ЩМА – щебеночно-мастичный асфальтобетон; 
ЩМАС – щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь. 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 
Состояние вопроса и задачи исследования 
 
Актуальность темы. В покрытиях дорожных одежд автомобильных 
дорог, в том числе расположенных в зонах интенсивного перемещения 
лесоматериалов лесовозными автопоездами, широко используются 
асфальтобетоны различных составов. Однако их себестоимость 
сравнительно высокая и к тому же имеет тенденцию постоянно расти.  

С целью уменьшения дороговизны рядом ученых разработаны ас-

фальтобетоны, в которых взамен минерального порошка и некоторой 
части мелкого заполнителя используются отходы дробления известня-
ков (ОДИ). При этом наблюдается повышение требуемого расхода би-
тума для их приготовления. Известно также [8, 27, 57, 65, 67], что для 
уменьшения расхода битума и улучшения физико-механических 
свойств асфальтобетонов (АБ) одним из эффективных путей является 
способ введения в них небольшого количества различных поверхност-
но-активных веществ (ПАВ). Однако выпускаемые отечественной про-
мышленностью и импортные ПАВ являются тоже достаточно дорогими.  

В ходе предварительных испытаний выявлено, что небольшие до-

бавки анилина оказывают положительное влияние на физико-
механические свойства битумов:  

 увеличиваются значения сцепления к поверхности минеральных 

материалов, пенетрации, растяжимости и сопротивляемости старению 
при высоких температурах;  

 снижаются значения температур размягчения и хрупкости при от-

рицательной температуре.  

Поэтому в настоящее время поиск недорогих веществ из числа 

местных источников, в частности среди отходов и побочных продуктов 
местной промышленности, пригодных для применения в качестве акти-
вирующих, является актуальной задачей.  

В ходе патентного поиска и предварительного изучения известных 

характеристик выявлено, что на Новочебоксарском химическом заводе 
Чувашской Республики образуются кубовые остатки при производстве 
анилина (АсД), которые могут быть исследованы в качестве модифици-
рующей добавки в асфальтобетоны. 

Изучению структуры, свойств, технологии приготовления и укладки 

асфальтобетонов 
посвящены 
работы 
П. В. Сахарова, 
Н. Н. Иванова, 

И. А. Рыбьева, 
И. М. Грушко, 
В. И. Золотарева, 
Б. Г. Печеного, 

Н. В. Горелышева, 
И. А. Рыбьева, 
М. И. Волкова, 
Л. Б. Гезенцвея, 

Б. И. Ладыгина, 
И. В. Королева, 
М. И. Кучмы, 
Н. В. Михайлова, 

А. И. Лысыхиной, А. М. Богуславского, И. М. Руденской, D. M. Colwill, 
J. L. McQuillen и многих других отечественных и зарубежных исследовате-
лей [6, 12, 18, 27, 55, 57, 60, 65, 91, 117, 129, 140]. Интересные исследования 
в этом направлении выполнены в последние годы Е. В. Вайнштейном. Их 
результаты доказали возможность использования в щебеночно-мастичных 
асфальтобетонах отходов дробления известняков из местных месторождений 
РМЭ 59]. В. Ю. Иливановым исследована и обоснована возможность 
использования в ЩМА с ОДИ кубовых остатков производства Новантокс 
8ПФДА [104]. 

Известно, что в присутствии незначительного количества ПАВ 

условия смачивания вяжущих с поверхностями каменных материалов 
улучшаются. При этом может быть достигнуто снижение требуемого 
расхода вяжущего для приготовления смесей, а также получены другие 
положительные эффекты. Имея в виду вышесказанное, решено изучить 
возможность использования в асфальтобетонах ОДИ и ПАВ из числа 
отходов местной промышленности Чувашской Республики. 

Известно также, что наименьший требуемый расход вяжущего для 

приготовления асфальтобетонных смесей обеспечивается при предварительной 
обработке минеральных материалов ПАВ [57, 65, 128, 129]. 
Однако способ предварительного введения ПАВ в вяжущее достигается 
легче, и он более технологичный. В связи с этим определилась задача 
исследования – изучить влияние выявленной добавки на свойства ас-
фальтобетона с ОДИ, вводимого путем предварительного перемешива-
ния с битумом. 

Обеспечение снижения себестоимости асфальтобетонов для покры-

тий автомобильных дорог представляется целесообразным и эффектив-
ным с помощью частичной замены сравнительно дорогостоящих их 
компонентов отходами дробления известняков из местных месторожде-
ний, а снижение требуемого расхода битума ‒ путем введения в смесь в 
небольших количествах отходов из числа местной химической про-
мышленности, способных играть роль поверхностно-активных веществ. 
Однако в настоящее время не изучена возможность использования 

местных отходов промышленности Чувашской Республики в асфальто-
бетонах, не выявлено их влияние на свойства битума и асфальтобетонов 
и не изучены особенности структурообразования. Не выявлены техно-
логические особенности приготовления и укладки асфальтобетонных 
смесей с использованием отходов местной промышленности Чувашии, 
не изучена устойчивость к старению при высоких и деформационное 
поведение асфальтобетонов при повышенных температурах. 

Целью исследования является разработка состава модифицирован-

ного добавкой кубовых остатков при производстве анилина (АсД) ас-
фальтового бетона с отходами дробления известняков (ОДИ), конструк-
ции покрытия дорожной одежды с его использованием и технологий 
приготовления и укладки, позволяющая снизить требуемый расход би-
тума для его производства и себестоимость. 
 
 

Г л а в а  1  

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ 

В ПОКРЫТИЯХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ 
И ПУТИ СНИЖЕНИЯ ИХ СЕБЕСТОИМОСТИ

 

1.1. Отечественный и зарубежный опыт использования 

асфальтобетонов в дорожных одеждах  

 

В настоящее время асфальтобетонные покрытия получили наиболь-

шее распространение среди усовершенствованных дорожных покрытий. 
Это объясняется многими положительными свойствами данного вида 
покрытий, в их числе:  

- достаточная механическая прочность, что позволяет использовать 

асфальтобетонные покрытия на дорогах высокой грузонапряженности и 
интенсивности движения;  

- способность к допускаемым упругим и пластическим деформациям 

[1, 2, 5, 6, 8, 14, 26, 58, 61, 69], улучшающая условия работы асфальто-
бетонных покрытий;  

- безопасность движения автотранспорта, обеспечиваемая хорошим 

сцеплением колес автомобилей с покрытием;  

- возможность получения ровной поверхности при сравнительно не-

большой жесткости покрытия, чем обеспечивается бесшумное и ско-
ростное движение автотранспорта;  

- высокая демпфирующая способность (т.е. способность к поглоще-

нию колебаний), благодаря чему асфальтобетонные покрытия разруша-
ются от вибраций меньше чем, цементобетонные;  

- возможность восстановления изношенных покрытий и повторного 

использования старого асфальтобетона [2, 29, 37, 38, 94, 95] и т.д. 

При высокой интенсивности движения по дорогам покрытие из ас-

фальтобетона, а также его основные компоненты (битум и заполнители) 
находятся в напряженном состоянии [53-55, 73, 114]. Асфальтобетонное 
покрытие под влиянием воздействия температуры, света, ультрафиоле-
товых лучей, кислорода, воздуха и воды стареет, что проявляется в 
снижении когезии и адгезии битума и его пластичности. Из-за взаимно-
го перемещения структурных составляющих при действии динамиче-
ских нагрузок минеральная часть асфальтобетона подвергается дезинте-

грации. Минеральный скелет, особенно измельченный до порошка, впи-
тывает достаточное количество воды, в процессе замерзания которой 
разрушается структура дорожного покрытия. Научную основу получе-
ния строительных материалов с повышенными физико-механическими 
свойствами оптимальной структуры разработали ученые под руковод-
ством акад. П.А. Ребиндера [116, 117, 134-137, 139, 140]. 

Интересы дорожного строительства нашей страны требуют суще-

ственного повышения качества и долговечности асфальтобетонных 
покрытий [8, 96, 129, 146]. Эта проблема может быть решена с помо-
щью исследований в области создания новых дорожно-строительных 
материалов. В этом направлении наибольший интерес отечественные и 
зарубежные ученые и специалисты проявляют к изучению возможности 
модификации асфальтобетонов. 

Введение ПАВ позволяет улучшить свойства битума и предотвращает 

избирательную фильтрацию компонентов битума в зерна пористых мине-
ральных материалов, а кроме того, они позволяют расширить ассорти-
мент и улучшить свойства используемых материалов [7, 53, 54, 56, 80]. 

Изыскание новых видов поверхностно-активных веществ (например, 

из числа местной химической промышленности Чувашской Республи-
ки) может позволить не только снизить себестоимость и повысить кор-
розионную стойкость и долговечность асфальтобетонов для дорожного 
покрытия, но одновременно решить экологические проблемы, т.к. они 
неизбежно возникают при производстве готовых изделий. 

Анализ существующих способов уменьшения расхода битума [58, 

59, 65, 66, 98, 99, 101, 105 и др.] позволяет сделать вывод о том, что 
наиболее простым в технологическом отношении способом сокращения 
расхода битума без снижения эксплуатационных характеристик асфаль-
тобетона является предварительное введение в них добавок поверх-
ностно-активных веществ [92]. Следует еще раз подчеркнуть, что 
наиболее известные ПАВ либо дороги, либо дефицитны. Поэтому воз-
никает необходимость их поиска среди местных источников.  

 

1.2. Возможности снижения себестоимости асфальтобетонов  

при обеспечении их качества и долговечности 

 

Существенное повышение качества и долговечности асфальтобетон-

ных покрытий может быть осуществлено путем разработки модифици-
рованных дорожно-строительных материалов с повышенными физико-

Доступ онлайн
400 ₽
В корзину