Введение. Покрытия автомобильных дорог в процессе эксплуатации находятся под воздействием, главным образом, двух групп факторов – погодно-климатических и механических, обусловленных нагрузками от транспортных средств. В результате этого происходят необратимые изменения структуры и свойств асфальтобетона в слое покрытия, снижающие его долговечность. По данным [1–2] по степени разрушающего влияния на асфальтобетон на первом месте в общей группе воздействий стоят влажностный и температурный режимы работы материала. При воздействии влаги, высокой температуры и ультрафиолета, связи между минеральными зернами ослабевают, что ведет к уменьшению прочности [3], в результате чего на покрытии появляются сдвиговые деформации в виде волн и наплывов.В настоящее время одним из основных материалов, обеспечивающих необходимую долговечность дорожного покрытия, является щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) [4–8].При эксплуатации климатические воздействия, особенно циклические изменения температуры, вызывают разуплотнение структуры асфальтобетона, в том числе и щебеночно-мастичного, обусловленное старением вяжущего и накоплением дефектов, что с течением времени приводит к деградации физико-механических свойств материала [9]. Старение органического вяжущего связано с термоокислительными процессами и сорбционными изменениями на поверхности минеральных материалов.Одним из структурообразующих компонентов ЩМА являются стабилизирующие добавки, состав которых достаточно разнообразен [10-16]. Их составляющие, наряду с минеральным порошком, являются тонкодисперсными, поэтому следует ожидать, что состав стабилизирующих добавок будет оказывать существенное влияние на степень структурированности битума и на деградационные процессы, происходящие в композите.В связи с этим, одним из способов прогнозирования срока службы асфальтобетонных покрытий, представляющих значительный интерес для ЩМА с использованием различных стабилизирующих добавок, является оценка влияния погодно-климатических факторов на свойства композита.Целью настоящей работы явилось изучение влияния разработанных стабилизирующих добавок из отходов целлюлозно-бумажной промышленности на изменение физико-механических характеристик ЩМА в результате воздействия погодно-климатических факторов и оценка эффективности стабилизаторов для обеспечения долговечности покрытия из щебеночно-мастичного асфальтобетона. Материалы и методология. Для испытаний были использованы разработанные стабилизирующие добавки, включающие микропористые отходы целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБО) высокой плотности (гофрокартон), минеральные наполнители из известняка и отходов мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов (ММС) в стабильном и активированном состоянии и битумную эмульсию. Составы стабилизирующих добавок представлены в таблице 1.Таблица 1 Составы стабилизирующих добавок№составаКартон, %Минеральный порошок,%Битумная эмульсия, %ИзвестнякОтходы ММСв стабильном состояниив активированном1755––20275–5–20375––520 Структурирующую способность стабилизирующих добавок оценивали по коэффициенту битумоудерживающей способности [17].Влияние исследуемых стабилизирующих добавок на устойчивость асфальтобетона к воздействию погодно-климатических факторов проводили на образцах ЩМА-16 с использованием климатической камеры «Фойтрон», в которой моделировали воздействие ультрафиолетового и инфракрасного излучений, попеременного водонасыщения и высушивания, а также замораживания и оттаивания по методике, изложенной в работе [18]. Оценку влияния погодно-климатических факторов проводили по изменению предела прочности при сжатии при 20 и 50 ºС, прочности на растяжение при расколе при 0 °С. Испытания проводили в течение 1 и 3 условных лет эксплуатации покрытия.В качестве критерия оценки влияния погодно-климатических факторов на физико-механические свойства ЩМА использовали коэффициент деградации их значений [9]:      (1)где ΔR20 – изменение предела прочности при сжатии при температуре 20 °С; ΔR50 – изменение предела прочности при сжатии при температуре 50 °С; ΔRр – изменение предела прочности на растяжение при расколе при температуре0 °С.Основная часть. Граница раздела фаз «стабилизирующая добавка – вяжущее» в составе ЩМАС занимает значительное место и оказывает существенное влияние на процессы структурообразования, физико-механические и эксплуатационные характеристики асфальтобетона и дорожного покрытия.Комплексное влияние микропористых ЦБО высокой плотности и различных наполнителей в составе стабилизирующей добавки на ее структурирующую способность оценивалось по коэффициенту битумоудерживающей способности (табл. 2). Таблица 2Битумоудерживающая способность исследуемых стабилизирующих добавок в асфальтовяжущем ПоказательViatopГофрокартон без наполнителяИзвестняк + гофрокартонММС в стабильном состоянии + гофрокартонММС активированный + гофрокартонКоэффициент битумоудерживающей способности, Кбс1,1481,0371,1111,0741,222 Как и следовало ожидать, наличие тонкодисперсных наполнителей в составах стабилизирующих добавок из гофрокартона повышает их структурирующую (битумоудерживающую) способность. Так, увеличение Кбс стабилизатора при введении порошка из известняка составило 6,75 %, из отходов ММС в стабильном состоянии – 3,86 %. Наибольшую эффективность, даже по сравнению с Viatop, показала стабилизирующая добавка, содержащая свежеизмельченные отходы ММС, при использовании которой битумоудерживающая способность повысилась на 18,32 % по сравнению со стабилизатором без наполнителя. Это объясняется высокой адсорбционной способностью исследуемого механоактивированного порошка по отношению к органическому вяжущему [19]. Закономерно предположить, что это положительно отразится на физико-механических характеристиках и долговечности ЩМА. Результаты дальнейших исследований подтвердили это предположение.Установлено, что после одного и трёх лет условного воздействия погодно-климатических факторов произошло увеличение прочности на растяжение при расколе и снижение предела прочности при сжатии при температурах 20 и50 °С образцов всех составов ЩМА (таблицы 3-5). Это можно объяснить старением вяжущего в процессе эксплуатации, а также отслоением битумной плёнки от поверхности минеральных материалов и компонентов стабилизирующей добавки под воздействием погодно-климатических факторов. Таблица 3Изменение прочности при сжатии при 20 °С ЩМА-15 под влиянием погодно-климатических факторов Название добавокR20, МПаR20, после 1 условного года, МПаПотеря прочности, %R20, после 3 лет моделирования, МПаПотеря прочности, %Viatop-663,73,116,22,532,4№ 13,63,016,72,238,9№ 23,52,820,02,042,9№ 33,83,215,72,631,6 Результаты исследований изменения прочности при сжатии при 20 °С показали, что после одного условного года испытаний падение прочности составило от 15,7 до 20 %, а после 3 лет – от 31,6 до 42,9 %. Потеря прочности при сжатии при 50 °С составила 16,1 – 23,3 и 25,9 – 43,3 % после одного и трех условных лет испытаний соответственно. Таблица 4Изменение прочности при сжатии при 50 °С ЩМА-15 под влиянием погодно-климатических факторов Название     добавокR50, МПаR50, после 1     условного года, МПаПотеря прочности, %R50, после 3 лет          моделирования, МПаПотеря       прочности, %Viatop-661,31,0816,90,930,7№ 11,241,0217,70,835,4№ 21,20,9223,30,6843,3№ 31,431,2016,11,0625,9 Таблица 5Изменение прочности на растяжение при расколе при 0 °С ЩМА-15 под влияниемпогодно-климатических факторов Название добавокR0, МПаR0, после 1 условного года, МПаИзменение   прочности, %R0, после 3 лет               моделирования, МПаИзменение прочности, %Viatop-664,34,43,34,67,0№ 14,44,64,54,76,8№ 24,34,79,34,914,0№ 34,54,62,24,86,6 Прочность при расколе претерпела значительно меньшие изменения. Анализ результатов, представленных в таблицах 3–5, свидетельствует о том, что наибольшее отрицательное влияние погодно-климатические факторы оказали на ЩМА, в состав которого входила стабилизирующая добавка № 2, не содержащая минеральных наполнителей. Как и следовало ожидать, наименьшие изменения исследуемых показателей наблюдались при использовании в составе ЩМА стабилизатора, включающего волокна из гофрокартона и активированный порошок из отхода ММС. Это произошло из-за улучшения структурирования битума активной стабилизирующей добавкой, благодаря чему он полнее переводится в плёночное состояние, что согласно исследованиям [20], приводит к замедлению деградационных процессов в вяжущем.Интегральная оценка изменения структуры ЩМА с разными стабилизирующими добавками через 1 и 3 года моделирования погодно–климатического воздействия, характеризуемая коэффициентом деградации [9, 21], приведена на рисунке 1.  Рис. 1. Значения коэффициента деградации для ЩМА с разными стабилизирующими добавками через 1 и 3 года моделирования погодно-климатического воздействия Наибольшее значение коэффициента деградации, а, следовательно, наименьшее изменение характеристик при воздействии погодно-климатических факторов, имеет ЩМА со стабилизирующей добавкой № 3 и Viatop. Таким образом, добавки с высоким структурирующим эффектом обеспечивают высокую долговечность композита, причем ЩМА с использованием стабилизирующей добавки, содержащей гофрокартон и активированные отходы ММС, подвергается значительно меньшей деградации, чем асфальтобетон на традиционном стабилизаторе Viatop.Выводы. Введение тонкодисперсных наполнителей в состав стабилизирующих добавок из гофрокартона повышает их структурирующую (битумоудерживающую) способность. Наибольший структурирующий эффект показала стабилизирующая добавка, содержащая свежеизмельченные отходы ММС, что объясняется их высокой адсорбционной способностью по отношению к органическому вяжущему.Установлено, что стабилизирующие добавки, обладающие высокой структурирующей способностью, замедляют процессы деградации при воздействии погодно-климатических факторов.Результаты исследований свидетельствуют об эффективности разработанных стабилизирующих добавок из отходов целлюлозно-бумажной промышленности для щебеночно-мастичного асфальтобетона, особенно с использованием механоактивированных отходов ММС. В покрытии автомобильных дорог такой материал будет обладать высокой прочностью, водостойкостью, сдвигоустойчивостью при высоких летних температурах и трещиностойкостью зимой.