Белгород, Белгородская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
Белгородская область, Россия
Белгородская область, Россия
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ББК 383 Строительные материалы и изделия
Автомобильные дороги являются важнейшей составляющей экономического развития страны. Они представляют собой комплекс инженерных сооружений, подверженных различного рода деформациям в процессе эксплуатации. Причинами возникающих преждевременных дефектов становятся устаревшие технологии, некачественные материалы, высокие транспортные нагрузки, погодные условия. В среднем, после 2–3 лет эксплуатации новой дороги на асфальтобетонном покрытии возникают ямы, наплывы, выбоины, трещины, колейность, наличие которых ухудшает условия движения по автомобильной дороге и нарушает беспрепятственный пропуск автомобилей. Для продления жизненного цикла транспортного объекта существуют превентивные мероприятия, предотвращающие разрушения дорожных покрытий. К таким мероприятиям относят регулярное проведение профилактических и ремонтных работ. Одним из эффективных профилактических мероприятий является использование дорожно-пропиточных материалов (ДПМ). Дорожно-пропиточные материалы применяются в случае необходимости предотвращения старения органического вяжущего в составе асфаль-тобетона в покрытии, а также снижения воздействия внешних факторов. В работе исследовалось влияние основы пропиточного материала двух производителей на показатели свойств асфальтобетона различной степени разрушения. Из рассмотренных пропиточных составов наиболее эффективными оказались ДПМ на основе растворителей. Установлено, что истирающее воздействие на образцы асфальтобетона значительно снижает эффективность про-питочных материалов, особенно на основе битумной эмульсии.
дорожно пропиточные материалы (ДПМ), защита и восстановление асфальтобетона.
Введение. В современном дорожном сообществе вопрос о формировании качественной транспортной сети при минимизации затрат на её содержание и ремонт занимает ключевое место. Асфальтобетонное покрытие лидирует на дорогах РФ. Его широкое применение обосновывается тем, что данный материал имеет ряд положительных свойств (высокая несущая способность, отличная гидроизоляция, высокие упругие свойства, простота содержания и ремонта и т.д.). Однако, несмотря на все имеющиеся достоинства, срок эксплуатации асфальтобетонного покрытия невелик. С течением времени он теряет свои первоначальные свойства за счёт воздействия динамических нагрузок от транспорта и природно-климатических факторов окружающей среды. Под их действием структура асфальтобетона постепенно начинает разрушаться, на покрытии появляются различного рода дефекты, а позже и деформации. Это приводит к увеличению времени транспортировки грузов и пассажиров, стоимости автомобильных перевозок и, в целом, значительно усложняет и удорожает транспортно-грузовую логистику в стране. В связи с чем, для специалистов дорожной отрасли обеспечение долговечности дорог – насущная задача.
Существует немало способов для продления срока эксплуатации дорожного конструктива. Одним из них, на ранних этапах возникновения дефектов, является использование дорожно-пропиточных материалов (ДПМ).
Основная часть. ДПМ – материалы, предназначенные для нанесения на поверхность асфальтобетонного покрытия, служащие для изменения свойств органического вяжущего или защиты поверхности покрытия от воздействия внешних факторов и влаги, проникающих внутрь асфальтобетонного покрытия [1, 2, 5]. Нанесение ДПМ может замедлять старение вяжущего, прогрессирующие разрушения покрытия автомобильной дороги такие как: шелушение, выкрашивание, сетка трещин и другие дефекты, которые в начальный момент не ослабляют конструкцию дорожной одежды.
По составу ДПМ разделяют [1–4]: на основе эмульсий и на основе растворителей (содержащие или не содержащие минеральный материал). Именно на этом классификационном признаке мы и остановимся в работе.
Для исследования и сопоставления влияния основы пропиточного материала на показатели свойств асфальтобетона из покрытия автомобильной дороги были рассмотрены следующие ДПМ комбинированного типа: Борнит Асфатоп, Борнит Асфатоп-Супер компании «BORNIT» и два защитно-восстанавливающих состава «Брит» от производителя «НоваБрит» [2, 6–12].
Составы «Брит» представляют собой дисперсию минерального наполнителя и неорганических соединений в растворе битумно-полимерного вяжущего в воде или органическом растворителе [6–8]. BORNIT Асфатоп содержит смесь на основе модифицированной полимерами битумной эмульсии с минеральными добавками. В состав пропитки BORNIT Асфатоп-Супер входит модифицированная полимерами битумная смесь, растворители и минеральные добавки [2, 9–12]. Таким образом, для сопоставительного анализа в работе рассматривалось влияние жидкой среды (основы) ДПМ, разных производителей.
В процессе эксперимента изучались следующие показатели:
1. Расход ДПМ при нанесении на дорожное покрытие.
2. Водонасыщение и набухание кернов асфальтобетона из покрытия.
3. Водонасыщение и набухание кернов, покрытых ДПМ (W).
4. Водонасыщение и набухание кернов, покрытых ДПМ после истирающего воздействия 
.
5. Водостойкость образцов кернов (Квод) до и после покрытия пропиткой;
6. Прочность на растяжение при расколе при температуре 20 °С (Rp20) образцов кернов до и после покрытия пропиткой.
Рассматривались две серии образцов из покрытия автомобильной дороги: (1) соответствующие требованиям [13] по показателям водонасыщения и малым набуханием, но характеризующиеся незначительным шелушением поверхности и (2) не соответствующие требованиям [13] по указанному показателю и высоким водонасыщением. Данные представлены в таблице 1.
Таблица 1
Сравнительная оценка ДПМ
|
Исследуемые показатели |
Рекомендуемые значения показателей |
Образцы без обработки |
Рассматриваемые ДПМ |
||||||||
|
Борнит В |
Брит В |
Борнит Р |
Брит Р |
||||||||
|
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
||
|
Расход ДПМ, л/м2 |
– |
– |
1,12 |
0,67 |
0,72 |
0,72 |
|||||
|
Водонасыщение W, % |
4,5 не более |
3,9 |
7,37 |
3,5 |
5,71 |
3,1 |
6,23 |
3,7 |
4,07 |
3,3 |
4,15 |
|
Набухание H,% |
– |
0,23 |
0,56 |
0,18 |
0,56 |
0,10 |
0,18 |
0,12 |
0,34 |
0,14 |
0,47 |
|
Водонасыщение после истирающего воздействия W1, % |
4,5 не более |
– |
– |
3,7 |
6,26 |
3,2 |
7,00 |
3,9 |
5,25 |
3,7 |
5,90 |
|
Набухание после истирающего воздействия H1, % |
– |
– |
– |
0,19 |
0,95 |
0,15 |
0,56 |
0,18 |
0,45 |
0,16 |
0,68 |
|
Водостойкость Квод |
0,9 |
0,88 |
0,84 |
0,88 |
0,85 |
0,89 |
0,83 |
0,89 |
0,85 |
0,88 |
0,85 |
|
Прочность на растяжение при расколе при температуре |
– |
0,68 |
0,64 |
0,69 |
0,65 |
0,69 |
0,64 |
0,67 |
0,65 |
0,68 |
0,65 |
Отобранные из покрытия образцы после просушивания до постоянной массы покрывались пропиточным материалом. После формирования защитной плёнки образцы испытывались. Динамика изменения свойств образцов асфальтобетона под воздействием ДПМ приведена в таблице 1.
Анализ влияния пропиточного состава на асфальтобетон из дорожной одежды позволил не только оценить влияние состава ДПМ, эмульсия или растворитель являются основой пропитки, но и ответить на вопрос – смогут ли ДПМ «улучшить» асфальтобетонные образцы при их несоответствии требованиям ГОСТ.
В соответствии с ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия» [13] значение водонасыщения для образцов вырубок и кернов готового покрытия должно быть не более 4,5 %. Для испытания на водонасыщение были взяты образцы, соответствующие техническим требованиям ГОСТ 9128-2013 [13] (1) и значительно их превышающие (2). Полученные результаты показали, что использование дорожно пропиточных материалов помогает достичь уменьшения водонасыщения. Положительное воздействие на асфальтобетонные керны оказали ДПМ на основе растворителей, благодаря которым водонасыщение уменьшилось до допускаемых пределов. При нанесении пропиточных составов на основе эмульсий обозначенный результат достигнут не был. В случае нанесения ДПМ на образцы серии (1) проявилось «консервирующее» свойство пропиточных материалов. Причём наибольший эффект демонстрируют составы пропиточного материала на эмульсионной основе.
Как видно, серия образцов (2) значительно превышает требования [13]. После нанесения пропиточных составов на основе битумной эмульсии на образцы асфальтобетона показатели водонасыщения (W) не достигли значений, отвечающих требованиям [13]. В тоже время, использование ДПМ на основе растворителя позволило снизить исследуемый показатель до нормируемой величины. Очевидно, такой эффект связан с высокой растворяющей способностью пропиточных материалов на основе растворителей. В результате чего, в процессе нанесения пропиточного материала происходит растворение и объединение приповерхностных слоёв асфальтобетона с компонентами ДПМ, с последующим испарением летучего растворителя и кольматацией порового пространства асфальтобетона минеральными включениями пропитки. Однако, как видно из таблицы, этот эффект не долгосрочный. Истирающее воздействие на образец асфальтобетона быстро убирает «консирвирующий эффект». При нанесении ДПМ на основе эмульсии на образцы по водонасыщению соответствующих [13] такой особенности не выявлено, образцы в процессе исследования изменяли показатели незначительно, и существенного влияния ДПМ на показатели свойств не выявлено. Однако нанесение дорожно-пропиточных материалов позволило ликвидировать шелушение поверхности.
После приложения истирающего воздействия к поверхностям образцов серии (2), покрытых пропиточными составами (как на основе эмульсий, так и на основе растворителей) наблюдаются недопустимо высокие показатели водонасыщения (W1). При обработке пропитками поверхностей асфальтобетона, соответствующих [13] по показателям водонасыщения, после истирающего воздействия сохранились удовлетворительные показатели.
В соответствии с ОДМ [1] принятая норма расхода должна обеспечивать эффективность пропитки (Кэф) при использовании составов комбинированного действия – не ниже 1,1. Пропиточные материалы являются более эффективными до приложения истирающего воздействия. Это видно на рисунке 1, на котором изображены коэффициенты эффективности ДПМ для образцов асфальтобетона соответствующих [13]. Исходя из рисунка 2, где приведены коэффициенты эффективности для образцов асфальтобетона (2) до (
) и после (
) истирающего воздействия, можно заключить, что наиболее эффективными будут ДПМ на основе растворителей.
Рис. 1. Коэффициенты эффективности ДПМ, нанесенных на асфальтобетонные образцы
соответствующие требованиям ГОСТ 9128-2013
Рис. 2. Коэффициенты эффективности ДПМ, нанесенных на асфальтобетонные образцы
не соответствующие требованиям ГОСТ 9128-2013
Выводы. Из рассмотренных пропиточных составов наиболее эффективными оказались ДПМ на основе растворителей. В отличие от ДПМ на эмульсионной основе они максимально улучшили показатели водонасыщения асфальтобетонных образцов, которые не соответствовали нормативным требованиям [13]. Однако, использование рассмотренных ДПМ малоэффективно для дорожного покрытия после приложения истирающего воздействия. Причём, максимальное изменение этого показателя наблюдается у ДПМ на основе растворителя. Таким образом, пропитки не могут полностью остановить деструктивные процессы, а способны только на некоторое время замедлить разрушение дорожной одежды [14, 15]. Очевидно, результативно использовать ДПМ для профилактики покрытия.
1. ОДМ 218.3.073-2016 «Рекомендации по применению пропиточных составов для повышения долговечности асфальтобетонных покрытий». М.: ФДА, 2016. 3 с.
2. Высоцкая М.А., Власова Е.А., Кузнецов Д.А., Курлыкина А.В., Шеховцова С.Ю. Обзор состояния сегмента пропиточных материалов для покрытий автомобильных дорог // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 8. С. 6-12.
3. ASTM D113-7. Developed by Subcom-mittee: D04.46 - Conshohocken - 2017.
4. ASTM D1754/ D1754M - 09 (2014). Standard Test Method for Elastic Recovery of Bituminous Materials by Ductilometer - Con-shohocken - 2014.
5. Траутвайн А.И., Акимов А.Е., Черно-гиль В.Б., Лукашук А.Г., Яковлев Е.А. Влияние пропитки «дорлук» на физико-механические характеристики асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. №11. С. 11-17.
6. Защитно-восстановительные составы «БРИТ». [Электронный ресурс]: http://www.brit-r.ru.
7. Защитно-восстанавливающие составы для асфальта и асфальтобетона «БРИТ». [Электронный ресурс]:https://arsenal-print.blizko.ru.
8. Пропитка БРИТ ПП-1. [Электронный ресурс]: https://mastika-brit.company/БРИТ-ПП-пропитка.html.
9. BORNIT-Асфатоп - пропитка для асфальта. [Электронный ресурс]: http://www.aeroplan-spb.ru.
10. BORNIT®-Асфатоп Готовые смеси. [Электронный ресурс]: http://uralroad.ru.
11. Пропитка для асфальта Борнит Асфатоп. [Электронный ресурс]: https://psk-holding.ru.
12. Ремонт асфальта и бетона. [Электронный ресурс]: http://asphatop.com.
13. ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия». М.: ФДА, 2013. С. 2-5.
14. Высоцкая М.А., Власова Е.А., Абубакар Махамаду. Технологично, просто, эффективно! // Мир дорог. 2017. № 88. С. 52-54.
15. Курлыкина А.В., Власова Е.А., Ширяев А.О. Влияние ДПМ на свойства асфальто-бетона из покрытия автомобильной дороги [Электронный ресурс] // Новая наука: история становления, современное состояние, перспективы развития. 2018. № 1. URL: https://ami.im.
