Асфальтная крошка или асфальтовая как правильно: Применение асфальтной крошки, как правильно укладывать асфальтовую крошку?

Содержание

Применение асфальтной крошки, как правильно укладывать асфальтовую крошку?

Широкий спектр работ по ремонту и строительству включает в себя применение асфальтогранулята – асфальтовой крошки. По своему составу – это вторичное сырье, получаемое из асфальтобетона в процессе реконструкции старых дорог. Срезание поверхности происходит с помощью дорожной фрезы, а затем материал измельчается. Получение мелкой, средней или крупной фракции осуществляется просеиванием. После этого применяется асфальтная крошка на даче, для обустройства территорий вокруг частных домов, офисов и прочее.

Доступная стоимость и высокое качество сырья обуславливает широкое применение асфальтовой крошки. В составе содержатся частицы битума, которые при разогреве демонстрируют высокое сцепление материала с другими элементами. Поэтому асфальтогранулят идеален для:

– дорог с невысокой нагрузкой;
– временного дорожного покрытия;
– обустройства стоянок и технологических площадок;
– создания теннисных, баскетбольных и других спортивных площадок;
– засыпки выбоин и ям;
– создания надежных дорожных обочин.

На практике укладка асфальтной крошки занимает минимум усилий и не требует привлечения дорогостоящей спецтехники. Для небольших дорог, тротуаров, дорожек – это идеальное решение по цене и качеству. Кроме того, покрытие из асфальтовой крошки выглядит эстетично и гармонично смотрится в любом ландшафтном дизайне.

Преимущества укладки асфальтовой крошки

Существует несколько методов, как укладывать асфальтовую крошку. В первом случае, земля под устройство дороги разравнивается и уплотняется, затем укладывается геотекстиль, песок и щебень. Весь этот «бутерброд» хорошо утрамбовывается и уже сверху происходит укладка асфальтовой крошки, принимая в учет её будущую трамбовку в 10 см.

Если вас интересует, как укладывать асфальтную крошку своими руками с экономией времени и денег – подойдет второй вариант. В этом случае, после расчистки и выравнивания земли, укладывается крошка, а затем на требуемый участок заливается битум. После этого снова наносится асфальтогранулят и уже затем происходит уплотнение участка с помощью катка.

При правильной укладке, дорога из асфальтовой крошки порадует следующими преимуществами:

– Широкой спектр применения.
– Доступная цена по сравнению с гравием, щебнем и асфальтом.
– Долговечность службы в подходящих условиях.
– Простота укладки.
– Устойчивость к негативным атмосферным факторам.

Если сравнивать с другими материалами для дорожного покрытия, то машина асфальтовой крошки обойдется намного дешевле. Однако перед проведением работ необходимо подсчитать, сколько понадобится асфальтогранулята для укладки.

Как рассчитать необходимое количество асфальтовой крошки?

Если вас интересует устройство асфальтовой крошки, то определить количество требуемого материала не так сложно, как кажется на первый взгляд. Оптимальный слой крошки должен составлять 10 см, однако стоит учитывать утрамбовку асфальтогранулята с помощью катка, что дает усадку материала, как минимум, на 10 см. Таким образом, получаем коэффициент – 0,2. Определить, сколько нужно асфальтной крошки, можно по следующей формуле:

где S – площадь будущей засыпки.

Пример: необходимо засыпать асфальтогранулятом 200 кв. метров. Умножаем площадь на 0,2 и получаем 40 м3. Если утрамбовка крошки будет осуществляться не катком, а виброплитой или колесами машин, то коэффициент составит 1,5. Узнать, сколько асфальтовой крошки необходимо в таком случае можно тоже, используя формулу – получается, что для засыпки 200 кв. метров дороги или участка потребуется 30 м3.

Как правило, плотность асфальтовой крошки зависит от фракции – она бывает мелкой, средней и крупной. Поэтому, в зависимости от состава материала, 1 куб асфальтогранулята может весить 1500-1900 кг. И если необходимо приобрести КАМАЗ асфальтовой крошки, то в машине приблизительно поместится около 12 кубов.

И, напоследок, про стоимость асфальтной крошки. Общая цена материала зависит от фракции, состава, наличия или отсутствия дополнительных добавок для достижения прочности покрытия. При необходимости доставки, в цену включаются транспортные расходы, включая услуги по загрузке и выгрузке сырья. Точную стоимость асфальтогранулята вы можете узнать, обратившись к менеджерам компании «МСК-Регион».

Асфальтовая крошка: недорогая и качественная альтернатива

Асфальтовая крошка или асфальтогранулят является одним из самых востребованных материалов, полученных в результате переработки. Несмотря на демократичную стоимость асфальтовой крошки, она превосходит многие другие материалы в своем классе, и не многим уступает самому асфальту по эксплуатационным характеристикам.

Асфальтогранулят представляет собой измельченный дробленый асфальт, поэтому перенимает многие характеристики исходного материала. Чем из более качественного асфальтобетона была изготовлена крошка, тем выше будут ее показатели.

Из чего состоит и как изготавливается асфальтовая крошка, ее плюсы и минусы, где она используется, а также как устроен процесс укладки, и как рассчитать нужное количество, читайте в этой статье.

Состав асфальтовой крошки

Состав асфальтовой крошки будет идентичен составу асфальтобетона, из которого она была изготовлена. Также пропорции некоторых компонентов могут меняться в зависимости от того, каким способом будет произведена крошка: на месте снятия или же после транспортировки к месту переработки.

Из чего состоит асфальтовая крошка:

щебень;
горные породы;
минеральный порошок;
песок;
битум;
различные присадки и добавки;

В разных составах асфальтогранулята, в зависимости от исходного типа асфальтобетона, будут преобладать или отсутствовать некоторые из компонентов.

Если асфальтовая крошка была изготовлена, например, из щебеночно-мастичного асфальтобетона, то она будет содержать щебень из прочных горных пород.

Если же крошка изготовлена из песчаного асфальтобетона, то содержание щебня будет меньше, тогда как доля песка в составе увеличится.

При заказе асфальтовой крошки не стесняйтесь интересоваться, из какого асфальта она была изготовлена.

Примерное соотношение компонентов в асфальтовой крошке

Компонент	Содержание
Щебень	30-45%
Песок	от 50%
Битум	от 3-6%
Добавки	менее 1%

Как производится асфальтовая крошка

Асфальтовая крошка может быть изготовлена 2-мя различными способами, однако по одному и тому же принципу – дробление. На выходе образуется крошка различных фракций, как правило, от нескольких миллиметров до 2-х сантиметров. Размер фракций зависит от скорости работы фрезы.

Способы производства асфальтовой крошки:

Дробление дорожной фрезой на месте;
Дробление в стационарных дробильных установках;

Первый способ является основным, и подразумевает фрезерование верхнего слоя асфальтобетона с помощью дорожной фрезы. Снимается слой дорожного покрытия, который сразу же измельчается, после чего по транспортной ленте попадает в кузов самосвала. Подходит для асфальтирования некоторых категорий дорог.

При данном способе производства заказчику доставляют только что срезанный и измельченный асфальт, поэтому такая асфальтовая крошка будет более качественной – в ней больше связующих веществ. Чем меньше проходит времени с момента снятия асфальта, тем меньше связующих компонентов успевают испариться.

Кроме того, если снять асфальт и изготовить крошку в летнее время, вяжущие свойства также будут более высокими. Таким образом, асфальтовая крошка, произведенная данным способом в летнее время, будет наиболее качественным вариантом асфальтогранулята.

Второй способ позволяет получить асфальтогранулят чуть более низкого качества, однако его вполне достаточно для обустройства покрытия, на которое не будет оказываться серьезного и интенсивного давления (например, автостоянки или подъездные пути).

Крупные куски асфальта помещают в дробилку, часто с помощью спецтехники, после чего дробильная установка измельчает асфальт, выдавая крошку нескольких фракций. Стационарная дробилка позволяет сразу отсортировать различные фракции друг от друга за счет прохождения асфальтогранулята через специальные сетки.

Такая асфальтовая крошка доступна круглый год, так как предварительно заготавливается и хранится на складе.

Преимущества и недостатки асфальтовой крошки

Главное преимущество асфальтовой крошки заключается в том, что за относительно низкую стоимость вы получаете достаточно качественное покрытие. Разумеется, по эксплуатационным характеристикам асфальтовая крошка уступает асфальтобетону, однако ее стоимость значительно ниже цен на асфальт.

При этом для многих задач и не требуется возводить слишком прочное покрытие, поэтому часто в использовании асфальтобетона нет никакой потребности, крошка отлично справляется с множеством задач.

Основные преимущества асфальтовой крошки:

Низкая стоимость материала;
Достаточная прочность покрытия;
Хорошая сопротивляемость износу;
Покрытие получается достаточно ровным;
Длительный срок службы;
Устойчивость к суровому климату;
Можно уложить без задействования спецтехники;
Материал производится путем переработки, не загрязняя атмосферу;
Можно использовать для широкого перечня задач;

Если сравнивать с обычной грунтовой дорогой, то асфальтовая крошка будет иметь значительное превосходство. Фактически, асфальтогранулят имеет самые высокие эксплуатационные характеристики из материалов переходного типа, предназначенных для обустройства твердых покрытий.

Существует мнение, что использование асфальтогранулята может навредить окружающей среде, однако данное утверждение ошибочно. Асфальтовая крошка имеет тот же класс опасности, что и одежда или макулатура – 4-й. Это самый низкий и самый безопасный класс из существующих.

Недостатки асфальтовой крошки очень относительны. Да, ее нельзя использовать для строительства загруженных дорог, трасс и автомагистралей. В таком случае эксплуатационные характеристики не будут отвечать существующим требованиям. Однако при использовании на территориях с небольшой нагрузкой, недостатков асфальтовая крошка не имеет.

Единственное, что можно с натяжкой назвать минусом – периодически требуется подсыпка асфальтовой крошки в некоторых местах. Однако свойство разрушаться имеют практически все материалы, а срок службы асфальтогранулята достаточно длительный, если покрытие используется по назначению.

Технология укладки асфальтовой крошки

Технологический процесс укладки асфальтовой крошки может быть 3-х разновидностей, в зависимости от задач, которые должно выполнять покрытие. Выбор технологии укладки влияет и на объем работ, и на конечную стоимость строительства, и на качество покрытия.

Если требуется сделать покрытие наиболее качественным, например, для частого движения транспорта, следует уделить больше внимания устройству основания. Если же вы планируете заасфальтировать асфальтогранулятом садовую дорожку, можете выбрать более простой и бюджетный способ.

Технология укладки асфальтовой крошки для территорий с высокой нагрузкой (например, загородные автомобильные дороги):

1. Подготовка местности, включающая расчистку и выравнивание территории.
2. Укладка геотекстиля. Данный этап не является обязательным, однако положительно сказывается на сроке службы дорожного полотна.

3. Отсыпка слоя песка, толщиной около 20 сантиметров.
4. Выравнивание и уплотнение слоя песка.
5. Укладка щебня, толщиной слоя 15 сантиметров. Для болотистой местности лучше использовать щебень фракций 40/70, а для более твердого грунта подойдут и фракции 20/40.
6. Уплотнение щебеночного слоя.
7. Укладка слоя асфальтовой крошки. Толщина от 10 до 20 сантиметров – в зависимости от нагрузки, которая предполагается на дорогу.

8. Уплотнение асфальтовой крошки.

Данная технология укладки асфальтогранулята чаще всего используется для строительства загородных дорог местного назначения. Отлично подходит для устройства дорожного покрытия в поселках, СНТ и так далее. С помощью этого метода укладки можно получить максимально качественную дорогу из асфальтовой крошки.

Технология укладки асфальтовой крошки для территорий со средней нагрузкой (например, стоянки или подъездные пути):

1. Подготовка площади – выравнивание и очистка основания.
2. Укладка слоя щебня, желательно разных фракций (сначала более крупные гранулы, затем более мелкие).

3. Уплотнение щебеночного слоя.
4. Далее укладывается асфальтовая крошка. Толщина слоя 20 сантиметров.
5. Уплотнение асфальтовой крошки.

Такой вариант укладки будет более простым и экономичным. С учетом того, что на стоянках и подъездных путях двигается и стоит значительно меньше транспорта, свою задачу данная технология асфальтирования полностью выполняет.

Технология укладки асфальтовой крошки для территорий с низкой нагрузкой (например, тротуары или садовые дорожки):

1. Подготовка основания – выравнивание и очистка.
2. Заливка основания битумом 0,8-1 литр на 1м2.
3. Укладка и уплотнение слоя щебня в 10 сантиметров.
4. Проливка битумом 0,8-1 литр на 1м2.
5. Укладка и уплотнение еще одного слоя щебня в 10 сантиметров.

Данный вариант будет самым бюджетным и простым в осуществлении. Пользуется популярностью при самостоятельном асфальтировании на загородных участках.

Стоит учесть, что асфальтовая крошка в процессе трамбовки может уплотниться в 2 раза. Учитывайте этот момент, когда будете рассчитывать высоту уровня. Уплотнение асфальтогранулята зависит от его состава, поэтому уточняйте коэффициент уплотнения у поставщика материала.

Асфальтовая крошка может уплотняться разными способами. Самым эффективным вариантом будет использование дорожного катка, однако это не является обязательным. Можно добиться хороших результатов и с помощью ручных инструментов и с помощью уплотнения колесами автомобиля.

Где может использоваться асфальтовая крошка

Асфальтогранулят, как упоминалось, имеет достаточно широкий спектр применения. С ее помощью можно построить поселковую дорогу, а также использовать в качестве элемента ландшафтного дизайна.

Для чего используется асфальтовая крошка:

Строительство загородных дорог;
Сооружение временных дорог;
Дороги второстепенной важности;
Обустройство парковочных зон;
Сооружение подъездных путей;
Спортивные объекты;
Дворовые спортивные площадки;
Строительство складов и гаражей;
Сооружение тротуаров и тропинок;
Асфальтирование придомовых территорий;
Ландшафтный дизайн;
Ремонт дорожного покрытия;

Благодаря невысокой стоимости, асфальтовая крошка может использоваться как для масштабных, так и для локальных целей. Считается одним из самых доступных материалов для обустройства дорожного покрытия.

Как рассчитать необходимое количество асфальтовой крошки

Основным фактором, влияющим на необходимое количество асфальтогранулята, является объем асфальтируемой территории. Также большую роль играет назначение покрытия – для территорий, на которые не будет воздействовать интенсивная нагрузка, можно использовать меньше асфальтовой крошки. Тем не менее, рекомендуемая толщина слоя остается 20 сантиметров.

В каком объеме нужна асфальтовая крошка, если толщина слоя будет 20 сантиметров? Для расчета количества асфальтогранулята существует формула:

Площадь покрытия х 0,2. Например, для 50 м² покрытия формула будет выглядеть так: 50*0,2 = 10 м³.

Таким образом, для асфальтирования 50 м² потребуется 10 м³ асфальтовой крошки, что обеспечит толщину слоя в 20 сантиметров. Помните о том, что после уплотнения асфальтовая крошка может сжаться в 1,5-2 раза, в зависимости от состава. То есть фактически толщина слоя после трамбовки будет меньше.

В одном кубометре (м³) асфальтогранулят будет в количестве около 1300 килограммов или 1,3 тонны. Таким образом, можно легче рассчитать, какой объем и вес асфальтогранулята вам понадобится.

Асфальтовая крошка или щебень – что выбрать

Еще одним популярным материалом для асфальтирования поселковых дорог является щебень. Такое покрытие неплохо подходит для неинтенсивного движения транспорта, а также обладает высокими показателями экологичности. Однако асфальтовая крошка позволяет соорудить более качественное покрытие, чем голый утрамбованный щебень.

При строительстве дорог из асфальтовой крошки также используется щебень, однако исключительно для обустройства основания. Эксплуатационные характеристики такого полотна будут значительно выше, чем щебеночного.

Чем асфальтовая крошка лучше простого щебня:

Покрытие будет более прочным;
Асфальтогранулят обеспечит высокую плотность полотна;
Выше износостойкость;
Более длительный срок службы;
Дорога получится ровная и гладкая, относительно щебня;
Удобнее для пеших прогулок;
Не размывается при обильных осадках;

Таким образом, асфальтовая крошка превосходит щебень по всем эксплуатационным характеристикам. Да, щебень более экологичный, однако мы уже выяснили, что асфальтовая крошка не опаснее одежды или макулатуры.

Выводы

Асфальтовая крошка (асфальтогранулят) является одним из самых востребованных материалов для обустройства твердых дорожных покрытий и пешеходных зон. Конечно, асфальтогранулят менее прочен, чем сам асфальт, однако и его стоимость гораздо ниже.

В тех местах, где нет необходимости в использовании свежего асфальтобетона, лучшим вариантом будет именно асфальтовая крошка. Имея высокие эксплуатационные характеристики, данный материал превосходит другие варианты покрытий в своем классе.

Другими словами, асфальтогранулят, в сравнении с аналогами, является самым качественным и прочным материалом для обустройства поселковых или временных дорог, а также стоянок, тротуаров, придомовых территорий и других небольших площадей. Исключением являются только дороги, предполагающие интенсивное движение.

Асфальтовая крошка изготавливается из асфальта, который подвергается дроблению. Состав асфальтовой крошки зависит от того, из чего состоял тот асфальтобетон, из которого она была изготовлена. Если асфальтогранулят был произведен из высококачественного асфальтового покрытия, то и эксплуатационные характеристики самой крошки будут высокими.

При этом свежий асфальтогранулят, который подвергается фрезерованию сразу после снятия асфальтового слоя, и сразу же доставляется заказчику, будет обладать наилучшим качеством. Если же асфальтовая крошка некоторое время хранилась на складе, ее характеристики и стоимостью снижаются.

Дорога из асфальтовой крошки | ТРАНСКОМ

Строительство дороги из асфальтовой крошки — универсальное решение в тех случаях, когда необходимо улучшить качество дорожного покрытия при ограниченных бюджетах. Этот способ особенно востребован, когда трасса отличается низкой интенсивностью движения, что делает неоправданным большие траты средств на ее строительство и ремонт. Мы расскажем, как правильно уложить асфальтную крошку и дадим практические советы, как создать прочное и устойчивое покрытие при минимальных затратах сил и денег.

Цена на укладку асфтовой крошки на этой https://asfaltsneg.ru/ukladka-asfaltovoj-kroshki/ странице

Строительство дороги из асфальтной крошки

В дорожном строительстве активно используется вторичное и переработанное сырье: это позволяет не только уменьшить экологическую нагрузку, но и значительно сократить затраты на материалы. Полученные таким образом ресурсы часто не уступают по прочности и иным качествам дорогостоящим стройматериалам.

В качестве экономичной альтернативы асфальта в дорожном строительстве используют асфальтную крошку. Ее использование позволяет устранить значительное количество проблем, при этом бюджет строительных работ сохранится на низком уровне. Материал отличается универсальностью: он подходит как для укладки новых автомагистралей, так и для ремонта уже построенных.

Асфальт и асфальтная крошка — есть ли между ними разница

Асфальт является новым материалом, который создается для проведения дорожно-строительных работ. Асфальтная крошка представляет продукт вторичной переработки уже использованного асфальта — старых асфальтных покрытий.

Так как крошка относится к категории вторсырья, ее качественные параметры уступают оригинальному материалу. Тем не менее она сохраняет большую часть характеристик, присущих свежему сырью, что позволяет с ее помощью значительно улучшить качество покрытия и обеспечить комфортное транспортное движение. При этом стоимость работ на 25-35% ниже, чем при использовании свежего стройматериала.

Как замену дорогостоящего материала можно положить асфальтную крошку при следующих работах:

укладка подъездных путей;
строительство сельских автострад, дорог в садоводствах и коттеджных посёлках;
застил складских территорий;
создание временных трасс;
обустройство внутри дворовых помещений;
строительство детских площадок;
покрытие автостоянок и гаражных кооперативов и т.д.

Технология дорожных работ с использованием асфальтной крошки

Чтобы получить качественное и устойчивое дорожное покрытие из вторсырья необходимо соблюдать все особенности и нюансы технологического процесса. Рассмотрим более подробно, как правильно укладывать асфальтную крошку:

Подготовительный этап: осуществление земляных работ. На месте пролегания будущей трассы следует снять грунтовый слой с находящимися в нем растениями и их корневищами. Если в земле останутся части растений, то со временем начнется процесс гниения.. это приведет к проседанию дорожного полотна и образованию ям, выбоин, трещин. Необходимая спецтехника на этой стадии — экскаватор.
Монтаж дренажных систем. Они необходимо для отвода талых вод и осадков с территории трассы, что позволит продлить период эксплуатации автострады. Наиболее распространенные виды дренажа — создание кювета или канавы. Для их рытья потребуются экскаваторы и погрузчики.
Укладка геотекстиля. Это мероприятие не относится к обязательным, однако позволяет повысить срок службы дороги и уменьшить расходы на ее содержание в будущем.
Застил песчаного слоя. Привезенный самосвалом песок равномерно распределяют на дне «дорожного корыта» и выравнивают грейдером или экскаватором. Толщина песчаного слоя должна составлять не менее 10 см. После того, как поверхность станет гладкой, песок утрамбовывают дорожным катком.
Укладка промежуточного слоя из щебня. Для повышения качества дорожной одежды рекомендуется застилать 2 слоя щебня. Для нижнего выбирается материал крупной фракции, а для верхнего — мелкой. При ограниченном финансировании допустимо создание одного слоя без особых требований к фракции щебня.
После того как уложены основные слои, переходят к застилу поверхностного пласта. Особых требований, как уложить асфальтовую крошку, нет: привезенный на самосвале материал равномерно распределяют по щебневому слою. После этого осуществляют выравнивание поверхности (подойдет экскаватор, грейдер или погрузчик). Финальный этап выравнивания осуществляют ручным методом.

Отдельный нюанс, который вызывает много споров в вопросе, как укладывать асфальтную крошку — требуется ли уплотнять трассу. Как и обычный асфальт, материал нуждается в утрамбовке, однако этот этап не является обязательным. Для уплотнения крошки достаточно возобновления транспортного потока.

Чем лучше пролить асфальтную крошку. Асфальтная крошка. Укладка на старое покрытие

После того как мы рассказали основные требования, как правильно положить дорожное полотно из крошки, перейдем к частным особенностям работы с этим материалом.

Созданная из крошки асфальта дорога изначально имеет плотную структуру. В тех случаях, когда прогнозируется интенсивное транспортное движение или сильное воздействие метеорологических факторов, трассу дополнительно проливают с целью повышения плотности материала. Для этого следует использовать битумную смесь. Она заливается на уложенную крошку перед окончательным выравниванием.

Выше мы расписали, как укладывать асфальтную крошку на новой автомагистрали. Теперь остановимся более подробно на специфике укладки асфальта на старое покрытие. При проведении строительных работ технологический процесс претерпевает ряд изменений:

Не требуется проведение земляных работ.
Первоначальный этап — ремонт старого полотна и очищение его от грязи.
После подготовки старого покрытия осуществляется его выравнивание: залив всех трещин и ям битумной смесью.
Технология непосредственно укладки асфальтного слоя — без изменений.

Изготовление асфальтовой крошки

Асфальтовая крошка представляет переработанный продукт, изготавливаемый из уже использованного асфальтного покрытия. Выделяют 2 технологии изготовления крошки:

1. Производство с использованием фрезы:

старый асфальт послойно срезается;
получившиеся слои дробятся на мелкие частички небольшой фракции;
для повышения плотности сырья добавляется битумная смесь или другие пропитки.

Крошка, полученная этим способом, характеризуется отличным качеством и рекомендуется для использования сразу после изготовления. Длительное хранение может привести к снижению ее качества.

2. Производство в результате дробления:

старое асфальтное покрытие снимают и доставляют к месту переработки;
фрагменты асфальта помещают в дробильные установки до их полного измельчения.

Метод дробления позволяет получить крошку крупной фракции, которая характеризуется низкой стоимостью. Качественные параметры ниже, чем у материала, полученного с применением фрезы.

Вне зависимости от способа получения, асфальтная крошка характеризуется следующими свойствами:

устойчивость к влаге и температурным перепадам;
длительный период эксплуатации;
повышенная плотность;
стойкость к размыванию;
невысокая цена по сравнению со стройматериалами аналогичного качества.

Можно ли асфальтную крошку класть на землю. Как укладывать асфальтовую крошку

Технологический процесс предполагает предварительное создание основания из песка и щебня. В тех случаях, когда бюджет строительства ограничен, а интенсивность движения невелика, то допускается класть материал сразу на грунт, без создания дополнительных слоев.

Алгоритм работ:

Выкорчевание всей растительности, очищение почвы от корневищ.
Выравнивание территории.
Покрытие грунта битумной смесью.
Укладывание необходимого количества кубов асфальтной крошки ручным способом с последующим выравниванием поверхности.

Чтобы строительные работы были проведены в срок и без задержек, необходимо правильно рассчитать необходимый объем стройматериалов. Для оценки необходимого количества асфальта следует узнать, сколько весит куб асфальтной крошки выбранного вами производителя. Для примерных расчетов можно пользоваться следующими цифрами: 1 куб асфальтной крошки — 1,5-1,9 тонн.

Плюсы и минусы использования асфальтной крошки

Широкое применение материала из переработанного старого асфальта обусловлено его следующими преимуществами:

Низкая стоимость. Бюджетный прайс на крошку делает ее доступной для обычных граждан: дачников, садоводов, владельцев частных домов и т.д.
Доступность товара на рынке. Ежегодно в России перерабатывают сотни тонн старого асфальтового покрытия. Объем производства значительно превышает спрос на крошку, поэтому купить этот материал можно без проблем в любое время года.
Отличные показатели прочности. Автострада, сложенная из переработанного асфальта, не уступает по прочности трассе из свежего сырья.
Длительный период эксплуатации (при отсутствии активного транспортного движения).
Простой алгоритм укладки. Дорожные работы с применением этого материала не требуют привлечения большого количества спецтехники и рабочих, процесс занимает мало времени.
Устойчивость к любым агрессивным воздействиям окружающей среды.

Как и любой другой материал, крошка имеет и недостатки. В качестве основных минусов выделяют:

Низкую экологичность — относится к веществам IV класса опасности.
Потребность в регулярном обновлении поверхностного слоя.

Несмотря на некоторые недостатки, асфальтная крошка по праву считается одним из наиболее качественных бюджетных стройматериалов. Соблюдение правил укладки и грамотное содержание гарантируют длительный период службы уложенной этим способом автодороги.

Смотрите также:

04.02.2021

Технология капитального ремонта дорог

Со времен любое дорожное полотно изнашивается и теряет свои потребительские и эксплуатационные свойства. Чтобы восстановить автотрассу и обеспечить автомобилистам и пешеходам безопасное движение, требуется проведение капитального ремонта дороги. Из нашей статьи вы узнаете, какие типы капитального ремонта дорог бывают, какая техника для его проведения необходима, из каких этапов состоит традиционный технологический процесс

особенности, виды, сравнение, области применения

При выполнении дорожно-строительных работ часто применяют такой материал, как асфальтовая крошка, который получают из непригодного асфальтового покрытия. Основные преимущества изделия – доступная цена и простота укладки, в состав также входит битум, благодаря которому компоненты дорожного полотна надежно сцепляются.

Характеристика асфальтовой крошки

Несмотря на то, что на сегодняшний день строительный рынок предлагает множество современных материалов, изготовленных согласно новейшим технологиям, дешевая асфальтовая крошка с годами не теряет своей популярности, из-за отличных эксплуатационных свойств и экономичности.

Добывают рассматриваемое изделие специальным инструментом – фрезой, способом снятия верхнего слоя старой асфальтовой дороги, по внешнему виду его не отличишь от вторичного асфальта. Затем снятое покрытие перетереть в крошку, приблизительно 4 мм и добавляют в полученную массу битум, который отвечает за вяжущие свойства. Размеры крошки зависят от скорости работы фрезы, чем выше скорость, тем крупнее материал.

Разновидности асфальтовой крошки

Выделяют несколько видов асфальтового устройства, в зависимости от того, с помощью какого инструмента был добыт материал:

Асфальтовая крошка получена с применением фрезы – наиболее дорогой вариант, как правило, имеет мелкие размеры и высокий процент содержания битума.

Идеально подходит для выполнения работ в летнее время, укладывать необходимо в разогретом виде, чтобы обезопасить качественную трамбовку.

Асфальтовая крошка получена при помощи дробилки, отличающая особенность – подходит для проведения работ в любое время года. В отличие от предыдущего вида, имеет более низкую цену, как и вяжущие особенности. Применяют в основном для мелкого ремонта и выравнивания дорог.

Для того чтобы повысить характеристики асфальтовой крошки, в том числе, устойчивость к влаге, в состав добавляют бетон, цемент, различные химические добавки.

Обратите внимание на тот факт, чтобы дорожное покрытие было максимально прочным и прослужило долгие годы эксплуатации, при работе используют каток, который плотно утрамбовывает изделие и тем самым повышает надежность.

Сферы применения асфальтовой крошки

Данный строительный материал широко применяется при возведении и ремонте дорог, где невысокая транспортная нагрузка, также это хороший вариант для прокладывания дорожных полотен в дачных поселках. Асфальтовой крошкой укрепляют грунтовые дороги, ремонтируют ямы.

Изделие используют при обустройстве дорожек, площадок в загородных домах, ведь материал имеет довольно привлекательный вид, благодаря чему его применяют в ландшафтном дизайне.

Реже строительную крошку используют для укладки пола в подвале помещения, но важно учитывать некоторые нюансы, обязательно класть гидроизоляционный слой и добавлять в материал дополнительные комплектующие.

Многие домовладельцы применяют более дорогой материал – щебень, для прокладывания дорог, тропинок, но, заметьте, асфальтная крошка купить в спб намного сократит расходы, а ее серебристый оттенок придаст оригинальности приусадебному участку.

Таким образом, асфальтовая крошка широко используется для ремонта дорожных полотен, также подходит и для других видов работ. Работать с данным материалом достаточно легко, главное придерживаться определенной технологии и выбрать подходящий тип крошки, согласно сезонным особенностям и учитывать будущую нагрузку на дорогу. Соорудить небольшую дорожку можно своими руками без применения тяжелой техники.

Какие есть виды асфальтовой крошки?

Какие есть виды асфальтовой крошки?

Превращение старого дорожного покрытия в превосходный строительный материал – отнюдь не новая идея. Но в наши дни этот способ ремонта и строительства дорог необычайно популярен – ведь при минимальных затратах получается прочное, практически не уступающее новому, дорожное покрытие.

Производство асфальтовой крошки

Производство асфальтовой крошки из отслужившего дорожного покрытия – одна из самых востребованных услуг.

Асфальтовая крошка бывает двух видов, в зависимости от способа изготовления:

Холодное фрезирование. С помощью специального инструмента – дорожной фрезы послойно снимают и измельчают асфальт прямо на дороге. В результате такой переработки получают мелкофракционную крошку с размером зерен от 3 до 5 мм. Полученный материал называют крошкой «из-под фрезы».

Дробление асфальтового боя. Сначала демонтируют старое дорожное покрытие. Затем крупные фрагменты дробят на валковых дробилках и сортируют пофракционно. На выходе получают крошку с более крупным размером зерен – до 40 мм. Получается крошка «из-под дробилки».

Состав асфальтовой крошки соответствует составу исходного сырья – асфальта, из которого она получена. Асфальт же бывает ЩМА (щебеночно-мастичный), песчаный, мелкозернистый.

Самыми высокими эксплуатационными характеристиками обладает крошка ЩМА – высокой прочностью и плотностью. А «слабенькая» крошка получается из песчаного асфальта без щебня. Каждый вид асфальтовой крошки применяется в зависимости от условий эксплуатации дорожного покрытия и интенсивности транспортной нагрузки.

Применение асфальтовой крошки:

Холодный ресайклинг (ремонт дорог с использованием старого асфальтового покрытия). Ресайклер – это специальная машина, которая снимает и измельчает изношенное дорожное покрытие, добавляет битум и специальные стабилизаторы и снова укладывает полученную смесь. Вот весьма наглядный пример «второй жизни» асфальтовой крошки. А какая экономия!

На дачном участке из асфальтовой крошки сооружают дорожки и автостоянки. Для укладки этого материала не требуются специальные навыки, поэтому «дачники» зачастую самостоятельно справляются с этой несложной работой.

Устройство второстепенных дорог. Асфальтовая крошка успешно используется для покрытия дорог с небольшой транспортной нагрузкой – второстепенных и подъездных. Для сооружения таких дорог нет необходимости в особой подготовке поверхности, а сам процесс укладки занимает минимум времени.

Спортивные сооружения и комплексы. Асфальтовая крошка обладает прекрасными амортизационными свойствами, поэтому широко применяется при обустройстве теннисных кортов, тренажерных площадок и футбольных полей.

Отмостка. Из асфальтовой крошки успешно сооружают отмостку для гаражей и небольших жилых домов. Этот материал значительно дешевле бетона, а свои функции выполняет «на отлично». При этом, строительство такой отмостки займет намного меньше времени.

А давно ли мы знакомы с асфальтовой крошкой?

Нынешнему подрастающему поколению вряд ли знакомо такое понятие, как соревнование пионерских отрядов по сбору металлолома и макулатуры. Да и само значение слова «пионер» если и понятно, то уж точно кажется «преданием старины глубокой». А между тем, в СССР существовала отлаженная система переработки вторсырья, которая считалась одной из лучших в мире. Не случайно же в СССР родился лозунг: «Отходы – в доходы!».

Те, кто родился и вырос в Советском Союзе, хорошо помнят пункты приема стеклотары и макулатуры, очереди граждан с перевязанными бечевкой стопками газет перед небольшими микроавтобусами с надписью «Вторсырье».

А вот «старьевщика» с лошадью, запряженной в телегу, детишки ждали с особым нетерпением – ведь за изношенное тряпье и дырявые кастрюли можно было получить дефицитные крышки для закатывания огурчиков-помидорчиков, пистолетики-пугачи и даже хлопушки.

Система переработки вторсырья была поистине совершенна для того времени – не было необходимости в многочисленных мусоросжигательных заводах, поскольку большая часть отходов шла в переработку для вторичного использования (сжигать было попросту нечего)!

Не была исключением и переработка старого дорожного покрытия. Специальные дорожные машины для снятия верхнего слоя асфальта стали активно использоваться в 60-х годах прошлого столетия. Но еще в 1946 году основной продукцией Брянского завода дорожных машин имени 50-летия Великого Октября (знаменитого «Дормаша») стали автогрейдеры, битумные насосы и дорожные фрезы! Это, конечно были еще первые попытки. Широкое применение машины для холодного фрезирования получили с 1975 года. А в 80-х годах такое оборудование стало выпускаться и в СССР.

Но в начале 90-х годов прошлого века вся стройная система переработки вторсырья развалилась, как, впрочем, и сам СССР. Пункты приема вторсырья исчезли, резко сократилась переработка мусора и вокруг населенных пунктов стали расти безобразные свалки.

Современные же реалии заставляют нас быть более рачительными хозяевами и бережнее относиться к окружающей среде. Зачем выбрасывать отходы, которым можно дать «вторую жизнь»? Да и природа-матушка нам только «спасибо» скажет!

Поэтому в наши дни так стремительно развивается рынок услуг по переработке вторсырья с целью повторного использования.

Какие есть виды асфальтовой крошки?

Производство асфальтовой крошки

Производство асфальтовой крошки из отслужившего дорожного покрытия – одна из самых востребованных услуг.

Асфальтовая крошка бывает двух видов, в зависимости от способа изготовления:

Применение асфальтовой крошки:

А давно ли мы знакомы с асфальтовой крошкой?

укладка своими руками, состав, применение Как закрепить асфальтовую крошку

Массовое строительство коттеджей, дач неразрывно связано с благоустройством территории. Конечно, первостепенная задача, по завершении строительства, состоит в облагораживании подъезда и дорожки к дому, поскольку передвигаться по колено в грязи дождливым днем — далеко не прельщающая перспектива. При этом уложить плитку — довольно дорогое и трудоемкое занятие, забетонировать — относительно недолговечное будущее, а вот положить асфальт, цена которого значительно ниже тротуарной плитки — довольно привлекательный вариант, да и процесс укладки довольно прост, поэтому заасфальтировать территорию самостоятельно не вызовет особых трудностей. Главное, правильно подобрать тип асфальта и соблюсти технологию его укладки.

Преимущества асфальтного покрытия

Несмотря на относительную экологичность асфальтных смесей, спрос на данный материал вряд ли сойдет на нет, поскольку достоинства асфальта по многим критериям превосходят большинство аналогичных материалов, среди которых:

Отличная гидроизоляция;
Не деформируется при резких температурных колебаниях;
Высокая степень износостойкости;
Влагостойкость;
Стойкость к воздействию масел, кислот;
Отсутствие трудоемкого ухода;
Легкость ремонта поврежденных участков;
Длительность эксплуатации;
Практичность;
Приемлемая стоимость.

В числе недостатков асфальтных смесей немаловажное значение играет неприятный запах, появляющийся в жаркую погоду в связи с выделением токсичных веществ раскаленным покрытием, хотя в большинстве случаев данный нюанс просто опускается.

Однако проявление всех достоинств асфальтного покрытия возможно лишь в том случае, когда точно владеешь полной информацией о том, как положить асфальт во дворе. Исходя из этого, первоначальная задача состоит в правильном выборе типа асфальта относительно условий его будущей эксплуатации.

Асфальт и его виды

Асфальт представляет собой сочетание минеральных материалов с битумом. В зависимости от способа его получения, выделяется асфальт:

Природного происхождения. Образование асфальта происходит под действием окисления и гипергенеза тяжелых фракций нефти, либо легких составляющих, полученных из остатков фракций в процессе испарения, с последующим перемешиванием с песком, гравием, образуя на поверхности довольно мощные пласты. Данный вид асфальта широко используется в областях выхода нефти на поверхность.
Искусственного происхождения. Асфальт, полученный смешением песка, щебня, а также минерального порошка с битумом в заводских условиях, называется асфальтобетоном, посредством которого и осуществляется основное асфальтирование дорог, тротуаров и т.д.

Главное отличие природного асфальта от искусственного асфальтобетона обусловлено высоким содержанием в составе смесей битума, достигающих 60-75%, что обеспечивает уложенному асфальту повышенную прочность. В искусственном асфальте процентное содержание битума варьируется от 13-60%, что объясняет его деление на несколько подвидов, используемых для проведения различных работ и сфер назначения.

Разновидности искусственного асфальта, их характеристика

В последнее время спрос на асфальтную продукцию заметно повышается, поэтому производители постоянно стремятся к усовершенствованию технологического состава сырья и способу его изготовления, что влечет появление новых видов асфальта.

На сегодняшний день производятся следующие виды асфальта:

1.Горячий — производится из состава, включающего песок, минеральный порошок, жидкий, либо вязкий битум, а также щебень, либо гравий. Под воздействием высоких температур все компоненты тщательно перемешиваются, образуя однородную массу. При этом укладка асфальта осуществляется сразу, в течение 4-5 часов с момента изготовления определенного объема. Если температура массы опустится ниже 120 °C, то степень сцепления снизится, ухудшив качество покрытия.

Преимущества:

Высокая прочность отвердевшего покрытия;
Высокая степень адгезии с поверхностью;
Долговечность;
Приемлемая стоимость.

Недостатки:

Для уплотнения покрытия необходимо использование катков, виброплит;
Оперативность проведения работ во избежание остывания асфальтной массы;
Эксплуатировать можно только по прошествии 5-6 часов;
Возможность проведения работ в теплую погоду.

2.Литой, наряду с горячим асфальтом, обладает схожим составом, но отличается большим содержанием битума и минеральных наполнителей. Покрытие из литого асфальтобетона отличается от других видов незначительной рельефностью и небольшой толщиной слоя, при этом эксплуатационные характеристики в несколько раз превышают показатели горячего и холодного асфальта.

Преимущества:

Отличная водонепроницаемость;
Отсутствие коррозии материала;
Стойкость к различного рода деформациям;
Высокая степень сцепления с покрываемой поверхностью;
Уплотнение покрытия не требуется;
Стойкость к температурным колебаниям;
Всесезонное проведение работ;
Небольшая масса ввиду высокой плотности смеси;
Долговечность.

Недостатки:

Использование спецтехники, осуществляющей доставку и укладку готовой смеси;
Высокая стоимость.

3.Цветной — может относиться и к горячему асфальту, и к холодному, произведенному при нагревании составляющих с последующим охлаждением и упаковыванием для хранения. Цветной асфальт получается в результате использования цветного щебня, а также введения в смесь цветных красителей.

Достоинства:

Отличное шумопоглощение;
Высокая адгезия с резиной;
В темное время цветная дорожка видна намного лучше, чем серая;
Долговечность.

Однако, ввиду высокой стоимости, цветной асфальт используется, в основном, для нанесения на дорогу контрастного рисунка, для разметки дорожек в парках, садах.

4.Холодный — выделяется использованием в составе не вязкого, а жидкого битума, либо битумной эмульсии таким образом, что составные элементы смеси оказываются упакованными в битумную пленку. В ходе производства в смесь вводятся специальные добавки, предотвращающие отвердение битума в процессе хранения готовой смеси, а также увеличивающие срок складирования.

Процесс полимеризации начинается в момент утрамбовки покрытия;
По уложенному асфальту можно сразу передвигаться, ездить;
Стойкость покрытия к расширению, усадке, вызванные погодными условиями;
Возможность проведения всесезонных работ;
Минимальное содержание в составе вредных веществ;
Быстрота укладки;
Долговечность.

Необходима ручная утрамбовка покрытия, либо с применением катка;
Высокая стоимость по сравнению с горячими типами асфальта.

5.Асфальтная крошка является вторсырьем, получаемым в результате:

Фрезерования устаревшего верхнего слоя асфальта. Стоимость, наряду с качеством, полученной таким способом крошки, напрямую зависит от состава перерабатываемой асфальтной смеси и скорости движения фрезы. Наиболее качественной считается теплая асфальтная крошка, состоящая из мелкой фракции. Однако приобрести материал можно только в теплое время года, когда проводятся ремонтные работы.

Дробления отколовшихся от асфальтного покрытия кусков. Дробление поступающих на производство сколов осуществляется в дробилке, в результате чего асфальтная крошка сразу сортируется по размеру фракции. В процессе переработки битум остается в застывшем состоянии, вследствие чего покрытие такой крошкой будет иметь несколько рыхлую структуру. Кроме того, асфальтные сколы могут поступать с прилипшими кусками бетона, грунта, ухудшая качество перерабатываемого материала.

Таким образом, качество и стоимость асфальтной крошки после фрезерования превышает показатели материала, полученного посредством дробления.

В целом, укладка асфальта с использованием крошки отличается простотой, в результате чего покрытие приобретает следующие преимущества:

Не размывается водой;
Под действием солнца битум разжижается, способствуя спеканию состава;
Обеспечивает хорошие дренажные показатели;
Невысокая стоимость.

Недостатки:

Для придания покрытию прочности необходимо использовать укатывающее устройство;
Недолговечность.

Несмотря на многообразие асфальтных смесей, один и тот же вид может иметь различное назначение, зависящее от размера входящих в него фракций:

Крупнозернистый асфальт характеризуется наличием в составе щебня крупных, а также мелких фракций и предназначен для укладки в качестве нижнего слоя покрытия;

Мелкозернистый — основан на щебне, преимущественно, мелких фракций для укладки верхнего слоя покрытия, при использовании многослойного покрытия, предназначенного для проезжей части;

Песчаный асфальт, основу которого составляет песок, с добавлением небольшого количества щебня мелкой фракции, битума и минерального порошка. Идеально подходит для обустройства тропинок, дорожек, парковых зон.

Таким образом, выбирая тот или иной вид, чтобы положить асфальт на даче, во дворе или около гаража, необходимо уделить внимание не только финансовой стороне вопроса, но и составу, а также способу производства смеси.

Технология укладки асфальта

После выбора типа асфальта ответить на вопрос, как положить асфальт своими руками, уже достаточно просто, поскольку осталось подготовить основание и произвести непосредственную укладку смеси.

подготовка основания

Перед укладкой асфальта необходимо выполнить следующие работы:

Произвести разметку будущей дорожки или территории, учитывая при этом расположение подземных коммуникаций, расстояние на установку бордюров, а также наличие деревьев с развитой корневой системой, которые в последующем могут повредить покрытие;
Удалить слой грунта на глубину 20-30 см, делая уклон для стока воды с покрытия на 6-7 мм через каждый метр;
Установить по краям траншеи бордюрный камень;
На дно траншеи засыпать щебень, либо гравий слоем в 10 см и утрамбовать;
Сверху щебня, слоем в 5 см, засыпать песок и также тщательно утрамбовать, предварительно смочив водой.

Если территория будет использоваться для заезда транспорта, то слой щебня и песка нужно увеличить еще на 10 см.

укладка асфальтной смеси

Непосредственная укладка асфальта осуществляется следующим образом:

Привезенную смесь распределить по всему периметру территории, предназначенной для асфальтирования, используя лопату и специально предназначенный для разравнивания инструмент в виде швабры;
Произвести уплотнение разровненного слоя посредством катка, виброплиты, либо ручной трамбовки. При этом чтобы асфальт не налипал на каток, его необходимо смочить водой;
Укатка асфальтного слоя происходит снизу вверх, а затем перпендикулярно для удаления образовавшихся швов.

Ели асфальтируется дорожка, то достаточный слой покрытия составляет 4-5 см, а если на территорию будет заезжать транспорт, то 8-10 см.

Таким образом, на вопрос, как правильно положить асфальт, можно ответить так: выбрать вид асфальта, соблюсти технологию подготовки основания и уложить асфальтовое покрытие. Стоит также отметить, что незначительное отступление от некоторых пунктов технологии может привести к потере асфальтом своих свойств и меньшему сроку его эксплуатации.

Асфальтовую крошку стали применять в строительстве дорог сравнительно недавно. Особенно популярным этот материал стал в последнее время, с появлением новейшей специализированной техники.

Асфальтовая крошка является вторичным сырьем, полученным путем послойного срезания старого асфальтированного покрытия и его дробления. Несмотря на то, что этот материал является сравнительно дешевым, он отличается прочностью и легко поддается обработке.

Для того, чтобы убедиться в доступности материала, можете перейти по ссылке http://vestteh.ru/catalog/asfaltovaya-kroshka.html , а о том, как укладывать данный материал, подробно рассказано в этой статье.

Технология укладки асфальтовой крошки

Важнейшее преимущество данного дорожно-строительного материала перед другими состоит в том, что он максимально плотно укладывается, заполняя при этом все пустоты. Утрамбовываясь в процессе эксплуатации колесами автотранспорта, асфальтовая крошка образует достаточно прочное покрытие, которое устойчиво к размыванию.

Работать с асфальтовой крошкой предельно просто:

Для начала, необходимо расчистить кладочную поверхность, после чего, уложить слой из кирпича, бетона и вторичного щебня.
Далее, поверхность тщательно разравнивается, при помощи специализированной техники.
Кладется асфальтовая крошка по специальной технологии, разравниваясь равномерно по всему периметру.
Далее, поверхность, выложенная асфальтовой крошкой, утрамбовывается специальными катками. Стоит учесть, что их масса не превышает четырнадцати тонн.

После трамбовки катками, дорогу из асфальтовой крошки можно использовать по назначению.

Важные нюансы

Несмотря на простоту укладки, работа с асфальтовой крошкой имеет несколько особенностей:

При обустройстве дорог, асфальтовая крошка кладется в два слоя, при чем, толщина каждого из них составляет 8-10 см. Второй слой укладывается только после тщательной трамбовки первого.
При укреплении обочин, асфальтовая крошка кладется и уплотняется точно так же.
При наличии ям на дороге, асфальтовую крошку применяют для отсыпки, что позволяет сэкономить деньги, и обеспечить безопасность передвижения транспорта.

Как происходит укладка асфальтовой крошки, можно увидеть в этом видео:

В последнее время растет интерес к асфальтовой крошке. Этот материал начали интенсивно использовать относительно недавно, и его появление стало возможным благодаря новому поколению специализированной дорожно-строительной техники.

Асфальтовая крошка – вторичное строительное сырье, с чем связана ее дешевизна. Однако, несмотря на невысокую стоимость, это практичный, удобный в работе и прочный материал, который получают в результате послойного срезания (фрезерования) верхних слоев устаревшего асфальтобетонного покрытия и дробления асфальтового скола. В состав материала входит старый асфальт с остаточным битумом, незначительное количество бетонной, резиновой крошки, при необходимости в него добавляют щебень.

Укладка крошки широко используется при устройстве проселочных и временных дорог, дорожных оснований и укрепления дорог; активно применяется при обустройстве площадок и дорог внутри гаражных кооперативов; в коттеджных и дачных поселках, где расположены проезды с невысокой транспортной нагрузкой.

Укладка асфальтовой крошки обходится недорого, а качество дорожно-строительных работ обеспечивается достаточно высокое. Это связано с тем, что битум, входящий в состав материала, служит дополнительным связующим и уплотняющим элементом, продляет срок эксплуатации дороги. Покрытие из крошки асфальта плотнее, чем дорожное покрытие из песка и щебня. А со временем крошка укатывается колесами автомобилей, в результате чего образуется покрытие, похожее по своим свойствам на асфальт – плотное и устойчивое к размыванию.

К положительным свойствам данного строительного материала относится то, что при желании укладка может производиться своими силами, без участия специальной бригады. Тем не менее, если предстоит работа на участке площадью более 100 кв.м., все-таки лучше обратиться к профессионалам.

При решении самостоятельно произвести все работы необходимо придерживаться следующего алгоритма:

Определить площадь работ;

Заказать из расчета 15 тонн на 100 кв.м.;

Взять в аренду вибротрамбующий каток (5-10 тонн). Обычно его сдают в аренду те, кто занимается продажей и доставкой асфальтовой крошки;

Раскидать крошку и закатать ее катком до состояния полного затвердения. Каток в управлении очень прост;

В случае, если позволяет бюджет, крошку можно залить битумной эмульсией.

Дорога к эксплуатации готова.

Следует помнить, что укладка имеет свои особенности:

При устройстве дорог и проездов укладка осуществляется не менее чем в два слоя по 8-10 см каждый. При этом новый слой кладется после уплотнения предыдущего, а подстилающий грунтовый слой желательно выровнять;

При досыпке и укреплении дорожных обочин укладка крошки выполняется так же, как при устройстве дорог и проездов. Последний слой уплотняется с помощью виброплиты или дорожного катка;

Для ликвидации дорожных ям и выбоин асфальтовую крошку используют для отсыпки ям и выбоин. Это обеспечивает экономию средств и безопасное движение транспорта.

Подведем итоги. Асфальтовая крошка является выгодным материалом для дорожно-строительных работ и используется она для дорожного покрытия с малой нагрузкой. Укладка возможна без специальной сложной техники. Этот материал дешевле горячей асфальтобетонной смеси, с течением времени дорожное покрытие из нее становится лучше, т.к. укатывается автомобилями. Но монолитного покрытия крошка не образует, сохраняя относительно рыхлую структуру. Таким образом, уступая по своим эксплуатационным характеристикам асфальтированному покрытию, она, в свою очередь, превосходит щебеночное покрытие.

Асфальтная крошка — материал для создания автодорог второстепенного значения, подъездных путей в удаленной местности, покрытий площадок, стоянок строительной техники и оборудования. Получают асфальтную крошку измельчением старого асфальта с помощью специальных фрез и дробилок. Остатки битума в материале обеспечивают сцепление отдельных частиц и создание прочного покрытия.

Технология укладки асфальтовой крошки:

Из асфальтовой крошки получаются поверхности с плотной структурой, но если нужно повысить плотность покрытия, то после засыпки его еще и заливают битумной смесью.

Преимущества укладки асфальтной крошки:

Укладкой на небольших участках площадью до 100 квадратов может заниматься всего один человек. При этом не понадобится никаких сложных приспособлений или оборудования. Для доставки материала к месту засыпки подойдет тачка или любая подходящая емкость, выровнять покрытия можно лопатой или граблями. Утрамбовывать асфальтовую крошку тоже можно подручными средствами.
Битумное вяжущее надежно скрепляет отдельные частицы без какой-либо дополнительной обработки.
Частицы такого покрытия намного легче и мягче зерен щебня или гравия , поэтому работать с асфальтной крошкой намного удобней и проще.
Укладывать покрытия из асфальтовой крошки можно в любую погоду независимо от влажности, температуры исходного материала и основания.

Асфальтная крошка относится к вторичным строительным материалам, преимуществом которых является привлекательная стоимость. Если сравнивать с щебнем, цена крошки ниже практически в три раза. При этом в некоторых сферах она становится полноценным заменителем щебня, а иногда даже превосходит его качества.

Рассчитываем нужное количество и укладываем
Укладывается асфальтная крошка либо вручную с помощью лопат, либо экскаватором. Предварительно самосвал доставляет ее на место укладки и высыпает несколькими порциями равномерно по площадке, которая будет асфальтироваться. Территорию необходимо заранее подготовить – расчистить, удалить все лишнее, максимально разровнять.

Слой должен быть приблизительно 15-20 см – этого хватает, чтобы образовалось плотное покрытие. Завершающий этап – укатывание катком. Если крошка укладывается на проселочных дорогах, к помощи экскаватора не прибегают – достаточно уплотнения колесами проезжающих автомобилей.

Количество необходимого материала рассчитывается очень просто: площадь засыпаемой дороги нужно умножить на 0,2. Полученная цифра показывает количество кубических метров материала для создания слоя толщиной 20 см. Нужно учитывать, что толщина уменьшится вдвое после укатки и станет 10 см, поэтому нет смысла экономить и делать первоначальный слой менее 15 см. Важно принять во внимание и так называемые погрешности – ямы, выбоины, неровности, на засыпку которых уйдет дополнительная крошка. Поэтому к полученному результату нужно добавить еще немного материала на запас.

Работа с крошкой настолько проста, что можно без участия большого количества людей проложить дорожное полотно. Конечно, при условии, что площадь участка не огромная – до 100 м2. Каток можно взять в аренду, а управлять им самостоятельно легко. Укатывать крошку необходимо до состояния затвердения. Если есть возможность, желательно залить сверху битумной смесью.

Преимущества перед щебнем и песком
Летом при высоких температурах воздуха укатанная до монолита асфальтная крошка вместе с битумными вхождениями образует очень прочную связь. Кроме того, она не причиняет вред кузову автомобиля, даже если вылетает из-под колес, чего не скажешь о щебне.

Еще одним преимуществом перед щебнем и песком можно назвать более сильное уплотнение. Уже спустя некоторое время асфальтная крошка становится похожей на асфальт городских дорог – как по внешнему виду, так и по качественным характеристикам. Не зря ее называют холодным асфальтом или черным щебнем. Кроме того, подверженность разрушительному влиянию воды очень малая, поэтому срок эксплуатации такого покрытия большой.

Использование набирает все большие обороты, особенно среди владельцев частных домов с собственными подъездными дорогами. По некоторым прогнозам такая ее популярность может спровоцировать повышение стоимости на 20-30%, но пока что цена остается такой же низкой.

Области применения асфальтовой крошки

21.07.2014 03:08

Такой строительный материал как асфальтная крошка имеет доступную стоимость и является продуктом переработки пришедшего в негодность старого асфальтового покрытия. Кроме того, асфальтная крошка очень проста в укладке дорожного полотна и содержит в своем составе битум. Он обеспечивает надежное сцепления компонентов и поверхности.

На сегодняшний день многие подрядчики, выполняющие услуги по асфальтированию и благоустройству территорий, стремятся использовать наиболее практичные и выгодные с экономической точки зрения материалы для сооружения дорожного полотна. Часто появляются новые составы и технологии, но еще никто и ни разу не смог превзойти асфальтную крошку по частоте использования и низкой себестоимости работ.

Применяют асфальтную крошку в основном при укреплении грунтовых дорог и ямочном ремонте. Внешне этот материал сильно похож на обычный асфальт и имеет практически такие же свойства, так как по сути это — вторичный асфальт.

Получают асфальтовую крошку методом снятия верхнего слоя старого асфальтового покрытия. Для этого используют специальную фрезу, которая снимает пласты и измельчает материал до зерен диаметром 3-5 мм и впоследствии в полученную крошку добавляют битум. Он помогает получить строительному материалу свои ценные характеристики и обеспечивает вяжущие свойства.

Крупность асфальтовой крошки зависит от скорости, с которой будет работать фреза. Если скорость низкая, то полученная асфальтовая крошка выходит мелкая. Если фреза работает с высокой скоростью, то на выходе получают крупную асфальтную крошку.

Виды асфальтовой крошки

Различают несколько разновидностей асфальтной крошки, самой дорогой из которых считают такую, которая получена с использованием фрезы. В ней высокая доля содержания битума и частицы продукта мелкие. Такую крошку необходимо подавать на место проведения строительных работ в горячем виде, что обеспечивает более легкую работу с ней, то есть трамбовку. Используют ее , как правило, в летний период.

Если асфальтовая крошка получена при помощи дробилки, то ее можно использовать в любое время года.Полученные таким образом фрагменты старого асфальта сортируются в соответствии со своими размерами и доставляется на строительный объект. Такая крошка обладает более низкими вяжущими свойствами и устойчивостью к влаге, но имеет более низкую стоимость. Используется она в основном при ремонте дорожного полотна и выравнивании.

Чтобы получить максимально эффективное дорожное покрытие из асфальтной крошки, в процессе строительства дороги может быть использован материал с добавлением бетона или цемента. Кроме того, в массу из асфальтной крошки могут добавлять различные химические добавки, которые повышают связующие свойства и стойкость к влиянию агрессивных внешних факторов.

Для улучшения качества дорожного покрытия, полученного с использованием асфальтовой крошки, часто используют каток. Под давлением массы катка присутствующий в асфальтной массе битум создает прочные связи и делает покрытие прочным и долговечным.

Области применения асфальтовой крошки

Применяют асфальтную крошку в основном при строительстве дорог с невысокой транспортной нагрузкой, в обустройстве дачных поселков и при выполнении ремонтных работ дорожного полотна.Также с ее помощью можно обустраивать пол в подвальном помещении, укреплять магистрали, делать дорожки и площадки. Благодаря красивому серебристому оттенку может использоваться в ландшафтном дизайне.

Применение асфальтной крошки экономически оправдано вместо щебня и песка при отсыпке дорог. Все-таки строительный щебень считается относительно более дорогим строительным материалом и некоторые дачники используют его для восстановления внутрипоселковых и подъездных дорог. Используя асфальтную крошку, можно сократить расходы и избежать дополнительных затрат.

Статьи по теме:

Понимание того, как шины используются в асфальте

Автор: Дуайт Уокер, P.E.

Когда-то стремление использовать шины в асфальте казалось, в первую очередь, просто средством избавления от груд изношенных шин. Для многих агентств их первый опыт работы с резиновой крошкой в асфальте стал результатом мандата, включенного в Закон об эффективности интермодальных наземных перевозок (ISTEA) 1993 года. Но теперь акцент при использовании шин в асфальтовом вяжущем делается на улучшении характеристик дорожного покрытия.

Асфальтовые вяжущие, модифицированные шлифованной резиной для шин (GTR), обладают рядом положительных качеств. Добавление шлифованной резины в асфальт может способствовать повышению сопротивления колейности, сопротивлению скольжению, качеству езды, сроку службы и снижению уровня шума. Добавление каучука в жидкий асфальт замедляет старение и окисление полученного связующего, что увеличивает срок службы дорожного покрытия за счет уменьшения хрупкости и растрескивания. Модифицированные каучуком битумные вяжущие могут использоваться в открытых асфальтовых смесях, которые уменьшают аквапланирование, разбрызгивание транспортных средств и снижают шум от дорожного покрытия.

Некоторые основные описания

Может оказаться полезным определение некоторых терминов, обычно используемых в отношении резины для шин в асфальте. Приведенные здесь описания предназначены для того, чтобы дать общее представление о значении, а не представлять собой спецификацию или стандарт. Различные организации и агентства разработали определения и стандарты, которые следует использовать там, где это применимо.

Модификатор каучуковой крошки (CRM) или измельченная резина для шин (GTR) — это переработанная резина для шин, измельченная до очень мелких частиц для использования в качестве модификатора асфальта.

Асфальтовый каучук (AR) определен Американским обществом испытаний и материалов (ASTM) как смесь асфальтового вяжущего для горячих дорожных покрытий, регенерированной резины для шин и добавок, в которой содержание каучука составляет не менее 15 процентов от веса жидкого асфальтового связующего. и прореагировал, вызвав набухание резиновых частиц.

Прорезиненный асфальт — это термин, применяемый к асфальту, модифицированному каучуком, с содержанием асфальтобетона менее 15 процентов от общего веса.

Сухой процесс относится к смешиванию резиновой крошки с смесью в качестве небольшой части заполнителя или наполнителя, а не к смешиванию резины с жидким асфальтом.Этот процесс обычно применим только к приложениям горячего смешивания.

Мокрый процесс относится к смешиванию или взаимодействию резиновой крошки с жидким асфальтом при повышенных температурах перед включением полученного связующего для использования в асфальтовом покрытии или покрытии.

При окончательном смешивании прорезиненного асфальта шинная резина смешивается с асфальтовым вяжущим на асфальтовом терминале или нефтеперерабатывающем заводе и отправляется на завод по производству асфальта в виде готового вяжущего без каких-либо дополнительных операций или обработки.Шинный каучук вводится в асфальт для получения стирола, бутадиена, технического углерода и ароматических масел, в результате чего получается стабильный однородный материал.

Как обрабатываются шины

Важно понимать, что сегодня CRM — это, как правило, строго контролируемый материал. Это уже не просто измельчение старых шин и добавление резины в горячий асфальт. Процесс обработки и измельчения тщательно планируется и контролируется для получения чистого и очень прочного резинового материала.Резиновая крошка производится путем измельчения резиновых шин на очень мелкие частицы.

Во время процесса удаляются армирующая проволока и волокно шины. Сталь удаляется магнитами, а волокно удаляется аспирацией. Частицы каучука просеиваются и разделяются на фракции разного размера по желанию заказчика. Полученные частицы каучука одинакового размера и очень чистые. Автоматизированные системы упаковки в пакеты помогают обеспечить надлежащий вес пакетов и исключить перекрестное загрязнение.

Полностью PG-совместимые асфальтно-резиновые вяжущие

Wright Asphalt Products в Хьюстоне является примером современного производителя асфальта, модифицированного каучуком. Они начали производить асфальт, модифицированный резиной для шин, с единого продукта для применения в больших объемах, предназначенных для герметизации стружки, и расширили линейку продуктов, включив полный спектр модифицированных битумов и эмульсий. К 2009 году у Wright в эксплуатации находится более 1,5 миллиона тонн жидкого асфальта, модифицированного каучуком.

Процесс

Wright полностью переваривает и включает измельченную резину шин в асфальтобетон.Следовательно, их конечный смешанный асфальт полностью соответствует спецификациям связующего PG, включая требование растворимости. При их работе частицы каучука уменьшаются до микронного размера, а не набухают в асфальте за счет сочетания температуры и давления. А поскольку каучук полностью входит в состав асфальта на терминале, горячая смесь, полученная с их связующими веществами, полностью подлежит вторичной переработке.

Wright производит концентрат, содержащий от 20 до 25 процентов каучука, который может быть смешан с полимером для получения гибридного связующего полимер / каучук.Райт утверждает, что добавка каучука усиливает, а не заменяет полимер. Каучук не заменяет полимер и не заменяет его, а повышает долговечность. Резина не улучшает эластомеры, но снижает преждевременное старение и растрескивание за счет уменьшения разложения под воздействием УФ-излучения. Погодомер, обычно используемый для тестирования кровельного асфальта, используется для проверки их асфальтового покрытия.

По словам Райта, в среднем добавление каучука к асфальту увеличивает стоимость вяжущего на 5-8 процентов и добавляет около 2 долларов за тонну к цене горячей смеси.По их оценкам, их горячая смесь с модифицированным каучуком может прослужить еще 5-8 лет по сравнению с немодифицированными смесями, а их стружкодробление может прослужить еще 4-6 лет.

AR в OGFC и теплой смеси

Автомагистраль I-78 в округе Сомерсет, штат Нью-Джерси, была первоначально построена в 1965 году и отремонтирована в 1999 году. В 2009 году продольные швы и небольшие колейности указали на необходимость проведения консервационных работ на восточных полосах движения от милях 30.9 до 42.7. В то время среднее значение Международного индекса шероховатости (IRI) составляло 70 дюймов на милю.Три полосы шириной 12 футов в день перевозили 77 000 автомобилей, из них 30 процентов — грузовики.

Работы по укладке дорожного покрытия выполняла Della Pello Paving Inc. смесью, произведенной Stavola Companies. Смесь для верхнего слоя представляла собой слой открытого градиентного трения (OGFC) толщиной 9,5 мм со 100-процентным содержанием измельченного заполнителя породы-ловушки и 8,5-процентным битумно-каучуковым связующим.

Асфальтово-каучуковое связующее было смешано All States Materials Group (ASMG) с использованием переносного смесителя / миксера и реакционного резервуара. Асфальт содержал от 15 до 20 процентов резиновой крошки.Смешивание и реакция происходили при температуре от 290 до 350 ° F, и им давали возможность перемешиваться в течение одного часа, чтобы дать частицам резины набухнуть и суспендироваться в асфальте.

Блендер был подключен к смесительной установке, а добавление связующего было связано с автоматизацией смесительной установки. Смесь AR была помещена с использованием обычного оборудования. Ручная работа со смесью была сведена к минимуму.

Завершенное наложение было гладким; IRI после укладки составлял 35 дюймов на милю — половину шероховатости до шлифовки.Работы по укладке дорожного покрытия получили максимальную премию за одно перекрытие подъема.

В дополнение к обычному размещению OGFC, небольшая испытательная секция с теплой асфальтобетонной смесью (WMA) была размещена как часть работ. Температуру смешивания снизили на 40–100 ° F (со средним снижением примерно на 50 °) с помощью Evotherm. Опять же, WMA, модифицированный AR, производился и устанавливался на обычном оборудовании.

ASMG также предоставила связыватель AR для другого проекта WMA. Этот был расположен на шоссе 3 в Плимуте, Массачусетс.Смесь представляла собой смесь с номинальным максимальным размером ½ дюйма с градуированными зазорами, содержащую 7,5% связующего AR. Модификатор WMA представлял собой ECOBIT, смесь жидкого асфальтобетона и Ad-Rap компании Sonneborn Inc., производимую и распространяемую ASMG. 20 000 тонн смеси были помещены в уплотненный слой толщиной 1 1/4 дюйма во время ночной укладки.

AR в штате Иллинойс SMA

В октябре 2008 года Управление платных дорог штата Иллинойс опубликовало отчет об оценке полевых испытаний покрытий HMA на платной дороге имени Джейн Аддамс (I-90) в районе Рокфорд, штат Иллинойс.Основным направлением исследований проекта была оценка использования фракционированного переработанного асфальта (FRAP) с высоким содержанием фракционированного асфальта. В ходе исследования было разрешено на 15 процентов больше RAP, чем в соответствии с текущими спецификациями Министерства транспорта штата Иллинойс или Tollway.

Высокое содержание FRAP было включено в девять различных смесей, которые регулярно используются в дорожных покрытиях для платных дорог. Три смеси были SMA с использованием PG 76-22 с измельченной резиной для шин с различными крупными заполнителями.

Seneca Petroleum поставила жидкий асфальт, модифицированный GTR, с конечной смесью.Он соответствовал классу PG 76-22 за исключением теста на растворимость. Использование связующего, модифицированного GTR, исключило использование волокон, обычно добавляемых для предотвращения стекания асфальтовой мастики во время хранения и перевозки смесей SMA.

Согласно отчету о платных дорогах, свойства материалов смесей с высоким содержанием FRAP оценивались по их соотношению с конструкцией дорожного покрытия — в частности, кривая усталостных характеристик и модуль упругости или жесткости по HMA. Динамический модуль определяет, насколько изгибается дорожное покрытие при проезде по нему грузовика, что приводит к деформации асфальтового покрытия.Эта деформация оценивается по кривой усталости, которая связывает деформацию с нагрузками, которые может выдержать дорожное покрытие.

Три смеси SMA, модифицированные GTR, показали отличные усталостные характеристики при испытании на усталость изгибной балки. Кроме того, смеси, модифицированные GTR, легко выдержали 8000 циклов изменения резинового шланга и 20000 циклов погруженной стальной колесной конфигурации в тесте анализатора асфальтового покрытия (AASHTO TP 63-03.)

В отчете сделан вывод, что SMA, модифицированные асфальтовым каучуком, обладают свойствами материалов, аналогичными свойствам других смесей SMA.Ожидается, что эти смеси SMA с высоким содержанием RAP, модифицированные GTR, будут работать аналогично другим материалам SMA, полученным из первичных заполнителей и битума, модифицированного SBS-полимером.

Заключение

Сегодня только небольшой процент изношенных шин вывозится на свалку. Переработанный каучук используется в новых шинах, в топливе, производимом из шин, в приложениях и изделиях гражданского строительства, в формованных резиновых изделиях, в сельском хозяйстве, в рекреационных и спортивных целях, а также в модифицированном каучуком асфальте.

Преимущества использования битумов, модифицированных каучуком, получают все более широкое признание и признаются, и использование шин в асфальте, вероятно, будет расти.

Дуайт Уокер, P.E., редактор журнала Asphalt и инженер-консультант, специализирующийся на асфальтовых материалах и строительстве.

Использование высокого содержания мелкой резиновой крошки в асфальтобетонных смесях сухим способом

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.06.180Получить права и контент

Основные

•: Проведение процесса отверждения улучшает влагостойкость HMA, содержащего CRP.
•: Замена 20% наполнителя на CRP повысила модуль жесткости.
•: CRP увеличивает сопротивление колейности за счет лучшей термочувствительности.
•: Процесс отверждения улучшает когезию вяжущего и адгезию битумного заполнителя.

Реферат

Двумя традиционными методами добавления резиновой крошки в асфальтовые смеси являются сухой процесс и мокрый процесс. Хотя сухой способ имеет больше преимуществ, включая большее использование резиновой крошки, сохранение природных ресурсов и т. Д., Применение сухого процесса по сравнению с мокрым процессом менее желательно из-за его низкой производительности. Это исследование направлено на оценку использования высокого содержания порошковой резиновой крошки (CRP) в качестве наполнителя в асфальтобетонных смесях и обеспечение дальнейшего развития метода сухого процесса с учетом эффекта процесса отверждения, различного содержания CRP и микромасштабного размера наполнителя CRP.Обычный наполнитель смесей был заменен на 20, 40 и 60% CRP по массе наполнителя, и были оценены механические свойства модифицированных смесей, включая чувствительность к влаге, модуль жесткости, колейность и усталостную долговечность. Результаты показали, что одновременное применение процесса отверждения и очень мелкого CRP в асфальтовой смеси значительно повысило устойчивость асфальтобетонных смесей к разрушениям. Кроме того, ухудшились характеристики смесей с высоким содержанием CRP, что можно было улучшить путем отверждения.

Ключевые слова

Асфальтовая смесь

Резиновая крошка

Сухой процесс

Наполнитель

Усталость

Руттинг

Модуль жесткости

Влаговосприимчивость

Ссылки на статьи

Как это сделано: Прорезиненный асфальт

Если вы какое-то время читали этот блог, к настоящему времени вы уже должны много знать о прорезиненном асфальте.Мы рассмотрели, что это такое, почему он используется и какие преимущества он предлагает. Однако мы никогда раньше не объясняли, как это делается… до сегодняшнего дня.

Процесс действительно увлекательный, и, как вы можете видеть на видео выше, все начинается с шин — много-много шин.

Сначала их отвезли в учреждение, где протянули большую часть провода. Затем их измельчают и отправляют в криогенную систему, которая замораживает резину до -300 F. Холодная температура придает резине стеклоподобные свойства, позволяя разбить ее на миллионы частей.Оттуда удаляются оставшиеся стальные и волокнистые компоненты шин … на этом этапе используются пылесосы и магниты.

После всего этого резиновая крошка смешивается с жидким продуктом для создания прорезиненного асфальта. Эта смесь, также называемая связующим, сушится и смешивается с маслом перед нанесением на дорогу.

Подробнее о прорезиненном асфальте

Примерно 1500 шин используется на каждую милю прорезиненного покрытия. Чтобы дать вам представление о том, что это означает, всего лишь на одной 10-мильной шестиполосной автомагистрали ADOT покрывает 60-дюймовые полосы движения.»Умножьте это на 1500 старых шин, и это равно 90 000 старых шин, которые были переработаны и повторно использованы.

Несмотря на значительные экологические преимущества, ADOT использует прорезиненный асфальт по нескольким причинам, включая его шумоподавляющие свойства и способность противостоять растрескиванию.

«Когда мы начали использовать асфальтовую резину и начали использовать резиновую крошку от шин, мы не уделяли много внимания переработке шин», — говорит помощник государственного инженера по строительству Джули Кливер на видео выше.«Этот материал является лучшим материалом, потому что он помогает противостоять не только растрескиванию в холодную погоду, но и нормальному растрескиванию, возникающему в результате усталости или старения проезжей части. Бонус в том, что мы убираем эти шины из потока отходов ».

Для получения дополнительной информации о прорезиненном покрытии посетите веб-страницу ADOT «Тихое покрытие» или просмотрите наши предыдущие сообщения в блоге и видео.

Обзор использования резиновой крошки для армирования асфальтового покрытия

Огромной проблемой, влияющей на загрязнение окружающей среды, является рост транспортных средств с утилизированными шинами.В попытке уменьшить масштабы этой проблемы, модификатор резиновой крошки (CRM), полученный из отработанной резины покрышек, вызвал интерес в армировании асфальта. Использование резиновой крошки для армирования асфальта считается разумным решением для устойчивого развития за счет повторного использования отходов, и считается, что модификатор резиновой крошки (CRM) может быть альтернативным полимерным материалом для улучшения эксплуатационных свойств горячего асфальта. В этой статье будет представлен и обсужден критический обзор использования резиновой крошки для армирования асфальтового покрытия.Он также будет включать обзор влияния CRM на жесткость, колейность и сопротивление усталости конструкции дорожного покрытия.

1. Введение

Автомобильные дороги являются неотъемлемой частью транспортной инфраструктуры. Инженеры-дорожники должны учитывать требования основных пользователей, касающиеся безопасности, а также экономии. Для достижения этой цели проектировщики должны учитывать три основных требования, которые включают факторы окружающей среды, транспортный поток и материалы для асфальтовых смесей [1–3].В асфальтобетоне (AC) битум в качестве связующего выполняет две основные функции в дорожном покрытии: во-первых, он прочно удерживает заполнители, а во-вторых, действует как герметик от воды. Однако из-за некоторых проблем, таких как усталостное разрушение, характеристики и долговечность битума сильно зависят от изменений его характеристик со временем, что может привести к растрескиванию дорожного покрытия [2]. В общем, повреждения дорожного покрытия связаны с асфальтовым вяжущим (битумом) и свойствами асфальтовой смеси. Колейность и усталостное растрескивание являются одними из основных нарушений, которые приводят к необратимому разрушению поверхности дорожного покрытия.Однако динамические свойства и долговечность обычного асфальта недостаточны для устойчивости к повреждениям дорожного покрытия. Следовательно, задачей современных исследователей и инженеров асфальта является поиск различных видов модифицированного полимером асфальта, такого как резиновая крошка [3]. Термин «усиленные покрытия» относится к использованию одного или нескольких усиливающих слоев в структуре дорожного покрытия. Еще одно применение армирования дорожного покрытия — это использование армирующих элементов в асфальтовых покрытиях для обеспечения адекватной прочности на растяжение асфальтового слоя и предотвращения разрушения дорожного покрытия, такого как отраженное растрескивание.Таким образом, разница между двумя приложениями заключается в том, что первое приложение используется как мера для преодоления аварийного разрушения, которое уже произошло в дорожном покрытии, а второе приложение используется в качестве меры для предотвращения существования такого разрушения. Модификация / усиление асфальтового вяжущего возможна на разных этапах его использования, либо между производством вяжущего и процессами смешивания, либо перед производством смеси для дорожного покрытия [4]. По данным Larsen et al. [5] битумная модификация обеспечивает связующим с: (i) достаточным увеличением консистенции покрытия при самых высоких температурах для предотвращения пластической деформации, (ii) повышением гибкости и эластичности связующего при низкой температуре, чтобы избежать деформаций трещин и потери сколов. , (iii) улучшение адгезии к битуму в агрегаты, (iv) улучшенная однородность, высокая термостабильность и сопротивление старению, что помогает снизить твердение и начальное старение связующих во время смешивания и строительства.

Во всем мире существует множество добавок, используемых в качестве армирующего материала в асфальтобетонных смесях, среди которых используется CRM [3, 4]. В этом документе будут представлены критерии проектирования асфальтового покрытия, а также будет представлен и обсужден значительный обзор использования резиновой крошки для армирования асфальтового покрытия. Он также включает обзор влияния CRM на жесткость, колейность и сопротивление усталости дорожного покрытия. Чтобы понять технологию армирования асфальт-каучуком, будут проиллюстрированы свойства асфальта и характеристики резиновой крошки.

2. Проектирование асфальтового покрытия

Проектирование асфальтовой смеси включает в себя выбор и подбор материалов для получения желаемых свойств в готовом продукте. Асфальтобетон (AC) разработан с учетом устойчивости к колейности, усталости, растрескиванию при низких температурах и другим повреждениям. К серьезным повреждениям, связанным с асфальтовым покрытием, относятся растрескивание, возникающее при средних и низких температурах, и остаточная деформация, возникающая при высоких температурах. Эти нарушения сокращают срок службы дорожного покрытия и повышают затраты на техническое обслуживание [6].Асфальтовый цемент связывает частицы заполнителя вместе, повышая стабильность смеси и обеспечивая сопротивление деформации под действием напряжений растяжения, сжатия и сдвига. Характеристики асфальтовой смеси зависят от асфальтобетона, заполнителя и его объемных свойств. В последние годы наблюдается стремительный рост использования добавок в асфальтобетонные смеси для улучшения его свойств. Асфальтовые дорожные покрытия определяются как слои асфальта, связанные с гранулированным основанием.Из-за этого вся конструкция покрытия прогибается из-за транспортных нагрузок, поэтому эти типы покрытий известны как гибкие покрытия. Гибкая конструкция дорожного покрытия состоит из различных слоев материалов. В основном структура дорожного покрытия делится на три слоя, а именно: битумное покрытие (поверхностный слой), дорожное основание (базовый слой) и подоснование [6], как показано на Рисунке 1.

Гибкие покрытия могут иметь одну из следующих характеристик: три типичных геометрии поперечного сечения, как показано на рисунке 2.На краю покрытия, между краем покрытия и прилегающим грунтом существуют две силы: вертикальное трение, и боковое пассивное давление,. Сила трения () зависит от относительного движения, коэффициента трения и бокового пассивного давления. Боковое пассивное давление () варьируется в зависимости от типа почвы и веса почвы, на которую наносится дорожное покрытие. Как показано на рис. 2 (а), клин грунта небольшой, и двумя силами (и) можно пренебречь. С другой стороны, как показано на рисунках 2 (b) и 2 (c), силы трения и пассивные силы могут быть значительными, и край покрытия может перемещаться в поперечном и вертикальном направлении [7].
Асфальтобетон (AC) должен иметь высокую жесткость, чтобы противостоять остаточной деформации. С другой стороны, смеси должны иметь достаточное растягивающее напряжение в нижней части асфальтового слоя, чтобы противостоять усталостному растрескиванию после многих нагрузок. На рис. 3 представлена ориентация главных напряжений по отношению к положению нагрузки колеса качения [8].

Общей целью проектирования смесей для дорожного покрытия является определение экономичной смеси и градации, а также асфальтового вяжущего, которые позволят получить смесь, имеющую достаточное количество связующего для обеспечения прочного покрытия, достаточной устойчивости, достаточного количества пустот в общей уплотненной смесь для обеспечения небольшого дополнительного уплотнения при нагрузке без промывки и достаточной удобоукладываемости, чтобы обеспечить эффективное размещение смеси без расслоения [9].
Повышенный спрос на автомобильные дороги может снизить их прочностные характеристики и сделать дороги более подверженными постоянным повреждениям и поломкам. Как правило, эксплуатационные свойства дорожного покрытия зависят от свойств битумного вяжущего; Известно, что обычный битум имеет ограниченный диапазон реологических свойств и долговечности, которых недостаточно для того, чтобы противостоять повреждениям дорожного покрытия. Поэтому исследователи битума и инженеры ищут различные типы модификаторов битума.Существует множество процессов модификации и добавок, которые в настоящее время используются в модификациях битума, таких как стирол-бутадиенстирол (SBS), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), этиленвинилацетат (EVA) и модификатор резиновой крошки (CRM). Использование коммерческих полимеров, таких как SBS и SBR, в строительстве дорог и тротуаров увеличит стоимость строительства, поскольку они являются очень дорогими материалами. Однако использование альтернативных материалов, таких как модификатор резиновой крошки (CRM), определенно будет экологически выгодным и не только может улучшить свойства битумного вяжущего и его долговечность, но также потенциально может быть экономически эффективным [10–12 ].
3. Исторический эксперимент использования резиновой крошки в дорожных покрытиях
В 1840-х годах самые ранние эксперименты включали включение натурального каучука в асфальтовое связующее для повышения его технических характеристик. Процесс модификации асфальта с использованием натурального и синтетического каучука был введен еще в 1843 году [13]. В 1923 году модификации натурального и синтетического каучука в асфальте были усовершенствованы [14, 15]. По словам Йилдирима [15], разработка асфальто-каучуковых материалов, используемых в качестве герметиков швов, заплат и мембран, началась в конце 1930-х годов.Первая попытка модифицировать асфальтовые связующие путем добавления каучука была сделана в 1898 году Гаудмбергом, который запатентовал процесс производства асфальтовой резины. Затем Франция получила признание за строительство первой дороги с покрытием из модифицированного асфальтовой крошкой резиновой крошки [2].
В 1950 году сообщалось об использовании утильных шин в асфальте [16]. В начале 1960-х годов Чарльз Макдональд, работавший главным инженером по материалам в городе Феникс, штат Аризона, обнаружил, что после завершения смешивания резиновой крошки с первичным асфальтовым цементом и предоставления ему возможности перемешиваться в течение 45-60 минут, появились новые свойства материалов.Размер частиц каучука увеличивался при более высоких температурах, что позволило увеличить концентрацию жидкого асфальта в дорожных смесях [17]. Применение модифицированного каучуком асфальта началось на Аляске в 1979 году. Сообщалось о укладке семи прорезиненных покрытий общей протяженностью 4 км с использованием сухого процесса Plus Ride в период с 1979 по 1981 годы. Были описаны характеристики этих разделов в отношении смешивания, уплотнения, долговечности, усталости, устойчивости и текучести, а также сцепления шин с дорогой и сопротивления скольжению.Асфальтовый каучук с использованием мокрого процесса впервые был применен на Аляске в 1988 году [18]. Примерно в 1983 году в Южно-Африканской Республике впервые были внедрены асфальто-резиновые уплотнения. За первые 10 лет было вымощено более 150 000 тонн асфальта. По результатам оценки был сделан вывод, что асфальтобетонные резиновые прослойки мембраны, поглощающие механические напряжения (SAMI), и асфальт, превзошли все ожидания. Асфальтовая резина значительно превосходит первичный асфальт в идентичных условиях. Асфальт-каучук и SAMI особенно подходят для дорог с интенсивным движением, когда тротуары разрушены, и где перекрытия исключают возможность доработки в условиях загруженного движения [19].Lundy et al. [20] представили три тематических исследования с использованием резиновой крошки как для мокрого, так и для сухого процесса в Mt. St. Helens Project, Oregon Dot и Portland Oregon. Результаты показали, что даже после десяти лет эксплуатации резиновая крошка имеет отличную стойкость к термическому растрескиванию. Несмотря на то, что асфальто-резиновые смеси могут быть успешно изготовлены, для обеспечения хороших характеристик необходимо поддерживать контроль качества. Ассоциация производителей резиновых покрытий обнаружила, что использование резины для покрышек в смеси с открытым слоем связующего может снизить шум от покрышек примерно на 50%.Кроме того, при нанесении распылением частицы резины разных размеров обладают лучшим звукопоглощением [21]. Кроме того, еще одним преимуществом использования асфальтовой резины является увеличение срока службы дорожного покрытия. Однако были даны рекомендации по оценке экономической эффективности асфальтовой резины [22]. Преимущества использования битума, модифицированного резиновой крошкой, заключаются в более низкой подверженности изменениям температуры на ежедневной основе, большей сопротивляемости деформации при более высокой температуре дорожного покрытия, доказанным свойствам устойчивости к старению, более высокой усталостной долговечности смесей и лучшей адгезии между заполнителем и связующим.С тех пор использование резиновой крошки при модификации дорожного покрытия вызывает интерес, поскольку очевидно, что резиновая крошка может улучшить эксплуатационные свойства битума [23–26].
В Малайзии использование каучука в качестве добавки для строительства дорожных покрытий предположительно началось в 1940-х годах, но не было никаких официальных записей о такой практике. О первом зарегистрированном испытании с использованием технологии прорезиненного битума было сообщено в 1988 г., когда использовался процесс мокрого смешения с добавлением резиновых добавок в виде латекса в битумное связующее [27].В 1993 году в Негери-Сембилане было проведено еще одно испытание прорезиненных материалов на дороге с использованием использованных перчаток и натурального латекса [28].
4. Механизм взаимодействия резиновых элементов из асфальта
Предыдущие исследователи обнаружили, что при добавлении резинового порошка в асфальтовый цемент резина ухудшается, и ее эффективность снижается при длительном хранении при повышенных температурах [2]. Улучшение технических свойств асфальтового каучука (AR) в значительной степени зависит от дисперсии частиц, растворения на молекулярном уровне и физического взаимодействия резины с асфальтом.Температура и время разложения являются очень важными факторами, влияющими на степень диспергирования слегка вулканизированного и вулканизированного натурального каучука. Например, оптимальное время разложения слегка вулканизированного резинового порошка составляет 30 минут при 180 ° C и 8 часов при 140 ° C [29]. С другой стороны, порошку вулканизированной резины требуется всего 10 минут для разложения при 160 ° C для достижения тех же результатов. Легкое диспергирование невулканизированного порошка обусловлено состоянием резины и крупностью порошка (95 процентов соответствуют 0.Сито 2 мм). Вулканизированные порошки труднее диспергировать, потому что они более крупнозернистые (около 30 процентов остается на сите 0,715 мм и 70 процентов остается на сите 0,2 мм), а также из-за вулканизации. Согласно Дженсену и Абдельрахману [30], существует три стадии взаимодействия, которые были оценены в отношении битумно-каучукового связующего: (i) ранняя стадия, которая происходит сразу после смешивания резиновой крошки с битумом; (ii) стадия промежуточного хранения, во время которой связующее выдерживают при повышенных температурах до нескольких часов перед смешиванием с заполнителем; (iii) стадия продленного (хранения), когда битумно-каучуковые смеси хранятся в течение продолжительных периодов времени перед смешиванием с заполнителем.Микнис и Мишон [31] исследовали применение ядерной магнитно-резонансной томографии для прорезиненного битумного вяжущего. Применение этой технологии привело к исследованию различных взаимодействий между резиновой крошкой и асфальтом, таких как набухание молекулами асфальта, возможное растворение резиновых компонентов в асфальте, а также деволатитизация и перекрестные трещины в резине. Результатом этого исследования является набухание резиновых частиц, которое может зависеть от молекул асфальта. По данным Shen et al. [32] Факторами, которые влияют на процесс разложения смесей асфальта и каучуков, являются содержание каучука, градация каучука, вязкость связующего, источник связующего и условия смешивания, время и температура.
5. Ключевые факторы, влияющие на свойства асфальтобитона
5.1. Свойства асфальта
Асфальт — это темно-черный полутвердый материал, получаемый при атмосферной и вакуумной перегонке сырой нефти во время нефтепереработки, которая затем подвергается различным другим процессам [33]. Он считается термопластичным вязкоупругим клеем, который используется в строительстве дорог и шоссе, в первую очередь из-за его хорошей цементирующей способности и водонепроницаемости [34].Анализ битума показывает, что смесь содержит примерно 8–11% водорода, 82–86% углерода, 0–2% кислорода и 0–6% серы по массе с минимальными количествами азота, ванадия, никеля и железа. Кроме того, это сложная смесь самых разных молекул: парафиновых, нафтеновых и ароматических, включая гетероатомы [34]. Большинство производителей используют атмосферную или вакуумную перегонку для очистки асфальтобетона. Хотя используется очистка растворителем и продувка воздухом, очевидно, что они имеют второстепенное значение [35].На основании химического анализа сырая нефть может быть преимущественно парафиновой, нафтеновой или ароматической, причем наиболее распространены парафиновые и нафтеновые комбинации. Во всем мире производится около 1500 различных видов сырой нефти. Согласно выходу и качеству полученного продукта, только некоторые из них, представленные на Рисунке 4 (составы даны в процентах по массе и представляют фракцию + 210 ° C), считаются подходящими для производства битума [36, 37 ]. Наиболее часто используемый метод и, вероятно, самый старый метод — это атмосферная вакуумная перегонка подходящей сырой нефти, которая дает прямогонный остаточный асфальт.Процесс продувки воздухом осуществляется для получения окисленных или полуфабрикатов, которые по своей сути являются улучшением низкосортного асфальта. Неочищенные тяжелые фракции определяются как молекулы, содержащие более 25 атомов углерода (C25), которые увеличиваются с увеличением температуры кипения (рис. 5), а также молекулярной массы, плотности, вязкости, показателя преломления (ароматичности) и полярности ( содержание гетероатомов и металлов) [38, 39]. Эти фракции обогащены высокополярными соединениями, такими как смолы и асфальтены.По сравнению с неочищенными или более легкими фракциями высокополярные соединения состоят из различных химических соединений с разной ароматичностью, функциональными гетероатомами и содержанием металлов [38, 39].

5.1.1. Химические компоненты асфальта
Химический компонент асфальтобетона может быть идентифицирован как асфальтены и мальтены. Мальтены можно подразделить на три группы: насыщенные, ароматические и смолы. Полярная природа смол обеспечивает асфальту его адгезионные свойства.Они также действуют как диспергирующие агенты для асфальтенов. Смолы придают асфальтовым материалам адгезионные свойства и пластичность. Вязко-упругие свойства асфальта и его свойства в качестве связующего для дорожного покрытия определяются разным процентным соотношением между асфальтенами и долями мальтенов [40–42]. На рисунке 6 показаны репрезентативные структуры четырех общих групп (SARA): насыщенных, ароматических, смол (которые образуют мальтеновую фракцию) и асфальтенов. Эта модель основана на коллоидной модели [43, 44].Сложность, содержание гетероатомов, ароматических соединений и увеличение молекулярной массы находятся в порядке S

Смолы представляют собой полутвердую фракцию промежуточного веса, образованную ароматическими кольцами с боковыми цепями. Кроме того, смолы представляют собой полярные молекулы, которые действуют как пептизаторы, предотвращая коагуляцию молекул асфальтенов.Самыми легкими материалами с молекулярной массой являются неполярные масла. Масла обычно имеют большую долю цепей по сравнению с количеством колец. В литературе смолы и масла вместе именуются мальтенами. Как правило, асфальтены образуют основную массу битума, в то время как смолы способствуют адгезии и пластичности, а масла влияют на текучесть и вязкость [47]. В соответствии с микроструктурой и коллоидной системой, асфальтены диффундируют в маслянистую матрицу мальтенов, заключенную в оболочку из смол, причем ее толщина изменяется в зависимости от температуры, при которой проводятся испытания [48].Таким образом, состав и температура битума сильно зависят от механических свойств и микроструктуры битума, а также от степени ароматизации мальтенов и концентрации асфальтенов [48, 49].
5.1.2. Полярность и морфология асфальта
Асфальт обладает еще одним важным свойством — полярностью, то есть разделением зарядов внутри молекулы. Полярность — важная факторная система, потому что она относится к молекулам, которые сами выбирают предпочтительную ориентацию.Согласно Робертсону [50], большинство встречающихся в природе гетероатомов, азота, серы, кислорода и металлов сильно зависят от полярности внутри этих молекул. Кроме того, продукты окисления при старении полярны и вносят дополнительный вклад в полярность всей системы. Очевидно, что физико-химические свойства существенно влияют на асфальт, и каждое из них отражает природу сырой нефти, использованной для его приготовления. Pfeiffer и Saal [51] предположили, что дисперсные фазы асфальтового цемента состоят из ароматического ядра, окруженного слоями менее ароматических молекул и диспергированных в относительно алифатической фазе растворителя.Однако они не указывают на наличие четких границ между дисперсной фазой и фазой растворителя, как в мицеллах мыла. Однако они предполагают, что она варьируется от низкой до высокой ароматичности, то есть от фазы растворителя до центров компонентов, составляющих дисперсную фазу, как показано на рисунке 7.
Согласно Робертсону [50] наиболее последовательное описание, или Модель полярности нефтяного асфальта выглядит следующим образом. Асфальтовый цемент представляет собой совокупность полярных и неполярных молекул: (i) полярные молекулы прочно связаны с образованием организованных структур и представляют более стабильное термодинамическое состояние.(ii) Неполярная модель обладает способностью разъединять организованную структуру, но, опять же, возможны вариации из-за источников асфальта, и ее вязкое поведение сильно зависит от температуры.
Используя современные технологии, была изучена морфология асфальта, чтобы проверить структуру асфальта. Таким образом, на рис. 8 представлены изображения двух различных марок асфальтового цемента, полученные с помощью топографической атомно-силовой микроскопии (АСМ), на плоском фоне, на котором диспергирована другая фаза [52].
На изображении в левой части рисунка 8 дисперсная фаза отображает ряд бледных и темных линий, часто рассматриваемых как «пчелы» или «пчелиные структуры». Однако на изображении справа, где пчелиные структуры не независимы друг от друга, они заменены «многорукими звездообразными формами» [52]. Дисперсная фаза, имеющая «пчелиный» вид, как показано на рисунке 8, приписывается асфальтенам, что также подтверждается Pauli et al. [53]. Однако не было обнаружено корреляции между морфологией атомно-силовой микроскопии и составом, состоящим из асфальтенов, полярных ароматических углеводородов, нафтеновых ароматических углеводородов и насыщенных углеводородов [52].
5.2. Свойства резиновой крошки
Использование резиновой крошки вместо полимера зависит от желаемых свойств модифицированного битума для конкретного применения. Однако выбор также в определенной степени определяется стоимостью модификации и наличием модификатора [2]. Желательно получить требуемые свойства с минимальными затратами. Рост производства автомобилей из года в год приводит к изношенным шинам. Из-за ограниченных площадей для утилизации и экологических проблем рециркуляция шин этих транспортных средств как промышленных отходов поощрялась, и производство резиновых крошек из них показало, что они подходят для использования в качестве модификатора битума.Также он предлагает другие преимущества, такие как использование менее сложного смесительного оборудования и минимальные требования к модификации асфальта. Сравнивая использование полимера в качестве модификатора, принимая во внимание два основных момента, процитированных выше, стоимость использования полимера намного выше, чем при использовании резиновой крошки, и его доступность меньше по сравнению с резиновой крошкой. Хотя свойства использования полимеров могут быть лучше, они сопоставимы со свойствами прорезиненного асфальта.
5.2.1. Состав и концентрация резиновой крошки
Резиновая крошка или резиновая крошка из отработанных покрышек — это смесь синтетического каучука, натурального каучука, технического углерода, антиоксидантов, наполнителей и масел-наполнителей, которые растворимы в растворах для горячего дорожного покрытия.Асфальтовую резину получают путем включения резиновой крошки из измельченных шин в асфальтовое связующее при определенных условиях времени и температуры с использованием либо сухого процесса (метод, который добавляет гранулированный модификатор каучуковой крошки (CRM) из утильных шин вместо процентного содержания заполнитель в асфальтобетонной смеси, а не как часть асфальтобетонного вяжущего) или мокрые процессы (метод модификации асфальтобетонного вяжущего с помощью CRM из утильных шин перед добавлением вяжущего для образования асфальтобетонной смеси).Существует два различных метода использования резины для шин в асфальтовых связующих; Первый — растворение резиновой крошки в асфальте в качестве модификатора связующего. Второй — замена части мелких заполнителей измельченным каучуком, который не полностью реагирует с битумом [22].
Согласно лабораторным испытаниям связующего [10–12] ясно, что содержание резиновой крошки играет основную роль в значительном влиянии на рабочие характеристики и реологические свойства прорезиненных битумных связующих. Он может улучшить эксплуатационные характеристики сопротивления асфальтовому покрытию деформации во время строительства и дорожных работ.Увеличение содержания резиновой крошки составило от 4 до 20%, что указывает на повышение температуры размягчения, пластичности, упругого восстановления, вязкости, комплексного модуля сдвига и коэффициента колейности футеровки. Это явление можно объяснить абсорбцией частиц каучука более легкой фракцией масла битума, что приводит к увеличению количества частиц каучука во время набухания в процессе смешивания. Увеличение содержания каучука на 16% и 20% показало соответствующее увеличение значения вязкости по Брукфилду, которое превышает пределы спецификации SHRP (3 Па).Это делает два указанных процента неприемлемыми для полевых работ при строительстве смеси для асфальтового покрытия.
Что касается низкотемпературных характеристик, исследование с содержанием каучука 18–22% показало изменение, которое в этом диапазоне не имело большого значения для влияния на характеристики битума при растяжении и разрушении по сравнению с изменением содержания связующего между 6 и 9% для битума. вес [22, 54]. Исследование Халида [55] показало, что более высокое содержание связующего приводит к увеличению усталостной долговечности прорезиненной битумной смеси и лучшему сопротивлению колейности, а также к результатам, показывающим хорошее сопротивление разрушению и усталостному растрескиванию.Лю и др. [56] обнаружили, что содержание резиновой крошки является наиболее значимым влияющим фактором, за которым следует тип резиновой крошки и, наконец, размер частиц.
5.2.2. Процесс измельчения резиновой крошки и размер частиц
Резиновая крошка производится путем измельчения утильных шин, которые представляют собой особый материал, не содержащий волокон и стали. Частицы каучука сортируются и встречаются во многих размерах и формах, как показано на Рисунке 9. Для производства резиновой крошки на начальном этапе важно уменьшить размер шин.Существует два метода производства резиновой крошки: измельчение при комнатной температуре и криогенный процесс [57]. На рынке резиновой крошки существует три основных класса в зависимости от размера частиц: (a) тип 1 или сорт A: грубая резиновая крошка с размером частиц 10 меш, (b) тип 2 или сорт B: резиновая крошка с размером частиц 14-20 меш, (c) тип 3: резиновая крошка с размером пор 30 меш.
Обозначение размера ячейки указывает на первое сито с верхним пределом диапазона от 5% до 10% оставшегося материала. Процесс измельчения в условиях окружающей среды можно разделить на два метода: грануляция и крекерные мельницы.Окружающая среда описывает температуру, при которой размер резиновых отходов уменьшается. Материал загружается в мельницу или гранулятор при температуре окружающей среды. Принимая во внимание, что криогенное измельчение шин заключается в замораживании обрезков резины с использованием жидкого азота до тех пор, пока она не станет хрупкой, а затем измельчении замороженной резины на более мелкие частицы с помощью молотковой мельницы. Полученный материал состоит из гладких, чистых, плоских частиц. Высокая стоимость этого процесса считается недостатком из-за добавленной стоимости жидкого азота [3].
Разрушение размера частиц резиновой крошки повлияло на физические свойства смеси асфальт-каучук. В общем, небольшая разница в размере частиц не оказывает значительного влияния на свойства смеси. Однако размер резиновой крошки, безусловно, может иметь большое значение. В исследовании [58] сообщается, что влияние размера частиц CRM на высокотемпературные свойства прорезиненных битумных вяжущих было влиятельным фактором на вязкоупругие свойства. Кроме того, более крупнозернистый каучук дает модифицированное связующее с модулями высокого сдвига, а повышенное содержание резиновой крошки снижает жесткость к ползучести, что в совокупности демонстрирует лучшее сопротивление термическому растрескиванию.
Таким образом, основным механизмом взаимодействия является набухание резиновых частиц, вызванное поглощением легких фракций этими частицами и повышением жесткости остаточной фазы связующего [58–61]. Частицы каучука сжимаются при их движении в матрицу связующего и перемещаются из-за процесса набухания, который ограничивает свободное пространство между частицами каучука. По сравнению с более крупными частицами более мелкие частицы легко набухают, что приводит к более высокой модификации связующего [58, 59].Набухаемость резиновых частиц связана со степенью проницаемости связующего, сырьем и природой модификатора резиновой крошки [60].
5.3. Переменные процесса взаимодействия
Переменные процесса взаимодействия состоят из профиля отверждения, температуры и продолжительности, а также энергии сдвига смешения [12, 58, 59, 62]. В исследовании [63] изучалось влияние типов перемешивания на свойства прорезиненного асфальта. Использовались обычный пропеллерный смеситель и высокоскоростной смеситель со сдвиговым усилием.Исследование показало, что полученное связующее, полученное с использованием смесителя с высокоскоростным сдвиговым усилием, по-видимому, имеет несколько лучшие свойства по сравнению со связующим, полученным с использованием смесителя пропеллерного типа. Он показал, что вязкость и температура размягчения прорезиненного асфальта, полученного с использованием высокоскоростного смесителя со сдвиговым усилием, обеспечивают более высокий уровень перемешивания и сдвиговое действие, которое может измельчать набухшие частицы каучука в определенном объеме связующего. Таким образом, абсорбент более легкой маслянистой фракции был увеличен из-за большого количества мелких частиц каучука.Исследование Thodesen et al. [64] указали, что процедура обработки и тип шины играют важную роль в определении вязкости прорезиненного битума. Взаимодействие между резиновой крошкой и битумными связующими называется физическим взаимодействием, при котором резиновая крошка посредством диффузии абсорбирует ароматическую фракцию битумных связующих, что приводит к набуханию частиц резиновой крошки. Это набухание частиц, связанное с уменьшением маслянистой фракции связующего, приводит к увеличению вязкости прорезиненного битумного связующего.Как правило, битумное связующее и измельченный каучук шин смешивают и перемешивают при повышенных температурах в течение различных периодов времени перед использованием их в качестве связующего для дорожного покрытия. Эти два фактора работают вместе, чтобы оценить эксплуатационные свойства прорезиненного битумного вяжущего в процессе смешивания при взаимодействии асфальтобетонного каучука. Такое изменение времени перемешивания и температуры происходит из-за обычных действий, связанных со строительством битумного покрытия [2]. Тем не менее, на консистенцию асфальтового каучука могут влиять время и температура, используемые для объединения компонентов, и поэтому необходимо осторожно использовать его для достижения оптимального потенциала.Увеличение времени смешивания показало незначительную разницу в свойствах прорезиненного асфальта в случае 30 и 60 минут, тогда как повышение температуры смешивания соответствовало увеличению вязкости по Брукфилду, температуры размягчения, пластичности, упругого восстановления и комплексного модуля сдвига [10–10]. 12]. Несколько исследований [62, 65–67] показали, что более длительное время реакции при производстве асфальтового каучука, по-видимому, вызывает повышение вязкости из-за увеличения массы каучука из-за абсорбции связующего.С другой стороны [12, 61, 68–70] сообщили, что время реакции не оказывает существенного влияния на выбор оптимального содержания связующего. Кроме того, не было никакой разницы в изменении размера молекул между контрольным связующим и связующим на основе асфальтобетонного каучука. Кроме того, время смешивания незначительно отличалось от физических и реологических свойств асфальтобетона и довольно незначительно влияло на эксплуатационные свойства прорезиненного асфальта.
5.4. Эластичность резины для покрышек
Основными характеристиками резины являются ее свойство высокой эластичности, которая позволяет ей подвергаться большим деформациям, от которых достигается почти полное, мгновенное восстановление после снятия нагрузки [71].Это свойство высокой эластичности обусловлено молекулярной структурой резины. Каучук относится к классу материалов, известных как полимеры, и также называется эластомером. Свойства эластомерного каучука следующие: (а) молекулы очень длинные и могут свободно вращаться вокруг связей, соединяющих соседние молекулярные единицы. (b) Молекулы соединяются химически или механически в нескольких местах, образуя трехмерную сеть. Эти соединения называются сшитыми.(c) Помимо сшивки, молекулы могут свободно перемещаться друг за другом; то есть силы Ван-дер-Ваала невелики.
Подобно асфальту, резина представляет собой термопластичный вязкоупругий материал, деформационный отклик которого под нагрузкой зависит как от температуры, так и от скорости деформации. Однако деформация резины является относительно стимулом к изменению температуры, когда как при низких скоростях деформации, так и при температуре, значительно превышающей температуру окружающей среды, материал остается эластичным. Более широкий диапазон эластичных свойств резины по сравнению с битумом в значительной степени является результатом сшивания длинных молекул резины.Резина также намного пластичнее битума при низких температурах и высоких скоростях нагружения [2, 3].
6. Реологические и физические характеристики асфальтобитона
6.1. Температурная восприимчивость (ньютоновское поведение)
Температурная восприимчивость была определена как отношение ньютоновских вязкостей при 25 ° C и 60 ° C [72]. Содержание вяжущего в асфальтовой смеси обычно составляет менее 7%, но оно играет очень важную роль в общих свойствах композиционного материала.Это сильно влияет как на способность распределения нагрузки, так и на устойчивость к искажениям при интенсивном движении. Деформационный отклик связующего в смеси под нагрузкой зависит от его температурной чувствительности; диапазон температур зависит от скорости деформации и геометрии связующего между частицами заполнителя. Поэтому логично использовать связующее с более низкой температурной восприимчивостью, особенно при очень большом диапазоне рабочих температур [2]. Понятие индекса пенетрации (PI) было введено Пфайффером и Ван Дормаалом [73] для измерения температурной восприимчивости связующего и, в частности, его реологического типа с точки зрения отклонения от ньютоновского поведения.PI получается из соотношения
Обычный асфальт для дорожного покрытия имеет значение PI от -1 до +1. Асфальт с PI ниже -2 является по существу ньютоновским и характеризуется хрупкостью при низких температурах. Асфальт с PI выше +2 гораздо менее чувствителен к температуре, менее хрупок при низких температурах, демонстрирует заметные эластичные свойства, зависящие от времени, и демонстрирует отклонения от ньютоновского поведения, особенно при больших скоростях деформации [74]. Коэффициенты температурной восприимчивости (CTS), основанные на измерениях вязкости в диапазоне температур 60–80 ° C, были использованы для оценки поведения прорезиненного асфальтового связующего в зависимости от температуры.CTS получается из (2), как показано на: где Temp ° F и и — вязкости, измеренные при температурах и.
В 1984 году исследование показало, что 4% каучука эффективно снижает температурную чувствительность первичных связующих как минимум в два раза. Следовательно, асфальтовый каучук более устойчив к резким изменениям температуры [74].
Машаан и Карим [12] исследовали хорошую корреляцию между температурной восприимчивостью и реологическими свойствами битума, модифицированного резиновой крошкой, с точки зрения данных по эластичности и температуре размягчения.
6.2. Вязкоупругое поведение (динамический сдвиг)
Асфальтоцементные вяжущие относятся к вязкоупругим материалам, потому что они демонстрируют комбинированное поведение (свойства) эластичного и вязкого материала, как показано на рисунке 10 (а), при снятии приложенного напряжения с материала; происходит полное восстановление в исходное положение. Рисунок 10 (b) объясняет поведение вязкого материала в случае, когда деформация материала увеличивается с течением времени при стабильном напряжении. Рисунок 10 (c) иллюстрирует поведение вязкоупругого материала, когда стабильное напряжение увеличивает деформацию в течение длительного периода времени, а когда приложенное напряжение снимается, материал теряет способность достигать своего исходного положения, что приводит к необратимой деформации.Согласно Ван дер Поэлу [75], обычно модуль жесткости битумных вяжущих может быть определен как где — зависимый модуль жесткости (Па), — время нагружения (с), — приложенное постоянное одноосное напряжение (Па) и относится к одноосной деформации во времени (м / м). Поскольку асфальт является вязкоупругим материалом, его реологические свойства очень чувствительны к температуре, а также к скорости нагружения. Что касается температуры, то наиболее частыми проблемами дорожного покрытия являются колейность, усталостное растрескивание и термическое растрескивание.Реометр динамического сдвига (DSR) использовался для измерения и определения реологических свойств битумного вяжущего при различных колебаниях напряжения / температуры и различных частотах. Тестирование DSR включало параметры комплексного модуля сдвига (), модуля накопления (), модуля потерь () и фазового угла (). Формула для вычисления, и, а также в (4), соответственно, демонстрируется следующим образом: где — комплексный модуль сдвига, — напряжение сдвига, — деформация сдвига, — модуль накопления, — модуль потерь и — фазовый угол.
Navarro et al. [40] изучали реологические характеристики шлифованного асфальта, модифицированного каучуком. Эксперимент проводился на реометре Haake RS150 с контролируемым напряжением. Исследование было направлено на сравнение вязкоупругого поведения пяти шлифованных резиновых покрышек, модифицированных немодифицированным асфальтом и модифицированным полимером (SBS) асфальтом. Исследование показало, что модифицированный каучуком асфальт обладает улучшенными вязкоупругими характеристиками и, следовательно, имеет более высокую вязкость, чем немодифицированные связующие. Таким образом, ожидается, что асфальтовый каучук будет лучше повышать устойчивость к остаточной деформации или колейности, а также к низкотемпературному растрескиванию.Исследование также показало, что вязкоупругие свойства модифицированного каучуком асфальта с 9% веса очень похожи на битум, модифицированный SBS, с 3% SBS по весу при -10 ° C и 7% по весу при 75 ° C.
Машаан и Карим [12] исследовали реологические свойства асфальтового каучука для различных комбинаций факторов содержания резиновой крошки и условий смешивания. Испытание реометра на динамический сдвиг (DSR) было проведено для оценки технических свойств асфальтового вяжущего, армированного резиновой крошкой, при 76 ° C.Спецификационные испытания проводились при испытательной частоте 10 рад / с, что эквивалентно скорости автомобиля 90 км / ч. Между параллельными металлическими пластинами формировали образцы для испытаний толщиной 1 мм и диаметром 25 мм. Исследование показывает увеличение, и и уменьшение фазового угла (). Таким образом, модифицированный асфальт стал менее подвержен деформации после снятия напряжений. Исследование также продемонстрировало значительную взаимосвязь между реологическими параметрами (,, и) и температурой размягчения с точки зрения прогнозирования физико-механических свойств независимо от условий смешивания.
Natu и Tayebali [76] наблюдали, что немодифицированные связующие и связующие, модифицированные резиновой крошкой, с одинаковым высокотемпературным рейтингом PG не показывают аналогичных вязкоупругих свойств в диапазоне частот. Был также сделан вывод о том, что немодифицированные смеси и смеси, модифицированные резиновой крошкой, содержащие связующие с одинаковым высокотемпературным рейтингом PG, не демонстрируют аналогичного вязкоупругого поведения в диапазоне частот. Смеси, содержащие те же связующие вещества с рейтингом PG, работали аналогично, если их характеристики оценивались при частоте и температуре, при которых определялся рейтинг PG при высоких температурах связующего.
Не было замечено, что тангенс угла потерь () связующего напрямую связан с тангенс угла потерь смеси, поскольку тангенс угла потерь смеси был намного ниже, возможно, из-за совокупных эффектов, чем тангенс угла потерь связующего. . Также было отмечено, что тангенс угла потерь смеси увеличивается при понижении температуры. Аналогичное наблюдение было сделано и для влияния частоты. С увеличением частоты тангенс угла потерь увеличивался до максимального значения, а затем уменьшался при дальнейшем увеличении частоты.Тангенс угла потерь связки заметно увеличивался при повышении температуры [2]. Жесткость смеси сама по себе, по-видимому, не является мерой для оценки склонности к образованию колей в смесях, содержащих модифицированные связующие. Более высокий динамический модуль () не обязательно связан с более низкой остаточной деформацией. Что касается типа связующего, динамический модуль упругости ниже для смесей, содержащих модифицированные связующие, по сравнению со смесью, содержащей обычное связующее [2].
При высоких рабочих температурах были измерены испытания на устойчивость к колееобразованию в зависимости от некоторых параметров связующего (вязкость, восстановление пластичности, невосстановимая податливость при ползучести, комплексный модуль сдвига и параметры, указанные в SHRP /).Был сделан вывод, что из рассмотренных параметров для этого диапазона вяжущих только SHRP / дает наиболее надежный прогноз устойчивости к колейности. Было обнаружено, что рекомендуемая частота SHRP (1,6 Гц) близко соответствует частоте теста слежения за колесом, используемого для экспериментов по сопротивлению колейности. Этот параметр включает в себя как меру жесткости связующего (его способность сопротивляться деформации при приложении нагрузки), так и его способность восстанавливать любую деформацию при снятии нагрузки.Было обнаружено, что частота, выбранная для измерений вяжущего, оказывает значительное влияние на качество полученной корреляции и должна максимально соответствовать частоте нагрузки, прикладываемой к смеси [2]. При промежуточных температурах эксплуатации дорожного покрытия была обнаружена разумная корреляция между одним аспектом усталостных характеристик смеси и модулем потери связующего (), снова измеренным при той же температуре и нагрузке, что и при испытании смеси. Однако, выше определенной жесткости связующего, изменение измеренной усталостной долговечности было небольшим из-за того, что податливость машины становилась значительной при высокой жесткости смеси.Маловероятно, что одной только реологии вяжущего будет достаточно для точного прогнозирования и объяснения усталостной долговечности смеси [2].
6.3. Вязкость (сопротивление потоку)
Вязкость относится к текучести асфальтового цемента и является показателем гидравлического сопротивления. При температуре нанесения вязкость сильно влияет на потенциал получаемых смесей для дорожного покрытия. Во время уплотнения или смешивания низкая вязкость приводит к более низким значениям стабильности и лучшей обрабатываемости асфальтовой смеси.
Наир и др. [77] использовали ротационный вискозиметр Хааке для измерения вязкости образцов мягкого асфальта, в то время как вязкость выдутых образцов асфальта измеряли с помощью капиллярного реометра. Испытания были проведены для изучения поведения потока при модификации асфальта жидким натуральным каучуком (LNR). Выводы заключаются в следующем; для мягкого асфальта зависимость температуры от вязкости заметна до 100 ° C, а затем и незначительна. Добавление 20% LNR приводит к максимальной вязкости.Энергия активации потока мягкого битума увеличивалась, а энергия активации выдувного асфальта снижалась при добавлении LNR.
Zaman et al. [78] обнаружили, что вязкость асфальтобетона увеличивается с добавлением каучука, а образцы асфальтобетона, модифицированного каучуком, демонстрируют более равномерное и более высокое сопротивление нагрузке по мере увеличения количества каучука. Степень утолщения при сдвиге и разжижения при сдвиге уменьшалась за счет увеличения количества резины в асфальтовом цементе. Динамическая вязкость футеровки была увеличена за счет увеличения количества каучука в асфальтовом цементе.Piggott et al. [79] упомянули, что вулканизированный каучук оказывает большое влияние на вязкость асфальтового цемента. Вязкость, измеренная при 95 ° C, увеличивалась более чем в 20 раз, когда в смесь добавляли 30% вулканизированного каучука. Напротив, девулканизированный каучук оказал лишь очень небольшое влияние. Испытания на вязкость также показали отсутствие опасности гелеобразования при смешивании резины с горячим асфальтовым цементом.
6.4. Физические характеристики и характеристики жесткости
Марез [2] исследовал свойства битумно-каучукового связующего, полученного путем физического смешивания асфальта с пенетрирующей способностью 80/100 с различным содержанием резиновой крошки и различными фазами старения.Результаты значений пенетрации снизились как при старении, так и перед старением из-за увеличения содержания каучука в смеси. Кроме того, модифицированные связующие показали более низкие значения проникновения, чем немодифицированные связующие. Другое исследование [80] по изменению пенетрации было проведено с использованием смесей пропитки асфальта 80/100 и 70/100 с различным процентным содержанием резиновой крошки. Результаты показали значительное снижение проницаемости модифицированного связующего из-за высокого содержания резиновой крошки в связующем. Согласно Дженсену и Абдельрахману [30], свойство упругого восстановления очень важно при выборе и оценке сопротивления как усталости, так и колейности.Упругое восстановление — это свойство, которое указывает на качество полимерных компонентов в битумных вяжущих. Оливер [81] пришел к выводу на основании своего исследования, что упругое восстановление битумно-каучуковых вяжущих приводит к увеличению по мере уменьшения размера частиц каучука. Было обнаружено, что типы резины могут влиять на свойства силовой пластичности при 4 ° C [82]. Модификация асфальтовой резины привела к лучшему сопротивлению колейности и более высокой пластичности. Однако модифицированное связующее было подвержено разложению и поглощению кислорода.Были проблемы с низкой совместимостью из-за высокого молекулярного веса. Кроме того, было обнаружено, что переработанная резина для шин снижает отражающее растрескивание, что, в свою очередь, увеличивает долговечность. Во время уплотнения или смешивания наблюдалась низкая вязкость, приводящая к более низким значениям стабильности. Точка размягчения относится к температуре, при которой асфальт достигает определенной степени размягчения [3]. Марез и Рехан [83] утверждали, что существует постоянная взаимосвязь между вязкостью и температурой размягчения на разных этапах старения битумно-каучукового связующего.Также сообщается, что более высокое содержание резиновой крошки приводит к более высокой вязкости и температуре размягчения.
Машаан и Карим [12] сообщили, что значение точки размягчения увеличивается по мере увеличения содержания клубней крошки в смеси. Увеличение содержания каучука в смеси может быть связано с увеличением соотношения асфальтены / смолы, которое, вероятно, улучшает свойства придания жесткости, делая модифицированное связующее менее восприимчивым к изменениям температуры. Согласно Liu et al. [56], основной фактор повышения температуры размягчения можно отнести к содержанию резиновой крошки, независимо от типа и размера.Повышение температуры размягчения привело к получению жесткого связующего, обладающего способностью улучшать восстановление после упругой деформации. По данным Mashaan et al. [11] прорезиненное асфальтовое вяжущее было оценено с точки зрения эластичности вяжущего и устойчивости к колейности при высокой температуре. Более высокое содержание резиновой крошки, по-видимому, резко увеличивает упругое восстановление и пластичность. Согласно исследованию [71], испытание на пластичность, проведенное при низкой температуре, оказалось полезным индикатором хрупкого поведения битума.Было обнаружено, что содержание латекса в диапазоне от 3 до 5% приводит к нехрупкому поведению при испытании пластичности при 5 ° C, тогда как немодифицированный битум не выдерживает хрупкого разрушения в том же испытании. Наир и др. [77] обнаружили, что пластичность уменьшается в случае мягкого битума с увеличением концентрации жидкого натурального каучука, в то время как некоторое улучшение было замечено в случае выдувного битума при 10% -ной загрузке. Пластичность измеряется при 27 ° C и разрывается со скоростью 50 мм / мин. Модифицированные битумные связующие показали значительное улучшение упругого восстановления, и, напротив, пластичность снизилась по сравнению с немодифицированными связующими [84].
7. Долговечность и старение асфальтобетонной резины
При разработке смеси для дорожного покрытия общая практика заключается в достижении сбалансированной конструкции среди ряда желаемых свойств смеси, одним из которых является долговечность. Прочность — это степень устойчивости к изменению физико-химических свойств материалов покрытия во времени под воздействием погодных условий и дорожного движения. Срок службы дорожного покрытия будет зависеть в первую очередь от характеристик поставщика вяжущего, состава смеси и методов строительства [2].Затвердевание асфальта может привести к растрескиванию и разрушению поверхности дорожного покрытия. Скорость затвердевания — хороший показатель относительной прочности. Многие факторы могут способствовать такому затвердеванию асфальтового цемента, как окисление, улетучивание, полимеризация и тиксотропия. Это связано с тем, что асфальт — это органическое соединение, способное реагировать с кислородом, содержащимся в окружающей среде. Асфальтовый композит изменяется в результате реакции окисления, образуя довольно хрупкую структуру. Эта реакция называется старением или окислительным упрочнением [85].Улетучивание происходит при испарении более легких компонентов асфальта. Как правило, это связано с повышенными температурами, которые обнаруживаются в первую очередь в процессе производства горячей асфальтовой смеси. Полимеризация — это способ, с помощью которого смолы объединяются в асфальтены, что приводит к увеличению хрупкости асфальта вместе с тенденцией к неньютоновскому поведению. В конце реакции тиксотропия или увеличение вязкости с течением времени также способствует явлению старения асфальта [85].Однако наиболее важными факторами в процессе старения битумного вяжущего являются окисление и улетучивание. Возникновение стерического упрочнения и зависящая от времени обратимая молекулярная ассоциация повлияла на свойства связующего, но это не считается старением. Стерическое упрочнение является фактором только при промежуточных температурах; при высоких температурах избыточная кинетическая энергия в системе предотвращает ассоциацию, а при низких температурах скорость ассоциации оказывается медленнее из-за высокой вязкости связующего [85].
Баия и Андерсон [86] изучали механизм, с помощью которого свойства связующего могут изменяться при низкой температуре. Этот механизм, называемый физическим упрочнением, происходит при температурах, близких к температуре стеклования или ниже, и вызывает значительное затвердевание битумного вяжущего. Было замечено, что скорость и величина явления упрочнения увеличиваются с понижением температуры и, как сообщается, подобны явлению, называемому физическим старением аморфных твердых тел [87].Физическое упрочнение можно объяснить с помощью теории свободного объема, которая ввела зависимость между температурой и молекулярной подвижностью. Теория свободного объема включает молекулярную подвижность, зависящую от эквивалентного объема молекул, присутствующих на единицу свободного пространства или свободного объема. Основываясь на теории свободного объема, когда аморфный материал охлаждается от температуры выше его температуры стеклования, молекулярные корректировки и сжатие свободного объема быстро показывают падение температуры.При этой температуре структурное состояние материала вморожено и отклоняется от теплового равновесия из-за непрерывного падения кинетической энергии. Следовательно, было постулировано, что для того, чтобы произошло физическое отверждение связующих, температура должна быть выше температуры стеклования.
Многие испытания на долговечность основаны на оценке сопротивления твердению асфальта. Марез и Рехан [83] исследовали влияние старения на вязкоупругие свойства прорезиненного асфальта с использованием реометра динамического сдвига (DSR).Связующие были выдержаны в тонкопленочной печи (TFOT), в печи с прокаткой пленки (RFOT) и в емкости для выдерживания под давлением (PAV). Это исследование показало, что старение влияет на реологию прорезиненного асфальта. Механические свойства состаренного связующего улучшаются за счет увеличения комплексного модуля и уменьшения фазового угла. Состаренные образцы характеризовались более высокой жесткостью и эластичностью за счет увеличения модуля упругости (накопления),. Высокое значение является преимуществом, поскольку оно дополнительно улучшает сопротивление колейности во время эксплуатации.Нату и Тайебали [76] провели всестороннее исследование, в ходе которого оценили высокотемпературные рабочие характеристики немодифицированных битумных вяжущих и смесей, модифицированных резиновой крошкой. Исследования показали, что влияние старения RFTO на коэффициент колейности связующего усиливается при низких частотах и / или высоких температурах. Улучшение фактора колейности уменьшалось с увеличением частоты, и при очень высоких частотах (низких температурах) факторы колейности для несостаренных и состаренных связующих RFTO были почти одинаковыми.Повышение коэффициента колейности вяжущего у битумных вяжущих, модифицированных резиновой крошкой, при низких частотах свидетельствует о том, что сопротивление вяжущего остаточной деформации улучшилось. Али и др. [88] изучали влияние физических и реологических свойств состаренного прорезиненного асфальта. Результаты показывают, что использование прорезиненного связующего снижает влияние старения на физические и реологические свойства модифицированного связующего, что проиллюстрировано более низким индексом старения вязкости (AIV), более низким индексом старения /, более низким приращением температуры размягчения, меньшим коэффициентом проникающего старения ( PAR) и увеличение с увеличением содержания модификатора резиновой крошки, что указывает на то, что резиновая крошка может улучшить сопротивление старению прорезиненного связующего.
8. Разрушение дорожного покрытия: растрескивание и остаточная деформация
Два вида нагрузки имеют особое значение в тандеме с характеристиками битумного покрытия. Один из них связан с перемещением грузов транспортных средств по дорожному покрытию, а второй — из-за теплового сжатия в связи с изменениями температуры [81]. Загрузка транспортного средства может привести к повреждению на любом конце диапазона температур поверхности дорожного покрытия. При повышенных температурах дорожного покрытия вяжущее может быть чрезвычайно жидким и, вероятно, не будет сопротивляться выщипыванию и срезанию автомобильных шин.При низких температурах дорожного покрытия связующее может быть настолько твердым (особенно после длительного периода эксплуатации), что загрузка транспортного средства вызывает хрупкое разрушение пленок связующего. Считается, что объяснение этого явления связано с теорией «нормальных напряжений» (эффект Визенбергера), которая применяется к вязкоупругим материалам, таким как смесь битум / обрезок резины. Эта теория охватывает разницу нормальных напряжений, которые представляют собой силы, развивающиеся нормально (то есть перпендикулярно) направлению сдвига [81].
Согласно теории, вязкоупругий материал, продавленный через открытую трубку, расширяется нормально к оси трубки при выходе из трубки. В дорожном покрытии с трещинами вертикальные нагрузки прикладываются колесами транспортного средства, которые заставляют битумное вяжущее расширяться нормально по отношению к приложенной вертикальной нагрузке (по горизонтали) и, таким образом, заполнять трещины. Другая причина заключается в том, что если эту битумную смесь перемешивать горячей палкой в контейнере, материал поднимется по палке, а не образует вихрь, как в жидкостях ньютоновского типа [81].
8.1. Корреляция между реологическими свойствами асфальтового вяжущего и характеристиками асфальтовой смеси
В рамках обширной исследовательской программы [89] для изучения преимуществ использования фундаментальных реологических измерений вяжущего для прогнозирования характеристик асфальтового покрытия, включая (i) деформацию покрытия (колейность) при высоких рабочих температурах. , (ii) усталость при промежуточных температурах эксплуатации, (iii) хрупкое разрушение при низких температурах эксплуатации.
При высоких рабочих температурах были измерены испытания на устойчивость к колееобразованию в зависимости от некоторых параметров связующего (вязкость, восстановление пластичности, невосстановимая податливость при ползучести, комплексный модуль сдвига и параметры, указанные SHRP).На основании рассмотренных параметров был сделан вывод, что для этого диапазона вяжущих только SHRP дает наиболее надежный прогноз устойчивости к колееобразованию. Было обнаружено, что рекомендуемая частота SHRP (1,6 Гц) близко соответствует частоте теста слежения за колесом, используемого для экспериментов по сопротивлению колейности. Этот параметр включает в себя как показатель жесткости связующего (его способность сопротивляться деформации при приложении нагрузки), так и его способность восстанавливать любую деформацию при снятии нагрузки.Частота, выбранная для измерений вяжущего, должна была оказать значительное влияние на качество полученной корреляции и должна поддерживаться близкой к частоте нагрузки, применяемой к смеси [89].
При промежуточных температурах эксплуатации дорожного покрытия была обнаружена разумная корреляция между одним аспектом усталостных характеристик смеси () и модулем потерь связующего (), снова измеренными при той же температуре и нагрузке, что и при испытании смеси. Однако выше определенной жесткости связующего из-за значительной податливости машины при высокой жесткости смеси изменение измеренной усталостной долговечности было минимальным.Реология вяжущего сама по себе недостаточна для точного прогнозирования и объяснения усталостной долговечности смеси. При низких температурах эксплуатации дорожного покрытия температура предельной жесткости связующего (LST) в этом случае, равная 300 МПа при 1000 с, является хорошим индикатором температуры разрушения смеси [89].
8.2. Усталостное сопротивление асфальтовой резины
Баия и Дэвис [90] использовали реологические свойства в качестве индикаторов характеристик дорожного покрытия. При высокой температуре реологические свойства были связаны с колейными свойствами дорожного покрытия.Реология при промежуточных температурах оказала влияние на усталостное растрескивание покрытий. Низкотемпературные свойства вяжущего связаны с низкотемпературным термическим растрескиванием дорожного покрытия. Кроме того, температура является важным фактором, который коррелирует со скоростью загрузки. При повышенных температурах или медленных темпах загрузки битум становится вязким материалом.
Однако при пониженных температурах или более высоких скоростях нагружения битум становится высокоэластичным материалом.Фактически, при промежуточных температурах битум имеет две разные характеристики, а именно: упругое твердое тело и вязкую жидкость [75].
Афлаки и Мемарзаде [91] исследовали влияние реологических свойств резиновой крошки на усталостное растрескивание при низких и промежуточных температурах с использованием различных методов сдвига. Результаты показали, что смешение с высоким усилием сдвига больше влияет на улучшение при низких температурах, чем смесь с низким сдвигом.
Баия и Андерсон [92] представили описание цели и объема испытания реометра на динамический сдвиг.Реометр динамического сдвига (DSR) использовался для характеристики вязкоупругого поведения битумного материала при промежуточных и высоких рабочих температурах. Напряжение-деформация определяет реакцию материалов на нагрузку. Асфальтовые вяжущие проявляют свойства как эластичности, так и вязкости; поэтому они называются вязкоупругими материалами. Баия и Андерсон [86] провели испытание с разверткой по времени, используя реометр динамического сдвига. Испытание представляет собой простой метод применения повторяющихся циклов нагружения напряжением или деформацией при выбранных температурах и частоте нагружения.Исходные данные при повторном нагружении при сдвиге показали, что временные развертки эффективны при измерении повреждаемости связующего. Одним из преимуществ испытания с разверткой по времени является то, что его можно использовать для расчета усталостной долговечности асфальтового вяжущего на основе методов рассеянной энергии. Усталость является одним из наиболее серьезных повреждений конструкции асфальтового покрытия из-за повторяющихся нагрузок интенсивного движения транспорта, возникающих при средних и низких температурах, как показано на рисунке 11. Использование резиновой крошки, модифицированной битумным вяжущим, по-видимому, увеличивает сопротивление усталости, как показано на рисунке в ряде работ [3, 6, 18, 88, 91, 93–95].Улучшенные характеристики битумно-резиновых покрытий по сравнению с обычными битумными покрытиями частично являются результатом улучшенных реологических свойств прорезиненного битумного вяжущего.

Растрескивание обычно считается низкотемпературным явлением, в то время как остаточная деформация считается преобладающим видом разрушения при повышенных температурах. Растрескивание в основном подразделяется на термическое растрескивание и усталостное растрескивание, связанное с нагрузкой. Сильные перепады температуры, которые происходят в дорожном покрытии, обычно приводят к термическому растрескиванию.Этот тип разрушения возникает, когда термически вызванное растягивающее напряжение вместе с напряжениями, вызванными движением транспорта, превышает предел прочности материалов на разрыв. Часто для него характерно появление поперечных трещин вдоль шоссе через определенные промежутки времени. Усталостное растрескивание под нагрузкой — это явление разрушения в результате повторяющихся или колеблющихся напряжений, вызванных транспортной нагрузкой. Транспортные нагрузки могут привести к изгибу конструкции дорожного покрытия, и максимальная деформация при растяжении возникнет в основании битумного слоя.Если эта конструкция не соответствует условиям наложенной нагрузки, предел прочности материалов на разрыв будет превышен, и могут возникнуть трещины, которые будут проявляться в виде трещин на поверхности дорожного покрытия [9].
Стойкость битумных смесей к растрескиванию существенно зависит от их прочности на разрыв и характеристик растяжимости. Это может быть достигнуто простым увеличением содержания битума в смеси. Однако такая попытка может отрицательно сказаться на стабильности смеси.Использование более мягкого битума также может улучшить гибкость смеси, но это может быть достигнуто только за счет прочности на разрыв и стабильности смеси [9].
В рамках подхода механики разрушения считается, что процесс усталостного растрескивания систем дорожного покрытия состоит из двух отдельных фаз с участием различных механизмов. Эти фазы состоят из зарождения и распространения трещины до того, как материал испытает разрушение или разрыв. Возникновение трещин можно описать как комбинацию микротрещин в смеси, образующих макротрещину в результате повторяющихся деформаций растяжения.Это явление обычно приводит к постепенному ослаблению структурной составляющей [96]. Эти микротрещины становятся более заметными по мере увеличения концентрации напряжений на вершине трещины и вызывают дальнейшее распространение трещины. Распространение трещины — это рост макротрещины в материале под действием дополнительных деформаций растяжения. Фактический механизм зарождения и распространения трещин включает разрушение покрытия, когда растягивающие напряжения превышают предел прочности при определенных условиях [9].Для точного определения распространения трещины величина коэффициентов интенсивности напряжений по толщине наложения должна быть доступна для каждого режима разрушения. В общем, механизмы распространения трещин могут следовать одному или нескольким из трех режимов разрушения, которые напрямую связаны с типом вызванного смещения [97]. Это показано на рисунке 12.

(i) Нагрузка в режиме I (режим открытия) возникает в результате нагрузки, приложенной перпендикулярно плоскости трещины (нормальное растяжение). Этот режим связан с транспортной нагрузкой и в случае смещения, вызванного термическим воздействием.(ii) Нагрузка в режиме II (режим скольжения) возникает в результате плоского / нормального сдвигового нагружения, которое приводит к скольжению поверхностей трещины друг относительно друга перпендикулярно передней кромке трещины. Этот режим обычно связан с транспортной нагрузкой или дифференциальными изменениями объема. (Iii) Нагрузка в режиме III (режим разрыва) возникает из-за не плоского сдвигового (параллельного сдвига) нагружения, которое вызывает скольжение берегов трещины параллельно краю нагрузки трещины. Этот режим может возникать при боковом смещении из-за нестабильности, если плоскость трещины не перпендикулярна направлению движения.
8.3. Стойкость асфальтобетонной резины к колейности
Существуют различные лабораторные методы изучения деформации или колейности. Тест TRRL слежения за колесом кажется наиболее подходящим для максимально возможной стимуляции полевых условий. Испытание проводилось в течение 24 часов в шкафу с регулируемой температурой 60 ° C. По вмятинам, сделанным на плите, глубина трекинга фиксировалась в средней точке ее длины. Примерно через 6 часов наблюдалось устойчивое состояние отслеживания. По кривой деформация / время скорость увеличения глубины дорожки определяется в мм в час после достижения установившегося состояния [19].
По данным Shin et al. [98], добавление резиновой крошки и SBR увеличивает сопротивление колейности асфальтобетонных смесей. Результаты лабораторных исследований показали, что асфальт, модифицированный CR и SBR, имел более высокую жесткость при 60 ° C, чем модифицированные смеси. Модифицированные асфальтовые смеси также имели более высокую прочность на вращательный сдвиг и меньшую глубину колеи в испытаниях с загруженным колесом, чем немодифицированные смеси.
Тайфур и др. [99] утверждали, что после первоначального уплотнения остаточная деформация битумной смеси происходит из-за сдвиговых нагрузок, которые имеют место вблизи поверхности дорожного покрытия, которая фактически является площадью контакта между шиной и дорожным покрытием.Эти усилия увеличиваются без изменения объема битумной смеси. Они являются основными механизмами развития колейности в течение всего срока службы конструкции дорожного покрытия.
Повышенная остаточная деформация или колейность были связаны с увеличением давления в шинах грузовых автомобилей, нагрузок на оси и объема движения [100]. В исследовании [2] утверждается, что использование прорезиненного битумного вяжущего существенно влияет на повышение устойчивости смеси к колейной деформации. Колейность в гибком покрытии может быть разделена на два типа: колейность уплотнения, которая возникает при чрезмерном уплотнении дорожного покрытия вдоль пути колеса, вызванном уменьшением воздушных пустот в слое асфальтобетона, как показано на Рисунке 13, или постоянной деформацией основания или земляного полотна. .Колейность нестабильности обусловлена свойствами асфальтобетонной смеси и возникает в диапазоне верхних 2 дюймов слоя асфальтобетона, как показано на Рисунке 14 [101].

9. Стабильность по Маршаллу и прорезиненный асфальт
Что касается пластичности материалов, на стабильность асфальтовой смеси для дорожного покрытия влияют ее внутреннее трение, сцепление и инерция. Фрикционная составляющая стабильности, в свою очередь, определяется размером, формой, градацией и шероховатостью поверхности частиц заполнителя, межкристаллитным контактом, давлением из-за уплотнения и нагрузки, блокировкой заполнителя, вызванной угловатостью, и вязкостью связующего.Когезия зависит от таких переменных, как реология связующего, количество точек контакта, плотность и адгезия [102]. Результаты теста Маршалла Самсури [28] показали, что добавление каучука увеличивает стабильность и коэффициент Маршалла. Увеличение варьировалось в зависимости от формы используемой резины и метода включения резины в битум. Стабильность по Маршаллу смесей, содержащих каучуковые порошки, была увеличена более чем в два раза, а коэффициент Маршалла увеличился почти в три раза по сравнению с нормальной немодифицированной битумной смесью.Смеси, полученные с использованием битума, предварительно смешанного с мелкими порошками каучука, показали наибольшее улучшение, чем смеси, полученные путем прямого смешивания резины с битумом и заполнителями. Таким образом, предварительное смешивание битума с каучуком является необходимым этапом для получения эффективного прорезиненного битумного связующего, вероятно, благодаря адекватным и эффективным дисперсиям каучука в фазе битума. Оптимальное содержание связующего было выбрано на основе метода расчета смеси Маршалла, рекомендованного Институтом асфальта [103], который использует пять критериев расчета смеси: (а) более низкая стабильность по Маршаллу, (б) приемлемое среднее значение расхода по Маршаллу, (в) приемлемое среднее значение воздушных пустот, (d) процент пустот, заполненных асфальтом (VFA), (e) меньшее значение VMA.
9.1. Влияние градации заполнителя на тест Маршалла
Минеральный заполнитель представляет собой битумный бетон, составляющий около 95 процентов смеси по весу основной и около 85 процентов по объему основной. Характеристики заполнителя, влияющие на свойства битумной смеси, включают градацию, текстуру поверхности частиц, форму частиц, чистоту и химический состав [104]. Исследования показали, что влияние максимального размера заполнителя на результаты модифицированного теста Маршалла приводило к смесям с максимальным размером заполнителя 19 мм, что приводило к более высоким значениям устойчивости по модифицированному Маршаллу и немного уменьшало значения потока по Маршаллу, чем смеси с максимальным размером заполнителя 38 мм.Однако расхождение между результатами для двух смесей было минимальным. Кроме того, модифицированный поток Маршалла не выявил какой-либо конкретной тенденции для двух смесей [105].
Максимальный размер заполнителя оказал заметное влияние на количество воздушных пустот и удельный вес образцов. Небольшой процент воздушных пустот и более высокие значения удельного веса при отверждении на воздухе были получены для смеси с максимальным размером заполнителя 38 мм по сравнению со смесью с максимальным размером заполнителя 19 мм [105].С другой стороны, содержание эмульсии связующего оказало значительное влияние на воздушные пустоты и удельный вес образцов. Увеличение содержания вяжущей эмульсии в смеси заполняло пустоты между частицами заполнителя, а также допускало более частое уплотнение из-за смазки [105].
9.2. Влияние уплотнения на тест Маршалла
Значения стабильности различных смесей, полученных с помощью вращательного уплотнения, были в два-три раза выше, чем значения, полученные с помощью уплотнения Маршалла.Значения потока смесей, полученные с использованием вращательного уплотнения, коррелировали со значениями устойчивости, где максимальная стабильность была наименьшей по отношению к потоку, в то время как значения, полученные с использованием уплотнения Маршалла, не соответствовали в этом отношении [106].
10. Испытания асфальтобетонных смесей
Для оценки свойств асфальтобетонных смесей использовались различные тесты и подходы. Некоторые свойства материала могут быть получены в результате фундаментальных механических испытаний, которые могут использоваться в качестве входных параметров для моделей характеристик асфальтобетона.Основными аспектами, которые можно охарактеризовать с помощью косвенного испытания на растяжение, являются упруго-упругие свойства, усталостное растрескивание и свойства, связанные с остаточной деформацией. Упругую жесткость асфальтобетонных смесей можно измерить с помощью непрямого испытания на растяжение (IDT) [6, 107].
10.1. Испытание на непрямое растяжение
Прочность на непрямое растяжение образца рассчитывается от максимальной нагрузки до разрушения. По данным Witczak et al. [108], непрямое испытание на растяжение (IDT) широко используется при проектировании гибких дорожных покрытий с 1960-х годов.Программа стратегических исследований автомобильных дорог (SHRP) [109] рекомендовала непрямые испытания на растяжение для определения характеристик асфальтобетонной смеси. Популярность этого теста в основном связана с тем, что тест может быть проведен с использованием маршалинговой выборки или ядер из поля. Этот тест простой, быстрый и менее изменчивый. Guddati et al. [110] также указали, что есть хороший потенциал в прогнозировании усталостного растрескивания с использованием косвенных результатов прочности на разрыв. Было проведено исследование для оценки характеристик асфальтовых смесей, модифицированных полиэтиленом (ПЭ), на основе их физических и механических свойств.Физические свойства оценивались с точки зрения проникновения и температуры размягчения. Механические свойства оценивали по косвенному пределу прочности на разрыв. Результат показал, что ПЭ улучшает как физические, так и механические свойства модифицированного связующего и смесей [9].
10.2. Испытание модуля упругости
Динамическая жесткость или «модуль упругости» является мерой способности битумных слоев распределять нагрузку; он контролирует уровни растягивающих деформаций, вызванных движением транспорта на нижней стороне самого нижнего битумного связанного слоя, которые ответственны за усталостное растрескивание, а также напряжения и деформации, возникающие в земляном полотне, которые могут привести к пластическим деформациям (O’Flaherty, 1988 ) [92].Динамическая жесткость рассчитывается с помощью косвенного испытания модуля упругости при растяжении, которое является быстрым и неразрушающим методом. В целом, чем выше жесткость, тем лучше она сопротивляется остаточной деформации и образованию колеи [28]. Eaton et al. [111] показали, что модуль упругости увеличивается или смесь ведет себя более жестко (смесь становится прочнее) с понижением температуры; также, когда время нагрузки увеличивалось, а модуль упругости уменьшался или уступал больше при более длительном времени нагружения. Испытание модуля упругости при косвенном растяжении широко используется в качестве рутинного испытания для оценки и определения характеристик материалов дорожного покрытия.Даллас и Камьяр [112] определили модуль упругости как отношение приложенного напряжения к восстанавливаемой деформации при приложении динамической нагрузки. В этом испытании циклическая нагрузка постоянной величины в форме гаверсинусовой волны прикладывается вдоль диаметральной оси цилиндрического образца в течение 0,1 секунды и имеет период покоя 0,9 секунды, таким образом поддерживая один цикл в секунду. Аль-Абдул-Ваххаб и Аль-Амри [113] провели испытание модуля упругости немодифицированных и модифицированных асфальтобетонных смесей с использованием образца Маршалла.Была приложена динамическая нагрузка 68 кг и остановлена после 100 повторений нагрузки. Приложение нагрузки и горизонтальная упругая деформация использовались для расчета значения модуля упругости. Использовали две температуры: 25 ° C и 40 ° C. Модифицированные асфальтобетонные смеси с 10% -ным содержанием резиновой крошки показали улучшенный модуль упругости по сравнению с немодифицированными асфальтобетонными смесями.
10.3. Испытание на усталость при косвенном растяжении
В мире используются различные методы испытаний для измерения сопротивления усталости асфальтобетонных смесей.Рид [114] исследовал усталостную долговечность асфальтобетонных смесей, используя испытание на усталость при непрямом растяжении. Во время усталости при косвенном растяжении горизонтальная деформация регистрировалась как функция цикла нагрузки. Образец для испытаний подвергался разным уровням нагрузки, чтобы провести регрессионный анализ по диапазону значений. Это позволяет развивать зависимость усталости между количеством циклов при разрыве () и начальной деформацией растяжения () на основе логарифмической зависимости. Усталостная долговечность () образца — это количество циклов до разрушения асфальтобетонных смесей.Усталостная долговечность определяется как количество циклических нагрузок (циклов), приводящих либо к разрушению, либо к постоянной вертикальной деформации. Процедура испытания на усталость используется для ранжирования устойчивости битумной смеси к усталости, а также в качестве руководства для оценки относительных характеристик смеси битумных заполнителей, получения данных и ввода для оценки поведения конструкции на дороге. Во время испытания на усталость значение модуля уменьшилось, как показано на рисунке 15. Были выделены три фазы [115]: (i) фаза I: первоначально происходит быстрое уменьшение значения модуля, (ii) фаза II: изменение модуля приблизительно линейно. , (iii) фаза III: быстрое уменьшение значения модуля.

Повреждение определяется как потеря прочности образца во время испытания.
В исследовании [18] изучались усталостные свойства различных смесей с использованием испытаний балок на изгиб в третьей точке с контролируемой деформацией. Испытания на усталость при изгибе с контролируемой деформацией показали, что включение CRM в смеси может повысить их сопротивление усталости. Величина улучшения зависит от степени и типа модификации резины. Многослойный анализ упругости в сочетании с результатами испытаний на усталость для типичных условий Аляски также показал повышенное усталостное поведение смесей CRM.Тем не менее, обследования состояния как на обычных участках, так и на участках CRM не выявили продольных трещин или трещин типа «крокодил», что позволяет предположить одинаковые усталостные характеристики в полевых условиях для обоих материалов.
11. Заключение
Сегодня серьезной проблемой, приводящей к загрязнению окружающей среды, является обилие и рост утилизации отработанных шин. В больших количествах резина используется в качестве шин для легковых и грузовых автомобилей и т. Д. Хотя каучук в качестве полимера представляет собой термореактивный материал, сшитый при переработке и формовании, его нельзя размягчить или повторно формовать путем повторного нагрева, в отличие от других типов термопластичных полимеров, которые могут размягчаться и изменять форму при нагревании.Из-за увеличения плотности обслуживающего движения, нагрузки на оси и низких эксплуатационных расходов дорожные конструкции изношены и поэтому быстрее подвергаются разрушению. Чтобы свести к минимуму повреждение дорожного покрытия, такое как сопротивление колейности и усталостному растрескиванию, требуется модификация асфальтовой смеси. Первоначальный полимер дает возможность производить смеси, устойчивые как к образованию колей, так и к растрескиванию. Таким образом, использование переработанного полимера, такого как резиновая крошка, является хорошей альтернативой и недорого. Кроме того, это считается экологически безопасной технологией, то есть «озеленение асфальта », которая превратит нежелательные остатки в новую битумную смесь, обладающую высокой устойчивостью к разрушению.Таким образом, использование резиновой крошки, полученной из утильных автомобильных шин, не только выгодно с точки зрения снижения затрат, но также оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, поддерживая чистоту окружающей среды и достигая лучшего баланса природных ресурсов.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.
Изношенные шины — Руководство пользователя — Насыпь или насыпь — Руководство пользователя по отходам и побочным продуктам при строительстве дорожного покрытия
ЛОМ ШИНЫ Руководство пользователя
Асфальтобетон (сухой процесс)
ВВЕДЕНИЕ
Изношенная резина для покрышек может быть добавлена в асфальтобетонные смеси с использованием двух различных методов, которые называются мокрым процессом и сухим процессом.В мокром процессе резиновая крошка действует как модификатор асфальтобетонного цемента, в то время как в сухом процессе гранулированная или измельченная резина и / или резиновая крошка используется в качестве части мелкозернистого заполнителя. В обоих случаях каучуковую крошку иногда называют модификатором резиновой крошки (CRM), поскольку ее использование изменяет свойства получаемого горячего асфальтобетонного продукта.
Сухой способ можно использовать для укладки горячего асфальта в густо-гранулированных, мелкозернистых или зернистых смесях. Его нельзя использовать в других приложениях для укладки асфальта, таких как холодная смесь, заделка стружки или обработка поверхностей.В сухом процессе гранулированный или измельченный каучук и / или резиновая крошка используются в качестве заменителя небольшой части мелкозернистого заполнителя (обычно от 1 до 3 процентов по массе от общего количества заполнителя в смеси). Частицы каучука смешивают с заполнителем перед добавлением асфальтового вяжущего. Когда резина для шин используется в качестве заполнителя в горячем асфальтобетоне, полученный продукт иногда называют модифицированным каучуком асфальтобетоном (RUMAC).
Сухой процесс, наиболее часто используемый в Соединенных Штатах, был первоначально разработан в конце 1960-х годов в Швеции и продается в этой стране под торговым названием PlusRide компанией EnviroTire.Технология PlusRide — это запатентованный процесс. В этом процессе к смеси для дорожного покрытия добавляют от 1 до 3 процентов гранулированной резиновой крошки от общей массы смеси. Гранулированный каучук состоит из частиц каучука размером от 4,2 мм (1/4 дюйма) до 2,0 мм (сито № 10). Целевое содержание воздушных пустот в асфальтовой смеси составляет от 2 до 4 процентов, что обычно достигается при содержании асфальтового вяжущего в диапазоне от 7,5 до 9 процентов. ⁽¹⁾
Типовая технология сухого процесса была разработана в конце 1980-х — начале 1990-х годов для производства плотных горячих смесей.В этой концепции используется как грубая, так и мелкая резиновая крошка для соответствия фракциям заполнителей и для достижения улучшенной модификации связующего. Для достижения оптимального набухания частиц резиновой крошке может потребоваться предварительная реакция или предварительная обработка катализатором. В этой системе содержание резины не превышает 2 процентов от общей массы смеси для поверхностных слоев. Экспериментальные участки дорожного покрытия размещены во Флориде, Нью-Йорке, Орегоне и Онтарио. ⁽²⁾
Лаборатория инженерных исследований в холодных регионах армии США (CRREL) исследовала смеси CRM сухого процесса для отслаивания льда на тротуарах.Это исследование привело к рекомендации размещать полевые секции со смесями, содержащими частицы резиновой крошки размером более 4,75 мм (сито № 4), с верхним размером 9,5 мм (3/8 дюйма). Эта технология получила название процесса резины кусками. ⁽²⁾ Испытания свойств Маршалла, модуля упругости и удаления льда были проведены в лаборатории с концентрациями резиновой крошки 3, 6 и 12 процентов по массе заполнителя. Лабораторные испытания колес показывают, что смеси с более высоким содержанием каучука могут потенциально увеличить вероятность растрескивания льда.⁽³⁾ Процесс обработки резины в виде кусков еще не проходил полевые испытания. ⁽²⁾
РЕГИСТРАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Заявленные характеристики асфальтобетонных покрытий, модифицированных резиной, сильно различаются в разных частях США. Следующие параграфы суммируют опыт отдельных состояний с сухим процессом.
Департамент транспорта Калифорнии (CalTrans) построил четыре проекта с использованием технологии сухого процесса PlusRide.В трех из этих проектов наблюдались некоторые проблемы в виде растрескивания или промывки дорожек колес, но в целом, CalTrans сообщил, что два из четырех проектов с сухим процессом превзошли показатели обычного плотного асфальта, а третий проект не прошел. выполнено сопоставимо. Четвертый проект не был должным образом разработан и требовал наложения. ⁽⁴⁾
Министерство транспорта Миннесоты (MNDOT) использовало сухой способ укладки асфальта как минимум в двух различных проектах, начиная с 1979 года.Оба проекта сухого процесса представляли собой установки PlusRide, в которых использовалась гранулированная резиновая крошка и заполнитель с зазорами в попытке создать противообледенительное покрытие. ⁽⁵⁾ Две секции PlusRide зарекомендовали себя хорошо, но не продемонстрировали преимуществ, компенсирующих возросшую стоимость, и не продемонстрировали каких-либо значительных преимуществ защиты от обледенения. ⁽⁵⁾
В Нью-Йорке в течение 1989 г. были реализованы два экспериментальных проекта по наложению горячей смеси с использованием гранулированного каучука в сухом процессе для сравнения строительных характеристик и эксплуатационных характеристик модифицированного каучуком асфальтобетона с обычной смесью для дорожного покрытия верхнего слоя.Все перекрытия имели толщину 37,5 мм (1-1 / 2 дюйма) и размещались поверх существующих бетонных покрытий из портландцемента, каждое с выравнивающим слоем различной толщины. В обоих проектах смеси, модифицированные каучуком, состояли из PlusRide с 1, 2 или 3 процентами гранулированного резинового заполнителя. ⁽⁶⁾ По прошествии трех лет Департамент транспорта штата Нью-Йорк не посчитал эти два проекта перекрытия экономичными или успешными.
В одном районе Техаса использовалась горячая асфальтовая смесь, модифицированная каучуком (сухой процесс).Смесь сильно разлетелась, и округ был вынужден в течение 3 месяцев наложить на нее стружку. ⁽⁷⁾
С 1977 года Департамент транспорта штата Вашингтон (WSDOT) провел ряд демонстраций сухого процесса с использованием частиц резиновой крошки размером до 6,3 мм (1/4 дюйма). Рабочие характеристики семи секций PlusRide варьируются от отличных до немедленных. Строительные проблемы преследовали некоторые из этих установок. WSDOT пришел к выводу, что в целом PlusRide не обеспечивает улучшенной производительности.⁽⁸⁾
В Онтарио, Канада, восемь демонстрационных проектов асфальта, модифицированного каучуком, были оценены с точки зрения эксплуатационных характеристик дорожного покрытия. Как правило, они показывали плохие краткосрочные результаты. ⁽⁹⁾
Характеристики асфальтобетона, модифицированного каучуком, при использовании сухого процесса неоднозначны, с некоторыми ранними сбоями. Установки, находящиеся в эксплуатации в течение нескольких лет, обычно не улучшаются по сравнению с обычными накладками. Признаков отслоения льда практически не наблюдалось, за исключением лабораторных испытаний.
ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛА
Измельчение
Первым этапом производства измельченного или гранулированного лома резины для шин является измельчение. Изношенная резина для шин поставляется на заводы по переработке резины в виде цельных покрышек, резаных покрышек (протекторов или боковин) или измельченных покрышек, причем измельченные покрышки являются предпочтительной альтернативой. По мере того, как обрезки каучука перерабатываются, размер частиц уменьшается, стальная лента и армирующее волокно отделяются и удаляются с шины, после чего происходит дальнейшее измельчение.
Шлифовальный
Каучук, используемый в сухом процессе, представляет собой измельченный каучук, который обычно производится в процессе грануляции. Этот процесс дополнительно уменьшает измельчение резины шины и генерирует кубические частицы однородной формы размером от 9,5 мм (3/8 дюйма) до 0,42 мм (сито № 40). Однако в сухом процессе можно также использовать грубую резиновую крошку, полученную в процессе измельчения, что приводит к частицам неправильной формы размером от 4,75 мм (сито № 4) до 0.92 мм (сито № 40).
ИНЖЕНЕРНАЯ НЕДВИЖИМОСТЬ
Некоторые технические свойства гранулированного или измельченного каучука, которые представляют особый интерес при использовании в асфальтобетоне (сухой способ), включают его градацию, форму частиц и время реакции.
Градация : смеси для дорожного покрытия RUMAC содержат гранулированные или грубые частицы резиновой крошки, которые чаще всего обрабатываются для соответствия требованиям градации, указанным в Таблице 16-1.⁽¹⁰⁾
Таблица 16-1. Требования к градации смесей RUMAC
Размер сита Процент переходов по весу
6,3 мм (1/4 дюйма) 100
4,75 мм (№ 4) 76–100
2,0 мм (№ 10) 28–42
0,85 мм (№ 20) 16–24
Тем не менее, процесс кускового резинового асфальта, разработанный для отслаивания льда на тротуарах, содержит частицы крупнее, чем No.4 сита с доминирующим размером 9,5 мм (3/8 дюйма).
Форма частиц : частицы измельченного или гранулированного каучука, полученные в грануляторах, молотковых дробилках или станках для тонкого измельчения, имеют кубическую форму и относительно небольшую площадь поверхности. Крупные частицы резиновой крошки, полученные в процессе измельчения, имеют неправильную форму и относительно большую площадь поверхности.
Кубическая форма частиц с относительно небольшой площадью поверхности характерна для обычных материалов-заполнителей и желательна для частиц каучука, которые будут функционировать как заполнитель с градацией зазоров в сухом процессе.Частицы от процесса крекинг-мельницы, которые имеют неправильную форму с относительно большой площадью поверхности, с большей вероятностью вступят в реакцию с асфальтовым цементом при повышенных температурах и лучше подходят для использования во влажном процессе. За счет ограничения времени, в течение которого частицы асфальтобетона и резиновой крошки выдерживаются при температурах реакции, и определения крупнозернистого продукта с относительно низкой площадью поверхности, частицы каучука могут сохранять физическую форму и жесткость, необходимые для использования в сухом процессе.Гладкие, срезанные поверхности измельченных или гранулированных резиновых частиц также обладают меньшей реакционной способностью, чем поверхности частиц, полученных в результате процесса крекер-мельницы. ()
Время реакции : В процессе Plus Ride существует относительно короткое время реакции, когда частицы каучука и заполнитель смешиваются с асфальтовым цементом, поэтому частицы каучука не имеют большой возможности смешаться со связующим. Существует общий сухой процесс, который был разработан в штате Нью-Йорк, в котором используется грубая и мелкая резиновая крошка, предварительно прореагировавшая с катализатором для достижения оптимального набухания частиц, и добавляется максимум 2 процента от общей массы смеси для поверхностных слоев.⁽²⁾ В этом процессе частицы каучука могут реагировать в несколько большей степени с асфальтовым вяжущим.
Некоторые из свойств смесей для дорожного покрытия RUMAC, которые представляют интерес, включают стабильность, модуль упругости, остаточную деформацию и отражающее растрескивание.
Стабильность : Смеси для дорожного покрытия, полученные сухим способом, обычно имеют пониженные значения стабильности, независимо от того, используются ли процедуры расчета смеси Маршалла или Хвима.
Модуль упругости : Смеси, содержащие гранулированную резиновую крошку или резиновую крошку, обычно имеют более низкие значения модуля упругости, чем обычная горячая асфальтовая смесь. Было обнаружено, что дорожные смеси RUMAC имеют значения модуля упругости, которые на 10-20 процентов выше, чем у асфальто-резиновых смесей для дорожного покрытия (мокрый процесс).
Постоянная деформация : Предыдущие исследования смесей для дорожного покрытия из гранулированной резины показали, что сопротивление постоянной деформации таких смесей снижено по сравнению с сопротивлением обычных смесей для дорожного покрытия.Однако при добавлении в этот процесс резиновой крошки усталостная долговечность обычно увеличивается. ⁽²⁾
Reflective Cracking : Добавление резинового заполнителя может повлиять на характеристики дорожного покрытия с точки зрения отражающего растрескивания. Чтобы добиться эффекта отсроченного отражающего растрескивания, в смесь для дорожного покрытия необходимо добавлять минимальное количество каучука. Это минимальное содержание каучука, вероятно, составляет от 1 до 2 процентов от массы заполнителя. Реакция между резиной и асфальтовым цементом не играет значительной роли в улучшении характеристик дорожного покрытия в смесях сухого процесса.⁽²⁾
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Mix Design
Обычные методы расчета смесей по Маршаллу и Хвему успешно использовались для создания смесей с плотной фракцией с гранулированным каучуком, но смеси, полученные с использованием сухого процесса, обычно не соответствуют обычным процедурам расчета смесей. В тех случаях, когда стабильность является основным расчетным фактором в большинстве обычных смесей, основным расчетным свойством сухого процесса является процентное содержание воздушных пустот.Целевые воздушные пустоты составляют от 2 до 4 процентов.
В процессе лабораторного перемешивания гранулированный каучук смешивается в сухом состоянии с заполнителем перед добавлением асфальтобетона. После перемешивания асфальтобетонную смесь охлаждают в течение 1 часа. После прессования образец охлаждают до комнатной температуры. Содержание воздушных пустот определяется после экструзии. ⁽²⁾
Сухие смеси для дорожного покрытия должны быть рассчитаны по объему, чтобы компенсировать более низкий удельный вес частиц резиновой крошки.Содержание связующего в сухих технологических смесях обычно на 10-20 процентов выше, чем в обычных смесях. Хотя содержание воздушных пустот является критерием для конструкции смеси, можно ожидать более низких значений стабильности и более высоких значений расхода по сравнению с обычными горячими асфальтовыми смесями для дорожного покрытия. ⁽²⁾
Проектирование конструкций
Метод, используемый для расчета толщины модифицированного каучуком асфальтового покрытия, который включает от 1 до 3 процентов по массе гранулированного модификатора резиновой крошки (CRM) в качестве мелкозернистого заполнителя, по существу тот же, что и метод, используемый для расчета толщины обычной горячей смеси. асфальтовые покрытия.⁽¹¹⁾ Обычно не рекомендуется изменять расчетную толщину асфальтобетонных покрытий, модифицированных резиной, по сравнению с обычными покрытиями из горячего асфальта.
При проектировании асфальтовых покрытий с использованием структурного числа (SN) модуль упругости при 20 ° C (68 ° F) является свойством материала, которое учитывается. Значения модуля упругости для 18 процентов грубого (2,0 мм (сито № 10)) и мелкого (0,2 мм (сито № 80)) CRM по массе асфальтового вяжущего в смесях с плотной фракцией оказались ниже, чем у контрольных смесей с плотной сортировкой. смеси при трех температурах от 5 ° C (41 ° F) до 40 ° C (104 ° F).⁽¹²⁾ Поскольку коэффициент структурного слоя дорожного покрытия прямо пропорционален модулю упругости, это предполагает, что смеси CRM сухого процесса должны иметь более низкий коэффициент структурного слоя и требуют некоторого увеличения толщины.
ПРОЦЕДУРА СТРОИТЕЛЬСТВА
Погрузочно-разгрузочные работы и хранение
Для производства RUMAC использовались как периодические, так и барабанные сушильные установки. Восстановленный гранулированный каучук обычно упаковывают и хранят в полиэтиленовых мешках по 110 кг (50 фунтов).Дополнительный ручной труд и транспортировочное оборудование, такое как рабочие платформы, необходимы для добавления гранулированного каучука в смесь для дорожного покрытия, независимо от типа используемой смесительной установки. Установка периодического действия имеет преимущество в контроле качества перед установкой барабанной сушилки, поскольку количество предварительно взвешенных мешков гранулированного каучука можно легко подсчитать до их добавления в каждую партию. Пакеты могут быть открыты и гранулированный каучук помещен на конвейер, или пакеты могут быть помещены в мельницу или бункер для холодного корма, если используются пластиковые пакеты с низкой температурой плавления.
Контроль подачи гранулированного каучука необходим, потому что правильное содержание каучука имеет решающее значение для характеристик смеси для дорожного покрытия при использовании сухого процесса. Такой контроль труднее поддерживать в системе барабан-сушилка из-за характера операции подачи. Некоторые барабанные сушильные установки использовали бункеры из переработанного асфальтобетона для подачи гранулированного каучука, хотя ряд агентств рекомендуют вводить каучук в смесь через центральную систему подачи.Процесс можно автоматизировать, добавив конвейер и бункер, а также весы для точного дозирования гранулированного каучука.
Смешивание
Как для периодических, так и для барабанных сушилок добавление каучука обычно требует увеличения времени и температуры перемешивания. Установки периодического действия требуют цикла сухого смешивания, чтобы гарантировать, что нагретый заполнитель смешивается с резиновой крошкой перед нанесением асфальтобетона. Смеси следует производить при температуре от 149 ° C до 177 ° C (от 300 ° F до 350 ° F).
Размещение и уплотнение
Температура укладки должна быть не менее 121 ° C (250 ° F). Отделочный валик должен продолжать уплотнять смесь до тех пор, пока она не остынет ниже 60 ° C (140 ° F). В противном случае продолжающаяся реакция между асфальтом и резиновой крошкой при повышенных температурах вызовет разбухание смеси. ⁽²⁾ Продолжение уплотнения до тех пор, пока смесь не остынет ниже 60 ° C (140 ° F), служит для сдерживания давления сжатия сжатой резины.
Контроль качества
Параметры, которые необходимо контролировать во время смешивания для сухих технологических смесей, включают градацию каучука, процент каучука от общего веса смеси, предварительную реакцию или предварительную обработку каучука и время смешивания в установке. Поскольку связующие системы сухого процесса частично реагируют с каучуком, невозможно напрямую определить свойства связующих.
Рекомендуется отбирать пробы из уплотненных смесей в соответствии с AASHTO T168 ⁽¹³⁾ и испытывать на удельный вес в соответствии с ASTM D2726 ⁽¹⁴⁾ и плотность на месте в соответствии с ASTM D2950.⁽¹⁵⁾
НЕРЕШЕННЫЕ ВОПРОСЫ
Есть несколько нерешенных вопросов, связанных с использованием каучука в качестве мелкого заполнителя в асфальтобетоне с использованием сухого процесса. Подавляющее большинство проектов и данных, касающихся использования резиновой крошки при укладке асфальта, получены от установок, использующих мокрый процесс. В результате отсутствуют полевые данные для оценки производительности.
В США было шесть проектов по переработке асфальта с CRM.Примерно половина этих проектов была мокрой, а другая половина — сухой. По-видимому, нет никаких физических проблем с переработкой регенерированного асфальтового покрытия, содержащего CRM в качестве части заполнителя, в новой смеси для дорожного покрытия; однако необходимы дополнительные полевые испытания.
Хотя в настоящее время доступен лишь ограниченный объем данных о выбросах в атмосферу от асфальтобетонных заводов, производящих горячую смесь, содержащую CRM, до сих пор нет доказательств того, что использование асфальтовой смеси для дорожного покрытия, содержащей переработанную резиновую крошку, оказывает какое-либо повышенное воздействие на окружающую среду по сравнению с выбросы от производства обычного асфальтового покрытия.⁽¹⁶⁾ Данные о выбросах в атмосферу из проекта в Нью-Джерси в 1992 году, когда CRM сухого процесса рециркулировали как 20 процентов нового заполнителя на заводе барабанного смешения, показали, что действующие стандарты качества воздуха не были превышены во время рециркуляции. ⁽¹⁶⁾ Тем не менее, существует необходимость в дополнительных исследованиях возможности вторичного использования, а также вопросов здоровья и безопасности рабочих для асфальтовых смесей CRM. Некоторые из этих работ в настоящее время выполняются, и по мере появления данных их следует включить в уже известные данные об этих двух аспектах использования CRM в асфальтовых покрытиях.
Из-за колебаний характеристик асфальтобетонных смесей CRM в различных местах и / или климатических условиях существует потребность в более тщательно контролируемых экспериментальных полевых участках в различных климатических регионах по всей территории Соединенных Штатов, чтобы получить более надежные данные о характеристиках. Свойства связующего и смеси в этих различных областях необходимо более точно определять и задокументировать. Записи производительности этих тестовых секций, возможно, потребуется отслеживать в течение длительного периода времени, по крайней мере, 5 лет, а возможно, и до 30 лет.⁽²⁾
Требуются дополнительные исследования для определения свойств связующих, получаемых сухим способом. Требуются более точные определения желательных свойств для горячих асфальтобетонных смесей, получаемых сухим способом.
ССЫЛКИ
Хайцман, Майкл. «Проектирование и строительство асфальтовых материалов с модификатором резиновой крошки». Отчет об исследованиях в области транспорта № 1339 , Совет по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1991 г., стр.1-8.
Эппс, Джон А. Использование переработанных резиновых шин на автомагистралях. NCHRP Synthesis of Highway Practice No. 198, Транспортный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия, 1994.
Оливер, J.W.H. «Модификация асфальта путем сбраживания резиновым ломом». Отчет об исследованиях в области транспорта № 821 , Совет по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1981.
Ван Кирк, Джек Л. «Опыт Caltrans с прорезиненным асфальтобетоном.»Представлено на сессии по передаче технологии» Введение в прорезиненный асфальтобетон «, Топика, Канзас, январь 1991 г.
Turgeon, Curtis M. «Использование асфальт-резиновых изделий в Миннесоте». Представлено на национальном семинаре по асфальтобетону, Канзас-Сити, штат Миссури, октябрь 1989 г.
Шук, Джеймс Ф. Экспериментальное строительство модифицированных каучуком асфальтовых смесей для асфальтовых покрытий в штате Нью-Йорк . ARE Inc., Ривердейл, Мэриленд, Отчет, представленный в Департамент транспорта штата Нью-Йорк, май 1990 г.
Эстахри, Синди К., Джо В. Баттон и Эммануэль Г. Фернандо. «Использование, доступность и рентабельность асфальтовой резины в Техасе». Отчет об исследованиях в области транспорта № 1339 , Совет по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1992.
Эстахри, Синди К., Джо В. Баттон и Эммануэль Г. Фернандо. «Использование, доступность и рентабельность асфальтовой резины в Техасе». Отчет об исследованиях в области транспорта № 1339 , Совет по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1992.
Сверинген, Дэвид Л., Ньютон К. Джексон и Кейт В. Андерсон. Использование переработанных материалов в дорожном строительстве . Департамент транспорта штата Вашингтон, Отчет № WA-RD 252.1, Олимпия, Вашингтон, февраль 1992 г.
Эмери, Джон. «Оценка демонстрационных проектов модифицированного каучуком асфальта». Представлено на 74-м ежегодном заседании Совета по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, январь 1995 г.
Аллен, Харви С.и Кертис М. Тержен. Оценка «PlusRide» (Смесь битумных поверхностных смесей, модифицированных каучуком) . Министерство транспорта Миннесоты в сотрудничестве с Федеральным управлением шоссейных дорог, Сент-Пол, Миннесота, январь 1990 г.
Руководство AASHTO по проектированию конструкций дорожного покрытия . Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, 1993.
Ребола, Секхар Р. и Синди К.Эстахри. «Лабораторная оценка смесей, модифицированных резиновой крошкой, разработанных с использованием метода расчета смеси Tx DOT», представленная на 74-м ежегодном заседании Совета по исследованиям в области транспорта, Вашингтон, округ Колумбия, январь 1995 г.
Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта. Стандартный метод испытаний, «Отбор проб битумных смесей для дорожных покрытий», Обозначение AASHTO: T168-82, Часть II Испытания, 14-е издание, 1986.
Американское общество испытаний и материалов.Стандартные технические условия D2726-96, «Насыпной удельный вес и плотность неабсорбирующих уплотненных битумных смесей», Ежегодный сборник стандартов ASTM , том 04.03, ASTM, Вест Коншохокен, Пенсильвания, 1996.
Американское общество испытаний и материалов. Стандартная спецификация D2950-96, «Плотность битумного бетона на месте ядерными методами», Ежегодный сборник стандартов ASTM , ASTM, Вест Коншохокен, Пенсильвания, 1996.
Федеральное управление шоссейных дорог и У.S. Агентство по охране окружающей среды. Исследование использования переработанных материалов для мощения — Отчет для Конгресса . Отчет № FHWA-RD-93-147 и EPA / 600 / R-93/095, Вашингтон, округ Колумбия, июнь 1993 г.
Предыдущая | Содержание | Следующий
% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток 2017-03-15T12: 13: 14-04: 00Online2PDF.com2021-10-24T16: 21: 37-07: 002021-10-24T16: 21: 37-07: 00iText 4.2.0 от 1T3XTapplication / pdfuuid: c726a65d-5288 -440b-9603-f7cf5e6be129uuid: e559d51c-bfc7-4127-9ac8-8b0737cf5a2auuid: c726a65d-5288-440b-9603-f7cf5e6be129
сохранено xmp.iid: 872575FABA45E711A4249E6F3495F4342017-05-31T10: 08: 22 + 05: 30 Adobe Bridge CS6 (Windows) / метаданные
Raden Hendra Ariyapijati
Sigit Pranowo Hadiwardoyo
R. Jachrizal Sumabrata
конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xXn6 ߯ G «r_E +` V-M «KR غ i fǶD | #O? 9} S0xxw2gR z / {R ~ jKd} HnW) #] TseДp? | B? V | 2%; ܉3: RE: y: yGx3a ޭ ܵ5 I ײ O_ ~ t {I 쇞 xT> L (! ̎WcMiӢ = wGȑO [OWiN0 «] Tj, 4 {2X3 נ
Лабораторные и полевые исследования возможности использования отходов резиновой крошки для повышения гибкости противозадирных свойств асфальтовых покрытий
материалов (Базель).2018 сен; 11 (9): 1738.
Цзичжэ Чжан
² Школа транспорта Цилу, Шаньдунский университет, Цзинань 250061, Китай; nc.ude.uds@y-gnoynahz
Чжаньонг Яо
² Школа транспорта Цилу, Шаньдунский университет, Цзинань 250061, Китай; nc.ude.uds@y-gnoynahz
Поступило 20 августа 2018 г .; Принято 13 сентября 2018 г.
Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /). Эту статью цитировали в других статьях в PMC.
Abstract
Устойчивость асфальтовой смеси к низкотемпературному растрескиванию и колейности при высоких температурах очень важна для обеспечения эксплуатационных характеристик асфальтового покрытия при сезонных изменениях температуры и нагрузки. Тем не менее, сложно сбалансировать улучшение такой устойчивости с помощью добавок, например, агента против колейности (ARA). Это исследование направлено на повышение гибкости асфальтовой смеси, предотвращающей образование колей, за счет включения резиновой крошки (CR) и ARA.Свойства приготовленной модифицированной асфальтовой смеси были оценены в лаборатории путем проведения испытаний на отслеживание колес, трехточечный изгиб, непрямое растяжение и одноосное сжатие. Результаты экспериментов показали, что динамическая стабильность модифицированной асфальтовой смеси была значительно увеличена за счет добавления ARA и дополнительно улучшена за счет включения CR. Максимальная деформация изгиба при -10 ° C была увеличена из-за вклада CR. Результаты непрямого растяжения и модуля упругости дополнительно показали, что CR-модифицированная смесь против колейности была более гибкой.Более того, полевые наблюдения и оценка показали, что антиколейное асфальтовое покрытие, модифицированное CR, соответствовало стандартным требованиям, лучше, чем обычная асфальтовая смесь по многим параметрам. Можно сделать вывод, что включение CR в асфальтобетонную смесь, приготовленную с использованием ARA, может улучшить характеристики дорожного покрытия как при высоких, так и при низких температурах эксплуатации.
Ключевые слова: резиновая крошка, средство против колейности, гибкость, полевые испытания
1. Введение
Из-за экономического роста и высокого спроса на транспорт, особенно в развивающихся странах, объем перевозок резко увеличивается, и увеличивается количество перегруженных автомобилей.Следовательно, дорожное покрытие подвергается серьезным нагрузкам, при которых серьезное повреждение возникает намного раньше, чем его расчетный срок службы [1,2]. Например, масса перегруженного грузовика в Китае может составлять> 150 тонн при контактном давлении> 1 МПа. Колейность, которая определяется как остаточная деформация вдоль пути колеса, вызванная транспортной нагрузкой, является одним из основных режимов бедствия в китайском асфальтовом покрытии [3]. Наличие колейности не только ускоряет уже существующее бедствие, но также увеличивает вероятность дорожно-транспортных происшествий и снижает комфорт вождения [4].
Для асфальтового покрытия горячую асфальтобетонную смесь обычно получают при высоких температурах путем смешивания заданных соотношений заполнителей (грубых и мелких), битума и наполнителя, которые после процессов укладки и уплотнения образуют гибкое дорожное покрытие [5, 6]. Поскольку это композитный материал, его тип заполнителя, градация заполнителя, воздушные пустоты, тип связующего и содержание связующего являются основными факторами, которые контролируют сопротивление колейности [7]. Было обнаружено, что градация заполнителя влияет на внутреннюю структуру и распределение напряжений в асфальтовой смеси, что, в свою очередь, влияет на межкристаллитное трение частиц внутри [8,9].Кроме того, межкристаллитное трение влияет на движение (вращение или изменение положения) частиц заполнителя, что в конечном итоге способствует сопротивлению колейности асфальтового покрытия [10]. Во время движения агрегата скольжение хорошо связанных частиц сдвигает связующую пленку [3]. Для того же каркаса заполнителя асфальтобетонная смесь, полученная с использованием высокомодульного битумного вяжущего, обеспечивает лучшую стойкость к колейности [5]. Следовательно, улучшение свойств битума представляется возможным методом обеспечения хорошей устойчивости к колейности.
Традиционно использование материалов на основе полимеров в битумах, вводимых путем механического перемешивания или химических реакций, может значительно улучшить свойства обычного битумного вяжущего в асфальтовой смеси [11]. Для модификации битумов широко используются два типа полимеров: пластомеры и термопластичные эластомеры [12]. Использование пластомеров и эластомеров обычно приводит к повышению устойчивости к колейности при повышенных температурах. Обычные пластомеры, используемые для модификации битума, включают полиэтилен (PE), полипропилен (PP), этилен-винилацетат (EVA) и этилен-бутилакрилат (EBA) [13].Добавление пластомеров придает битуму высокую жесткость и существенно снижает его деформацию при транспортной нагрузке [14]. Когда дозировка пластомеров увеличивается до определенной степени, образуются две взаимосвязанные непрерывные фазы, что приводит к значительному увеличению модуля битума [15]. Основываясь на таком поведении, пластомеры обычно используются в качестве агентов, препятствующих возникновению колейности, с целью улучшения высокотемпературных характеристик асфальтовой смеси. Однако было обнаружено, что пластомеры могут ослаблять способность асфальта рассеивать накопленное напряжение при низких температурах [16].Таким образом, эти пластомерные материалы не смогли улучшить усталостную прочность и сопротивление разрушению асфальтовой смеси при низких температурах [17].
С быстрым ростом числа владельцев автомобилей образуется огромное количество отходов автомобильных шин. Согласно некоторым статистическим данным, ежегодно выбрасывается около 10 миллиардов шин, и их ненадлежащая утилизация приводит к некоторым неблагоприятным последствиям, таким как риск пожара, грызуны, загрязнение почвы и воды, что в конечном итоге угрожает окружающей среде и здоровью человека [18].Резиновая крошка (CR), термопластичный эластомер, который можно производить из шин с истекшим сроком службы, успешно используется в качестве добавки для модификации битума благодаря своим превосходным свойствам и низкой стоимости. Предыдущие исследователи сообщали, что CR играет важную роль в улучшении сопротивления остаточной деформации битума, усталостного растрескивания и отражения трещин как при высоких, так и при низких температурах эксплуатации [19,20]. CR также улучшил упругое восстановление битума и показал хорошие характеристики как в лабораторных, так и в полевых испытаниях [21].Однако для битума, модифицированного CR, кажется трудным существенно улучшить высокотемпературные характеристики асфальтового покрытия [22].
Чтобы преодолеть недостатки обычных методов модифицирования полимеров и улучшить характеристики асфальтовой смеси, в этом исследовании был использован метод комплексной модификации для получения модифицированной асфальтовой смеси с использованием как агента, препятствующего возникновению колей, так и резиновой крошки (CR). Основная цель данной статьи заключалась в исследовании возможности использования CR для повышения гибкости асфальтового покрытия, препятствующего образованию колей.Битум, модифицированный CR, был приготовлен путем смешивания базового битума с определенной дозировкой CR. Затем была разработана асфальтовая смесь, приготовленная с модифицированным битумом, с добавлением анти-колейного агента непосредственно во время перемешивания. Свойства асфальтовой смеси были проверены путем отслеживания колес, трехточечного изгиба, непрямого растяжения и испытаний модуля упругости с целью оценки механических характеристик. Кроме того, на построенных тестовых дорогах были проведены полевые испытания, за которыми последовали многочисленные полевые измерения для изучения свойств полевого асфальтового покрытия.
2. Материалы и методы эксперимента
2.1. Материалы
Базовый битум сорта 70 со степенью пенетрации около 70 дмм производства китайской Qilu Transportation Development Group (Цзинань, Китай) использовался для производства асфальтовой смеси и тестовых дорог. Свойства этого битума, оцененные в соответствии с китайским стандартом JTG E20-2011 [23], представлены в.
Таблица 1
Физико-химические свойства битума.
02>
Тест битума Результат Технические требования Стандарт теста
Температура размягчения (° C) 49.0 ≥46 T0606
Пенетрация (25 ° C, 0,1 мм) 68 60–80 T0604
Пластичность (15 ° C, см) ≥100 T0605
Вязкость при 60 ° C (Па · с) 198 ≥180 T0625
Температура вспышки (° C) 295 90
2
Растворимость в C ₂ HCl ₃ 99.73 ≥99,5 T0607
Относительная плотность при 15 ° C 1,004 — T0603
Заполнители, использованные в смеси, были добыты из известняка в городе Шаньдань в городе Даоланг. Провинция. Физические свойства мелкого и крупного заполнителя были охарактеризованы согласно китайскому стандарту JTG E20-2011 [23], и результаты представлены в.
Таблица 2
Физические свойства крупных и мелких заполнителей.
3,746 2,746 / см
Тест на заполнение Результаты Технические требования Стандарты тестирования
Грубый заполнитель Мелкий заполнитель
≥2,5 T0304 / T0328
Водопоглощение (%) 0,44 0,73 ≤3,0 T0304 / T0328
90% истирания4 — ≤30 T0317
Величина раздавливания (%) 19,3 — ≤28 T0316
В этом исследовании использовался регенерированный CR -шины для жизнеобеспечения. Шины сначала измельчали и раскалывали на большом оборудовании для получения резиновых клочков. Кроме того, был реализован процесс измельчения при окружающей среде для уменьшения размера частиц до 40 меш, а физические свойства перечислены в.ARA, использованный в смеси, был поставлен китайской компанией Shandong Qilufa Transportation Technology Co. Ltd (Дэчжоу, Китай). ARA был получен из регенерированного полиэтилена, и его свойства показаны на рис.
Таблица 3
Свойства резиновой крошки (CR), использованной в данном исследовании.
08
CR Test Результат Технические требования
Относительная плотность 1,21 1,10–1,30
Содержание влаги (%) 0,5
Содержание металла (%) 0,005 0,05
Содержание клетчатки (%) 0,12 0,5
Табл. ARA), использованный в данном исследовании.
Тест ARA Результат Технические требования Стандарты испытаний
Масса частиц (г) 0,023 ≤0.03 JT / T860.1
Плотность (г / см ³) 0,946 ≤1,0 GB / T 1033
Индекс расплава (г / 10 мин) ≥1,0 GB / T 3682
Зольность (%) 3,3 ≤5 JTG E20
2.2. Дизайн смеси
Перед приготовлением асфальтовой смеси битум, модифицированный CR, был получен с помощью следующей процедуры.Базовый битум нагревали до 160 ° C до плавления. Затем к битуму добавляли CR в дозировке 15% по массе с последующим набуханием при 160 ° C в течение 1 часа. Битум, модифицированный CR, подвергался высокоскоростному процессу сдвига со скоростью 5000 об / мин в течение 1 часа, чтобы получить по существу гомогенный битум, модифицированный CR.
Асфальтовая смесь, разработанная в этом исследовании, использовалась для среднего слоя асфальтового покрытия с максимальным размером частиц 19 мм. Смесь разработана на основе китайских стандартов JTG E20-2011 [23], JTG E42-2005 [24] и JTG F40-2004 [25].Были разработаны три градации агрегатов, как показано на. Используемое содержание ARA составляло 0,3% от общего веса смеси и сначала смешивалось с заполнителями перед битумом. Это содержание ARA является оптимальной дозировкой, рекомендованной поставщиком. Образцы Маршалла были приготовлены с использованием 5 различных содержаний связующего (3,1%, 3,6%, 4,1%, 4,6% и 5,1%). Наилучшая градация заполнителя и оптимальное содержание связующего были определены с учетом целевых воздушных пустот 4,0–4,5% и максимальной стабильности по Маршаллу. Наконец, градация B была выбрана как лучшая, а оптимальное содержание связующего оказалось равным 4.3% для базового битума и 4,4% для битума, модифицированного CR. Результаты стабильности по Маршаллу и текучести 3 выбранных смесей показаны на рис.
Градационные кривые используемых заполнителей в сравнении со стандартными требованиями.
Таблица 5
Результаты теста на стабильность по Маршаллу для выбранной смеси.
Тип смеси Стабильность (кН) Расход (мм)
База 10,2 2,44
Base-ARA Base-ARA 4 1,81
CR-ARA 15,2 2,19
2.3. Методы лабораторных исследований
2.3.1. Тест слежения за колесом
Тест слежения за колесом (WTT) в соответствии со стандартом JTG E20-2011 [23] использовался для оценки устойчивости асфальтовой смеси к колееобразованию при высокой нагрузке и высокой температуре. Благодаря своей способности вызывать напряженное состояние в асфальтовых плитах, аналогичное тому, которое имеет место в реальном покрытии, WTT считался подходящим методом для исследования колейности [26].Образцы асфальта размером 300 × 300 × 50 мм ³ уплотняли роликовым уплотнителем (Shandong Luda Test Instruments Co. LTD, Тайан, Китай) для получения плит с воздушными пустотами в диапазоне 4,0–4,5%. Перед испытанием эти образцы плит выдерживали в климатической камере при 60 ° C в течение 6 часов. Во время испытаний контактное давление между резиновым колесом и поверхностью образца составляло 0,7 МПа при скорости нагружения 42 прохода в минуту. Для каждой асфальтовой смеси было проведено два повторных испытания.Развитие глубины колейности измеряли и регистрировали с помощью линейного переменного дифференциального трансформатора (Shandong Luda Test Instruments Co. LTD, Тайан, Китай). Значение динамической устойчивости было рассчитано по уравнению (1):
, где DS — динамическая устойчивость (циклов / мм), N — скорость нагружения (42 цикла / мин), d ₁ — скорость нагружения (42 цикла / мин). глубина колеи (мм) за 45 мин, d ₂ — глубина колеи (мм) за 60 мин.
2.3.2. Испытание на трехточечный изгиб
Испытание на трехточечный изгиб (3PB) — это система одноосного нагружения, используемая для оценки стойкости асфальтобетонной смеси к низкотемпературному растрескиванию [27]. 3ПБ выполняли согласно стандарту JTG T0715-2011 [23]. Перед испытанием плиты из асфальтовой смеси были уплотнены с последующим процессом резки для получения призматических балок с размерами 250 × 30 × 35 мм ³, как показано на a. Были измерены воздушные пустоты в балках из асфальтовой смеси, и эти 3 типа смеси получили аналогичные средние воздушные пустоты со значениями в диапазоне 4.1–4,5%. Перед испытанием балки из смеси помещали в камеру с температурой -10 ° C не менее чем на 1,5 часа, чтобы обеспечить однородное распределение температуры. Во время испытаний образец поддерживался 2 роликами с длиной пролета 200 мм, и была применена концентрированная скорость нагружения 50 мм / мин, как показано на b. Максимальная деформация изгиба была рассчитана по уравнению (2):
, где ε _B — максимальная деформация изгиба (µε), h — высота образца (мм), d — прогиб образцы в среднем поперечном сечении (мм), а L — размах опорного ролика (мм).
Образец и установка, использованные для испытания на трехточечный изгиб: ( a ) призматическая балка; ( b ) испытательная установка.
2.3.3. Испытание на непрямое растяжение
Испытание на непрямое растяжение ( ITS ) обычно используется для испытания свойств колейности и растрескивания асфальтового покрытия [28]. Это испытание проводилось при скорости нагружения 50 мм / мин и 25 ° C с процедурами испытаний в соответствии со стандартом JTG T0716-2011 [23]. Цилиндрические образцы толщиной 63.5 ± 1,3 мм и диаметром 101,6 мм были приготовлены с использованием компактера Маршалла (Shandong luda test instruments co. LTD, Тайан, Китай). Во время испытаний вертикальная сжимающая нагрузка была преобразована в равномерное горизонтальное растягивающее напряжение [1,7]. ITS был рассчитан по уравнению (3):
, где ITS — непрямая прочность на растяжение (МПа), P _max — максимальная приложенная нагрузка (Н), t — толщина образца (мм ), d — диаметр образца (мм).
Влагостойкость асфальтовой смеси также была охарактеризована с помощью теста ITS в соответствии со стандартом JTG T0729-2000. Насыщенные влагой образцы Маршалла выдерживали в холодильнике при -18 ° C в течение 16 часов с последующим замачиванием в воде при 60 ° C в течение 24 часов. Перед испытаниями эти образцы были погружены в воду при 25 ° C на 2 ч. Чувствительность к влаге различных смесей можно сравнить с использованием значения коэффициента прочности на разрыв (TSR) следующим образом:
, где TS ₀ и TS ₁ — это непрямая прочность на разрыв до и после цикла замораживания-оттаивания. соответственно.
2.3.4. Тест модуля упругости
Модуль упругости (RM) асфальтовой смеси был оценен с использованием теста на одноосное сжатие в соответствии со стандартом JTG T0713-2000 [23]. Это широко используемый метод измерения напряжения-деформации для измерения упругих свойств асфальтовой смеси [29]. Прочность на сжатие (P) образца асфальта сначала была измерена при 15 ° C со скоростью нагружения 2 мм / мин перед испытанием RM. Затем к образцу прикладывали одноосное нагружение с 7 ступенями (0,1 P, 0,2 P, 0,3 P,…, 0,7 P), и упругую деформацию каждой стадии нагружения (Δ L _i) регистрировали через 30 с разгрузка.Прочность на сжатие асфальтовой смеси рассчитывалась по формуле:
, где R _c — прочность на сжатие (МПа), P — пиковая нагрузка (Н), а d — диаметр образца (мм).
Упругая деформация при нагрузке 0,5 P была выбрана для расчета значения RM в соответствии с уравнением (6):
, где E — модуль упругости при сжатии (МПа), q ₅ — прочность на сжатие при 0,5 P нагрузка (МПа), h — высота образца (мм), Δ L ₅ — упругая деформация (мм).
3. Дорога для полевых испытаний и оценка
На основе разработанной в лаборатории асфальтовой смеси для предотвращения образования колеи, модифицированной CR, в сентябре 2017 года была построена тестовая дорога. Эта тестовая дорога была основана на проекте технического обслуживания скоростной автомагистрали S31 с протяженностью 2,2 км (K6 + 400 ~ K8 + 600) в Тайане, провинция Шаньдун, Китай. Проект технического обслуживания был разработан для удаления верхнего и среднего слоев асфальтового покрытия с последующей укладкой новой асфальтовой смеси. В среднем слое толщиной 60 мм использовалась антиколейная асфальтовая смесь, модифицированная CR, как показано на рис.Промежуточный слой AC-20 оригинальной конструкции использовался в качестве эталона для сравнения со средним слоем, предотвращающим колейность.
Поперечные сечения дорожной конструкции: первоначально разработанный AC-20 в среднем слое был заменен на CR-модифицированный антиколейный AC-20.
3.1. Производство асфальтовой смеси на заводе
Битум, модифицированный CR, был приготовлен с использованием реакционного котла (Kaifeng Road Construction Equipment co. LTD, Дэчжоу, Китай) вместимостью 7 тонн, затем его поместили в битумный резервуар и готов к производству смеси.Для этого проекта использовалась асфальтосмесительная установка Ammann-4000 (Ammann Group, Германия), которая может производить 3,5 тонны смеси за один раз. Во время перемешивания асфальта температуру заполнителей и битума контролировали в диапазоне 180–200 ° C и 165–175 ° C соответственно, чтобы обеспечить температуру асфальтовой смеси не ниже 175 ° C. Асфальтовую смесь сразу после перемешивания бросили на грузовик и переместили на тестовую дорогу для мощения. Чтобы оценить качество асфальтовой смеси, из грузовика было взято около 30 кг для испытания устойчивости по Маршаллу и испытания на отслеживание колес.
3.2. Укладка и уплотнение на месте
Перед укладкой среднего слоя поверхность слоя подложки была очищена от пыли и покрыта слоем эмульгированного битума (Китайская группа развития транспорта Qilu, Цзинань, Китай) для получения хорошей адгезии на поверхности раздела, как показано в . В состав строительства входили проезжая полоса и полоса обгона шириной 7,5 м. Сначала в асфальтовое покрытие засыпали горячую смесь с температурой не ниже 165 ° С. В процессе укладки коэффициент уплотнения составил 1.34, и скорость поддерживалась на уровне 3 м / мин. Два дорожных катка Sany STR130C-6 (Sany Heavy Industry, Чанша, Китай) следовали за асфальтоукладчиком, чтобы завершить первое уплотнение сразу после укладки, как показано на рис. Было применено не менее четырех циклов уплотнения для получения требуемой степени уплотнения.
Обработка поверхности подслоя эмульгированным битумом для обеспечения хорошего сцепления со средним слоем.
Механическое оборудование для укладки и уплотнения асфальта: асфальтоукладчик и дорожный каток.
3.3. Образцы керна с испытательных дорог
Восемь образцов с сердцевиной диаметром 100 мм были собраны в четырех местах после завершения строительства среднего слоя. Четыре сердечника использовались для определения ITS , а еще четыре сердечника использовались для оценки прочности на сжатие и модуля упругости. Еще восемь проб с сердцевиной были отобраны из первоначально спроектированного слоя AC-20, и были проведены те же испытания, что и со смесью, предотвращающей образование колейности. Затем образцы с сердечником были вырезаны и обрезаны для получения цилиндрических образцов, как показано на рис.Смесь для предотвращения колейности и обычный слой AC-20 были помещены поверх существующего подслоя AC-25. Из-за соответствующей градации агрегатов смесь для предотвращения колейности и обычная смесь AC-20 показали почти эквивалентную структуру скелета.
Образцы керна с дорожного покрытия: ( слева, ) CR-модифицированная смесь для предотвращения колейности и ( справа, ) нормальная смесь AC-20.
4. Результаты и обсуждение
4.1. Лабораторные результаты
4.1.1. Колейостойкость и динамическая устойчивость асфальтовой смеси
Кривые колейности трех разработанных асфальтобетонных смесей представлены в.В этих трех смесях образовывались аналогичные воздушные пустоты.
Развитие колейности в плитах из асфальтобетонной смеси при многократном слежении за колесами.
Можно видеть, что глубина колейности асфальтовой смеси постепенно увеличивалась при увеличении времени повторной загрузки, и основная асфальтовая смесь имела наибольшую глубину колейности. Добавление ARA значительно уменьшило глубину колейности асфальтовой смеси, в то время как добавление CR помогло немного уменьшить глубину колейности.
Динамическая устойчивость (DS), один из наиболее широко используемых показателей для оценки колейности асфальтового покрытия, была рассчитана на основе уравнения (1), а результаты и стандартные отклонения представлены в.Динамическая стабильность асфальтовой смеси, приготовленной с использованием базового битума, составила 1526 циклов / мм, что является самым низким значением среди испытанных образцов. Было обнаружено, что динамическая стабильность асфальтовой смеси, модифицированной ARA, была примерно в шесть раз выше, чем у базовой асфальтовой смеси, при этом значение достигало 9324 циклов / мм. Однако добавление CR не привело к дальнейшему повышению динамической стабильности асфальтовой смеси, модифицированной ARA. Это указывает на то, что ARA является основным фактором повышения устойчивости асфальтовой смеси к колееобразованию.Повышенная динамическая стабильность означает, что комплексная модификация асфальтовой смеси с использованием ARA и CR, очевидно, улучшила сопротивление колейности, что, в свою очередь, способствовало улучшенным характеристикам дорожного покрытия при высоких температурах.
Таблица 6
Динамическая устойчивость асфальтовой смеси после испытания на отслеживание колес.
90
Свойство База Base-ARA CR-ARA
Динамическая устойчивость (циклов / мм) 1526 ± 119 9324 ± 291
4.1.2. Максимальная деформация при изгибе асфальтовой смеси
Кривые зависимости напряжения от деформации асфальтобетонной смеси, испытанной с помощью испытания на трехточечный изгиб, нанесены на график. Максимальная деформация изгиба является показателем гибкости дорожного покрытия, а более высокое значение указывает на лучшее сопротивление термическому растрескиванию. Результаты максимальной деформации изгиба показаны на. По сравнению с базовой асфальтовой смесью добавление ARA снизило деформацию изгиба с 2067 мкм до 1831 мкм. Однако, когда к смеси добавляли CR, деформация изгиба явно увеличивалась до 2439 мкм.Это показывает, что ARA снижает деформационную способность асфальтовой смеси, что указывает на потенциальное сопротивление термическому растрескиванию при низких температурах. Напротив, CR улучшил гибкость битума и привел к лучшим низкотемпературным характеристикам. Можно сделать вывод, что комплексная модификация добавления ARA и CR улучшила низкотемпературную гибкость асфальтовой смеси, препятствующей появлению колей.
Графики среднего поперечного прогиба в зависимости от одноосного нагружения всех образцов.
Таблица 7
Максимальная деформация изгиба ( ε _B ) асфальтовой смеси при −10 ° C.
12438 9045 9045
4.1.3. Испытание на непрямое растяжение (
ITS ) и чувствительность к влаге
Была измерена непрямая прочность на разрыв асфальтобетонной смеси до и после цикла замораживания-оттаивания и рассчитаны коэффициенты остаточной прочности на разрыв, результаты представлены в.В сухих условиях асфальтобетонная смесь, приготовленная с использованием базового битума, показала самое низкое значение ITS , равное 0,524 МПа. С добавлением ARA, ITS увеличился почти вдвое по сравнению с базовой асфальтовой смесью. Это можно объяснить образованием двух взаимосвязанных непрерывных фаз в битуме, что приводит к повышению прочности асфальтовой смеси. ARA значительно улучшил предел прочности асфальтобетонной смеси на разрыв, что может способствовать устойчивости асфальтового покрытия к образованию колей и растрескиванию.Однако CR-ARA получил почти такое же значение ITS , что и Base-ARA. Предполагается, что CR не имеет дальнейшего вклада в значение ITS асфальтовой смеси против колейности.
Прочность на непрямое растяжение ( ITS ) и коэффициент прочности на разрыв до и после цикла замораживания-оттаивания.
После цикла замораживания-оттаивания у ITS всех образцов было очевидное уменьшение из-за повреждения влажностью, как показано на. Согласно стандарту JTG D50-2017 [30], минимальное требование к коэффициенту прочности на разрыв (TSR) для асфальтобетонной смеси составляет 75%.Как показано на фиг.3, TSR асфальтовой смеси, предотвращающей образование колей, была выше, чем у асфальтовой смеси, приготовленной с базовым битумом, что указывает на лучшую устойчивость к повреждению от влаги. Кроме того, битум, модифицированный CR, привел к дальнейшему улучшению TSR. Следовательно, добавление как CR, так и ARA улучшило адгезию границы раздела заполнитель-битум, что, в свою очередь, улучшило стойкость асфальтовой смеси к влаге.
4.1.4. Прочность на сжатие и модуль упругости асфальтобетонной смеси
Взаимосвязь между одноосной нагрузкой и модулем упругости соответствующих образцов показана на рис.Можно заметить, что все семь точек, выбранных в этом тесте, расположены на одной линии тренда. Прочность на сжатие и модуль упругости были рассчитаны на основе уравнений (5) и (6), как показано на и, соответственно. По прочности на сжатие асфальтобетонная смесь, приготовленная с использованием базового битума, показала самый низкий результат (5,83 МПа), а смесь, приготовленная с использованием ARA, — самый высокий (8,49 МПа). Такие результаты показывают, что добавление ARA улучшило устойчивость асфальтовой смеси к вертикальной нагрузке.Добавление CR в асфальтовую смесь, предотвращающую образование колей, немного снизило прочность на сжатие. Учитывая стандартное отклонение, Base-ARA и CR-ARA получили одинаковую прочность на сжатие. Это явление показывает, что ARA является основным фактором повышения прочности на сжатие, а CR не влияет на этот параметр.
Взаимосвязь между одноосным нагружением и модулем упругости всех образцов.
Прочность асфальтовой смеси на сжатие при 15 ° C.
Модуль упругости асфальтобетонной смеси при 15 ° C.
Как показано на рисунке, асфальтовая смесь, предотвращающая образование колей, получила наивысшее значение модуля упругости, что означает, что ARA увеличивает жесткость асфальтовой смеси и приводит к меньшей деформации под нагрузкой. Однако использование CR в смеси для предотвращения колейности может снизить модуль упругости, и это может быть связано с повышенной восстанавливаемой деформацией. Это демонстрирует, что добавление CR может улучшить эластичность асфальтовой смеси, препятствующей появлению колей.
4.2. Результаты оценки тестовой дороги
4.2.1. Свойства асфальтовой смеси, использованной в тестовой дороге
Асфальтовая смесь, взятая из смесительной установки, была протестирована, и оцененные свойства включали стабильность по Маршаллу и устойчивость к колееобразованию в тесте слежения за колесом. Свойства асфальтовой смеси, использованной в тестовой дороге, перечислены в. Как показано в этой таблице, значение стабильности по Маршаллу CR-модифицированной противоугонной смеси было более чем на 30% выше по сравнению с базовой асфальтовой смесью. Поток антиколейной смеси, модифицированной CR, был немного ниже, чем у базовой асфальтовой смеси.Это явление указывает на то, что комплексная модификация привела к увеличению прочности асфальтовой смеси и способствовала высокотемпературным характеристикам асфальтового покрытия. Что касается результатов слежения за колесом, динамическая стабильность антиколейной смеси, модифицированной CR, была примерно в шесть раз выше, чем у базовой асфальтовой смеси. Этот результат показывает повышение устойчивости смеси CR-ARA к колейности. Результаты, полученные для асфальтовой смеси, смешанной на заводе, хорошо коррелировали с экспериментальными результатами, как показано на рисунках и.Это указывает на то, что интегрированная модификация с использованием ARA и CR улучшила характеристики покрытия на тестовой дороге.
Таблица 8
Стабильность по Маршаллу и результаты отслеживания колеса смеси, полученные на станции смешивания.
Свойство Base Base-ARA CR-ARA
Максимальная деформация изгиба (мкм) 2067 ± 77.9 1813 ± 92.6
Экспериментальный тест Результат Техническое требование
База CR-ARA
Стабильность (кН) 10,7 ± 0,43 903
Расход (мм) 2.87 ± 0,32 2,19 ± 0,19 1,5–4
Динамическая устойчивость (циклов / мм) 1732 ± 112 10216 ± 568 ≥1000 / ≥2800
4.2.2. Свойства образцов с сердечником из Test Road
После испытания на уплотнение дороги образцы с сердечником были собраны с помощью машины для корончатого сверления, как показано на a. Записывали расположение кернов и толщину образцов с сердечником, как показано на б. Были оценены свойства образцов с сердцевиной, результаты представлены в.Степень уплотнения представляет собой долю объемного удельного веса образца с сердечником, деленного на объемный удельный вес образца Маршалла. Как показано в этой таблице, степень уплотнения и толщина этих двух тестовых дорог соответствовали проектным требованиям. Результаты ITS были аналогичны результатам лабораторного исследования, которые показывают, что асфальтовая смесь CR-ARA имела более высокое значение. Добавление ARA улучшило жесткость битума, что привело к повышению прочности асфальтовой смеси.Однако для той же асфальтовой смеси образец с сердечником получил относительно более низкое значение ITS по сравнению с лабораторным образцом. Одной из причин могут быть размеры образца, при этом высота и диаметр образцов с сердцевиной отличаются от таковых у образца Маршалла. Другой причиной могло быть то, что образец с сердечником разрушил непрерывную структуру уплотненной дороги, а агрегаты на боковых стенах не были ограничены связующими веществами. Что касается прочности на сжатие и модуля упругости, более высокие значения были также связаны с асфальтовой смесью CR-ARA.Улучшение прочности на сжатие и модуля упругости можно отнести к двум основным факторам. Во-первых, добавление ARA (пластомеров) создает две взаимосвязанные непрерывные фазы и приводит к увеличению жесткости. Во-вторых, благодаря вкладу CR образуется эластичная опорная сеть, которая приводит к улучшенному упругому отклику [12]. Как следствие, можно ожидать, что антиколейное асфальтовое покрытие, модифицированное CR, будет более долговечным, чем базовое асфальтовое покрытие.
Оборудование, используемое для отбора керна и измерений: ( a ) станок для корончатого сверления; ( b ) информация о порошковом образце.
Таблица 9
Сопутствующие свойства образцов с сердечником из тестовой дороги.
Тест на месте Результаты Технические требования
База CR-ARA
Степень уплотнения (%) 98,6 ± 0,5 ³³ 98,6 ± 0,5 ^{33 90 98}
Толщина (мм) 63 ± 0,2 65 ± 0,2 ≥60
ITS (МПа) 0.457 ± 0,042 0,839 ± 0,034 —
Прочность на сжатие (МПа) 3,15 ± 0,40 4,40 ± 0,51 —
Модуль упругости (МПа) 33 2 902 ± 304 —
5. Выводы
Недавние усилия по разработке асфальтового покрытия, препятствующего образованию колей, показывают, что добавление ARA не помогло сохранить хорошие характеристики покрытия при низких температурах. В этой статье исследовалась возможность использования CR и ARA для улучшения сопротивления колейности и гибкости асфальтового покрытия, которые были оценены с помощью лабораторных испытаний и полевых испытаний.Первым этапом этого исследования была четкая оценка свойств смеси до и после включения CR при низких и высоких рабочих температурах. Второй этап заключался в строительстве тестовых дорог и определении соответствующих характеристик покрытия. Основные результаты можно резюмировать следующим образом:
1)
Добавление ARA значительно уменьшило глубину колейности и улучшило динамическую стабильность асфальтовой смеси. Это свидетельствует об улучшении асфальтовой смеси в условиях высоких температур.Более того, динамическая стабильность асфальтовой смеси может быть дополнительно улучшена за счет включения CR.
2)
ARA может снизить максимальную деформацию изгиба, а включение CR, очевидно, может увеличить максимальную деформацию изгиба асфальтовой смеси, приготовленной с использованием ARA. Это означает, что добавление CR может улучшить гибкость асфальтовой смеси, предотвращающей образование колей, при низких температурах.
3)
Использование ARA в асфальтовой смеси, очевидно, может улучшить значение ITS , модуль упругости и влагостойкость.Добавление CR в асфальтовую смесь, предотвращающую образование колей, может немного снизить ITS и модуль упругости.
4)
Свойства асфальтобетонной смеси, произведенной на асфальтосмесительной установке для полевых испытаний, хорошо коррелировали со смесью, приготовленной в лаборатории. Качество асфальтовой смеси, используемой для тестовых дорог, соответствовало требованиям стандарта.
5)
Результаты ITS и модуль упругости образцов, отобранных на испытательных дорогах, показали аналогичную тенденцию с результатами, полученными в лаборатории, что указывает на то, что модифицированное CR анти-колейное асфальтовое покрытие показало лучшие характеристики дорожного покрытия.
Следует отметить, что тестовые дороги были только что построены, эксплуатационные характеристики не могут быть оценены в краткосрочной перспективе, и в будущем необходимо провести дополнительные испытания. Поэтому для характеристики свойств тестовых дорог будет проводиться долгосрочное отслеживающее наблюдение, которое, в свою очередь, может дать рекомендации для дальнейших исследований.
Вклад авторов
Обработка данных: H.L .; Формальный анализ: H.J., W.Z .; Администрация проекта: P.L., S.W .; Письмо — первоначальный набросок: J.Z .; Написание — просмотр и редактирование: F.W., Z.Y.
Финансирование
Авторы выражают признательность за финансовую поддержку проекту транспортных технологий в провинции Шаньдун (проект № YHKY-7), Китайскому фонду постдокторантуры (проект № 2017M622207) и специальному финансированию инновационного проекта постдокторантуры в провинции Шаньдун (проект № 201702011). Особая благодарность Государственной ключевой лаборатории силикатных материалов для архитектуры (Уханьский технологический университет) (проект No.SYSJJ2018-07).
Конфликт интересов
Авторы заявили, что у них нет конфликта интересов в отношении данной работы. Мы заявляем, что у нас нет никаких коммерческих или ассоциативных интересов, представляющих конфликт интересов в связи с представленной работой.
Ссылки
1. Могхаддам Т. Б., Солтани М., Карим М. Р. Экспериментальная характеристика колейности асфальтовой смеси, модифицированной полиэтилентерефталатом, при статических и динамических нагрузках. Констр.Строить. Матер. 2014; 65: 487–494. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2014.05.006. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Чжан Дж. З., Эйри Г. Д., Гренфелл Дж. Р. А. Экспериментальная оценка прочности когезионной и адгезионной связи и энергии разрушения битумно-агрегатных систем. Матер. Struct. 2016; 49: 2653–2667. DOI: 10.1617 / s11527-015-0674-7. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Молодой К. Вязкоупругий анализ сопротивления сдвигу эластомерного связующего в связи с образованием колеи на асфальте. Road Mater. Тротуар. 2011; 12: 767–794. [Google Scholar] 4.Ляо Г.Ю., Ван С.Ю., Ши К. Повышение противозадирных свойств асфальтового покрытия за счет распределения касательных напряжений в слоях асфальта. Road Mater. Тротуар. 2016; 19: 453–469. [Google Scholar] 5. Zhang J., Apeagyei A.K., Airey G.D., Grenfell J.R.A. Влияние минералогического состава заполнителя на водонепроницаемость адгезии заполнителя и битума. Int. J. Adhes. Клеи. 2015; 62: 45–54. DOI: 10.1016 / j.ijadhadh.2015.06.012. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Чен З.В., Ву С.П., Сяо Ю., Цзэн В., Йи М., Ван Дж.Влияние гидратации и силиконовой смолы на шлак кислородной печи и его асфальтовую смесь. J. Clean. Prod. 2016; 112: 392–400. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2015.09.041. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Могхаддам Т. Матер. Des. 2014; 53: 317–324. DOI: 10.1016 / j.matdes.2013.07.015. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Масад Э., Мухунтан Б., Шашидхар Н., Харман Т. Характеристика внутренней структуры асфальтобетона с помощью анализа изображений. ASCE J. Comput. Civ. Англ. 1999; 13: 88–95. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0887-3801 (1999) 13: 2 (88). [CrossRef] [Google Scholar] 9. Цуй П.К., Ву С.П., Сяо Ю., Ван М., Цуй П. Ингибирующее влияние слоистых двойных гидроксидов на выбросы летучих органических соединений из битумных материалов. J. Clean. Prod. 2015; 108: 987–991. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2015.06.115. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Сефидмазги Н.Р., Ташман Л., Баия Х.Определение характеристик внутренней структуры асфальтовой смеси для определения колейности с помощью анализа изображений. Road Mater. Тротуар. 2012; 13: 21–37. DOI: 10.1080 / 14680629.2012.657045. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Джафари М., Насрекани А.А., Нахаи М., Бабазаде А. Оценка устойчивости к колееобразованию асфальтовых вяжущих и асфальтобетонных смесей, модифицированных полифосфорной кислотой. Домашний питомец. Sci. Technol. 2017; 35: 141–147. DOI: 10.1080 / 10
6.2016.1248776. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Чжу Дж. К., Биргиссон Б., Крингос Н. Полимерная модификация битума: достижения и проблемы.Евро. Polym. J. 2014; 54: 18–38. DOI: 10.1016 / j.eurpolymj.2014.02.005. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Yeh P.-H., Nien Y.-H., Chen J.-H., Chen W.-C., Chen J.-S. Термические и реологические свойства асфальта, модифицированного малеинированным полипропиленом. Polym. Англ. Sci. 2005; 45: 1152–1158. [Google Scholar] 14. Домингос М.Д.И., Факсина А.Л. Реологическое поведение битумов, модифицированных полиэтиленом и полипропиленом, при различных временах ползучести – восстановления MSCR. Int. J. Pavement Eng. 2015; 16: 771–783. DOI: 10.1080 / 10298436.2014.953503. [CrossRef] [Google Scholar] 15.Полакко Г., Берличони С., Бионди Д., Стастна Дж., Занзотто Л. Модификация асфальта различными полимерами на основе полиэтилена. Евро. Polym. J. 2005; 41: 2831–2844. DOI: 10.1016 / j.eurpolymj.2005.05.034. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Ян К.З., Сюй Х.Б., Ю Л.Ю. Реологические свойства асфальтов, модифицированных отработанной резиной шин и регенерированным полиэтиленом низкой плотности. Констр. Строить. Матер. 2015; 83: 143–149. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2015.02.092. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Исакссон У., Лу Х. Испытания и оценка полимерно-модифицированных дорожных битумов на современном уровне техники.Матер. Struct. 1995. 28: 139–159. DOI: 10.1007 / BF02473221. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Presti D.L. Битумы, модифицированные переработанной резиной, для дорожно-асфальтовой смеси: обзор литературы. Констр. Строить. Матер. 2013; 49: 863–881. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2013.09.007. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Джордж А.Дж., Мтури Г.А.Дж., О’Коннелл Дж., Зуроб С.Э., Бир М.Д. Исследование битума, модифицированного резиновой крошкой, используемого в Южной Африке. Road Mater. Тротуар. 2014; 15: 774–790. [Google Scholar] 20. Зерба Е.И., Никотераб И., Тельтаев Б., Вайана Р., Росси С.О. Высокостабильный битум, модифицированный каучуковой крошкой, поверхностно-активным веществом: ЯМР и реологические исследования. Road Mater. Тротуар. 2017; 19: 1192–1202. DOI: 10.1080 / 14680629.2017.1289975. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Шатанавиа К.М., Бироб С., Насера М., Амирханян С.Н. Улучшение реологических свойств связующего, модифицированного резиновой крошкой, с помощью перекиси водорода. Road Mater. Тротуар. 2013; 14: 723–734. DOI: 10.1080 / 14680629.2013.812535. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Юань Дж., Ван Дж., Сяо Ф., Амирханян С., Ван Дж., Сюй З. Влияние многополимерных компонентов на высокотемпературные рабочие характеристики связующих, модифицированных для аэродромов. Констр. Строить. Матер. 2017; 134: 694–702. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2016.12.156. [CrossRef] [Google Scholar] 23. Публикация стандартов Китая. Стандартные методы испытаний битума и битумных смесей для дорожного строительства. China Communication Press; Пекин, Китай: 2011. JTG E20-2011. [Google Scholar] 24. Публикация стандартов Китая. Методы испытаний агрегата для дорожного строительства.China Communication Press; Пекин, Китай: 2005. JTG E42-2005. [Google Scholar] 25. Публикация стандартов Китая. Технические условия на строительство автомобильных дорог с асфальтовым покрытием. China Communication Press; Пекин, Китай: 2004. JTG F40-2004. [Google Scholar] 26. Хавилла Б., Мо Л., Хао Ф., Ву С., Шу Б. Влияние многострессовой нагрузки на характеристики колейности асфальтовой смеси на основе испытаний слежения за колесами. Констр. Строить. Матер. 2017; 148: 1–9. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2017.04.182. [CrossRef] [Google Scholar] 27.Чен Л.Л., Цянь З.Д., Цин Л.К. Возникновение и распространение трещин в эпоксидно-асфальтобетоне при испытании на трехточечный изгиб. Road Mater. Тротуар. 2014; 15: 507–520. DOI: 10.1080 / 14680629.2014.
2. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Ислам М.Р., Хоссейн М.И., Тарефдер Р.А. Исследование старения асфальта с использованием теста на прочность на непрямое растяжение. Констр. Строить. Матер. 2015; 95: 218–223. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2015.07.159. [CrossRef] [Google Scholar] 29. Сяо Ф.П., Амирханян С.Н. Модуль упругости прорезиненной асфальтобетонной смеси, содержащей регенерированное асфальтовое покрытие.

Применение асфальтной крошки, как правильно укладывать асфальтовую крошку?

Преимущества укладки асфальтовой крошки

Как рассчитать необходимое количество асфальтовой крошки?

Асфальтовая крошка: недорогая и качественная альтернатива

Состав асфальтовой крошки

Примерное соотношение компонентов в асфальтовой крошке

Как производится асфальтовая крошка

Преимущества и недостатки асфальтовой крошки

Технология укладки асфальтовой крошки

Где может использоваться асфальтовая крошка

Как рассчитать необходимое количество асфальтовой крошки

Асфальтовая крошка или щебень – что выбрать

Выводы

Дорога из асфальтовой крошки | ТРАНСКОМ

Строительство дороги из асфальтной крошки

Асфальт и асфальтная крошка — есть ли между ними разница

Технология дорожных работ с использованием асфальтной крошки

Чем лучше пролить асфальтную крошку. Асфальтная крошка. Укладка на старое покрытие

Изготовление асфальтовой крошки

Можно ли асфальтную крошку класть на землю. Как укладывать асфальтовую крошку

Плюсы и минусы использования асфальтной крошки

Смотрите также:

Технология капитального ремонта дорог

особенности, виды, сравнение, области применения

Характеристика асфальтовой крошки

Разновидности асфальтовой крошки

Сферы применения асфальтовой крошки

Какие есть виды асфальтовой крошки?

укладка своими руками, состав, применение Как закрепить асфальтовую крошку

Преимущества асфальтного покрытия

Асфальт и его виды

Разновидности искусственного асфальта, их характеристика

Технология укладки асфальта

подготовка основания

укладка асфальтной смеси

Технология укладки асфальтовой крошки

Важные нюансы

Технология укладки асфальтовой крошки:

Преимущества укладки асфальтной крошки:

Области применения асфальтовой крошки

Виды асфальтовой крошки

Области применения асфальтовой крошки

Понимание того, как шины используются в асфальте

Использование высокого содержания мелкой резиновой крошки в асфальтобетонных смесях сухим способом

Основные

Реферат

Ключевые слова

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Как это сделано: Прорезиненный асфальт

Обзор использования резиновой крошки для армирования асфальтового покрытия

1. Введение

2. Проектирование асфальтового покрытия

3. Исторический эксперимент использования резиновой крошки в дорожных покрытиях

4. Механизм взаимодействия резиновых элементов из асфальта

5. Ключевые факторы, влияющие на свойства асфальтобитона

5.1. Свойства асфальта

5.1.1. Химические компоненты асфальта

8.3. Стойкость асфальтобетонной резины к колейности

9. Стабильность по Маршаллу и прорезиненный асфальт

9.1. Влияние градации заполнителя на тест Маршалла

9.2. Влияние уплотнения на тест Маршалла

10. Испытания асфальтобетонных смесей

10.1. Испытание на непрямое растяжение

10.2. Испытание модуля упругости

10.3. Испытание на усталость при косвенном растяжении

11. Заключение

Конфликт интересов

Изношенные шины — Руководство пользователя — Насыпь или насыпь — Руководство пользователя по отходам и побочным продуктам при строительстве дорожного покрытия

Лабораторные и полевые исследования возможности использования отходов резиновой крошки для повышения гибкости противозадирных свойств асфальтовых покрытий

Цзичжэ Чжан

Чжаньонг Яо

Abstract

1. Введение

2. Материалы и методы эксперимента

2.1. Материалы

Таблица 1

2

Таблица 2

Таблица 3