ПРИМЕНЕНИЕ АСФАЛЬТОГРАНУЛЯТА В СОСТАВЕ ЛИТЫХ СЕРОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ДОРОЖНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Одним из возможных источников сырьевой  базы дорожного строительства являются вторичные материалы, образующиеся в результате демонтажных работ существующих конструкций. К таким материалам относится асфальтовая крошка или асфальтогранулят (АГ) представляющий  собой смесь дробленых частиц заполнителей и асфальтовяжущего. Основной сферой применения АГ является производство асфальтобетонных смесей, поскольку введение АГ в состав до 60 масс. % позволяет сократить расходы сортового дорогостоящего щебня и снизить себестоимость асфальтобетонных смесей до 40 % без потери качества. В технологии  холодного ресайклинга, при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд асфальтогранулят смешивают с вяжущими материалами (известью, портландцементом, битумом, битумной эмульсией) с образованием асфальтогранулобетона. Целесообразно применять АГ и для устройства подстилающих слоев временных дорог с небольшой транспортной нагрузкой.

В работе рассматривается возможность применения асфальтогранулята в составе литых серобетонных смесей для устройства и ремонта покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Актуальность темы обусловлена следующими предпосылками. Серные цементы и бетоны обладают рядом положительных свойств, к которым, в первую очередь, относятся: быстрый набор прочности, связанный с периодом остывания смеси, относительно высокая прочность при сжатии (до 60 МПа), стойкость к воздействию агрессивных сред, низкое водопоглощение и, следовательно, высокая морозостойкость [1].

Также известно, что в составах серосодержащих строительных смесей возможно использование местных песчаных грунтов, слабых каменных материалов, шлаков и золы, отсевов дробления доломитового щебня. [2].

По структуре асфальтогранулят представляет собой заполнитель, покрытый асфальтовяжущим, и мы полагаем, что битум  входящий в его состав будет способствовать пластификации серобетонной смеси, повышению удобоукладываемости, что и определит область ее применения в качестве материала для устройства монолитных дорожных покрытий, а также их ремонта.

Кроме того установлено, что введение в состав серобетонных смесей битума  позволяет снизить жесткость бетонов [3], что способствует проявлению упругопластических свойств, положительно влияющих на долговечность покрытий.

В России ежегодно производится порядка 7 млн. тонн технической серы, образующейся в результате нефте- и газоочистки, с ежегодным приростом в среднем на 0,2 млн. тонн. Подавляющий объем выпуска такой “попутной” серы приходится на  газовую промышленность. В Мире наибольшие объемы серы производятся в США, Китае, Канаде, Казахстане и др. странах. Средний годовой объем серы, производимой в странах Ближнего Востока составляет 1,7...6,7 млн.тонн. Литером является Саудовская Аравия (рисунок 1).

Рисунок 1. Структура объемов производства серы в странах Ближнего востока

На начальном этапе исследований производилась сравнительная оценка показателей свойств образцов материалов, полученных на основе асфальтогранулята и серы. Для этого были изготовлены образцы-кубы с размером граней 10×10 см. Состав первой смеси включал асфальтогранулят, а второй – смесь асфальтогранулята, модифицированного 10 масс.% серы. Смеси материалов разогревали до 140 ⁰ С и заполняли ими формы. Принудительное уплотнение смесей не производилось, то есть формирование образцов происходило под действием сил гравитации. Согласно требований нормативной документации полученные материалы можно классифицировать как асфальтогранулобетоны. Далее производили распалубку и определяли показатели физико-механических свойств образцов материалов, перечень которых приведен в таблице 1.

Таблица 1.

 Перечень показателей свойств асфальтогранулобетонов

На рисунке 2 приведены результаты проведенных испытаний. Установлено, что введение 10 масс.% серы в асфальтогранулят, способствует снижению показателей  пористости минеральной части и остаточной пористости материалов в 2 и 20 раз соответственно, что коррелирует с показателем водонасыщения, значение которого снижается в 6 раз. Показатель прочности при сжатии модифицированного состава в 13 раз превышает аналогичный показатель исходного материала и составляет 4 МПа.

Рисунок 2. Характеристика показателей физико-механических свойств асфальтогранулобетонов

Наполнение серы тонкодисперсными материалами оказывает положительное воздействие на ее структуру, что отражается на повышении прочностных показателей. Поэтому для разработки составов литых серобетонных смесей, на начальном этапе, был произведен подбор составов серных цементов (СЦ) – вяжущих на основе серы и тонкодисперсных материалов (наполнителей). 

В качестве наполнителей применялись порошок из карбонатных известняковых пород и тальк. Оптимальность составов СЦ определялась по концентрационным зависимостям их прочности при сжатии. Так максимальные показатели прочности серных цементов на тальке и известняке составляют 17,2 и  36,5 МПа соответственно (Рисунок 3).

Рисунок 3. Концентрационная зависимость прочности при сжатии серных цементов

Список литературы:

1. Патуроев В.В., Волгушев А.М., Орловский Ю.И.  Серные бетоны и бетоны пропитанные серой. //обз. инф.  Сер.7 Вып.1 ВНИИС Госстроя СССР. - М., 1985 - 59с.
2. Королев И.В. Пути экономии битума в дорожном строительстве. – М.: Транспорт, 1986. – С 149.
3. Яушева Л.С. Серобетоны каркасной структуры: дис. … канд. техн. наук. – Саранск, 1998. – С.170.