У роботі виявлено особливості використання пористих дисперсних наповнювачів для дорожнього асфальтобетону та оцінено їх вплив на зсувостійкість, тріщиностійкість в розрізі моделювання різних технологічних і експлуатаційних факторів.

На сучасному етапі розвитку технології асфальтобетону проблема подальшого поліпшення його властивостей багато в чому пов'язана з істотною зміною його структури (включаючи і структуру бітуму). Зокрема, зміна умов взаємодії мінеральних і в'яжучих матеріалів, в результаті яких між ними з'являються хімічні зв'язки, може наблизити асфальтобетон до конденсаційним структурам, що відрізняється більш високою міцністю.
Велику роль у формуванні структури асфальтобетону грає структура матеріалів, що утворюють мінеральний кістяк. Одну з провідних ролей в забезпеченні міцної структури асфальтобетону грає мінеральний порошок. асфальтобетон наповнювач зсувостійкість
Останнім часом значний інтерес представляє використання в складі асфальтобетону пористих мінеральних матеріалів. Проводяться дослідження по можливості їх використання в якості мінерального порошку для дорожньої галузі [1-4].
Важливим елементом взаємодії бітуму з пористими мінеральними порошками, є виборча фільтрація бітуму. У пористих матеріалах концентрується значна кількість смол в поверхневих мікропорах, а частина масел за рахунок виборчої дифузії проникає всередину матеріалу. Таким чином, при застосуванні пористих матеріалів адсорбційні шари бітуму на поверхні частинок кілька збіднюється смолами і маслами. При цьому через збіднення бітуму маслами буде відбуватися збільшення в'язкості бітуму, а отже і міцності суміші. Одні дослідники вважають, що збіднення органічного в'яжучого маслами сприятиме прискоренню процесу старіння органічного в'яжучого, а отже і зниження термінів служби дорожнього покриття. Інші зазначають, що наслідком виборчої фільтрації масел всередину пір буде розкриття найбільш активних компонентів бітуму, прихованих під цією інертною оболонкою. В результаті чого бітум буде модифікуватися за рахунок оголення найбільш активних його компонентів - асфальтенів і стабільних радикалів, які можуть взаємодіяти з мінеральним матеріалом з утворенням хімічного зв'язку, що призведе до зміцнення структурних зв'язків і збільшення довговічності покриття.
Поверхня пористого мінерального порошку характеризуються дуже розвиненою системою мікропор і, як наслідок, наявністю на його поверхні мікрошероховатость у вигляді ребер і піків, що має сприяти більшій зчепленню мінерального матеріалу з органічним в'яжучим. Крім того, використання пористих мінеральних порошків, згідно з рядом досліджень, сприятиме збільшенню зсувостійкості і тріщиностійкості асфальтобетонних покриттів, що стає особливо актуальним для доріг, які працюють при високих літніх температурах з високими транспортними навантаженнями.
Таким чином, підвищення якості асфальтобетону за рахунок використання в його складі пористого техногенного мінерального порошку становить певний науковий і практичний інтерес.
У даній роботі представлені результати досліджень тонкодисперсних керамзиту і цеоліту з точки зору їх використання в складі асфальтобетону. Для проведення досліджень використовувалися мінеральні порошки з вапняку Єлецького родовища, тонкодисперсного керамзиту і цеоліту Холінского родовище, гранітний щебінь та відсів Янцівського гранітного кар'єру - Україна, бітум нафтовий дорожній в'язкий БНД 60/90, Саратовського нафтопереробного заводу.
Відомо, що взаємодія мінерального порошку з бітумом обумовлюється фізико-хімічними процесами, що відбуваються на межі розділу бітум - мінеральний матеріал, в силу яких на поверхні мінеральних часток утворюється тонка бітумна плівка, не тільки обволікає їх, а й здатна міцно зчіплюватися з ними [5, 6].
Зв'язки, що виникають між бітумом і поверхнею мінеральних частинок, мають першорядне значення для властивостей асфальтобетону. Тому найважливішою характеристикою мінерального порошку є його здатність до міцного зчеплення з в'язким [7,8].
Активність мінерального морошка при взаємодії з бітумом вивчали за величиною адсорбції порошками бітуму з бензольних розчинів різних концентрацій, а також за величиною десорбції з них бітуму. Кількість бітуму, хімічно пов'язаного з поверхнею мінерального порошку, визначали за різницею величини адсорбції і десорбції адсорбованого бітуму. За кількістю бітуму, що залишився на поверхні мінеральних часток після десорбції, судили про активність поверхні мінерального матеріалу. Величини адсорбції і десорбції характеризують активність процесів взаємодії мінеральних матеріалівз органічним в'яжучим. Десорбція проводитися в апараті Сокслета чистим бензолом до повного освітлення розчинника. Як видно з малюнка 1 найактивніша адсорбція компонентів бітуму йде на поверхні цеоліту. Так при концентрації бітуму в 9% -ому розчині величина його адсорбції поверхнею цеоліту складає 8,55 * 10-3 КГбіт / КГпор, а поверхнею вапняку і керамзиту 4,10 * 10-3 КГбіт / КГпор і 3,30 * 10-3 КГбіт / КГпор. Це може пояснюватися високою пористістю наповнювача і, очевидно, великою кількістю адсорбційних центрів на його поверхні, здатних адсорбувати компоненти бітуму. Капиллярно- пориста структура мінеральних зерен при інших рівних умовах значно збільшує кількість адсорбованого бітума.Наібольшая десорбція адсорбованого шару в'яжучого відбувається з поверхні вапняку і цеоліту. Однак навіть після десорбції на поверхні цеоліту залишається більше бітуму, ніж на поверхні вапняку і керамзиту. Після десорбції кількість органічного ніжущего, що залишився ні поверхні цеоліту склало 6,25 * 10-3 КГбіт / КГпор, а на поверхіості вапняку і керамзиту 2,1 * 10-3 КГбіт / КГпор і 2,7 * 10-3 КГбіт / КГпор. для вивчення впливу досліджуваного наповнювача на властивості композиту були приготовлені асфальтобетонні зразки типу Б. Результати випробувань наведені в таблиці 1. Таблиця 1Фізіко-механічні характеристики асфальтобетону з пористими мінеральними порошкаміПоказателіТребованія ГОСТМінеральний порошокІзвестнякКерамзітЦеолітПредел міцності п ри стисненні, МПа, при: + 20 ° С2,24,94,85,5 + 50 ° С1,02,02,43,00 ° С1210,510,89,8Водостойкость0,85 не менше 0,900,920,94Водонасищеніе,% 1, 5-4,02,23,32,9Набуханіе,% 0,040,40,3Длітельная водостойкость0,75 НЕ менее0,830,820,86Прочностние характеристики асфальтобетону з використанням цеоліту вище, ніж при використанні вапняку і керамзиту. Однак, завдання створення асфальтобетону, стійкого проти утворення деформацій при найвищих температурах, нерозривно пов'язана зі збереженням стійкості до утворення тріщин в зимовий час, тобто зі збереженням необхідної деформативности. Зразки асфальтобетону на наповнювачі з керамзиту, при температурі 50 ° С, мають міцність при стисненні трохи вище, ніж цей показник для асфальтобетону на вапняку. Міцність при стисканні при 50 ° С є непрямим показником зсувостійкості органоминерального композиту. Тому спираючись на отримані результати можна припустити, що при експлуатації дорожнього покриття в літній час ризик виникнення зсувних деформацій у вигляді хвиль, напливів, зрушень у асфальтобетону на наповнювачі з керамзиту буде дещо менше, ніж у асфальтобетону на вапняку. При порівнянні такого показника, як межа міцності при стисненні при 0 ° С видно, що найнижчою міцністю володіють зразки асфальтобетону на цеолітовий наповнювачі. Межа міцності при стисненні при 0 ° С вважають непрямим показником утворення тріщин при негативних температурах. Тому чим менше цей показник, тим менше буде вірогідність утворення тріщин при негативних температурах, внаслідок більшої пластичності асфальтобетона.Важнимі характеристиками дорожнього композиту є показники коефіцієнтів теплостійкості і тріщиностійкості. Ці показники визначають ступінь стабільності міцності асфальтобетону при зміні температури. Як відомо, недоліком асфальтобетону є велика залежність його властивостей від температури. При позитивних температурах асфальтобетон має властивості в'язко-пластичного матеріалу, а при негативних пружного. Тому важливо, щоб при коливаннях температури дорожній композит зберігав свої характеристики без істотних змін. Малюнок 2 - Показники коефіцієнтів теплостійкості (а), тріщиностійкості (б) асфальтобетону з мінеральному порошком: - вапняк; 2 - керамзит; 3 - цеолітПоказателі коефіцієнта теплостокості асфальтобетону на наповнювачі з цеоліту перевищують аналогічний показник дорожнього композиту на вапняку на 9.2%, і керамзиту на 7.4% .Показатель коефіцієнта тріщиностійкості дорожнього композиту на вапняку, вище, ніж цей показник у зразків асфальтобетону на керамзиті на 14.3%, і цеоліту на 37.1% .Аналізіруя отримані співвідношення можна зробити висновок, що дорожній композит з цеолітом відрізняються більшою стабільністю властивостей при перепадах температур у порівнянні з асфальтобетоном на відома, Пожалуйста, і на керамзиті, а отже, і великим терміном служби дорожнього покритія.Долговечность дорожніх асфальтобетонних покриттів багато в чому визначається зсувостійкість асфальтобетону в літню пору і його температурної трещиностойкостью взимку. Ці якості асфальтобетону можуть оцінюватися по межах міцності при +50 і 0 ° С. Однак підвищення міцності асфальтобетону, як правило, супроводжується зниженням його тріщиностійкості в період негативних температур.Поетому були досліджені зсувостійкість, тріщиностійкість і корозійна стійкість асфальтобетону, так як ці характеристики роблять істотний влияние на довговічність дорожніх асфальтобетонних покритій.Трещіностойкость асфальтобетону оцінювалася по межі міцності на розтягування при розколюванні. Результати випробувань представлені на рісункеРісунок 3 - Межа міцності асфальтобетону на розтягування при розколюванні з мінеральним порошків: 1 - цеоліт; 2 - вапняк; 3 керамзітТабліца 2Показателі зсувостійкості асфальтобетонаМінеральние порошкіКоеффіціент внутрішнього тертя асфальтобетону (tgφ), МПаПоказатель зчеплення при зсуві (Сл), МПаІзвестняк0,850.7Керамзіт0.820.76Цеоліт0,911,5Ісследованіе трещіно- і зсувостійкості асфальтобетону дозволило встановити, що при використанні керамзитового пилу і вапнякового мінерального порошку ці показники близькі, а при використанні цеоліту вищі, що свідчить про те, що цей мінеральний порошок краще дозволяє зберігати стабільність з войства асфальтобетону при коливаннях температур від 0 до +50 С.Коррозіонную стійкість асфальтобетону оцінювали по тривалій водостійкості і морозостійкості - до 50 циклів заморожування - оттаіванія.Іспитанія асфальтобетону на морозостійкість показали, що зразки з мінеральним порошком з цеоліту мають більш високі показники морозостійкості, ніж на вапняку і керамзиту. Після 15 циклів заморожування-відтавання падіння міцності дорожнього композиту щодо початкової міцності доставило: у зразків на керамзиті - 57%, на вапняку - 33,8%, на цеолітах - 9,2%. Після закінчення випробувань зниження міцності зразків асфальтобетону з наповнювачем з керамзиту склала - 62,6%, на вапняку - 45%, а з цеоліту - 22,2% .Зміна міцності асфальтобетону після 0, 25 і 50 циклів заморожування і відтавання показана в малюнку 4 малюнок 4 - Зміни міцності асфальтобетону при стисканні, після 0, 25 і 50 циклів заморожування і відтавання з досліджуваними мінеральними порошками Високі показники коефіцієнтів тривалої морозостійкості підтверджує отримані раніше результати за освітою на кордоні розділу фаз бітум- наповнювач стійких зв'язків, здатних протистояти дії води.Опит експлуатації асфальтобетонних покриттів показав, що вони особливо інтенсивно руйнуються в період тривалого зволоження, а також під час відлиг, яким передувало значне кількість знакозмінних коливань температур. Тому, застосування асфальтобетонів, більш стійких до впливу води, є одним з найважливіших факторів, що сприяють збільшенню термінів служби дорожніх покритій.На основі отриманих результатів по визначенню морозостійкості асфальтобетону можна зробити висновок, що асфальтобетон на наповнювачі з цеоліту на всьому протязі випробувань має досить високі показники корозійної стійкості, ніж асфальтобетон на наповнювачах з вапняку і керамзіта.Полученние експериментальні дані свідчать про те, що взаємо одействіе в'яжучого з досліджуваними пористими порошками, особливо цеолітом, йде більш активно. Особливості взаємодії пористих мінеральних матеріалів з бітумом призводять до того, що зв'язки між мінеральними частинками, що відбуваються через тонкі шари вузького бітуму, стають менш еластичними і більш стабільними по відношенню до температури. Тому інформативним випробуванням, що дозволяє отримати адекватну картину про еластичність або крихкість бітумних прошарків на зернах наповнювача буде дослідження сдвіго- і тріщиностійкості асфальтобетону після поперемінного заморожування-відтавання. Таблиця 3Показателі зсувостійкості асфальтобетону після циклів заморожування - відтавання образцовМінеральний порошокКоеффіціент внутрішнього тертя асфальтобетону (tgφ), МПаПоказатель зчеплення при зсуві (Сл), МПаЦікли заморожування і оттаіванія0255002550Цеоліт0,910,850,801,51,300,81Ізвестняк0.850,800,650.700,440,25Керамзіт0,820,640,530,760,680,30Рісунок 5 - Межа міцності асфальтобетону на розтягування при розколюванні після випробування на морозостійкість асфальтобетону Як і слід було очікувати найменша зміна показників через 50 циклів випробування характерно для з Залишити асфальтобетону на цеолітах, що може свідчити про збереження еластичності вяжущего.Прі використанні в якості мінерального порошку цеоліту поліпшується стійкість фізико-механічних характеристик асфальтобетону при зміні температури навколишнього середовища і покриття, що підтверджує отримані раніше дані про те, що пористі мінеральні порошки можуть бути ефективним сировиною для виробництва асфальтобетонних сумішей.