Долговечность асфальтобетона в условиях воздействия агрессивных сред

Abstract

RU: Ефремов Сергей Всеволодович. Долговечность асфальтобетона в условиях воздействия агрессивных сред. - Рукопись. Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. – Украинская государственная академия железнодорожного транспорта, Харьков, 2010 г. На основе критического анализа состояния вопроса и проведённых экспери-ментальных исследований определён механизм разрушения асфальтобетона, рабо-тающего в условиях совместного воздействия агрессивных сред и механических нагрузок. В соответствии с этим механизмом агрессивные среды снижают долговечность асфальтобетона за счёт отслоения битумной плёнки от поверхности каменных материалов, то есть за счёт преодоления её сцепления с поверхностью. Установлено, что разрушающее действие агрессивных сред определяется их физическими поверхностными свойствами, от которых зависит интенсивность про-цессов разрушения асфальтобетона. На основании экспериментальных данных показано, что кислотные агрессив-ные среды проникают в битум и их диффузия сквозь слой битума усиливается в случаях: понижения рН среды (менее 6); уменьшения консистенции битума; умень-шения толщины плёнки битума. Определена связь между сцеплением битума с различными по природе мине-ральными поверхностями и долговечностью асфальтобетонов, в состав которых они входят. Сопротивление отслаивающему действию сред тем меньше, чем меньше краевой угол смачивания средой минеральной подложки и плёнок битума, то есть больше её активность. Принятые к исследованию среды по своей активности распределяются от большей к меньшей следующим образом: растворы ПАВ, серной кислоты, соляной кислоты, хлорида натрия, вода. Ранжирование сред по агрессивности их воздействия воспроизводится как при определении сцепления битума с минеральными материалами, так и при определении долговечности асфальтобетонов, испытанных в этих средах. Сцепление битумов с подложкой зависит от их консистенции. Во всех средах сцепление тем больше, чем выше марочная вязкость битумов одной природы, полученных по одной технологии, что обусловлено повышенным содержанием в них адгезионно-активных смол и асфальтенов, и чем ниже температура, что в свою очередь связано с усилением межмолекулярных связей на границе раздела фаз. Результатами испытаний по определению времени до разрушения асфальтобетона показано, что при уменьшении содержания битума и его вязкости, а также при увеличении содержания щебня в асфальтобетоне, то есть с последовательным переходом от асфальтобетонов типа «Г» к типам «В», «Б» и «А», снижается его устойчивость против действия агрессивных сред. Недоуп-лотнение асфальтобетонной смеси приводит к увеличению насыщения средой, что является причиной снижения коррозионной устойчивости асфальтобетона. Снижение температуры испытаний асфальтобетона уменьшает агрессивное действие сред, а при 0 С их действие, практически, не проявляется. Влияние сред на долговечность асфальтобетона обусловлено качеством сцепления битума с минеральной подложкой. Кинетическая сущность совместного воздействия механических напряжений и рабочих сред выражается в степени проявления их агрессивности в зависимости от уровней напряжённого состояния. С понижением уровня напряжённого состояния вклад сред в разрушение асфальтобетона возрастает, так как среды успевают смачивать стенки трещин, заполнять трещины и способствовать их развитию в соответствии с эффектом П. А. Ребиндера. Увеличение напряжения в асфальтобетоне уменьшает долю коррозионного действия сред, поскольку среды не успевают за развитием трещин. Решающим фактором при этом становятся механические нагрузки. Теоретически обоснована и экспериментально показана возможность регули-рования способности асфальтобетона противостоять разрушающему действию агрессивных сред. В качестве критерия оценки долговечности асфальтобетона, ра-ботающего в условиях действия агрессивных сред, предложен коэффициент устой-чивости (Ка.с.), представляющим собой отношение времени до его разрушения в среде ко времени до разрушения на воздухе при заданном напряжении. Результаты исследований положены в основу разработанных нормативных документов, утвер-ждённых Техническим советом Государственной службы автомобильных дорог Украины: «Експрес-метод визначення водостійкості асфальтобетонів дорожніх та аеродромних» МВ 218-02071168-607:2007 и «Методика по визначенню показника зчеплення бітумних в’яжучих з поверхнею скла та кам’яних матеріалів з викорис-танням ЕОМ» М 218-02071168-651:2008. EN: Yefremov Sergey Vsevolodovich. Longevity asphalt concrete in the conditions of influence of aggressive environments. - the Manuscript. The dissertation on competition of а scientific degree of Cand.Tech.Sci. on а speciality 05.23.05 - building materials and constructions. – The Ukrainian State Academy of Railway Transport, Kharkov, 2010. On the basis of the critical review of а condition of а question and the spent experimental researches the destruction mechanism asphalt concrete, working in the conditions of joint influence of aggressive environments and mechanical loadings is defined. It is established that destroying action of aggressive environments is defined by their physical superficial properties on which intensity of processes of destruction asphalt concrete depends. Chemical properties of aggressive environments strengthen intensity of these processes. Communication between coupling of bitumen with various by the nature mineral surfaces and durability asphalt concrete into which structure they are included is defined. By results of tests by definition of time before destruction asphalt concrete it is proved that at reduction of the maintenance of bitumen below its optimum quantity and its viscosity, and also at increase in the maintenance of rubble in asphalt concrete its stability against action of aggressive environments decreases. Undercompaction asphalt concrete to а mix leads to increase environment’s saturation that is at the bottom of decrease in corrosion stability asphalt concrete. Decrease in temperature of tests asphalt concrete reduces aggressive action of environments, and at 0 С action of environments, practically, stops.