Асфальтобетон на основе битумно-полисульфидного вяжущего, рассчитанный по объемному методу
Автор: Фомин А.Ю., Хомяков А.А.
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статья в выпуске: 7 (105), 2022 года.
Бесплатный доступ
Целью настоящего исследования является разработка новых асфальтобетонных смесей в системе объемно-функционального проектирования, с использованием в их составе битумных полисульфидных вяжущих (далее - БПВ). Методы исследования. На первом этапе проводились исследования БПВ различных марок для определения температуры хрупкости методом Фрааса и температуры размягчения методом кольца и шара. На втором этапе проводились исследования БПВ с целью установления его соответствия требованиям, предъявляемым к маркам вяжущих по ПГ. Определялись следующие показатели: температура вспышки методом открытого тигля Кливленда; динамическая вязкость, которая определяется как отношение между приложенным напряжением сдвига и скоростью сдвига битумного вяжущего; сдвиговая устойчивость с помощью динамического сдвигового реометра DSR, метод определения которого заключается в оценке сдвиговой устойчивости битумного вяжущего путем осциллирующей сдвиговой деформации образца и определения значений комплексного модуля сдвига и фазового угла; битума и определение эффекта этого воздействия на битум путем сравнения физико-химических показателей битума, полученных до и после воздействия; температуры старения по методу ПАВ, заключающейся в воздействии на образцы битумных вяжущих повышенной температуры и давления с целью моделирования процессов старения в течение срока эксплуатации в дорожном покрытии от 5 до 10 лет; усталостной прочности, которая определяется на состаренном по методу ПАВ битумном вяжущем; низкотемпературной стойкости, метод определения которой заключается в оценке низкотемпературных свойств битумного вяжущего путем определения комплексного модуля сдвига в диапазоне частот при различных температурах и определения значений жесткости S(t) и параметра m. На заключительном этапе подбирались составы асфальтобетонной смеси и проводились испытания на стойкость к колееобразованию путем прокатки нагруженного колеса по испытуемому образцу при необходимой температуре и определения глубины колеи после 10000 циклов нагрузки (20000 проходов колеса) или до достижения предельного значения.
Модификация, сера, битум, асфальтобетон, асфальтобетонная смесь, объемно-функциональная система проектирования, полисульфиды
Короткий адрес: https://sciup.org/143182693
IDR: 143182693 | DOI: 10.4123/CUBS.105.12
Список литературы Асфальтобетон на основе битумно-полисульфидного вяжущего, рассчитанный по объемному методу
- Nikolaev, A. G. Investigation of the durability of asphalt concrete based on low-strength crushed stone reinforced with sulfur / A. G. Nikolaev, A. Yu. Fomin, V. G. Khozin // Proceedings of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. - 2015. - No. 2 (32). - S. 256-260. https://elibrary.ru/download/elibrary_24059691_47084023.pdf
- Khafizov, E. R. The use of polymer-asphalted concrete coatings on the roads of the Republic of Tatarstan / E. R. Khafizov, A. Yu. Fomin // Proceedings of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. - 2015. - No. 4 (34). - S. 312-316. https://elibrary.ru/download/elibrary_24853107_70706002.pdf
- Khafizov E. R., Vdovin E. A., Ilyina O. N., Fomin A. Yu. Studies of the physical and mechanical properties of multi-crushed asphalt concrete based on polymer-bitumen binders // Proceedings of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. - 2016. - No. 1 (35). - S. 211-215. https://cyberleninka.ru/article/n/issledovaniya-fiziko-mehanicheskih-svoystv-mnogoschebenistyh-asfaltobetonov-na-osnove-polimerno-bitumnyh-vyazhuschih/viewer
- Fomin, A. Yu. New sulfur-containing materials for road construction / A. Yu. Fomin, V. G. Khozin // Construction materials. - 2016. - No. 12. - P. 80-82. https://elibrary.ru/download/elibrary_27656935_23919351.pdf
- Fomin, A. Yu. Asphalt concrete for road works based on low-grade crushed stone reinforced with sulfur / A. Yu. Fomin // Proceedings of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. - 2017. - No. 4 (42). - S. 314-320. https://elibrary.ru/download/elibrary_30604729_96022622.pdf
- Lee J.S. et al. Asphalt binder performance grading of North Korea for Superpave asphalt mix-design // Int. J. Pavement Res. Technol. Chinese Society of Pavement Engineering, 2018. Vol. 11, No. 6. P. 647–654. https://doi.org/10.1016/j.ijprt.2018.06.004.
- Ali H., McCarthy L.M., Welker A. Performance of hot in-place recycled Superpave mixtures in Florida, Constr. Build. mater. Elsevier Ltd, 2013. Vol. 49. P. 618–626. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.08.043.
- Dan H.C. et al. Meso-scale study on compaction characteristics of asphalt mixtures in Superpave gyratory compaction using SmartRock sensors // Constr. Build. mater. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 262. P. 120874. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120874.
- Han D., Wei L., Zhang J. Experimental Study on Performance of Asphalt Mixture Designed by Different Method // Procedia Eng. Elsevier B.V., 2016. Vol. 137. P. 407–414. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.01.275.
- Al-Khateeb G.G., Ghuzlan K.A., Al-Barqawi M.O. Effect of Superpave restricted zone on volumetric and compaction properties of asphalt mixtures // Int. J. Pavement Res. Technol. Chinese Society of Pavement Engineering, 2017. Vol. 10, No. 6. P. 488–496. https://doi.org/10.1016/j.ijprt.2017.03.004.
- Dan H.C. et al. Experimental investigation on dynamic response of asphalt pavement using SmartRock sensor under vibrating compaction loading // Constr. Build. mater. Elsevier Ltd, 2020. Vol. 247. P. 118592. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118592.
- Perez-Jiménez F. et al. Effect of compaction temperature and procedure on the design of asphalt mixtures using Marshall and gyratory compactors // Constr. Build. mater. 2014. Vol. 65. P. 264–269. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.04.135
- Wang X. et al. Characterization of particle movement in Superpave gyratory compactor at meso-scale using SmartRock sensors // Constr. Build. mater. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 175. P. 206–214. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.146.
- Zhang C. et al. Compaction characteristics of asphalt mixture with different gradation type through Superpave Gyratory Compaction and X-Ray CT Scanning // Constr. Build. mater. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 129. P. 243–255. https://doi.org/10.1016/j.conbuildnaat.2016.10.098.
- Tutu, K. A., Ntramah, S., & Tuffour, Y. A. (2022). Superpave performance graded asphalt binder selection for asphalt mixture design in Ghana. ScientificAfrican, 17. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2022.e01348.
- Khedr, S., & Saudy, M. (2023). Development of superpave regional implementation framework in developing countries with hot and arid climates: Egyptian case study. Case Studies in Construction Materials, 18, e01772. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01772.
- Liu, S., Cao, W., Li, X., Li, Z., & Sun, C. (2018). Principle analysis of mix design and performance evaluation on Superpave mixture modified with Buton rock asphalt. Construction and Building Materials, 176, 549–555. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2018.05.045.
- Zeiada, W., Liu, H., Ezzat, H., Al-Khateeb, G. G., Shane Underwood, B., Shanableh, A., &Samarai, M. (2022). Review of the Superpave performance grading system and recent developments in the performance-based test methods for asphalt binder characterization. ConstructionandBuildingMaterials, 319, 126063. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2021.126063.
- Ghuzlan, K. A., Al-Mistarehi, B. W., & Al-Momani, A. S. (2020). Rutting performance of asphalt mixtures with gradations designed using Bailey and conventional Superpave methods. ConstructionandBuildingMaterials, 261, 119941. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2020.119941.
- Jitsangiam, P., Chindaprasirt, P., &Nikraz, H. (2013). An evaluation of the suitability of SUPERPAVE and Marshall asphalt mix designs as they relate to Thailand’s climatic conditions. Construction and Building Materials, 40, 961–970. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2012.11.011.
- Azzam, M. O. J., & Al-Ghazawi, Z. (2015). Evaluation of incorporating oil shale filler aggregate into hot mix asphalt using Superpave mix design. Construction and Building Materials, 101, 359–379. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2015.10.071.
- Asi, I. M. (2007). Performance evaluation of SUPERPAVE and Marshall asphalt mix designs to suite Jordan climatic and traffic conditions. Construction and Building Materials, 21(8), 1732-1740. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2006.05.036.
- Khosla, N. P. & Ayyala, D. (2013). A Performance-based Evaluation of Superpave Design Gyrations for High Traffic Surface Mixes. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 104, 109–118. https://doi.org/10.1016/J.SBSPRO.2013.11.103.
- Kiryukhin, G. N. Pros and cons of the Superpave asphalt concrete design system / G. N. Kiryukhin, R. B. Dzhumanov // Association of Asphalt Concrete Researchers: Collection of articles and reports of the Annual Scientific Session, Moscow, January 01 - 31, 2014 of the year. - Moscow: Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI), 2014. - P. 72-83. http://www.vptechnologiesllc.com/files/Superpave_.pdf
- Trautvain A.I., Akimov A.E., Denisov V.P., Lashin M.V. Features of the method of volumetric design of asphalt concrete using Superpave technology // Bulletin of the Belgorod State Technological University. V.G. Shukhov. - 2019. - No. 3. - P. 8-14. – https://doi.org/10.34031/article_5ca1f62f6b9a09.67742444.
- Singh, D., &Girimath, S. (2016). Investigation of rheological properties and Superpave PG of PMB mixed with reclaimed asphalt pavement binders. Construction and Building Materials, 126, 834–842. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2016.09.084.
- Rys, D., Jaczewski, M., Pszczola, M., Jaskula, P., & Bankowski, W. (2020). Effect of bitumen characteristics obtained according to EN and Superpave specifications on asphalt mixture performance in low-temperature laboratory tests. ConstructionandBuildingMaterials, 231, 117156. https://doi.org/10.1016/J.CONBUILDMAT.2019.117156.
- Ezzat E.N., Abed A.H. Enhancement rheological properties of asphalt binder modified with hybrid polymers according to superpave system // Mater. TodayProc. Elsevier Ltd., 2019. Vol. 20. P. 572–578. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.09.191.
- Fomin, Alexey Yurievich. Bitumen polysulfide binders for road asphalt concrete: Abstract of the thesis. ... candidate of technical sciences: 05.23.05 / Kazan. State. architect.-builds. acad. - Kazan, 2004. - 23 p.URL: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01002665089?page=1&rotate=0&theme=white
- GOST 9128-2013 « Asphaltic concrete and polimer asphaltic concrete mixtures, asphaltic concrete and polimer asphaltic concrete for roads and aerodromes. Specifications». URL: https://www.mos.ru/upload/documents/files/6414/GOST9128-2013.pdf
- Gayfutdinov, R. F. Research of abrasive wear of crushed stone for highways / R. F. Gayfutdinov, E. R. Khafizov // Proceedings of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. - 2020. - No. 1 (51). - S. 128-137. https://elibrary.ru/download/elibrary_43880522_42131936.pdf.
- Gayfutdinov, R. Pavement wear process and abrasive wear resistance of asphalt concrete / R. Gayfutdinov, G. Bajmukhametov, E. Hafizov // E3S Web of Conferences Volume 274 (2021): 2nd International Scientific Conference on Socio-Technical Construction and Civil Engineering (STCCE - 2021), Kazan, April 21–28, 2021. Vol. 274. - France: EDP Sciences, 2021. - P. 2008. – https://doi.org/10.1051/e3sconf/202127402008.
- Gayfutdinov, R. F. Approbation of existing methods for assessing the wear resistance of crushed stone on the example of stone materials used in the Republic of Tatarstan / R. F. Gayfutdinov, E. R. Khafizov // Proceedings of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. - 2019. - No. 4 (50). - S. 427-434. https://elibrary.ru/download/elibrary_41580947_29759957.pdf
- GOST 11506-73 «Petroleum asphalt. Method for determination of softening point by ring and ball». URL: https://ohranatruda.ru/upload/iblock/780/4294852826.pdf
- GOST 33143-2014 «Automobile roads of general use. Viscous road petroleum bitumens. Method for determination of Fraas brittleness temperature». URL: https://www.mos.ru/upload/documents/files/795/GOST33133-2014.pdf
- GOST 33141-2014 «Automobile roads of general use. Viscous road petroleum bitumens. Determination of flash points. Cleveland open cup method». URL: https://matest.ru/uploads/russian-standards/GOST33141.pdf
- GOST R 58400.1-2019 «Automobile roads of general use. Petroleum-based bitumen binder. Specifications based on operational temperature range». URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293729/4293729349.pdf
- GOST 33137-2014 «Automobile roads of general use. Viscous road petroleum bitumens. Method for determination of dynamic viscosity by rotational viscometer». URL: https://matest.ru/uploads/russian-standards/GOST33137.pdf
- GOST R 58400.10-2019 «Automobile roads of general use. Petroleum-based bitumen binders. Method for determination of the properties using a dynamic shear rheometer (DSR)». URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293729/4293729345.pdf
- GOST 33140-2014 «Automobile roads of general use. Viscous road petroleum bitumens. Method for determining the aging under high temperature and air (method RTFOT)». URL: https://matest.ru/uploads/russian-standards/GOST33140.pdf
- GOST R 58400.5-2019 «Automobile roads of general use. Petroleum based bitumen binders. Method of aging under the action of pressure and temperature (PAV)». URL: https://matest.ru/uploads/russian-standards/GOSTR58400.5-19.pdf
- GOST R 58400.9-2019 «Automobile roads of general use. Petroleum-based bitumen binders. Method for determination of tow temperature properties using dynamic shear rheometer (DSR)». URL: https://matest.ru/uploads/russian-standards/GOSTR58400.9-19.pdf
- Trautvain A.I., Akimov A.E., Denisov V.P., Lashin M.V. Features of the method of volumetric design of asphalt concrete using Superpave technology // Bulletin of the Belgorod State Technological University. V.G. Shukhov. - 2019. - No. 3. - P. 8-14. – https://doi.org/10.34031/article_5ca1f62f6b9a09.67742444.
- GOST R 58401.1-2019 «Automobile roads of general use. Asphalt mixtures and asphalt concrete for road pavement. Volumetric-functional design system. Technical requirements». URL: https://www.mos.ru/upload/documents/files/7764/GOSTR584011-2019.pdf
- GOST R 58401.13-2019 «Automobile roads of general use. Asphalt mixtures and asphalt concrete for road pavement. Method for preparation of specimens using gyratory compactor». URL: https://matest.ru/uploads/russian-standards/GOSTR58401.13-19.pdf
- GOST R 58406.3-2020 «Automobile roads of general use. Asphalt mixtures and asphalt. Method for determining the resistance to rutting by rolling a loaded wheel». URL: https://matest.ru/uploads/russian-standards/GOSTR58406.3-20.pdf