Повышение коррозионной устойчивости асфальтбетонных покрытий автомобильных дорог

Существующая дорожная инфраструктура во многих странах не достигла достаточно высокого уровня эксплуатации, в результате чего износ дорог увеличился, транспортные расходы выросли, и это отрицательно сказывается на развитии экономики. Эффективность сети автомобильных дорог может ускорить развитие сельского хозяйства, промышленности и торговли, возможности трудоустройства, получения образования.

В настоящее время общая протяженность сети автодорог Республики Узбекистан составляет более 184 тыс км. Из них 42695 км являются автодорогами общего пользования, более 52 % которых имеют асфальтобетонной покрытие. Основной причиной снижения сроков службы асфальтобетонных покрытий дорог является возникновение деформаций и разрушений под воздействием механических напряжений от транспортных средств и агрессивных растворов антигололедных реагентов, что связано с недостаточной коррозионной устойчивостью применяемых асфальтобетонов.

Асфальтобетон разрушается, при длительном или периодическом увлажнении, а также в результате попеременного замораживания и от -таивания. Более разрушительно действие воды, замерзающей в порах асфальтобетона, при этом увеличиваясь в объеме, она вызывает напря -жение в стенках пор [2].

По исследованиям химическая стойкость асфальтобетонного покрытия в отношении агрессивных сред определяется способностью битума противостоять агрессивной среде, степенью водонасыщения и набухания в агрессивной среде, коэффициентом диффузии, характери -зующим скорость проникновения среды в покрытие, устойчивостью к агрессивной среде минерального материала, сохранением прочностных свойств асфальтобетона.

Все традиционные и перспективные антигололедные реагенты взаимодействуют с компонентами асфальтобетона, разрушая его струк -туру и снижая важнейшие показатели его технологических свойств. Либо эти процессы протекают за счет увеличения количества полярных групп и растворимости отдельных компонентов битума, вызывая изме -нения в групповом составе битума, либо за счет уменьшения краевого угла смачивания, где в дальнейшем происходит химическое взаимодей -ствие и вымывание растворимых продуктов реакции карбоната кальция из тонкодисперсного известнякового наполнителя. [3]

Основной причиной снижения сроков службы асфальтобетонных покрытий дорог является возникновение деформаций и разрушений под воздействием реагентов, применяемых для предотвращения гололёда на поверхности дороги и автомобильных нагрузок. Как показали проведенные исследования, критериальной оценкой коррозионной устойчивости и долговечности дорожных покрытый может служить механическая долговечность контактной зоны, зависящая от адгезионной прочности. При этом процессы контактных взаимодействий на границе «заполнитель - растворная часть» должны быть рассмотрены с позиции кинетической теории прочности и с учетом комплексных факторов воздействия внешней среды (попеременного замораживания - оттаивания), что позволяет прогнозировать стойкость структуры асфальтобетона в атмосферных условиях, вызывающих разрушения покрытий дорог.

Установлено, что разрушение асфальтобетона начинается с нарушения контакта «заполнитель - растворная часть», при этом контактная зона играет существенную роль в долговечности асфальтобетона покрытий автомобильных дорог.

Выявлено, что в асфальтобетоне, подверженном коррозионному разрушению, присутствии внешних напряжений, вызванных транспортными нагрузками, обычно происходят сравнительно небольшие разрушения на его поверхности (отделение битумной пленки с нарушением контакта «битум -минеральный материал», выкрашивание, появление хрупкости), изменяется групповой состав битума в сторону увеличения содержания асфальтобетонов, в результате чего повышается температура размягчения. При этом ухудшаются пластические и адгезионные свойства битума и асфальтобетона, что способствует потере прочностных характеристик асфальтобетонных покрытий при отрицательных температурах. Разрушение асфальтобетона при различных циклических воздействиях среды (замораживание и оттаивание, намокание и высушивание) суммирует разрушения, происходящие при суммарном действии этих факторов.

Коррозионная устойчивость асфальтобетона во многом определяется прочностью сцепления (адгезией) битумных слоев с поверхностью минеральных частиц в присутствии воды. Устойчивое сцепление возможно только при химоадсорбционном взаимодействии битума с минеральным материалом.

При использовании битумов, не обеспечивающих необходимого сцепление с минеральными материалами, следует применяет добавки поверхностно-активных веществ или адгезионная, улучшающих сцепления и повышающих таким образом коррозионную устойчивость покрытия.

Большое влияние на коррозионную устойчивость оказывают свойства минерального порошка, обладающего наиболее развитой удельной поверхностью. Недостаточная водо- и морозостойкость асфальтобетонных покрытий является одним из основных факторов, ограничивающих применение различных местных материалов.

В настоящее время круг добавок, используемых в качестве ПАВ и в составе активирующих смесей значительно расширилась. Перед применением любой из них необходимо проводить предварительные испытания с целью определения оптимальной концентрации при использовании конкретных материалов.

Показатель сцепления асфальтобетона (активная составляющая сопротивления сдвигу) зависит от температуры и времени нагружены и в основном определяется вязкостью асфальтового вяжущего, то есть битума. Поэтому при введении адгезионных добавок в смесь показатель сцепления асфальтобетона повышается.

В настоящее время битумы, выпускаемые Ферганский нефтеперерабатывающими заводами в соответствии с требованиями действующего ГОСТ 22245-90 «Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия», гарантируют хорошее сцепление только с эталонным материалом – мрамором, представителем материалов основных пород.

Практика и многочисленные исследования показали, что в большинстве случаев этого недостаточно для обеспечения требуемой водо- и морозостойкости (коррозионной стойкости) асфальтобетонных покрытий, работающих в специфических условиях резких континентальных климата на китабский перевал Тахтакарачи. Рекомендуемых адгезионных добавки для обеспечение коррозионной стойкости асфальтобетонных покрытий получено из местного отхода производства Шуртанском ГХК. Объём отхода 800-900 тонн/год. Адгезионная добавка «Местных адгезионных добавки МАД» – однородная вязкая жидкость от светло-жёлтого до тёмно-коричневого цвета с характерным запахом, не расслаивается при хранении.

Рис-1. По пределу прочности при сжатии.    Рис-2. По водонасыщению.

Рис-3. График изменения коэффициент водостойкости и коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении асфальтобетонного образца отдельных составов

Результаты        испытания показывают, для исследуемых асфальтобетонной смеси по наилучшим показателям результатов испытаний образцов принято содержание адгезионных добавки 0,3% от массы битума.