Работоспособность асфальтобетонных автомобильных дорог
Автор: Солиев Р.Х., Валиева Г.Ф., Нурматов А.Б.
Журнал: Мировая наука @science-j
Рубрика: Основной раздел
Статья в выпуске: 5 (14), 2018 года.
Бесплатный доступ
В статье приводятся результаты исследований впервые разработанных эффективных составов композиционных материалов, наполненных механоактивированными природными песками и другими ингредиентами, позволяющие повышению прочностных свойств, теплостойкости, сдвигоустойчивости и трещиностойкости и в целом работоспособности и долговечности асфальтобетонных композиционных покрытий дорог, мостов и аэродромов.
Физико-механические свойства, теплостойкость, композиция, наполнители, механоактивация ингредиентов, сдвигоустойчивость, трещиностойкость, работоспособность, долговечность, асфальтобетонные композиции
Короткий адрес: https://sciup.org/140289283
IDR: 140289283
Текст научной статьи Работоспособность асфальтобетонных автомобильных дорог
Введение. С точки зрения технологии получения и формирования физико-механических характеристик асфальтобетонных покрытий особо важную роль играют свойстве природных песков, их гранулометрический состав, насыпная и истинная плотность, удельная поверхность, а также шероховатость поверхности зёрен(частиц).[1-6].
Цель работы. Исследование механоактивации природных песков и их влияние на физико-механические свойства композиций для асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и на работоспособность последнего.
Объект и методы исследований .
Таблица 1
Поверхностные и объёмные свойства местных природных песков
|
Месторожден ия природного песка |
Удельная поверхность см2/г |
Насыпная плотность кг/м3 |
Плотн ость кг/м3 |
|
|
Чирчикский |
382 |
1452 |
2345 |
|
|
Язяванский |
418 |
1486 |
2286 |
|
|
Янгиерский |
402 |
1482 |
2312 |
|
|
Чиназский |
396 |
1461 |
2324 |
|
|
Остаток на сите №014 |
||||
Механоактивацию природных песков осуществляли на дисмембраторной установке НТК «Фан ва тараккиёт», разработанной к.т.н. Негматовым Н.С.
Дисмембраторный активатор работает с постоянной скоростью n=1500 об/мин. Для установления оптимального режима нами проводились эксперименты по активации выбранных природных песков. Учитывая то, что эти пески достаточно мелкозернистые, для активации их поверхности выбирали истирающий принцип установки при различных нагрузках. Для этого загрузку дисмембратора осуществляли песком порциями от 1 до 5 кг в минуту с интервалом 1 кг. Зазор между пальцами ротора и статора дисмембратора составлял 0,2 мм.
Результаты исследований и их обсуждение . Наиболее оптимальный режим как с точки зрения механоактивации, так и с позиции трудо-и энергозатрат наблюдаются при зазоре между ротором и статором 0,2 мм. Загрузку можно принять 3 кг/мин. При большоей загрузке, хотя и наблюдается дальнейшее увеличение степени активации всех видов песков , но требуются большие энерго- и трудо затраты. Кроме того, наблюдается значительное нагревание установки, требующее его остановку на охлаждение.
Из таблицы 2 видно, что как с увеличением коэффициента загрузку, так и при увеличений продолжительности обработки, наблюдается существенного снижение насыпной плотности песков всех видов, которое свидетельствуют о увеличении удельной поверхности дисперсной массы, характеризующейся степенью активации поверхностей их частиц.
Как видно из результатов проведенных исследований, оптимальным количеством загрузки дисмембратора является по загрузка 3 кг в минуту. При такой загрузке достигается наиболее высокая дисперсность и удельная поверхность активированных песков(таблица 2).
Так закономерность объясняется тем, что при малых дозах загрузки дисмембратоа, то есть менее 3 кг/мин., частицы песка не могут польностью запольнять пространсво между пальцами ротора и статора. При этом они в первую очередь ударяются, раскалываются, а потом проскальизивают без существенного измельчения. При больших дозах загрузки, то есть более 3 кг/мин., часть песка выходит из дисмембратора не попадая в зазор между ротором и статором и общая дисперсность выходящего материала остается невысокой.
Таблица 2
Влияние режима обработки на механоактивации природных песков
|
№ |
Изменение свойств песка различных месторождений |
Влияния режима обработки (t,мин.) при различных коэффициентах заполнения на механоактивацию природных песков |
|||||
|
0 |
1 |
2,5 |
5,0 |
7,5 |
10 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
Коэффициент заполнения 0,25 |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1.1 |
Чирчикский |
||||||
|
1.1.1 |
Остаток насите №014 по массе |
22.5 |
21.4 |
20.1 |
18,4 |
18,2 |
17,8 |
|
1.1.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1452 |
1432 |
1418 |
1406 |
1405 |
1404 |
|
1.2 |
Язьяванский |
||||||
|
1.2.1 |
Остаток насите №014по массе, % |
26,5 |
24,2 |
21,3 |
18,2 |
17,5 |
17,2 |
|
1.2.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1486 |
1454 |
1432 |
1428 |
1412 |
1407 |
|
1.3 |
Янгиерский |
||||||
|
1.3.1 |
Остаток насите № 014 |
18,6 |
16,8 |
15,6 |
12,3 |
11,9 |
11,6 |
|
1.3.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1482 |
1468 |
1455 |
1432 |
1415 |
1408 |
|
1.4 |
Чиназский |
||||||
|
1.4.1 |
Остаток насите № 014 |
2,4 |
2,2 |
1,8 |
1,4 |
1,3 |
1,2 |
|
1.4.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1461 |
1454 |
1422 |
1410 |
1408 |
1406 |
|
2 |
Коэффициент заполнения 0,5 |
||||||
|
2.1 |
Чирчикский |
||||||
|
2.1.1 |
Остаток насите №14 |
22,5 |
20,2 |
19,3 |
17,2 |
16,8 |
16,5 |
|
2.1.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1452 |
1424 |
1414 |
1396 |
1392 |
1388 |
|
2.2 |
Язьяванский |
||||||
|
2.2.1 |
Остаток на сите №014 |
26,5 |
22,1 |
18,4 |
16,1 |
15,2 |
15,0 |
|
2.2.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1486 |
1438 |
1421 |
1416 |
1405 |
1401 |
|
2.3 |
Янгиерский |
||||||
|
2.3.1 |
Остаток на сите № 014 |
18,6 |
14,1 |
12,9 |
9,2 |
8,4 |
8,3 |
|
2.3.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1482 |
1452 |
1446 |
1424 |
1402 |
1398 |
|
2.4 |
Чиназский |
||||||
|
2.4.1 |
Остаток на сите № 014 |
2,4 |
1,8 |
1,4 |
1,1 |
1,1 |
1,0 |
|
2.4.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1461 |
1442 |
1405 |
1402 |
1398 |
1395 |
|
3 |
Коэффициент заполнения 0,75 |
||||||
|
3.1 |
Чирчикский |
||||||
|
3.1.1 |
Остаток на сите № 014 |
22,5 |
21,8 |
18,1 |
15,9 |
14,9 |
14,8 |
|
3.1.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1452 |
1431 |
1418 |
1409 |
1403 |
1400 |
|
3.2 |
Язьяванский |
||||||
|
3.2.1 |
Остаток насите №014 |
26,5 |
20,2 |
17,8 |
15,3 |
14,8 |
14,5 |
|
3.2.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1486 |
1428 |
1419 |
1409 |
1402 |
1398 |
|
3.3 |
Янгиерский |
||||||
|
3.3.1 |
Остаток на сите №014 |
18,6 |
13,3 |
12,6 |
8,8 |
8,1 |
7,9 |
|
3.3.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1482 |
1448 |
1439 |
1416 |
1396 |
1395 |
|
4.4 |
Чиназский |
||||||
|
4.4.1 |
Остаток насите №014 |
2,4 |
1,7 |
1,3 |
1,0 |
0,9 |
0,9 |
|
4.4.2 |
Насыпная плотность кг/м3 |
1461 |
1439 |
1400 |
1395 |
1388 |
1384 |
Исходя из выше изложенного, за оптимальные количество загрузки дисмембратора при режиме работы 1500 об/мин и зазоре между ротором и статором 0,2 мм можно принять 3 кг/мин. При этом часовая производительность дисмембратора составит 180 кг механоактивированного песка в час.
Результаты влияния зазоара между ротором и статором на гранулометрический состав песков приведены в таблице 3.
Таблица 3
|
Месторождения природного песка |
До обработки |
Зазор между ротором и статором, мм |
||||||
|
0,05 |
0,10 |
0,15 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
||
|
Остаток на сите №014,% |
||||||||
|
Чирчикское |
22,5 |
22,0 |
20,7 |
18,9 |
16,5 |
17,8 |
19,8 |
21,1 |
|
Язъяванское |
26,5 |
24,8 |
22,4 |
18,1 |
15,0 |
16,3 |
17,9 |
21,8 |
|
Янгиерское |
18,6 |
16,8 |
14,1 |
8,9 |
8,3 |
9,7 |
13,9 |
14.1 |
|
Чиназское |
2,4 |
2,0 |
1,8 |
1,3 |
1,0 |
1,1 |
1,32 |
1,6 |
Механизм механоактивации при обработке минералов и природных песков на дисмембраторной установке можно изобразить, как показано нарисунка 1.
При ударно-истирающем режиме обработки активация происходит в основном за счёт образования новых поверхностей с незначительным изменением гранулометрического состава, а при обработке ударно-раскалывающем-истирающем режиме активация происходит как за счёт изменения гранулометрического состава, так и обнажения новых поверхностей.
Модельная схема морфологических изменений формы частиц и рельефа поверхностей природных песков при обработке в дисмембраторном активаторе
Рис 1. а) исходная (природная, с окатанной поверхностью) форма частиц; б) форма частиц при ударно-истирающем режиме; в) форма частиц при ударно-раскалывающем-истирающем режиме
Рисунок 1 - Модельная схема морфологических изменений формы частиц и рельефа их поверхностей природных песков при обработке в диссмембраторном активаторе.
Механические свойства асфальтобетонных композиций, главным образом, зависят от химического и гранулометрического составов, степени механоактивации и свойств вяжущего.
Исходя из сказанного, нами было изучено влияние механоактивации на прочностные показатели асфальтобетонных покрытий. В частности, зависимость предела прочности при сжатии от степени загрузки дисмембратора при мехаоактивации песков и влияние механоактивации на прочность асфальтобетонных покрытий при сдвиге.
Как видно из хода кривых рисунка 2, при использовании механоактивированных песков наблюдается увелиение прочности при сжатии асфальтобетонных покрытий, содержащих пески, полученные при загрузке дисмембратора до 3 кг/мин. Дальнейшее увеличение загрузки дисмембратора до 5 кг/мин. Приводит к плавному снижению этого показателя.
Такая закономерность объясняется тем, что при загрузке дисмембратора до 3 кг/мин., в силу оптимального режима работы происходит интенсивное измельчение загружаемых материалов и их активация за счёт появления новых поверхностей и увеличения общей удельной поверхности. При дальнейшем увеличении загрузки дисмембратора до 5 кг/мин., как было сказано выше, часть первоначально подаваемого сырья выходит из дисмембратора не попадая в зазор между ротором и статором, то есть в неизмельченном состоянии. В результате этого общая удельная поверхность изменяется незначительно.
Зависимость предела прочности при сжатии асфальтобетонных покрытий от степени загрузки дисмембратора при механоактивации
Рис 2.
Степень загрузки, кг/мин Песок чирчикс чиназс
|
кий; |
кий; |
|
язъяванс |
янгие |
|
кий; |
рский |
Зависимость предела прочности при сдвиге асфальтобетонных покрытий от степени загрузки дисмембратора при механоактивации
Рис 3.
,4
Степень загрузки, кг/мин чиназский
;
янгиерски й
чирчикский; язъяванский
;
Как видно из кривых рисунка 3, механоактивация песков существенно влияет и на предел прочности при сдвиге асфальтобетонных покрытий. При увеличении степени загрузки дисмембратора от 1 до 3 кг/мин, предел прочности при сдвиге возрастает от 0,6; 0,8; 0,9 МПа до 0,8; 0,9; 10 соответственно.
Исходя из вышеизложенного нами предлагается использовать механоактивированные мелкомодульные природные пески как минеральные наполнители для щебенистого или гравистого асфальтобетона для повышения свойств асфальтобетона в небольших количествах(5-10%).
Анализируя кривые 2 и 3, можно сделать заключение, что местные природные речные и барханные пески могуть быть успешно использовании качестве наполнителей в асфальтобетонных покрытиях после из механактивации в дисмембраторной установке.
Заключение.
Таким образом, введение в состав композиции механоактивированных песков, как речных, так и барханных, позволяет повышать свойства разрабатываемых композиций и работоспособности асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог.
Список литературы Работоспособность асфальтобетонных автомобильных дорог
- Негматов С.С., Собиров Б.Б., Иноятов К.М., Салимсаков Ю.А. Композиционные асфальтобетонные материалы для покрытия дорог // Ташкент: ГУП «Фан ва тараккиёт», 2012.
- Негматов С.С., Собиров Б.Б., Абдуллаев А.Х.,Рахмонов Б.Ш., Иноятов К.М.,Салимсаков Ю.А. Модифицированные битумные композиции многофункционального назначения // Ташкент: ГУП «Фан ва тараккиёт», 2012.
- Sobirov A.B., Rahmonov B.Sh., Abdullayev A.X., Inoyatov K.M., Salimsakov Y.A., Mahkamov D.I., Soliyev R.X. Study of composition and technology of highly filled composite polymeric materials for asphalt roads, which can be used in hot climates and increasing their operation life. European polymer congress in 2011. XII congress of the specialized group of polymers., / Congress program, june 26 - jule 1, 2011, Granada, Spain.
- Negmatov S.S., Sobirov B.B., Rakhmonov B.Sh., Negmatov J.N., Inoyatov K.M., Negmatova M.I., Salimsakov J.A., Makhkamov D.I., Soliev R.X. Composite Materials Based On Soft Organic And Inorganic Ingredients For Increasing The Durability Of Roads6th INTERNATIONAL CONFERENCE Times of Polymers (TOP) Composites AIP Conf.Proc. 2012 Americcan Institute of Physics. p. 319-321.
- Sayibjan Negmatov, Kakhramon Inoytov, Lochin Oblakulov, Shukhrat Bozorboyev, Bahodir Sobirov, Bakhrom Rakhmonov, Jahongir Negmatov, Dilshod Makhkamov, Rustam Soliev, Andrey Lisenko. Research And Development Of Technologies Of Obtaining The Mechanically Activated Powder Based On Natural Ingredients And Dune Sand For Production Of Sealing Composite Cements And Composite Materials For Various Purposes. International Porous and Powder Materials Symposium and Exhibition, PPM 2013, September 3-6, 2013 в г. Измире.
- Патент. «Битумная композиция». № IАР 04848 от 26.12.2014. Негматов С.С., Махкамов Д.И., Солиев Р.Х.,Собиров Б.Б., Абдуллаев А.Х., Гулямов Г., Салимсаков Ю.А., Облакулов Л.Н., Шодиев Х.Р., UZ.
