Влияние адгезионной добавки и природы наполнителя на межфазное взаимодействие и усталостные параметры асфальтовых вяжущих
Автор: Горбатова В.Н., Гордеева И.В., Дударева Т.В., Красоткина И.А.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов
Статья в выпуске: 5 т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Введение. В работе исследовано влияние адгезионной добавки и природы наполнителя на усталостную долговечность и межфазное взаимодействие в асфальтовых вяжущих. Материалы и методы исследования. Для битума марки БНД 100/130 и асфальтовых вяжущих (АВ) на его основе, содержащих наполнители различной природы, на реометре динамического сдвига выполняли: а) частотную развертку в диапазоне частот от 0,1 до 100 рад/с при деформации (у) 0,05% при температурах от 30 до -10°С с шагом 10°С; б) циклические испытания (LAS test) при температурах от 16 до 1°С с шагом 3°С. Асфальтовые вяжущие готовили смешением битума (3 мин; 160°С и 600 об/мин) и наполнителя (объемная доля наполнителя 0,275). Для исследования влияния адгезионной добавки (АД) на свойства битума и асфальтовых вяжущих ее в количестве 0,7% вводили в битум до наполнителя. Расчет кривой накопления повреждений при циклических нагрузках проводили по двум моделям теории VECD (система моделирования повреждений вязкоупругой сплошной среды): рассеянной энергии деформации и энергии псевдодеформации. Результаты и обсуждение. Исследовано влияние природы и свойств наполнителя, адгезионной добавки, температуры и частоты испытаний на параметр мефжазного взаимодействия K-B-G* и толщину адсорбированного слоя d. Проанализировано накопление повреждений в образце при циклических нагрузках и поведение усталостных параметров в зависимости от температуры испытаний при двух вариантах определения параметра а.
Асфальтовое вяжущее, наполнитель, межфазное взаимодействие, толщина адсорбированного слоя, усталостные параметры
Короткий адрес: https://sciup.org/142243179
IDR: 142243179 | DOI: 10.15828/2075-8545-2024-16-5-415-430
Список литературы Влияние адгезионной добавки и природы наполнителя на межфазное взаимодействие и усталостные параметры асфальтовых вяжущих
- Колбановская А.С., Михайлов В.В. Дорожные битумы. Москва: Транспорт, 1973. 261 с.
- Пыриг Я.И. A review of methods for evaluating the adhesion of bitumen to stone materials // Вісник ХНАДУ. 2019. 85:73-85. https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2019.85.0.73
- Cardone F., Frigio F., Ferrotti G., Canestrar F. Influence of mineral fillers on the rheological response of polymer-modified bitumens and mastics // Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition). 2015; 2(6):373–381. https://doi.org/10.1016/j.jtte.2015.06.003
- Chen M., Javilla B., Hong W., Pan C., Riara M., Mo L. Rheological and Interaction Analysis of Asphalt Binder, Mastic and Mortar // Materials. 2019; 12 (1):128. https://doi.org/10.3390/ma12010128
- Guo M., Tan Y. Interaction between asphalt and mineral fillers and its correlation to mastics’viscoelasticity // International Journal of Pavement Engineering. 2021; 22(1):1–10. https://doi.org/10.1080/10298436.2019.1575379
- Guo M., Bhasin A., Tan Y. Effect of mineral fillers adsorption on rheological and chemical properties of asphalt binder // Construction and Building Materials. 2017; 141:152–159. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.02.051
- Palierne J.F. Linear rheology of viscoelastic emulsions with interfacial-tension // Rheologica Acta. 1990; 29(3):204–214.
- Hintz C., Velasquez R., Johnson C., Bahia H. Modification and validation of linear amplitude sweep test for binder fatigue specification // Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board. 2011; 2207:99–106. https://doi.org/10.3141/2207-13
- Riccardi C., Falchetto A.C., Wistuba M.P. Comparison of fatigue test methods on asphalt mastic. In book: Functional Pavement Design. Proceedings of the 4th Chinese-European Workshop on Functional Pavement Design. 2016. ISBN 9781138029248.
- Christensen D.W., Tran N. Relationships Between the Fatigue Properties of Asphalt Binders and the Fatigue Performance of Asphalt Mixtures. NCHRP RESEARCH REPORT 982. 2022. Washington, DC. ISBN 978-0-309-09342-2. https://doi.org/10.17226/26302
- Schapery R. A. A theory of mechanical behavior of elastic media with growing damage and other changes in structure // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1990; 38(2):215–253. https://doi.org/10.1016/0022-5096(90)90035-3
- AASHTO T391-20. Standard Method of Test for Estimating Fatigue Resistance of Asphalt Binders Using the Linear Amplitude Sweep. Washington, DC: AASHTO
- Cao W., Wang W. New comprehensive analysis framework for fatigue characterization of asphalt binder using the Linear Amplitude Sweep test // Construction and Building Materials. 2018; 171:1–12. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.125
- Zhang H., Shen K., Xu G., Tong J., Wang R., Cai D., Chen X. Fatigue resistance of aged asphalt binders: An investigation of different analytical methods in linear amplitude sweep test // Construction and Building Materials. 2020; 241:118099. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118099
- Safaei F., Castorena C., Kim Y.R. Linking asphalt binder fatigue to asphalt mixture fatigue performance using viscoelastic continuum damage modeling // Mechanics of Time-Dependent Materials. 2016; 20:299-323. https://doi.org/10.1007/s11043-016-9304-1
- Chen H., Bahia H.U. Modelling effects of aging on asphalt binder fatigue using complex modulus and the LAS test // International Journal of Fatigue. 2021; 146:106150. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2021.106150
- Wang C., Castorena C., Zhang J., Kim Y.R. Unified failure criterion for asphalt binder under cyclic fatigue loading // Road Materials and Pavement Design. 2015; 16 (2):125–148. https://doi.org/10.1080/14680629.2015.1077010
- Underwood B.S. A continuum damage model for asphalt cement and asphalt mastic fatigue // International Journal of Fatigue. 2016; 82(3):387-401. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2015.08.020
- AASHTO TP101-14 Estimating Damage Tolerance of Asphalt Binders Using the Linear Amplitude Sweep.
- ГОСТ 33133-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия
- Методика измерений группового химического состава тяжелых нефтепродуктов методом жидкостно-адсорбционной хроматографии с градиентным вытеснением. Уфа: 2014. 18 с.
- ГОСТ Р 52129-2003 Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия
- International Union of Pure and Applied Chemistry Physical Chemistry Division Commission on Colloid and Surface Chemistry, Subcommittee on Characterization of Porous Solids: “Recommendations for the characterization of porous solids (Technical Report)” // Pure and Applied Chemistry. 1994; 66(8):1739–1758.
- Sheidaei M., Gudmarsson A. Sample preparation techniques on dynamic shear rheometer testing: round robin tests on bitumen // Road Materials and Pavement Design. 2024; 25(3):474-491. https://doi.org/10.1080/14680629.2023.2213775
- Frolov I.N., Firsin A.A., Yusupova T.N., Okhotnikova E.S., Ziganshin M.A. Dynamics of formation of asphalt microstructure according to modulated differential scanning calorimetry data // Petroleum Chemistry. 2017; 57(12):1002-1006. https://doi.org/10.1134/S0965544117120039
- Zhang J., Sabouri M., Guddati M., Kim Y. Development of a failure criterion for asphalt mixtures under fatigue loading // Road Materials and Pavement Design. 2013; 14(2):1-15. https://doi.org/10.1080/14680629.2013.812843
