Анотація до роботи:

Чугуєнко Сергій Анатолійович. Зсувостійкість асфальтобетонів на бітумах, модифікованих полімерами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби. - Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2006.

У дисертаційній роботі розглянуто шляхи підвищення зсувостійкості асфальтобетону за рахунок модифікації бітумів полімерами і регулювання макроструктури бетону. Для прогнозування зсувостійкості асфальтобетону запропоновано рівняння Кулона, в якому зчеплення враховується показником ступеню структурованості в'яжучого по І.О.Рибьєву.

Показано, що оптимальний вміст бытума, модифікованого полімером, що його визначено за міцністю при крутінні перевищує вміст, за максимальним значенням міцності на стиск. Відзначено, що модифікація більшою мірою позначається на міцності асфальтобетону, коли вихідний бітум має меншу марочну в’язкість. Встановлено можливість максимального підвищення зсувостійкості асфальтобетонів шляхом використання полімеру у в’яжучому і збільшення вмісту щебеню до оптимального.

Згідно кореляційному аналізу доведена можливість прогнозування зсувостійкості асфальтобетону за показниками міцності на розтягування по твірній. Експериментально доведено, що прогнозування зсувостійкості асфальтобетону за показниками пенетрації та когезії більш надійне, ніж за показником температури розм’якшення.

Порівняння значень колієутворення в асфальтобетоні і зсувостійкості при крутінні свідчить про наявність між ними статистичної залежності. Виробнича перевірка результатів досліджень показала доцільність використання асфальтобетонів на бітумах, модифікованих помірним вмістом полімеру.

1. Теоретично обґрунтовано кількісний критерій зсувостійкості асфальтобетону, що враховує внесок мінерального кістяка, за рахунок його внутрішнього тертя, і шорсткості площин ковзання, а також плівок структурованого поверхнею мінеральних зерен в’яжучого.

   Встановлено вплив посилюючої дії полімеру в складі бітумополімерного в’яжучого на опір асфальтополімербетону стиску, розтягуванню і зсуву, що проявляється, при рівному вмісті полімеру в складі в’яжучого, тим більше, чим нижча в'язкість вихідного бітуму. Чутливість механічних показників асфальтобетону до підсилюючої дії полімеру, від більшої до меншої, розподіляється в наступному порядку: опір зсуву при 50 ^оС, розтягування при 50 ^оС, стиск при 50 ^оС, стиск при 20 ^оС.

   Підвищення в'язкості вихідного бітуму при фіксованому вмісті полімеру типу СБС (3 %) і вмісті полімеру (від 1,5 до 10 %) при тому самому вихідному бітумі, поряд з підвищенням міцнісних характеристик, приводить до збільшення оптимального вмісту бітуму в бетоні на 0,1–2,0 %. Оптимальні вмісти в’яжучого, визначені за опором зсуву і розтягуванням по твірній при 50 ^оС, практично однакові.

   Між показниками міцності асфальтополімербетону і когезійною міцністю або пенетрацією БМП існує тісний кореляційний зв'язок (R_xy знаходиться в межах 0,82 - 0,97). У той же час температура розм'якшення БМП відрізняється слабкою чутливістю і її використання для прогнозування міцнісних властивостей асфальтополімербетону є ризикованим. Міцнісні властивості асфальтополімербетону не залежать від еластичності БМП - асфальтополімербетони на основі БМП із високою еластичністю можуть мати знижену міцність. Експериментально це підтверджується у відношенні асфальтополімербетонів на основі БМП, отриманого введенням полімеру в малов'язкий бітум або гудрон.

   Ступінь приросту міцнісних характеристик асфальтобетону з в'яжучим, для приготування якого використано полімер, істотно нижче, ніж приріст когезії або зменшення пенетрації бітуму при введенні в нього тієї ж кількості полімеру. Зниження підсилюючої дії полімеру в цьому випадку можна пояснити впливом процесів адсорбційної взаємодії на границі розподілу в’яжучого і поверхні мінеральних матеріалів.

   Максимальний ефект підвищення зсувостійкості досягається при використанні БМП для приготування асфальтобетонних сумішей, що відносяться до гранулометричних типів А і Б за ДСТУ Б В.2.7-119-2003.

   Експериментально встановлена відповідність показників зсувостійкості асфальтобетону за методами визначення глибини колієутворення (нормованому в країнах ЄС) і опору зсуву при крутінні, що дозволяє використати опір зсуву для прогнозування по цьому показнику стійкості покриття проти утворення пластичних деформацій.

   Техніко-економічний аналіз і виробнича перевірка свідчать про доцільність виробничого застосування асфальтополімербетонів з помірним вмістом полімеру у бітумі (близько 3,0-3,5 % - СБС; 1,7-1,8 % - Елвалой; 5-7 % - ЕВА). Застосування асфальтополімербетонів на бітумах, що містять більше 5 % СБС, доцільне на спеціальних об'єктах (мостах, злітно-посадочних смугах і ін.) за умови виконання всіх технологічних вимог до приготування в’яжучих, асфальтополімербетонних сумішей і улаштування з них покриттів. Нормативні вимоги ДСТУ Б В.2.7-119-2003 до міцності асфальтополімербетонів на стиск, у порівнянні з асфальтобетонами на бітумах тієї ж марки, можуть бути підвищені в 1,2 - 1,3 рази.

   Економічний ефект від застосування асфальтополімербетонів на основі СБС становить 7,61 грн. на тонну, він забезпечується за рахунок подовження міжремонтних строків.

   Основні положення дисертаційної роботи опубліковано в таких роботах:

   1. Золотарев В.А., Ефремов С.В., Пыриг Я.И., Чугуенко С.А. Полимерно-битумные вяжущие и асфальтобетоны на основе битумов, модифицированных Элвалоем // Вестник ХНАДУ/ Сб. научн. тр. – Харьков: ХНАДУ. – 2002. – Вып. 19. – С. 88-93.

   Особистий внесок автора – дослідження залежності зсувостійкості асфальтобетону при крутінні від вмісту полімеру та якості вихідних в‘яжучих.

   2. Чугуенко С.А., Золотарев В.А. Влияние модифицированного термоэластопластом битума на механические свойства асфальтобетона // Композиційні матеріали для будівництва: Вісник ДДАБА/ Зб. наук. праць – Макіївка: ДДАБА. – 2002. – №1. – С. 35-38.

   Особистий внесок автора – дослідження впливу комплексного використання добавки полімеру СБС і регулювання макроструктури асфальтобетону на його механічні властивості.

   3. V.A.Zolotarev, S.A.Chuguenko, A.V.Galkin Assessment of shear resistance of asphalt concretes on modified bitumens // Proceedings of the 3-rd Eurasphalt and Eurobitume congress, Vienna, 12-14 May 2004. – Vienna, 2004. – P. 1529-1538.

   Особистий внесок автора – визначення впливу добавки у бітум полімеру СБС у кількості 3 % на оптимальний вміст в‘яжучого у асфальтобетоні, дослідження впливу якості в‘яжучого на зсувостійкість асфальтобетону.

   4. Золотарев В.А., Ефремов С.В., Пыриг Я.И., Чугуенко С.А. Влияние добавок термопласта Элвалой на свойства битума и асфальтобетона // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2004. - №1. – С. 41-44.

   Особистий внесок автора – визначення впливу добавки полімера Елвалой на властивості асфальтополімербетону.

   5. Золотарев В.А., Чугуенко С.А., Галкин А.В. О взаимосвязи свойств битумополимерных вяжущих и сдвигоустойчивости асфальтобетона // Автошляховик України. – 2004. - №3. – С.25-30.

   Особистий внесок автора – дослідження впливу в‘язкості матричного бітуму, модифікованого полімером СБС, на властивості асфальтополімербетонів.

   6. Чугуенко С.А. Взаимосвязь некоторых характеристик битума и битумополимерного вяжущего со сдвигоустойчивостью асфальтобетона // Науковий вісник будівництва. – Харьков: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. – 2004. - №25. – С. 90-94.

   7. Чугуенко С.А. Влияние вязкости и содержания битумополимерного вяжущего на механические свойства асфальтобетона // Композиційні матеріали для будівництва: Вісник ДДАБА/ Зб. наук. праць – Макіївка: ДДАБА. – 2004. - №1. – С. 72-77.

   8. Золотарев В.А., Сибильский Д., Чугуенко С.А. Сравнение показателей сдвигоустойчивости при кручении и колееобразовании // Вестник ХНАДУ/ Сб. научн. тр. – Харьков: ХНАДУ. – 2005. – Вып. 29. – С. 255-258.

   Особистий внесок автора – встановлення кореляційного зв‘язку між показниками зсувостійкості за методами колійоутворення і руйнуванні при крутінні.