книги / Техническое нормирование макрошероховатости дорожных покрытий автомобильных и лесовозных дорог
..pdfматериалов фиброволокон и определения оптимального состава армированного асфальтобетона; дозирование и введение фиброволокон; контроль качества при устройстве поверхностной обработки и тонких слоев износа с применением различных видов фиброволокон; рекомендуемый перечень и требования к оборудованию и механизмам устройства шероховатых поверхностных слоев с применением фиброволокон; гарантийный срок; охрана труда и техника безопасности [45].
Были выполнены следующие работы:
–сбор и анализ информации по вопросу устройства поверхностной шероховатой обработки, а также тонких слоев износа с использованием различных фиброволокон из различных источников, включая зарубежные и отечественные нормативные и методические документы, результаты ранее проведенных исследований, информацию о передовых отечественных и зарубежных материалах и технологиях в данной сфере;
–определены критерии назначения работ по устройству поверхностной шероховатой обработки с тонкими слоями износа с использованием различных фиброволокон в зависимости от различных факторов: состоянияпокрытия, составаиинтенсивностидвижения, погодныхусловий;
–определены ограничения по применению, критерии применения различных видов фиброволокон при устройстве поверхностной обработки, в эмульсионно-минеральных и асфальтобетонных смесях (в том числе на модифицированном битуме) для тонких слоев;
–разработаны предложения по гарантийным срокам и выбору критериев для их назначения;
–разработаны технические требования к материалам фибр и эмульсионно-минеральным и асфальтобетонным смесям с фиброволокном, а также рекомендуемые составы смесей;
–определены требования к составу фиброволокна и зерновому составу щебня, минеральной части асфальтобетонной и эмульсионноминеральной смеси, песку, минеральному порошку, стабилизирующим добавкам и адгезионным присадкам, физико-механические показатели асфальтобетона и эмульсионно-минеральной смеси с фиброволокном для устройства тонких слоев износа, рекомендуемые составы смесей
сучетом состояния покрытия, интенсивности движения и климатических условий;
–разработана технология поверхностной обработки с тонкими слоями износа с использованием различных фиброволокон;
251
– определены подходы к контролю качества и приемке работ; производственному контролю качества работ, включающему входной, операционный и приемочный; объект контроля, контролируемые показатели; периодичность контроля; методы контроля; средства контроля; формы журналов контроля; рекомендуемый перечень и требования к оборудованию и механизмам устройства слоев с фиброволокном; технико-экономическая эффективность, критерии, преимущество над традиционными технологиями.
Экономическая эффективность или значимость работы: возможности повышения качества шероховатых поверхностных обработок
итонких слоев износа с применением фибры, увеличение межремонтных сроков службы, снижение риска недостижения цели и требований нормативной документации, технических регламентов и контрактных документов, повышение безопасности и более полное удовлетворение потребностей участников дорожного движения в транспортных услугах на федеральной сети автомобильных дорог общего пользования.
Применение фиброволокна рекомендуется при фактической интенсивности движения свыше 6000 автомобилей в сутки, при этом целесообразно: устройство шероховатых поверхностных слоев из ЩМА с добавлением фиброволокна; устройство ШПО с синхронным распределением щебня и вяжущего с использованием полимервяжущего типа СБС
ифиброволокном битума, битумной эмульсии или вспененного битума с добавлением щебня и фиброволокна; щебень при этом очищается на установке по промывке и обрабатывается вяжущим.
Применение фиброволокна также рекомендуется и при интенсивности дорожного движения более 1000 и до 6000 машин в сутки.
Вкачестве фиброволокна возможно использование стекловолокна, углеродного, базальтового, полиэфирного, полиакринонитрильного, нейлонового, капронового, кевларового и других видов фиброволокна. В результате получается композитное дорожное покрытие.
Установлено, что за счет уменьшения среднего квадратического отклонения исходных компонентов на 25 % доля брака может быть уменьшена в 3,5 раза, причем неисправимый брак может быть умень-
шен с 2,3 до 0,1 %.
Это важно, потому что по данным о статистике поврежденности композитов можно судить о принадлежности к конкретному типовому характеру изменения кривой распределения показателя качества, полу-
252
ченной по семи различным технологиям с конкретным вероятностным характером результирования влияющих факторов.
Такой подход требует получения достаточно больших массивов исходной информации для последующего статистического анализа. Отбором кернов такая задача без чрезмерных трудозатрат не может быть решена.
При этом можно ограничиться и эффективно использовать методы обработки цифровых изображений эксплуатируемых композитов с последующим статистическим анализом.
Содержание фиброволокна в заявленной смеси рекомендуется устанавливать, например, от 0,1 до 0,15 мас.% сверх массы минерального материала. Критерием нижнего предела должно быть обеспечение свойств смеси и полученного из нее покрытия, а критерием верхнего предела должно быть появление эффекта комкования фиброволокна при его введении в смесь, а также повышение стоимости асфальтобетонной смеси без существенного улучшения ее свойств.
Типовые рекомендуемые характеристики фиброволокна приведены в табл. 5.1. Возможно применение фиброволокна с отличными от приведенных в табл. 5.1 показателей.
Таблица 5.1
Типовые характеристики фиброволокна
№ |
Показатель волокна |
Значение |
1 |
Плотность, г/см3 |
1,17 |
2 |
Диаметр, мкм |
14–31 |
3 |
Модуль упругости, ГПа |
8–11 |
4 |
Прочность на растяжение, МПа |
>500 |
5 |
Удлинение при разрыве, % |
20–26 |
6 |
Щелочестойкость |
++ |
7 |
Длина резки волокна, мм |
6; 12; 18; 28; 30, 36; 60; 120, 150 |
8 |
Температура плавления |
300 °С |
9 |
Температура размягчения с одно- |
Свыше 220 °С |
|
временной деструкцией |
|
10 |
Технология подачи |
В ручном и полуавтоматическом ре- |
|
|
жиме дозирования |
Эффективность применения фиброволокон в шероховатых поверхностных слоях возрастает при увеличении их длин. Известно понятие критической длины волокон Lкр, до которых напряжение, собственно
253
воспринимаемое фиброволокном, в асфальтобетоне возрастает и при L=Lкр становится равным прочности волокна. При разрушении материала асфальтобетона, наполненного волокном L<Lкр наблюдается выдергивание коротких волокон из асфальтобетона, т.е. разрушение по границе волокно-битум. Длина фиброволокна, погруженного в асфальтобетон, не должна быть менее 3 мм. Прочность шероховатого поверх-
ностного слоя, наполненного фиброволокном при условии L > Lкр, значительно больше, чем для волокон с L < Lкр.
Показатели к рубленому базальтовому волокну устанавливаются согласно табл. 5.2.
|
Таблица 5.2 |
Требования к рубленому базальтовому волокну |
|
|
|
Технологические показатели |
Значения показателей |
|
с допуском отклонениями |
Диаметр элементарного волокна, мкм |
8–17 ± 1 |
Длина отрезка, мм |
5–15 ± 0,5 |
Тип замасливателя |
По согласованию |
Массовая доля веществ, удаляемых при прокали- |
0,27–0,5 |
вании, % |
|
Влажность, %, не более |
5 |
Непроруб массы партии, %, не более |
5 |
Плотность, г/см3 |
2,8 |
Водопоглощение за 24 ч, % |
0,2 |
Основные виды волокон (углеродные, стеклянные) выпускаются круглого сечения диаметром 8–20 мкм, а также треугольного, ромбического и других форм сечения. Непрерывные волокна, имеющие форму сечения, отличную от круглой, называются профильными. Для армирования асфальтобетона используются базальтовые волокна длиной 5– 15 мм, с влажностью не более 1,0 %.
Щебеночно-мастичный асфальтобетон применяется согласно [55]. Введение армирующего фиброволокна рекомендуется производить
после его распределения в целлюлозном волокне.
При шероховатой поверхностной обработке техникой с одновременным синхронным распределением вяжущего, битума и щебня длина измельченных фиброволокон может быть 30, 60 или 120 мм. Наилучший эффект распределения обеспечивается при длине фиброволокна
254
60 мм. Расход фиброволокна при использовании битумощебнераспределителя составляет 30–200 г/м2.
Питание системы обеспечивается гидравлической системой. Измельчитель фиброволокон оснащается пневматическим устройством
предотвращения |
обратного потока в соплах. Погрешность дозато- |
ра ± 2,0 %. |
|
Применение |
фиброволокон осуществляется путем их внесения |
в исходные компоненты до заполнения емкостей смесительно-распре- делительной машины. Для увеличения производительности распределительной машины необходима организация приобъектного склада для хранения материалов, в том числе с заранее введенным фиброволокном, применяемых при приготовлении «Сларри Сил».
Подбор составов мелкозернистого асфальтобетона тип «А» с добавками армирующего базальтового волокна показан в табл. 5.3.
Для тонких слоев износа длина фиброволокон рекомендуется в диапазоне 6–12 мм, при длине более 20 мм наблюдается неоднородность перемешивания. Распределение фиброволокон рекомендуется проводить по кинематической схема ручной воздуходувки, его рабочий орган позволяет добиться наиболее однородного (равномерного) распределения. Массовая доля фиброволокон сверх массы смеси определяется путем лабораторных изысканий. Выбор материалов фиброволокон и определение оптимальных составов армированного фиброволокном асфальтобетонной смеси производится по принципами выбора асфальтобетона для верхнего слоя дорожного покрытия.
|
|
|
Таблица 5.3 |
Пример подбора состава мелкозернистой асфальтобетонной смеси |
|||
|
с фиброволокном [108] |
|
|
|
|
|
|
№ |
Компоненты смеси |
Содержание компонентов |
|
п/п |
|
% |
кг/т смеси |
1 |
Щебень гранитный фр. 10-15 мм |
58 |
545 |
2 |
Песок |
37 |
346 |
3 |
Минеральный порошок |
5 |
47 |
4 |
Базальтовое волокно |
0,4 |
5 |
5 |
Битум БДН 60/90 |
6,2 |
57 |
Особенность определения оптимального состава асфальтобетона, армированного добавкой фиброволокон, в том, что при введении ба-
255