Lianți foarte modificați și grosimea redusă a stratului de asfalt.

Lianți foarte modificați și grosimea redusă a stratului de asfalt.

Utilizarea liantului de polimer de înaltă calitate pentru acoperirea cu asfalt (VPMS) permite reducerea grosimii stratului de acoperire, menținând sau depășind caracteristicile straturilor mai puternice de asfalt cu acoperiri tradiționale chiar și în condiții de trafic extrem de dense. Centrul Național pentru Tehnologii Asfaltice (NCAT) a ajuns la astfel de rezultate după efectuarea testelor.

Al patrulea ciclu de studii (2009-2012) efectuat la gama de încercări NCAT din Opelika, Alabama, SUA, arată că în secțiunea experimentală a poligonului cu asfalt așezat pe baza VPMS, adâncimea liniei este în medie cu 1/3 mai mică decât în segmentul de control Trase (grosimea stratului pe segmentul de control este cu 18% mai mare decât cea experimentală). Segmentul cu asfalt pe baza VMPS și secțiunea de control a fost prevăzut cu un strat de acoperire fabricat printr-un proces tehnologic de Superave [1].

Rezultatele testelor au fost publicate la o conferință la terenul de formare (28-29 februarie 2012), la Auburn University Hotel și la Centrul de Convenții Dickson, Auburn, Alabama.

Capacitățile de cercetare ale depozitului de deșeuri

Pista de testare NCAT a fost construită în anul 2000. Lungimea sa este de 2.7 km, forma traseului este o elipsă. Scopul traseului este testarea accelerată la intervale de 60 m, în timpul căreia se simulează deprecierea pistei pe întreaga durată de viață timp de 2 ani. Site-urile de testare permit inginerilor și cercetătorilor să măsoare, să înregistreze și să analizeze răspunsul învelișului la sarcini mari pentru a dezvolta acoperiri mai economice și eficiente.

Site-urile sunt furnizate pentru cercetări către sponsori, cum ar fi Administrația Autostrăzilor Federale (FHWA), departamentele de transport de stat și companiile private pentru a testa amestecurile de pavaj pe fiecare ciclu. Construcția, operarea și cercetarea la fața locului sunt finanțate prin eforturi comune ale agenției și ale companiilor private, fiecare realizându-și propriile programe de cercetare.

Obiectul ciclului recente de cercetare a fost caracteristicile structurale și de suprafață ale stratului de acoperire. Pregătirea cercetării a cuprins reconstrucția sau restaurarea a 17 secțiuni ale traseului (dintr-un total de 46). Unul dintre ele a devenit situl N7, pe care a fost așezat asfalt pe baza VPMS, tehnologia dezvoltată de sponsorul secțiunii, compania Kraton Performance Polymers.

Durata unui ciclu de cercetare este de trei ani. În acest timp, este posibilă construirea sau restaurarea site-urilor, simularea fluxului de transport de mărfuri timp de doi ani, analizarea datelor și pregătirea rapoartelor. În prezent, se planifică desfășurarea celui de-al cincilea ciclu de cercetare la locul de testare, care va dezmembra zonele neutilizate (primăvara anului 2012) și va construi altele noi (sfârșitul verii 2012). Lansarea depozitului de deșeuri este planificată să fie finalizată în august 2012.

Extreme sarcini, teste severe

Simularea mișcării se efectuează în conformitate cu următorul program: la secțiunile depozitului de deșeuri se aplică timp de 2 ani 10 milioane de cicluri de 8,2 tone de sarcină axială estimată echivalent (ESAL). Camioanele efectuează trafic în 2 schimburi. Acestea sunt camioane cu șapte axe de 70 de tone, cu remorci care efectuează deplasări continue în fiecare zi de la ora 5.00 până la ora 23.00. Fiecare dintre cele cinci camioane se plimbă în jur de 1100 km pe zi.

Pentru a facilita testarea, pe site se instalează o varietate de echipamente auxiliare: termistori instalați la diferite adâncimi ale trotuarului asfaltic și conectați la o stație meteorologică automată la instalație. Aceste date ajută la evaluarea condițiilor de funcționare a fiecărui site. Reacția acoperirii la sarcini se măsoară prin intermediul unor senzori de tensiune și senzori de presiune instalați la anumite adâncimi. O rețea fără fir instalată de-a lungul întregii căi asigură transferul de date de mare viteză către serverul principal.

În fiecare săptămână, NCAT verifică cu un profilator inerțial, cu un indicator de cale ferată cu laser dublu: rugozitatea fiecărei căi de rulare, textura macro a pistei din dreapta, se măsoară traiectoria fiecărei roți din fiecare segment de testare. Sunt luate alte măsurători: densitatea nedistructivă și secțiunile profilului. În fiecare săptămână testele de șoc sunt efectuate de o sarcină care se încadrează și un deflectometru, iar hărțile de cracare a suprafețelor sunt, de asemenea, întocmite. O dată pe lună se efectuează teste de frecare (folosind un logger de fricțiune). Testele privind integritatea și permeabilitatea sunt efectuate o dată pe trimestru. Eșantionarea pentru a determina compactarea fiecărui strat de acoperire se efectuează de asemenea trimestrial.

Pentru a simplifica corelația dintre măsurarea parametrilor în laborator și în teren, personalul NCAT selectează o mare parte a amestecului la instalație în construcția fiecărui loc de testare și, ulterior, utilizează un amestec pentru realizarea probelor pentru teste de laborator. De exemplu, amestecul pentru stratul de bază este supus unui test de oboseală (eșantioane de tije) și unei încărcări antifază. Amestecul pentru stratul superior trece testul dinamic al modulului, fluiditatea, testele pe analizorul de asfalt și unitatea de rulare a roților pentru a calcula rezistența la deformare ireversibilă. Amestecurile pentru stratul superior sunt, de asemenea, testate prin suprapunere, verificate pentru deformare în fluaj și întindere, coeficientul de energie. Toate acestea permit determinarea capacității potențiale a amestecului de a se sparge.

Investigarea parametrilor structurali

Cel de-al patrulea ciclu de testare NCAT a inclus studii extinse pe teren (studii de sponsori au continuat mai devreme), studii de terenuri cu acoperiri din amestecuri noi, studii structurale. Reconstrucția și restaurarea a 17 site-uri au fost finalizate în august 2009 de către un contractor numit de rezultatele concursului. Printre aceste site-uri, șase au fost proiectate pentru testare structurală, sponsorizate de Departamentul de Transport al celor șase state. Printre ele există un sit al lui Kraton. Acoperirile pe secțiuni sunt realizate folosind tehnologia amestecurilor de asfalt fierbinte ale Superpave. Grosimea stratului pentru încercarea structurală a variat de la 175 mm până la 140 mm (o secțiune Kraton), în unele secțiuni de 225 mm (din care mai mult de 150 mm - o bază de material cu densitate mare și un substrat rigid). Toate bitumurile utilizate pentru reconstrucția stratului de acoperire au conținut 0,5% din aditivul anti-aditiv.

Acoperirea de pe site-ul Kraton (N7) se face folosind VPMS, grosimea stratului fiind de 140 mm. Lichidul conține polimer stiren-butadien-stiren modificat (SBS) de 7,5%. Secțiunea de control are o grosime de 175 mm, cele două straturi superioare fiind realizate cu 3% SBS-polimer.

Administrația Autostrăzilor Federale confirmă beneficiile modificării polimerului

Lianții modificați cu polimeri, cum ar fi copolimerul SBS tri-component, sunt folosiți din ce în ce mai mult la fabricarea HS (Informații despre administrația rutieră federală). Într-un raport tehnic pentru septembrie 2010 [2], Administrația notează că liantul modificat este mai elastic și are caracteristici de rigiditate mai ridicate la temperaturi scăzute și înalte, care sunt mai în concordanță cu specificațiile astringentelor de înaltă calitate pentru asfalturile din clasa Superpave [3] . Aceste specificații sunt legate de condițiile de mediu și de drum ale unei instalații speciale. Lianții modificați polimer sunt în general clasificați și folosiți în cazurile în care indicele PG (grad la temperatură scăzută + calitate la temperatură înaltă) depășește 90 (de ex. PG 70-22).

În plus, raportul evidențiază avantajele utilizării polimerilor: "Fiind oarecum mai scumpe decât lianții puri pentru amestecurile de asfalt, astringenții modificați cu polimeri în amestecurile fierbinți asigură o creștere distinctă a performanțelor - mai puține rutări, crackuri reduse de oboseală, cracare la temperatură redusă - Încărcări mari și condiții climatice dificile. În funcție de caracteristicile de cost și de performanță specifice unei anumite localități (adică condițiile geografice), costul amestecurilor pe bază de liant modificat în timpul ciclului de viață poate fi semnificativ mai mic decât costul amestecurilor cu astringent nemodificat. "

De asemenea, raportul arată că experiența de a acționa astfel de acoperiri este pozitivă și că din când în când sa schimbat în bine în funcție de dezvoltarea tehnologiei.

Depășirea limitărilor impuse de polimeri și punerea asfaltului subțire

Kraton Performance Polymers a dezvoltat tehnologia DGVC pentru a crește rezistența stratului de acoperire și rezistența acestuia la rutting, lovire și crăpare, reducând în același timp grosimea stratului de acoperire.

Pentru a efectua încercări de teren ale acestui produs, compania a emis NCAT într-un rând pentru construirea unui strat de acoperire cu grosimea de 140 mm la locul N7 pentru ciclul de cercetare 2009-2012.

Conținutul polimerului SBS modificat (7,5%) utilizat în formularea liantului este de 1,5-2 ori cantitatea de polimer convențional utilizat pentru a modifica liantul.

Dacă cantitatea de polimer din liant este mai mare decât acest nivel, vâscozitatea liantului crește astfel încât amestecul devine foarte dificil de realizat și este extrem de dificil de a se stabili pe amplasament. Kraton a dezvoltat SBS-polimer D0243, care poate fi amestecat cu liant de bitum în volum de 7,5% și mai mare, fără a crește vâscozitatea liantului.

Dezvoltarea noului polimer este o continuare a lucrărilor începute în 2004 de către cercetătorii companiei în colaborare cu specialiștii Laboratorului de Inginerie Drumuri din cadrul Universității Tehnologice din Delft (Olanda), cea mai mare și cea mai veche universitate tehnică de stat. Scopul principal al studiului a fost de a afla dacă este posibilă prelungirea duratei de viață a straturilor de bază ale suprafeței drumului cu modificarea SBS și / sau reducerea grosimii acoperirii asfaltice.

Metoda de cercetare - teste ale probelor de asfalt pentru oboseală și rigiditate prin îndoire la patru puncte, teste mecanice complicate pentru rupere și compresie. Diferite tipuri de polimeri (SBS) și concentrațiile sale diferite au fost evaluate. Testele de oboseală au arătat că este necesară o cantitate mai mare de polimer SBS care să modifice semnificativ proprietățile amestecului de asfalt . Datorită acestui fapt, obiectul ultimei etape a testelor au fost lianții cu un conținut de SBS de 6% și 7,5%.

Testele mecanice complicate ale amestecurilor de asfalt au prezentat caracteristici îmbunătățite ale amestecurilor modificate cu SBS în comparație cu amestecurile nemodificate. Rezultatele au arătat, de asemenea, unele diferențe în distribuția fracturilor (deformări ireversibile acumulate) pentru acoperiri pe bază de liant modificat și nemodificat. Chiar și cu un strat de acoperire mai subțire (150 mm) de asfalt modificat cu SBS, deteriorarea este fixată într-un volum de 4 ori mai mic decât cel al unui strat de 250 mm de asfalt nemodificat. Modificarea necondiționată și mai puternică a prezentat deformări ireversibile de 4,5 ori mai mult decât o acoperire subțire de asfalt modificat.

Construcția segmentului N7, comparație cu zonele de control

Acoperirea pe locul de testare N7 a fost construită din 3 straturi ale amestecului fierbinte (Tabelul 1). Stratul de bază nominal (55 mm) și stratul intermediar (55 mm) au fost realizate pe baza unui amestec cu particule de granit cu un diametru de 19 mm. Stratul superior (30 mm) este realizat pe baza unui amestec de granit (9,5 mm). Toate cele trei straturi sunt realizate dintr-un amestec pe bază de liant modificat cu conținut de SBS 7,5%. Formularea amestecului, compactarea și alți parametri sunt asemănătoare cu locul de control (singurele diferențe sunt în materialul de legare și grosimea stratului).

Acoperirea secțiunii de control S9 are o grosime totală de 175 mm și constă din trei straturi - o bază de 75 mm, un strat intermediar de 70 mm și un strat superior de 30 mm (tabelul 2). Straturile superioare și medii sunt realizate dintr-un amestec utilizând un astringent modificat cu 3% SBS. În secțiunile de testare și de control, amestecurile au fost preparate conform metodei SUPERPAVE [1] utilizând același material, totuși în secțiunea N7 acoperirea este cu 18% mai mică decât în secțiunea de control S9, liantul utilizat este HiMA în loc de PG 76-22 (utilizat în secțiunea de control) . Ambele site-uri sunt construite pe o panza rigida.

Rezultat: gabaritul de adâncime mai mic

Testele de transport la locul de testare au fost finalizate în septembrie 2011, când o sarcină de 10 milioane de cicluri a fost efectuată echivalentă cu sarcina axială estimată. Personalul NCAT a efectuat studii de specialitate și a examinat datele colectate. La conferința din februarie 2012, pe lângă alte date, au fost furnizate informații despre deformarea medie pe traseul roții (formarea pistei):

- Deformarea secțiunii de control S9 cu o grosime de acoperire de 175 mm a fost de 7,1 mm. În secțiunea N7 (HiMA) cu o grosime de acoperire de 144 mm, adâncimea șinei a fost de 2,2 mm.

- Harta crack-ului de pe site-ul N7 nu a dezvăluit nicio fisură în stratul de acoperire. Analiza efectuată de NCAT pe baza datelor de încărcare efective și a calculelor bazate pe măsurători, precum și luarea în considerare a limitei de anduranță a oboselii pentru proba de bară, a arătat că rezistența la oboseală a acoperirii din secțiunea N7 sa îmbunătățit cu un ordin de mărime. În plus, caracteristicile acoperirii pot fi mai bune decât în secțiunea de control, inclusiv din punctul de vedere al propagării fisurilor de oboseală de jos în sus.

Repararea zonei deteriorate cu un amestec pe bază de HiMA

Abilitatea de a reduce grosimea acoperirii asfaltice în timp ce asigură caracteristici de performanță ridicată este unul dintre avantajele liantului HiMA și a fost identificat în secțiunea vecină a locului de testare.

Secțiunea N8, sponsorizată de Departamentul de Transport al Oklahoma, a fost afectată în timpul ciclului de cercetare 2009-2012. Aceasta nu a fost prima daună înregistrată pe acest site.

La sfârșitul ciclului de cercetare 2006-2009, Pe site, sa observat o fisurare extensiva a oboselii. În timpul construcției secțiunii N8, contractorul a așezat o acoperire cu grosimea de 250 mm pe 1,2 m de foaie de proastă calitate, care a fost diferită de țesătura rigidă din secțiunea de control.

Chiar și în timpul fazei de construcție , Departamentul de Stat de Transport din Oklahoma a cerut NCAT să folosească un anumit tip de sol ca pânză, similar caracterului cu solurile din Oklahoma, cunoscut pentru capacitatea sa scăzută de rulment. Acoperirea sa prăbușit și zona deteriorată a fost reparată: 125 mm din stratul superior au fost tăiate și un amestec de aceeași compoziție a fost pus în locul acestuia. Stratul recuperat, de asemenea, sa prăbușit, de data aceasta în numai 8 luni din ciclul de cercetare 2009-2012. În același timp, 6 site-uri experimentale și 4 site-uri sponsorizate privat ale poligonului nu au fost identificate drept fisuri.

După distrugerea repetată a locului, administrarea NCAT a remarcat performanțe bune ale secțiunii N7 învecinate și a sugerat utilizarea unui amestec pe bază de liant HiMA pentru a repara situl N8, ceea ce ar permite analizarea comportamentului său în zona afectată.

Reprezentanții Departamentului de Transport al Statului Oklahoma au convenit să aplice amestecul din locul N7, dar pentru stratul de bază a fost utilizat un amestec de 9,5 mm în diametru (o compoziție similară compoziției amestecului pentru stratul superior, dar cu o grosime de 55 mm). În timpul reconstrucției, a fost tăiat 145 mm de acoperire deteriorată, aproximativ 105 mm din stratul de bază deteriorat a fost lăsat. Apoi, 145 mm din noul amestec a fost pus pe baza de HiMA.

După instalarea unui nou strat, camioanele au condus din nou prin secțiunea reparată din secțiunea N8, iar dispozitivele NCAT au început din nou să înregistreze date pe site-ul experimental.

În septembrie 2011, atunci când sarcina de trafic de peste 4 cicluri a fost fixat adâncimea N8 deformare secțiune la 2.7 mm. Într-o comparație directă se poate observa că după pista inițială și fisuri semnificative reparații formate după 4 Mill. Cicluri de încărcare axială echivalentă, în timp ce, după aplicarea unei reparații Hima liant Fără fisuri, ecartament minim după 5.7 Mill. Cicluri de încărcare axiale echivalente . Departamentul Transporturilor va continua să Oklahoma sponsorizarea acestui site în timpul ciclului în 2012-2014. monitorizarea caracteristicile operaționale ale acoperirii.

concluzie

Se arată că utilizarea modificat greutate liant polimer moleculară mare în amestecul de asfalt reduce grosimea acoperirii chiar sub sarcini extreme. Acest lucru va oferit caracteristici fie comparabile sau mai bune decât cele ale amestecurilor nemodificate preparate într-un material similar și o dimensiune a particulei similară.

acoperirea experimentală a amestecului fierbinte cu polimer Hima în 2 ani supus unor sarcini de trafic intens, în conformitate cu condițiile de testare, și în acest timp a fost observat mai puțin de 1/3 din nivelul tulpinii pe un strat mai puternic de acoperire fixat pe secțiunea de comandă.

Hima Polimerul a fost, de asemenea, utilizat în construcția de grosime redusă strat pentru a repara porțiunea deteriorată a pilotului. A existat, de asemenea, un indicator de adancime mai mica marcat decât parcela de control.

Excelent post-test și faptul că în zonele construite folosind polimer Hima, până în prezent nu este fixă fisuri, ea ne dă speranța că noua tehnologie va depasi tradiționale, inclusiv, în aspectul de propagare a oboselii fisurii de jos în sus.

Articolul: extrem de modificat, liant asfaltic și a scăzut grosimi de acoperire.

Apkalimov Denis, LLC "EPC" Rotor "