CC BY
8
УДК 665.775:665.7.038.2
ВПЛИВ ВИДУ П1ДКЛАДКИ НА АДГЕ31ЙН1 ВЛАСТИВОСТ1 Б1ТУМ1В
С.В. Нуриева, доц., к.т.н., Харк1вський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет
Анотащя Викладено результаты досл1дження адгезИ' 6imyMie до кам 'яних матер\ал\в за pi3-ними методиками, залежно eid виду кам 'яних матер\ал\в iз cipozo та рожееого гранту фрак-цт 2-4 мм та 16-22 мм, i кам 'яних пол1рованих пластин i3 zpanodiopumy, гранту i diopumy.
KMW4oei слова: бтум, пенетращя, кам 'яний матер1ал, тдкладка, зчеплюватстъ.
ВЛИЯНИЕ ВИДА ПОДЛОЖКИ НА АДГЕЗИОННЫЕ СВОЙСТВА БИТУМА
С.В. Нурыева, доц., к.т.н., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Изложены результаты исследования адгезии битумов к каменным материалам по различным методикам, в зависимости от вида каменных материалов из серого и розового гранита фракций 2-4 мм и 16-22 мм, и каменным полированным пластинам из гранодиорита, гранита и диорита.
Ключевые слова: битум, пенетрация, каменный материал, подложка, сцепление.
INFLUENCE OF THE SUBSTRATE TYPE ON THE ADHESIVE PROPERTIES
OF BITUMEN
S. Nuryieva, Assoc. Prof., Ph. D. (Eng.), Kharkiv National Automobile and Highway University
Abstract. The paper presents the results of adhesive properties of bitumens relative stone materials by various methods, depending on the type of stone materials from gray and pink granite with fractions of 2-4 mm and 16-22 mm and stone polished plates of granodiorite, granite and diorite.
Key words: bitumen, penetration, stone material, substrate, adhesion.
Вступ
В наш час широке використання асфальтобетону як матер1алу для дорожнього покриття потребуе бшьш детального його вивчення, а також дослщження впливу виду шдкладки на показник зчеплюваносп з бпумом, що знач-но впливае надат на водостшюсть асфальто-бетошв.
Анал1з публжацш
Для пари «бпум - мшеральна тдкладка», що знаходиться в сухому середовищ1, як 1 для багатьох шших систем, адгез1я вище когезп;
в той же час шд змочувальною д1ею води адгез1я мимовшьно попршуеться i може спо-стер1гатися повне розшарування системи [1, 2]. Таким чином, доцшьно розр1зняти власне адгезда й адгезда в'яжучого у водному сере-довищ1, яку в техшчнш л1тератур1 трактують як зчеплюванють.
Анал1з po6iT П.А. Ребиндера, A.I. Лиахшо!, А.С. Колбановсько!, В.В. Михайлова, Shin-Che Huang, K. Dekali, В.К. Жданюка та ш. свщчить про те, що взаемод1я мшеральних матер1ал1в i оргашчних в'яжучих при ix три-валому контакт! може забезпечуватися ф1зи-чною адсорбцда мшеральною поверхнею
бпуму 1 його складових, хемосорбцшними процесами, яю можуть мати мюце на границ! роздшу фаз, виб1рковою дифуз1ею компонента бпуму в мшеральний матер1ал, внаслщок яко1 можуть ютотно змшюватись властивосп адсорбованого бпуму, формуванням гранич-них шар1в на мшеральних матер1алах. Зчеп-лення р1зних кам'яних матер1ал1в ¿з бпумом при виб1рковому вплив1 води значною м1рою зумовлюеться х1м1чним складом мшерал1в 1 прських порщ.
Мета 1 постановка завдання
Метою ще! роботи було визначення впливу матер1алу шдкладки на показник зчеплюваносп бпумного в'яжучого.
Експериментальш даш
Останшм часом особливу увагу придшяють адгезшним властивостям бпушв (зчеплюва-шсть з поверхнею кам'яних матер1ал1в), яю, у свою чергу, великою м1рою впливають на водостшюсть асфальтобетошв.
Для дослщжень адгезшних властивостей як кам'яш матер1али було взято зразки кам'яних матер1ал1в, наданих ВАТ «Вир1вський кар'ер» (с. Гранине Сарненського району, Р1вненська область, Украша).
До перелшу зразюв включено:
1) кам'яш матер1али з рожевого грашту таких фракцш: фр. 2 - 4 мм - 1,34 кг; фр. 1622 мм - 1,45 кг;
2) пластини розм1ром 85^115^10 мм пол1ро-ваш для випробування на зчеплення за ДСТУ Б.В.2.7-81-98 з таких прських порщ: гранодюрит - 2 шт.; грани рожевий - 2 шт.; дюрит - 2 шт.
Для визначення зчеплюваносп як в'яжучого використовувалися бпуми однаково! пенет-рацп: бпум нафтовий дорожнш БНД 60/90 Лисичанського нафтопереробного заводу (Украша), Свропейський бпум 70/100 Е (NYNAS Швещя) та БНД 60/90 (компаундо-ваний) (табл. 1). Виб1р бпушв для випробу-вань обумовлений тим, що в дорожньому буд1вництв1 у крашах СНД та Центрально! Свропи найбшьш розповсюджеш бпуми са-ме тако! консистенцп.
Адгезшш властивосп кам'яних матер1ал1в дослщжували за р1зними методиками, залеж-но вщ виду зразюв.
Таблиця 1 Техшчш властивост1 бггушв
Властивосп Значения
БНД 60/90 70/100 Е БНД 60/90 компаун-дований
Пенетращя при 25 °С, 0,1 мм 78 90 76
Температура розм'якшення, °С 47,9 45,0 49
Температура крихкос-■п, °С -18,5 -12 -
Розтяжшсть при 25 °С, см > 100 > 100 > 100
Зчепшсть з1 склом при 75 °С, % 15 10 26
Випробування пластин ¿з кам'яного матер1а-лу здшснювали зпдно з ДСТУ Б В.2.7-81-98 «Бпуми нафтов1 дорожш в'язкг Метод визначення показника зчепносп з поверхнею скла та кам'яних матер1ал1в» [3].
Випробування кам'яного матер1алу фракцп 2-4 мм виконували зпдно з ГОСТ 11508-74 «Битумы нефтяные. Методы определения сцепления битума с мрамором и песком» [4] (за ГОСТ розм1р фракцп мае бути 2-5 мм).
Оцшювання зчеплюваносп проводили в1зуа-льно, пор1внюючи з контрольними зразками, наведеними на кресленш 1 ГОСТ 11508-74.
Випробування кам'яного матер1алу фракцп 16-22 мм виконували зпдно з методикою, викладеною в [5].
Перед випробуванням щебшки фракцп 16-22 мм промивали у дистильованш водг Заздалепдь висушеш в термостат! за темпе-ратури 105-110 °С до постшно! ваги щебшки обв'язували тонким дротом 1 помщали в термостат, де вони нагр1валися протягом 1 години за температури 160 °С.
Пот1м щебшки занурювали на 15 с в чашку з нагрпим до 160 °С бпумом. Пюля цього !х виймали 1 пщвшували осторонь на штатив^ для того, щоб зайвий бпум спк 1 оброблеш щебшки остигли. Через 15 хв щебшку на проволощ опускали всередину скляного стакана емшстю 250 см3 ¿з киплячою дистильо-
ваною водою. Через 3 хв, не виймаючи його з води, користуючись шкалою за методом [5], оцшювали зчеплювашсть бпуму з поверх-нею мшерального матер1алу.
Для сшвставлення результата використову-валася також дещо змшена третя методика визначення зчеплюваностг Змша полягала у тому, що щебшки витримувалися у дисти-льованш вод1 за температури 95 °С протягом 30 хв.
Результати випробування за показником зче-плюваносл бпуму БНД 60/90 з1 склом скла-ли 15 %, а з уЫма кам'яиими пластинами (дь орит, грани, гранодюрит) - 100 % (рис. 1), при цьому поверхня бпуму на пластинах ш-сля випробування стала горбистою. За цим показником зчеплюваносп бпуму з ус1ма наданими виробником пластинами переви-щуе вимоги ДСТУ 4044-2001 (змша № 3) [6] до бпум1в бшьшо1 в'язкосп (БНД 40/60), шж використаний тут бпум БНД 60/90.
Скло Констан-титкоктсе
Дюрит Гратт Гранодюрит
Рис. 1. Зчеплювашсть бпуму БНД 60/90 з1 склом та кам'яними пластинами
Результати випробування зчеплюваносп бь тум1в БНД 60/90, 70/100 Е та БНД 60/90 (компаундований) з кам'яним матер1алом фр. 2-4 мм (табл. 2) показали, що бпум 70/100 Е мае дещо кращу адгез1ю до випробуваного матер1алу (рис. 2), але в цтому результати принципово не вщр1зняються, зчеплювашсть вщповщае контрольному зразку № 3, а зчеплювашсть компаундованого бпуму е значно кращою та вщповщае контрольному зразку № 2 за ЕОСТ 11508-74.
Наданий для випробування гранпний щебшь фр. 16-22 мм складався з р1зних зерен (с1рого та рожевого гранпу), тому для випробову-
вання щ зерна були вщокремлеш та випро-бовувалися окремо.
Таблиця 2 Результати випробування зчеплюваност! зпдно ГОСТ 11508-74
Вид шдкладки
1. Кам'яний матер1ал 2-4 мм
2. Кам'яний матер1ал 2-4 мм
3. Кам'яний матер1ал 2-4 мм
Бпум
БНД 60/90 Лисичанський
Кишння. не бурх-ливе
Бпум Свро-пейський (70/100 Е)
БНД 60/90 (компаундований)
Температура води, °С
Кишння. не бурх-ливе
Кишння. не бурх-ливе
1Час
хв
30
30
30
Зчеплювашсть
Вщповщае зразку № 3
Вщповщае зразку № 3
Вщповщае зразку № 2
БНД 60/90
70/100 Г
БНД 60/90 (компаундований)
Рис. 2. Загальний вигляд породи фр. 2-4 мм до { шсля випробування
Результати визначення зчеплюваносп бпуму з поверхнею щебеню шсля 3 хв кип'ятшня в дистильованш вод1 (рис. 3) свщчать про те, що зчеплювашсть бпум1в БНД 60/90 та 70/100 Е краще з поверхнею зерен рожевого гранпу (на 5-10 %), але в цшому зчеплювашсть обох бпум1в на вс1х зернах становить 3 (4) бали (табл. 2).
С1рий Рожевий
БНД 60/90
С1рий Рожевий
70/100 К
Рис. 3. Загальний вигляд зерен щебеню до (зверху) та шсля випробування при кип'ятшш протягом 3 хв
При випробуванш щебеню в дистильованш вод1 при 95 °С протягом 30 хв р1зниця в по-казниках зчеплюваноел обох бпум1в на по-верхш зерен с1рого та рожевого грашту вщ-сутня (рис. 4).
Показник зчеплюваноел для вах випадюв становить близько 3 бал1в. Випробування при 95 °С протягом 30 хв виявилося бшьш жорстким, шж пщ час кишння протягом 3 хв, але показник зчеплюваноел не знизився до р1вня 2 бал1в, як у випадку випробування фракцп 2-4 мм. Зведеш даш результалв дос-л1дження зчеплюваноел бпуму з твердою шдкладкою наведено в табл. 3.
Таблиця 3 Зведеш дат результалв випробування зчеплюваноел бт му до твердо! шдкладки
(скло, кам'яний матер1ал)
№ з/п Вид шдкладки Блум Метод випробування зчеплюваноел Температура води, °С Час, хв. Зчеплювашсть, % або бали
1 БНД 60/90 (Лисичанськ, Украша) небурхливе кишння 30 зразок № 3
2 Граштний кам'яний матер1ал, 2-4 мм 70/100 Е (NYNAS Швещя) ГОСТ 11508-74 небурхливе кишння 30 зразок № 3
3 БНД 60/90 (компаунд.) небурхливе кишння 30 зразок № 2
1 Скло Константишв ське БНД 60/90 (Лисичанськ, Украша) 75 25 15 %
2 Скло Константишв ське 70/100 Е (NYNAS Швещя) 75 25 10 %
3 Кам'яна пластина (гранодюрит) БНД 60/90 (Лисичанськ, Украша) ДСТУ Б В.2.7-81-98 95 30 100 %
4 Кам'яна пластина (грашт) БНД 60/90 (Лисичанськ, Украша) 95 30 100 %
5 Кам'яна пластина (дюрит) БНД 60/90 (Лисичанськ, Украша) 95 30 100 %
1 Щебшь, 16-22 мм (арий грашт) БНД 60/90 небурхливе кишння 3 3 (4) бали
2 Щебшь, 16-22 мм (рожевий грашт) (Лисичанськ, Украша) Метод Лиахшо! небурхливе кишння 3 3 (4) бали
3 Щебшь, 16-22 мм (арий грашт) 70/100 Е небурхливе кишння 3 3 (4) бали
4 Щебшь, 16-22 мм (рожевий грашт) (NYNAS Швещя) небурхливе кишння 3 3 (4) бали
1 Щебшь, 16-22 мм (арий грашт) БНД 60/90 95 30 3 бали
2 Щебшь, 16-22 мм (рожевий грашт) (Лисичанськ, Украша) Змшений метод 95 30 3 бали
3 Щебшь, 16-22 мм (арий грашт) 70/100 Е (NYNAS Швещя) Лиахшо! 95 30 3 бали
4 Щебшь, 16-22 мм (рожевий грашт) 95 30 3 бали
С1рий Рожевий
БНД 60/90
С1рий Рожевий
70/100 Е
Рис. 4. Загальний вигляд зерен щебеню до (зверху) та шеля випробування при 95 °С протягом 30 хв
Висновки
Виконаш дослщження зчеплюваносп кам'яних матер1ал1в р1зно! крупноси (фракцп 2-4 мм, 16-22 мм) з рожевого та с1рого граш-ту та пластин ¿з гранодюриту, гранпу рожевого та дюриту з бпумом БНД 60/90 Лиси-чанського НПЗ дозволили дшти таких висновюв:
1. Зчеплюванють зерен фракцп 2-4 мм, ви-значена за методом пасивно! зчеплюваносп (ГОСТ 11508), е низькою. Використання на-ведених в ГОСЛ еталошв зчеплюваносп (мармуру та теку) для оцшки зчеплюваносп не е коректним, бо мшеральний склад зразюв не вщповщае складу еталошв. Кр1м того, ро-зм1р фракцп 2-4 мм не вщповщае рекомен-дованому ГОСТ 11508 (2-5 мм).
2. Зчеплюванють зерен крупшетю 16-22 мм ¿з с1рого та рожевого гранпу за методом Ли-с1хшо! при кип'ятшш 3 хв (под1бний метод використовуеться для визначення зчеплюваносп емульсп ¿з поверхнею кам'яних матерь ал1в - ДСТУ Б В.2.7-129:2006) може бути оцшена на р1вш 3-4 бал1в.
Ускладнення випробування збшьшенням часу витримування зразюв у вод1 до 30 хв не призвело до значного зменшення зчеплюваносп, що може оцшюватись як безпосеред-ньо задовшьно.
3. Зчеплюванють поверхш кам'яних пластин ¿з бпумом, передбачена ДСТУ Б В.2.7-81-98, визначаеться у жорсткому режим! випробування: за температури 95 °С протягом 30 хв. Випробування на зчеплюванють бпушв з1 скляною пластиною виконуеться за температури 75 °С протягом 25 хв. Зчеплюванють взятого бпуму БНД 60/90 з1 склом становила 15 %, що близько норми - 20 %. У той же час зчеплюванють ¿з поверхнею пластин ¿з граш-ту, дюриту та гранодюриту, незважаючи на бшьш сувор1 умови випробувань, становить 100 %. Це значно перевищуе значения зчеплюваносп з1 склом, рекомендован! ДСТУ 4044-2001.
Вщповщно до цьогоможна вважати адгезш-ну здатнють наведених зразюв прських порщ по вщношенню до бпуму цшком «доброю» та рекомендувати метод визначення зчеплюваносп за ДСТУ Б В.2.7-81-98, що дозволяе зробити кшькюну оцшку зчеплюваносп в'яжучого ¿з твердою шдкладкою.
Лггература
1. Ребиндер П. А. Поверхностные явления в
дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды / П.А. Ребиндер.
- М.: Наука, 1978. - 368 с.
2. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в
дисперсных системах. Физико-химическая механика. Избранные труды / П.А. Ребиндер. - М.: Наука, 1979. - 384 с.
3. Бпуми нафтов1 дорожш в'язкг Метод ви-
значення показника зчеплюваносп з поверхнею скла та кам'яних матер1ал1в : ДСТУ Б В.2.7-81-98. - [Чинний вщ 1999-03-01]. - К.: Державний компет буд1вництва, архпектури та житлово! полники Украши, 1998. - 10 с. - (Державний стандарт Украши).
4. Битумы нефтяные. Методы определения
сцепления битума с мрамором и песком. ГОСТ 11508-74. - [Чинний вщ 1975-0101]. - Москва: Издательство стандартов
- 5 е.- (Межгосударственнш стандарт).
5. Лысихина А.И. Поверхностно активные
добавки для повышения водоустойчивости дорожных покрытий с применением битум и дегтей. / А.И. Лысихина - М.: Автотрансиздат, 1959. - 234 с.
6. Бпуми нафтов1 дорожш в'язю: ДСТУ
4044-2001 Змша № 3. - [Чинний вщ 2008-08-01].- К. : Госстандарт Украины, 2008. - 2 с. (Государственный стандарт Украины).
Рецензент: В.О. Золотарьов, професор, д.т.н., ХНАДУ.
