Модифікований кіробетон для дорожнього будівництва в умовах гарячого клімату

Abstract

The dissertation provides the results of the theoretical and experimental research, devoted to the development of the road asphalt concrete on the basis of the bitumen rock (kiroconcrete) without addition of the artificial bitumen for the exploitation under hot climate conditions. The high technical-exploitation quality of kiroconcrete is achieved due to the polymeric modification of natural bitumen as well as kiroconcrete in general. The role of natural bitumen and kiroconcrete modifiers is carried out by products on the basis of copolymer butadiene as well as styrene, in the quality of the bitumen rock there has been used kir of the class 3 according to the bitumen content “Byshri” field on the north-east of Syria. The experimental-statical models of kiroconcrete strength and thermal resistance have been developed; their application has allowed optimization of the formulation-technological parameters of the modified road kiroconcrete according to the criterion of the material cost. The function of the kiroconcrete strength distribution, responsible for the normal Gauss law, has been established, as well as recommendations for indices normalization of the kiroconcrete strength depending on its type have been given. Technological schemes of kiroconcrete mixtures production both on the stationary asphaltconcrete plants with additional necessary equipment and travel plants for the asphalt concrete regeneration have been suggested. The optimal values of the technological process parameters according to the coefficient of maximum uniformity obtaining for the kiroconcrete mixture have been calculated. The practical application of the developed kiroconcrete mixtures at the road pavement construction in Syria has been carried out.Защищается диссертационная работа, содержащая теоретическое и экспериментальное обоснование возможности получения дорожного асфальтобетона на основе природной битуминозной породы (дорожного киробетона) с высокими показателями прочности и теплостойкости путем полимерной модификации природного битума кира. Изучены свойства битуминозной породы 3 класса по содержанию битума, ее органической и минеральной составляющих. На основании дорожно-климатического графика и анализа транспортного потока для условий Сирии обоснованы расчетная температура и необходимая прочность дорожного киробетонного покрытия. Экспериментально доказана эффективность полимерной модификации природного битума кира и киробетона в целом. В качестве модификатора использован продукт на основе сополимера бутадиену и стирола в виде гранул – термоэластопласт Calprence C-501 производства фірми Dynasol (Испания) і водной дисперсии – латекс Butonal NS 198 производства концерна BASF (Германия). Разработаны экспериментально-статистические модели прочности и теплостойкости модифицированного киробетона, изучено качественное количественное влияние выбраных рецептурно-технологических параметров на прочность при сжатии при температуре 20 и 60ºС и коэффициент теплостойкости. В качестве факторов влияния при планировании эксперимента выбраны расход полимера, содержание кира и температура модификации. Содержание кира в смеси принято из расчета полной замены искусственного битума и обеспечения его содержания в пределах, рекомендуемых для асфальтобетонов на вязких битумах. Путем решения основной задачи линейного программирования выполнена оптимизация рецептурно-технологических параметров по критерию стоимости. Проведен статистический анализ, построены гистограмы и установлены статистические параметры и функции распределения случайных величин, что характеризуют прочность на сжатие киробетона при +20oС - R20 и +60oС - R60, которые соответствуют нормальному (Гаусовскому) закону. Разработаны рекомендации по нормированию показателей прочности киробетона в зависимости от его марки. Изучено значение динамического модуля упругости киробетона, которое находится в пределах рекомендуемых значений для плотного горячего асфальтобетона на битуме БНД 40/60. Усовершенствованы одно- и двуступенчатая технологические схемы приготовления киробетонных смесей на стационарных АБЗ с доукомплектованием необходимым оборудованием. Предложена технология приготовления смесей на передвижных установках для регенерации асфальтобетона. Рассчитаны оптимальные значения параметров технологического процесса по критерию достижения максимальной однородности киробетонной смеси. Разработаны рекомендации по строительству и ремонту автомобильных дорог с использованием модифицированных киробетонных смесей. Проведено практическое внедрение разработанных киробетонов при строительстве дорожных одежд автомобильных дорог в Сирии. В дисертаційній роботі наведені результати теоретичних і експериментальних досліджень, які присвячені розробленню дорожнього асфальтобетону на основі природної бітумовмісної породи (кіробетону) без додавання штучного бітуму для експлуатації в умовах гарячого клімату. Високі техніко-експлуатаційні якості кіробетону досягаються за рахунок полімерної модифікації природного бітуму і кіробетону загалом. Як модифікатор природного бітуму і кіробетону загалом використано продукт на основі сополімеру бутадієну та стиролу, як бітумовмісна порода – кір 3 класу за вмістом бітуму родовища “Бишрі”, що на північному сході Сирії. Розроблено експериментально-статистичні моделі міцності та теплостійкості кіробетону, з використанням яких виконано оптимізацію рецептурно-технологічних параметрів модифікованого дорожнього кіробетону за критерієм вартості матеріалу. Встановлено функцію розподілу міцності кіробетону, яка відповідає нормальному (Гаусовому) закону та розроблено рекомендації з нормування показників міцності кіробетону залежно від його марки. Розроблено технологічні схеми приготування кіробетонних сумішей як на стаціонарних АБЗ із дообладнанням необхідним устаткуванням, так і на пересувних установках для регенерації асфальтобетону. Розраховані оптимальні значення параметрів технологічного процесу за критерієм досягнення максимальної однорідності кіробетонної суміші. Проведено практичне впровадження розроблених кіробетоних сумішей при будівництві покриттів автомобільних доріг в Сирії.