Високо модифицирано врзивно средство и намалена дебелина на асфалтната обвивка.

Високо модифицирано врзивно средство и намалена дебелина на асфалтната обвивка.

Употребата на високо полимер-модифицирано врзивно средство за асфалтна облога (VPMS) овозможува намалување на дебелината на обвивката при одржување или надминување на карактеристиките на помоќни слоеви на асфалт со традиционални премази дури и во исклучително густи сообраќајни услови. Националниот центар за асфалтни технологии (NCAT) дојде до такви резултати по спроведувањето на тестовите.

Четвртиот циклус на студии (2009-2012) спроведен во NCAT тестот опсег во Онелика, Алабама, САД, покажува дека во експерименталниот дел од полигонот со асфалт поставен врз основа на VPMS, длабочината на патеката е во просек 1/3 помалку во однос на контролниот сегмент Траги (дебелината на слојот на контролниот сегмент е 18% поголема отколку на експерименталниот). Сегментот со асфалт врз основа на VMPS и контролниот дел беа обезбедени со облога произведена од еден технолошки процес на Superave [1].

Резултатите од тестовите беа објавени на конференција на терен за обука (28-29 февруари 2012 година) во хотел Auburn University и во Диксонскиот конвенционен центар, Обурн, Алабама.

Истражувачки способности на депонијата

Пробната патека NCAT била изградена во 2000 година. Неговата должина е 2,7 км, обликот на патеката е елипса. Целта на трасата е забрзано тестирање на интервали од 60 метри, при што симулира амортизацијата на патеката за време на целиот работен век 2 години. Тестирачките локалитети им овозможуваат на инженерите и истражувачите да ја мерат, снимаат и анализираат реакцијата на обложување на високите оптоварувања со цел да развијат поекономични и поефективни премази.

Веб-страниците се обезбедени за истражување на спонзори како Федералната администрација за автопат (FHWA), државните транспортни оддели и приватните компании за тестирање на коловозните мешавини за секој циклус. Изградбата, работењето и истражувањето на локацијата се финансираат преку заеднички напори на агенцијата и приватните компании, од кои секоја спроведува сопствени истражувачки програми.

Целта на неодамнешниот циклус на истражување беше структурните и површинските карактеристики на облогата. Подготовката за истражување вклучуваше реконструкција или реконструкција на 17 делници од трасата (од вкупно 46). Еден од нив стана сајт N7, на кој асфалт беше поставен врз основа на VPMS, технологијата развиена од страна на спонзорот на дел, компанијата Kraton Performance Polymers.

Времетраењето на еден истражувачки циклус е три години. Во ова време е можно да се изградат или обноват локалитети, да се симулира протокот на товарен транспорт за две години, да се анализираат податоците и да се подготвуваат извештаи. Во моментов, петтиот циклус на истражување е планирано да се спроведе на местото на тестирање, кое ќе ги уништи неискористените области (пролет 2012) и ќе изгради нови (крајот на летото 2012 година). Започнувањето на депонијата е планирано да се заврши во август 2012 година.

Екстремни товари, тешки тестови

Симулацијата на движење се изведува според следнава програма: 10 милиони циклуси од 8,2 тони еквивалентно проценета аксијално оптоварување (ESAL) се применуваат на делниците на депонијата за 2 години. Камионите вршат сообраќај во 2 смени. Тоа се 8-оски камиони од 70 тони со приколки кои вршат континуирано движење секој ден од 5 до 23 часот. Секој од петте камиони вози околу 1100 км дневно.

За да се олеснат тестирањето, на локацијата е инсталирана разновидна помошна опрема: термистори инсталирани на различни длабочини на асфалтниот коловоз и поврзани со автоматска метеоролошка станица во објектот. Овие податоци помагаат да се проценат условите за работа на секоја страница. Реакцијата на облогата на оптоварувањата се мери со помош на притисочни мерачи и сензори за притисок инсталирани на одредени длабочини. Безжичната мрежа инсталирана по целата патека обезбедува брз пренос на податоци до главниот сервер.

Секоја седмица, NCAT проверува со инертен профилограф со двојно скенирање ласерски мерач на мерење: се мери рамнотежата на секоја патека на тркалата, макро текстурата на десната тркачка траса, патеката на секое тркало во секој тест сегмент. Останати мерења се земаат: не-деструктивна густина и профилни делови. Секоја недела шок тестови се изведуваат со пад на товар и дефлетометар, и мапи на површината пукнатини, исто така, се подготвуваат. Еднаш месечно се вршат испитувања на триење (со користење на логорот за триење со целосна големина). Тестови за интегритет и пропустливост се одржуваат еднаш четвртина. Примерокот за одредување на набивањето на секој слој на слој исто така се изведува на квартална основа.

Со цел да се поедностави корелацијата помеѓу мерењето на параметрите во лабораторијата и во полето, персоналот на NCAT избира голем дел од смесата во фабриката при изградбата на секое место за тестирање и потоа користи мешавина за правење на мостри за лабораториски испитувања. На пример, мешавината за основниот слој е подложена на тест за замор (примероци на прачки) и антифазно оптеретување. Смесата за горниот слој го поминува испитувањето на динамичкиот модул, флуидноста, тестовите на асфалтниот анализатор и единицата за тркалање за да се пресмета отпорноста на неповратна деформација. Мешавините за горниот слој исто така се тестираат со суперпозиција, проверени за деформација на лази и за истегнување, коефициент на енергија. Сето ова овозможува да се одреди потенцијалната способност на мешавината да попушта.

Истражување на структурните параметри

Четвртиот NCAT тест циклус вклучуваше проширени студии на терен (спонзори продолжија студии започнати претходно), студии на парцели со премази од нови смеси, структурни студии. Реконструкцијата и реставрацијата на 17 локации беа завршени во август 2009 година од страна на изведувач назначен од резултатите од конкурсот. Меѓу овие сајтови, шест беа дизајнирани за структурни тестирања, спонзорирани од Министерството за транспорт на шесте држави. Меѓу нив има место на Кратон. Обложувањата на деловите се направени со помош на технологијата на топла асфалтната мешавина на Superpave. Дебелината на слојот за структурно тестирање се движеше од 175 mm до 140 mm (дел Kraton), во некои делови од 225 mm (од кои повеќе од 150 mm - база на материјал со висока густина и цврста подлога). Сите битумени кои се користат за реконструкција на облогата содржат 0,5% од антидиативниот додаток.

Облогата на локацијата Kraton (N7) е изработена со употреба на VPMS, дебелината на слојот е 140 mm. Врзива содржи 7,5% модифициран полимер на стирен-бутадиен-стирен (SBS). Контролниот дел има дебелина од 175 mm, двата горните слоеви се направени со употреба на 3% SBS-полимер.

Федералната автопатска администрација ги потврдува придобивките од модификацијата на полимер

Врзувачите модифицирани со полимери, како што е трикомпонентниот SBS кополимер, се повеќе се користат во производството на ХС (Федерална информација за патишта). Во техничкиот извештај за септември 2010 година [2], Администрацијата забележува дека модифицираното врзивно средство е повеќе еластично и има поголеми цврсти карактеристики (цврстина) при ниски и високи температури кои се повеќе во согласност со спецификациите на висококвалитетни адстрингенти за асфалти од класата Superpave [3] . Овие спецификации се врзани за околината и условите на патот на одреден објект. Полимер-модифицираните врзива обично се класифицираат и се користат во случаи каде што индексот PG (одделение при ниска температура + одделение при висока температура) надминува 90 (на пр. PG 70-22).

Понатаму, извештајот ги посочува предностите на употребата на полимери: "Бидејќи се малку поскапи од чиста врзива за мешавини од асфалт, адстрингенсите со полимери, модифицирани со полимери во топла мешавина, даваат значително зголемување на перформансите - помалку рутирање, намалено пукање при замор, намалено температурно кречување, - особено под услови Големи товари и тешки климатски услови. Во зависност од карактеристиките на трошоците и перформансите специфични за одреден локалитет (т.е. географски услови), трошокот за мешавини врз основа на полимер-модифицирано врзувачко средство за време на животниот циклус може да биде значително помал од трошокот за мешавини со немодифициран адстрингенс. "

Извештајот, исто така, вели дека искуството во работењето со такви премази е позитивно и дека од време на време се менува на подобро според развојот на технологијата.

Надминување на ограничувањата наметнати од полимери и поставување тенки асфалтни тротоари

Polymers на Кратон перформанси развил DGVC технологија за зголемување на јачината на обвивката и нејзината отпорност на рутирање, испакнатини и пукање, истовремено намалувајќи ја дебелината на премазот.

За да се спроведат теренски испитувања на овој производ, компанијата издаде NCAT по ред за изградба на слој за слој од 140 mm на локацијата N7 за истражувачкиот циклус 2009-2012.

Содржината на модифицираниот SBS полимер (7,5%) што се користи во формуларот за врзување е 1,5-2 пати поголема од износот на конвенционалниот полимер кој се користи за модификација на врзивно средство.

Ако количината на полимер во врзивно средство е повисока од ова ниво, вискозноста на врзивецот се зголемува така што мешавината станува многу тешко да се произведе и многу тешко да се постават на местото. Кратон развил SBS-полимер D0243, кој може да се меша со битуменско врзивно средство во волумен од 7,5% и повисоко, без зголемување на вискозноста на врзивно средство.

Развојот на новиот полимер е продолжение на работата започнат во 2004 година од страна на истражувачите на компанијата во соработка со специјалистите на Инженерската лабораторија за патишта на Универзитетот за технологија Делфт (Холандија), најголемиот и најстариот државен технички универзитет. Главната цел на студијата беше да се открие дали е можно да се продолжи работниот век на основните слоеви на површината на патот со модификација на SBS и / или да се намали дебелината на асфалтниот коловоз.

Методот на испитување - испитување на примероци на асфалт за замор и цврстина со свиткување на четири точки, комплицирани механички тестови за кинење и компресија. Беа евалуирани различни типови на полимери (СБС) и различните концентрации. Испитувањата за замор покажуваат дека е потребно поголемо количество полимер SBS за значително да ги промени својствата на мешавината на асфалт . Поаѓајќи од ова, предметот на последната фаза од тестовите беше врзани со содржина на SBS од 6% и 7,5%.

Комплицираните механички испитувања на асфалтните мешавини покажаа подобрени карактеристики на мешавини модифицирани со SBS во споредба со немодифицирани смеси. Резултатите, исто така, покажаа одредени разлики во распределбата на фрактури (акумулирани неповратни деформации) за премази врз основа на модифицирано и немодифицирано средство за врзување. Дури и со помал слој на слој (150 mm) од SBS-модифициран асфалт, оштетувањето е фиксирано во обем 4 пати помалку од оној на слојот од 250 mm немодифициран асфалт. Немодифициран, помоќен слој покажа 4,5 пати повеќе неповратни деформации од тенок слој на модифициран асфалт.

Изградба на сегмент N7, споредба со контролни области

Облогата на местото на испитување N7 била конструирана од 3 слоја на топла смеса (Табела 1). Номиналниот основен слој (55 mm) и средниот слој (55 mm) се направени врз основа на мешавина со гранитни честички со дијаметар од 19 mm. Горниот слој (30 mm) е направен врз основа на мешавина од гранит (9,5 mm). Сите три слоја се направени од мешавина базирана на модифицирано врзивно средство со содржина од 7,5% SBS. Формулацијата на смесата, тампонирањето и другите параметри се слични на контролната страна (единствените разлики се во материјалот за врзување и дебелината на слојот).

Облогата на контролниот дел S9 има вкупна дебелина од 175 mm и се состои од три слоја - база од 75 mm, среден слој од 70 mm и горниот слој од 30 mm (Табела 2). Горните и средните слоеви се направени од мешавина користејќи адстрингентно модифицирано со 3% SBS. Во тест и контролните делови, мешавините се подготвуваат според методот SUPERPAVE [1] со користење на истиот материјал, но во делот N7 облогата е 18% потенка отколку во контролниот дел S9, употребеното средство е HiMA наместо PG 76-22 (се користи во контролниот дел) . Двете локации се изградени на круто платно.

Резултат: помал мерач на длабочина

Тестовите за транспорт на местото за тестирање беа завршени во септември 2011 година, кога беше извршено оптоварување од 10 милиони циклуси еквивалентно на проценетата аксијална оптовареност. Персоналот на NCAT спроведе стручни студии и ги разгледа собраните податоци. На конференцијата во февруари 2012 година, покрај останатите податоци, беа дадени и информации за просечната деформација по патеката на тркалото (формирање на патеката):

- Деформацијата на контролниот дел S9 со дебелина на обложување од 175 mm била 7,1 mm. Во делот N7 (HiMA) со дебелина на слој од 144 mm, длабочината на патеката беше 2,2 mm.

- Картата на пукнатините на локацијата N7 не откри никакви пукнатини во слој. Анализата извршена од страна на NCAT врз основа на фактички податоци за оптоварување и пресметки врз основа на мерења, а исто така, земајќи ја предвид границата на издржливост на издржливоста на примероците на лента, покажа дека силата на замор на премазот во делот N7 се подобрува со редот на големината. Покрај тоа, карактеристиките на облогата можат да бидат подобри отколку во контролниот дел, вклучувајќи и од гледна точка на размножување на пукнатини за замор од дното нагоре.

Поправка на оштетена површина со мешавина базирана на HiMA

Способноста да се намали дебелината на асфалтната обвивка додека се обезбедуваат високи перформанси карактеристики е една од предностите на HiMA врзивно средство, и таа е идентификувана во соседниот дел на тестот сајт.

Дел N8, спонзориран од Оклахома, за транспорт, беше оштетен за време на истражувачкиот циклус 2009-2012. Ова не беше првата штета регистрирана на оваа страница.

На крајот од истражувачкиот циклус 2006-2009 година, На локалитетот беше забележано обемно заморно пукање. За време на изградбата на делот N8, изведувачот постави слој од дебелина од 250 mm на лист со слаб квалитет од 1,2 m, кој се разликува од цврстата мрежа во контролниот дел.

Дури и за време на фазата на изградба , Стејт Департментот за транспорт во Оклахома побара од NCAT да користи одреден тип почва како платно, слично според карактерот на почвата на Оклахома, позната по својата ниска носивост. Облогата се распадна и оштетената површина беше поправена: 125 мм од горниот слој беше отсечена, а мешавина од истата композиција беше поставена наместо тоа. Обновил слој, исто така, пропадна, овој пат за само 8 месеци од истражувачкиот циклус 2009-2012. Во исто време, 6 експериментални локации и 4 приватно спонзорирани локации на многуаголникот не беа идентификувани како пукање.

По повторното уништување на локацијата, администрацијата на NCAT забележа добри резултати на соседниот дел N7 и предложи да се користи мешавина врз основа на HiMA врзивно средство за да се поправи местото на N8, што ќе овозможи анализа на неговото однесување во оштетената област.

Претставници на Одделот за транспорт на државата Оклахома се согласија да ја применат мешавината од локацијата N7, но за основниот слој се користеше мешавина од 9,5 mm во дијаметар (составот сличен на составот на смесата за горниот слој, но со дебелина од 55 mm). За време на реконструкцијата, се намали 145 mm оштетен слој, оставаше околу 105 mm оштетен основен слој. Потоа 145 mm од новата мешавина беше поставена врз основа на HiMA.

По поставувањето на нов слој, камионите повторно возеа низ поправениот дел од делот N8, а уредите NCAT повторно почнаа да снимаат податоци на експерименталната локација.

Во септември 2011 година, кога товарот сообраќај над 4 циклуси е фиксна длабочина N8 делот деформација на 2,7 мм. Во директна споредба може да се види дека по почетната линија и значајни поправка пукнатини формирана по 4 Мил. Циклуси еквивалент оптоварување на оска, а по барање на поправка HiMA врзивно средство без пукнатини, минимална мерач по 5,7 Мил. Еквивалентно аксијално оптоварување циклуси . Министерството за транспорт ќе продолжи да Оклахома спонзорирање на овој сајт за време на циклус во 2012-2014 година. следење на оперативните карактеристики на обложување.

заклучок

Прикажан е дека употребата на високо тежина модифицирани полимер врзивно средство молекуларна во асфалтна мешавина намалува дебелина на покривен слој дури и во екстремни товари. Ова ќе обезбеди карактеристики или споредливи или подобри од оние на немодифицирана мешавини подготвени во сличен материјал и слично големина на честички.

Експериментални слој на топла мешавина со HiMA полимер во рок од 2 години подложени на тешки товари сообраќај во согласност со условите за тестирање, и во тоа време беше забележана помалку од 1/3 од нивото на вирус на помоќен основни слој на делот за контрола.

HiMA полимер е исто така се користи во изградбата на намалена дебелина на слојот за поправка на оштетениот дел на пилотот. Имаше, исто така, го одбележа мерач помала длабочина од контрола на заговор.

Одличен пост-тест и фактот дека во области изградена со користење HiMA полимер, до денес не е фиксна пукнатини, тоа ни дава надеж дека новата технологија ќе го надмине традиционалните, вклучувајќи, од аспект на замор пукнатината размножување од дното нагоре.

Член: високо модифицирани асфалт врзивно средство и намалена дебелина на слој.

Apkalimov Денис, ДОО "ЕПС" Ротор "