Влияние движения транспортных средств на старение битума в асфальтобетонном покрытии

Исследования свойств полимеров, показали, что механические воздействия на полимерные материалы приводят к разрыву отдельных химических связей и образованию химически реакционноспособных обломков молекул - свободных радикалов. Развитие различных реакций, инициированных ими, приводит к существенным изменениям свойств полимерных материалов. Естественно было предположить, что на старение битума в асфальтобетоне (битумоминеральной смеси) будут влиять механические факторы. С этой целью были построены опытные участки с асфальтобетонным покрытием на автомобильных дорогах с различной интенсивностью движения.

Интенсивность на первом участке составляла 2500-3000 авт./сут. Из них легковые - 35%, легкие и средние грузовые - 25%, автобусы и тяжелые грузовые - 40%. На второй участке наблюдение велось за двумя секциями: секция а - асфальтобетонное покрытие находится под тяжелым движением (1200-1500 троллейбусов и автобусов в сутки); б - без движения. Интенсивность на окружной автомобильной дороге составляла 3000-3500 авт./сут. Состав движения: легковые автомобили - 25%, легкие и средние грузовые - 40%, тяжелые грузовые и автобусы - 35%.

Конструкция дорожной одежды на первом участке была следующая: двухслойный асфальтобетон - 8 см, черный щебень - 5, слой фракционированного гранитного щебня - 10, дресва - 15 см. На втором участке (привокзальная площадь): двухслойный асфальтобетон - 8 см, черный щебень - 8, щебеночное основание по типу заклинки из фракционированного гранитного щебня - 20 см.

На всех участках были уложены мелкозернистые асфальтобетонные смеси, удовлетворяющие нормативным требованиям.

К моменту обследования и взятия вырубок на всех участках не было обнаружено сдвиговых деформаций. На привокзальной площади (секция под нагрузкой) в отдельных местах наблюдался износ покрытия и разрушение в виде сетки трещин, просадок и выбоин. На подъездной автомобильной дороге к аэропорту наблюдались многочисленные трещины и выбоины.

Битум из вырубок извлекали методом горячего экстрагирования бензолом в приборе Сокслета. Полученный раствор битума в бензоле, несмотря па фильтрацию через несколько слоев фильтровальной бумаги и плотные ватные фильтры, содержал значительное количество взвешенных пылеватых частиц. Освобождение от этих частиц достигалось длительным отстоем и декантацией. Эти операции проводились по 2-3 мес до прекращения образования осадка. Удаление бензола из раствора проводили путем упаривания на водяной бане до исчезновения запаха бензола. Дальнейшая сушка до постоянной массы проводилась в вакуумном сушильном шкафу при температуре 70 °С и остаточном давлении 160 мм рт. ст.

Извлеченные из вырубок битумы были испытаны по нормативным документам на методы испытания битумов, групповой химический состав определяли хроматографическим методом на силикагеле ЛСК.

Свойства и состав битума с течением времени изменяются. Повышается вязкость битума, снижается его пластичность, увеличивается содержание смолисто-асфальтеновой части и сокращается количество углеводородной части. Изменяется состав смолисто-асфальтеновой части: если в исходных битумах на долю смол приходилось около 62%, то в битумах, извлеченных из вырубок, эта величина составляла 47-50%. Соответственно возрастает доля асфальтенов.