Студопедия — ДЕСТРУКЦИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОКРЫТИЙ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ДЕСТРУКЦИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОКРЫТИЙ






 

Ярким проявлением деструктивных процессов, протекающих в асфальтобетоне, особенно в поверхностных слоях покрытий, явля­ются постепенное выкрашивание и шелушение с вырыванием отде­льных минеральных частиц, что указывает на понижение адгезии между минеральным и органическим компонентами.

Асфальтобетон, как уже отмечалось, чувствителен к колебаниям температуры внешней среды, что служит источником непрекращаю­щихся структурных изменений. Последние связаны то с повышени­ем концентрации твердой фазы (при снижении температуры) за счет спонтанного выделения из гетерогенной системы новых центров структурообразования, их размножения и обрастания, то с пониже­нием концентрации твердой фазы (при повышении температуры) за счет усиления теплового молекулярного движения с разрушением структурной мицеллярной сетки в вяжущем веществе. Под влиянием этих явлений практически непрерывно изменяется пластичность ас­фальтобетона и его вяжущей части. В сочетании с напряженным состоянием от механических усилий это приводит к нарушению структуры, к потере деформационной устойчивости. Тепловые флуктуации молекул в сочетании с циклически чередующимися ме­ханическими напряжениями нередко сами служат непосредственной причиной разрушения материала.

В асфальтовом бетоне могут возникать остаточные деформации, развиваемые до значительных размеров в дорожных и аэродромных покрытиях, с появлением наплывов, сдвигов, волн, складок, смеще­ний, например в кровельных и гидроизоляционных коврах. Этим деформациям необратимого характера способствует повышение температуры, поэтому для повышения теплоустойчивости важно обеспечить оптимальный состав и оптимальную структуру асфаль­тового бетона применительно к данным, конкретным условиям.

При отрицательных температурах, особенно при резких колеба­ниях температуры, возникают тепловые напряжения и возможны хрупкие микро- и макроразрывы, нарушение сплошности асфальто­бетонных покрытий.

Асфальтобетон чувствителен не только к тепловому фактору, но и к водной среде. Разрушение структуры под влиянием водного фак­тора происходит в результате нарушения сцепления битумных пле­нок с минеральными частицами, причем тем быстрее, чем интенсив­нее протекает диффузия и больше воды продиффундировало в монолитный материал. Этот процесс можно затормозить, напри­мер, уплотнением, очисткой покрытия от пылевых наносов и др., однако нельзя его полностью приостановить, особенно при длите­льном контакте покрытий, например дорожных, с водой в осенний и весенний периоды в средней климатической полосе страны. Про­никновение воды начинается с гидрофилизации поверхности за счет «застревания» в ней молекул воды, поверхностной сорбции, чему способствует тепловое движение (энтропийный фактор). Диффузии воды способствуют также уменьшенное количество асфальтенов в битуме, увеличенное содержание асфальтеновых кислот, водорас­творимых соединений типа фенолов (например, в дегтях), повышен­ная гидрофильность минеральных наполнителей. Вода как сильно полярная жидкость способна вначале оттеснять с поверхности мине­ралов менее полярные молекулы, раннее адсорбировавшиеся из би­тума, а затем сильно обводнять систему, создавая эффект набуха­ния. В соответствии с электрохимической теорией набухания интенсивная аккумуляция воды на поверхности минеральных час­тиц растет с повышением плотности заряда и, следовательно, с уме­ньшением диаметра этих частиц. Набухание обусловлено проника­нием молекул воды или иной среды в объем тела как диффузионным путем, так и по механизму капиллярного потока, поскольку в струк­туре тела практически всегда имеются микропоры, субмикротрещи-ны различных размеров и форм.

Наиболее уязвимой структурной частью асфальтового бетона является асфальтовое вяжущее вещество, а от его стойкости к во­дной среде и колебаниям температуры зависят согласно закону конгруэнции качественные показатели асфальтового бетона, его прочность, теплостойкость, долговечность и т. д. При тепловых перепадах через 0°С происходит разуплотнение асфальтобетона вслед­ствие циклического замерзания воды в порах покрытия. Разуплот­нение связано с увеличением пористости и с возрастанием притока воздуха внутрь покрытия, что сопряжено с активизацией процесса окисления органического вяжущего вещества. И хотя вода сама по себе является слабым окислителем битума или дегтя, она благопри­ятствует интенсивному их окислению вследствие повышения порис­тости и доступа воздуха в монолит. Воздействие воздуха основано на окислении и полимеризации углеводородов, в частности, непре­дельного ряда, с изменением группового химического состава и свойств битума или дегтя.

Окислительный процесс ускоряется под комплексным воздейст­вием воздуха, теплоты, солнечного света, особенно его ультрафио­летовых лучей. При ветровом воздействии происходит быстрое вы­мораживание воды, что в конечном счете приводит к росту хрупкости и количества микропор и трещин в асфальтобетонных покрытиях. С увеличением в битуме кислородсодержащих, азоти­стых и сернистых соединений стабильность битума уменьшается. К этому же нежелательному эффекту приводит увеличение пористо­сти асфальтобетона после деструкции под влиянием диффузии воды.

Из числа спонтанно развивающихся явлений старения битума, кроме упомянутых окисления и полимеризации, следует еще выде­лить синерезис и эмульгирование.

Синерезис — самоуплотнение вследствие молекулярного сцеп­ления, а также под влиянием сил тяжести или внешних сил. Из би­тума постепенно выделяется жидкостная среда (масла и смолы), которая в дальнейшем либо сорбируется минеральными компонен­тами, либо под внешним давлением выдавливается наружу, высту­пая в виде «жирных» пятен. В первом случае возрастает концент­рация асфальтенов в битуме и асфальтовом вяжущем веществе с упрочнением структуры и повышением жесткости материала. Во втором случае расслабляются структурные связи при высоких тем­пературах и появляются пластические деформации в верхних слоях покрытий.

Эмульгирование битума может быть вызвано присутствием в окружающей среде или в компонентах смеси, например в песке, эму­льгирующих веществ — глинистых примесей, извести, поверхност­но-активных веществ и др. Вынужденный частичный перевод биту­ма в эмульгированное состояние приводит к снижению адгезионных свойств, некоторой потере связности в монолите. Если изменения в структуре под влиянием температурных факторов нередко являются временными и носят обратимый характер, то синерезис и эмульсификация могут завершиться необратимыми явлениями ухудшения качества асфальтобетона.

К старению битума и дегтя может приводить также длительный контакт с некоторыми материалами, содержащими полуторные ок­сиды железа и алюминия.

Независимо от причин старения битума и асфальтобетона всегда происходит количественное и качественное изменение их состава. Интенсивность изменения группового динамического состава биту­ма нередко служит достаточной характеристикой старения материа­ла. Более точно старение битума можно определять по кинетике ро­ста вязкости во времени. По формуле η=Аeφτ, где φ — фактор старения; τ — продолжительность старения; А — постоянная, мож­но найти величину τ долговечности до критического значения ηкр. Для этих целей в лабораторных условиях моделируют эксплуатаци­онные условия. Вместо вязкости пользуются также некоторыми дру­гими характеристиками качества, чувствительными к старению би­тума, например величиной сдвигоустойчивости.

Для торможения деструкции асфальтового бетона на стадии тех­нологии и в эксплуатационный период применяют различные меры. Важно обеспечивать высокую плотность структуры и поддерживать ее на этом уровне, вносить компоненты, повышающие деформативность монолита (не выходя за допустимые пределы); увеличивать гидрофобность асфальтобетона; снижать время релаксации напря­жений (в допустимых пределах); своевременно восстанавливать поверхностные слои и надежнее изолировать их от внешней агрес­сивной среды; использовать только оптимальные составы и оптима­льную структуру асфальтового бетона; вносить в составы стабили­заторы структуры, энергетически связывающие проникшую воду, и т. п.


Глава 11

 







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 313. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Этические проблемы проведения экспериментов на человеке и животных В настоящее время четко определены новые подходы и требования к биомедицинским исследованиям...

Классификация потерь населения в очагах поражения в военное время Ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие является оружием массового поражения...

Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации раствора, температуры, присутствия одноименного иона и других факторов...

Тема: Изучение приспособленности организмов к среде обитания Цель:выяснить механизм образования приспособлений к среде обитания и их относительный характер, сделать вывод о том, что приспособленность – результат действия естественного отбора...

Тема: Изучение фенотипов местных сортов растений Цель: расширить знания о задачах современной селекции. Оборудование:пакетики семян различных сортов томатов...

Тема: Составление цепи питания Цель: расширить знания о биотических факторах среды. Оборудование:гербарные растения...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия