Влияние вязкости ПБВ и гранулометрического состава минеральной части смесей на свойства полимерасфальтобетона

В целях разработки нормативных требований к полимерасфальтобетонным смесям, приготавливаемым с применением ПБВ на основе СБС разных марок, представленных в ГОСТ Р 52056-2003, и учета влияния разных гранулометрических составов смесей, регла-ментированных в ГОСТ 9128-97, приготовлены ПБВ марок ПБВ 300, ПБВ 200, ПБВ 130, ПБВ 90, ПБВ 60, ПБВ 40 и определены показатели свойств полимерасфальтобетонных смесей типов А, Б, В, Г, Д. Для сопоставления испытывали асфальтобетонные смеси всех типов на битумах марок БНД 60/90 и БНД 200/300.
Результаты испытаний вяжущих приведены в таблице 16, а смесей — в таблице 17.
Судя по представленным данным, преимущества плотного полимерасфальтобетона в части сдвигоустойчивости (С5O и tg φ) по сравнению с плотным асфальтобетоном про-являются, несмотря на то, что суммарные показатели пределов прочности при сжатии полимерасфальтобетонов ниже, чем для асфальтобетонов.
За суммарный показатель прочности принимаем сумму ∑R = R2O + R50, так как сдвиги могут образовываться и при 20 °С.
За суммарный показатель сдвигоустойчивости принимаем Р = 2tg φ + с.
Как видно из таблицы 17 для плотного полимерасфальтобетона типа Б на основе ПБВ 60 (П25 = 98) ∑R = 5,61 МПа, меньше, чем для асфальтобетона типа Б на битуме марки БНД 60/90 (П25 = 68) ∑R = 6,4 МПа, а Р больше — 2,18 и 2,02 соответственно. При этом показатель tg φ полимерасфальтобетона выше, чем для асфальтобетона.
Аналогичная картина наблюдается и при сопоставлении наиболее пластичных песчаных полимерасфальтобетонов и асфальтобетонов, в том числе и в части показателя tg φ.
В общем ∑R для асфальтобетонов выше в среднем на 12%, а Р ниже на 9%.
Эти данные позволяют считать, что нормы по R50 и R20 для полимерасфальтобето-на могут быть снижены по сравнению с нормами для асфальтобетона минимум на 10%.
Полимерасфальтобетон заметно отличается от асфальтобетона меньшей теплочув-ствительностью или, что то же самое, большей температурной устойчивостью, то есть его свойства меньше меняются при изменении температуры.
Этот факт хорошо прослеживается при анализе соотношения Ro/R50.
Как видно из таблицы 17, для смесей типа А, Б, В, Г, Д этот показатель при применении ПБВ 300 вместо БНД 200/300 лучше на 41%, 50%, 39%, 33%, 37% соответственно, в среднем лучше на 40%; при применении ПБВ 60 взамен БНД 60/90 лучше на 32%, 9%, 19,0%, 31,0%, 46,0% соответственно, в среднем лучше на 27%.
Таким образом, использование данного соотношения является простейшим способом выявления различия между полимерасфальтобетоном и асфальтобетоном.

Таблица 16.

Значение показателей физико-механических свойств ПБВ и битумов

№ п/п	Наименование образца	Содержание, %		Глубина проникания иглы 0,1 мм, при		Растяжимость, см, при		Температура, °С			Изменение после прогрева 163 °С в течение 5 ч, 4 мм		Сцепление в баллах, с		Эластичность, %, при		Тразм	Тразм — Тхр	Тр — Тхр
		ДСТ-30Р-01 п. 135	И 40А	25 °С	0 °С	25 °С	0 °С	размягчения	хрупкости	вспышки	массы, %	темп, разм., °С	мрамором	песком	25 °С	0 °С	П25	П25	Д25
1	БНД60/90	—	—	68	32	69	4	51	-15	279	0,03	2	5	2	—	—	0,72	0,53	0,52
2	БНД200/300	—	10	204	72	100	23	43	-25	270	0,06	0	5	1	—	—	0,21	0,09	0,18
3	ПБВ300	3	30	372	283	33	47	57	-43	243	0,2	-3	5	2	99	98	0,15	0,04	0,42
4	ПБВ200	3	21	237	152	42	53	58	-37	249	0,2	-3	5	2	100	91	0,24	0,09	0,50
5	ПБВ 130	3	13	139	90	42	32	59	-32	257	0,06	0	5	1	95	85	0,42	0,19	0,64
6	ПБВ90	3	10	122	58	44	21	63	-30	262	0,08	2	5	1	93	82	0,51	0,27	0,75
7	ПБВ60	3	6	98	45	46	16	67	-21	283	0,03	0	5	3	92	73	0,68	0,47	1,0
8	ПБВ40	3	2	55	28	20	12	70	-16	273	0	0	5	3	82	72	1,27	0,98	2,7

Таблица 17.

Показатели физико-механических свойств полимерасфальтобетонов
оптимальных составов на разных марках ПБВ

№ смеси	Тип смеси	Марка вяжущего	Содержание фракции мельче 0,071 мм, %	Отношение, МП/В	Пористость минеральной части, , %	Остаточная пористость, V0,%	Объем замкнутых пор, Vз.п., %	Водонасыщение, W,%	Предел прочности при сжатии, МПа, при			R0/R50	Коэффициент водостойкости,Квод	Коэфф. длительной водост.,Кдл	Э50	Вдавливание штампа, мм Н50	C50	tg φ	r0
									50 °С	20 °С	0 °С
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
1	А	ПБВ 300	12,64	4,25	13,1	3,8	5,26	3,6	1,23	2,0	4,02	3,28	0,95	0,90	7	2,15	0,27	0,89	3,1
2		БНД200/300	12,64	4,25	12,1	2,6	33,5	1,7	0,9	3,65	5,0	5,6	0,95	0,9	4	2,22	0,25	0,86	4,3
3		ПБВ200	11,2	3,75	12,1	2,6	11,5	2,3	1,18	2,2	4,29	3,64	0,96	0,90	12	2,07	0,32	0,89	3,35
4		ПБВ130	10	3,25	13,1	3,8	34,2	2,5	1,05	2,75	4,38	4,17	0,95	0,90	15	2,01	0,35	0,9	3,42
5		ПБВ90	9,3	2,73	13,7	3,5	42,9	2,0	1,48	3,54	6,95	4,7	0,97	0,90	21	1,1	0,39	0,92	3,5
6		ПБВ60	7,86	2,5	13,6	4,4	45,5	2,4	1,3	3,8	7,7	5,92	0,95	0,88	18	1,03	0,42	0,92	3,9
7		БНД60/90	7,86	2,5	13,1	3,2	13,7	2,76	1,2	5,3	10,3	8,7	0,94	0,88	11	1,15	0,36	0,88	5,3
8		ПБВ40	6,27	2,11	13,1	4,2	35,7	2,7	1,35	3,46	6,75	5,0	0,95	0,87	16	1,05	0,42	0,92	4,4
9	Б	ПБВ300	12,85	3,54	13,4	3,0	30	2,1	1,32	2,03	4,23	3,2	1,02	0,94	6	3,02	0,32	0,83	3,2
10		БНД200/300	12,85	3,54	14,5	3,43	25,9	2,5	0,88	3,81	5,65	6,42	0,93	0,89	4	3,27	0,32	0,82	4,2
11		ПБВ200	11,4	3,33	14,1	3,7	35	2,4	1,34	2,24	4,3	3,2	1,1	0,95	7	2,7	0,34	0,84	3,47
12		ПБВ130	10,27	2,83	13,7	3,1	16	2,6	1,23	2,93	5,5	4,47	0,96	0,90	9	2,35	0,37	0,86	3,53
13		ПБВ90	8,86	2,44	14,5	4,2	28,6	3,0	1,42	4,21	6,8	4,8	0,94	0,90	10	1,93	0,41	0,87	3,68
14		ПБВ60	7,46	2,14	15,4	4,6	36,96	2,9	1,43	4,18	7,6	5,3	0,98	0,90	10	2,0	0,42	0,88	4,12
I5		БНД 60/90	7,46	2,14	15,3	4,1	4,8	3,9	1,3	5,1	7,6	5,8	0,96	0,90	4	1,7	0,32	0,85	5,2
16		ПБВ40	6,77	2,0	13,8	4,6	38,3	2,8	1,7	3,75	7,43	4,37	0,97	0,90	12	1,5	0,42	0,88	4,45

 

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
17	В	ПБВ 300	17,66	4,0	16,8	3,3	48,5	1,7	1,35	2,54	4,5	3,3	0,95	0,90	4	2,32	0,37	0,80	2,7
18		БНД200/300	17,66	4,0	14,9	2,57	10,9	2,29	0,98	3,3	5,3	5,4	0,97	0,92	2	2,67	0,36	0,8	3,2
19		ПБВ 200	13,37	3,47	15	3,8	36,8	2,4	1,2	2,6	5,05	4,2	0,93	0,85	5	2,12	0,40	0,82	2,7
20		ПБВ 130	12	3,33	14,3	3,8	36,8	2,4	1,25	3,06	6,0	4,8	0,93	0,87	7	2,04	0,42	0,84	2,84
21		ПБВ 90	10,49	2,7	15,8	4,0	57,5	и	1,43	3,72	7,33	5,12	0,98	0,90	8	1,94	0,43	0,87	3,09
22		ПБВ60	9,72	2,66	15,0	4,7	25,53	2,9	1,4	4,3	8,18	5,84	0,98	0,90	10	0,97	0,44	0,88	3,55
23		БНД 60/90	9,72	2,66	15,6	4,7	35,5	3,03	1,38	4,65	10,0	7,2	0,92	0,88	5	0,97	0,42	0,87	5,6
24		ПБВ 40	8,4	2,38	14,1	4,3	44,2	2,4	1,93	5,51	9,8	5,08	0,98	0,87	12	0,91	0,42	0,89	3,72
25	Г	ПБВ 300	25,38	2,63	22,4	2,4		2,36	1,33	2,25	4,02	3,02	1,07	0,96	7	2,59	0,37	0,64	3,2
26		БНД200/300	25,38	2,63	22,7	2,79	89,96	0,28	0,95	2,38	4,29	4,52	0,94	0,83	4	2,76	0,34	0,62	4,7
27		ПБВ 200	22,7	2,5	21,7	4,8	62,5	1,8	1,32	2,65	5,27	4,0	1,0	0,92	8	2,16	0,38	0,66	3,4
28		ПБВ 130	20,9	2,125	20,6	3,4	14,7	2,9	1,5	3,16	6,05	4,03	0,96	0,90	12	1,89	0,42	0,72	3,6
29		ПБВ 90	19,4	1,97	20,5	4,1	56,1	1,8	1,46	4,22	7,05	4,8	0,95	0,88	16	1,24	0,47	0,78	3,8
30		ПБВ 60	17,82	1,8	20,1	4,5	44,4	2,5	1,8	4,4	8,4	4,7	0,92	0,87	17	0,89	0,46	0,82	4,2
31		БНД 60/90	17,82	1,8	19,7	3,2	43,8	1,8	1,65	5,4	11,25	6,8	0,96	0,90	9	0,91	0,36	0,74	5,3
32		ПБВ 40	16,5	1,57	19,8	4,7	53,3	2,1	1,9	4,5	8,5	4,5	0,98	0,90	17	0,86	0,46	0,84	4,7
33	Д	ПБВ 300	26,76	4,375	20,4	3,3	51,5	1,6	1,1	2,24	3,29	3,26	0,93	0,90	4	2,27	0,46	0,76	3,0
34		БНД200/300	26,76	4,375	19,1	1,76	60,2	0,7	0,95	2,98	4,96	5,22	0,98	0,94	2	2,67	0,40	0,72	5,2
35		ПБВ 200	25,2	4,49	21,8	5,2	32,7	3,5	1,1	2,42	3,31	3,63	1,0	0,90	6	1,96	0,47	0,77	3,2
36		ПБВ 130	23,28	4,1	20,86	4,7	45,5	2,5	1,34	2,87	5,64	4,06	0,97	0,90	8	1,57	0,54	0,79	3,4
37		ПБВ 90	19,2	3,5	19,2	3,5	20	2,8	1,3	3,7	5,7	4,4	0,95	0,90	10	1,63	0,54	0,82	3,6
38		ПБВ 60	17,71	3,14	19,4	4,2	42,9	2,4	1,37	4,4	6,92	5,0	0,93	0,90	9	2,6	0,55	0,82	3,9
39		БНД 60/90	17,71	3,14	20,4	2,9	17,2	2,4	1,26	5,5	11,5	9,2	0,96	0,90	2	2,8	0,52	0,80	5,1
40		ПБВ 40	16,32	2,94	19,4	4,6	26	3,4	1,25	3,5	7,4	5,9	0,94	0,90	15	1,3	0,56	0,82	3,9

Указанное отличие полимерасфальтобетона от асфальтобетона в части температур-ной устойчивости, хорошо проиллюстрировано на рис. 28.
Для полимерасфальтобетона угол наклона температурной зависимости прочности к оси температур заметно меньше.
Данные, представленные в таблице 17, косвенно свидетельствуют о большей деформативности полимерасфальтобетона по сравнению с асфальтобетоном, так как предел прочности при 0 °С для него всегда ниже.

Рис. 28. Температурные зависимости прочности
полимерасфальтобетона и асфальтобетона типа А:

• — БНД; х — ПБВ.

Обращает на себя внимание большой объем замкнутых пор в полимерасфальтобетоне, который при применении ПБВ 90 и ПБВ 130 независимо от типа смеси достигает значений 45-55%, что позволяет предполагать высокую водо- и морозостойкость после длительной эксплуатации покрытий с его применением.
Нельзя не отметить необходимость повышения по отношению к требованиям ГОСТ 9128 содержания фракции менее 0,071 мм в составе полимерасфальтобетонных смесей типов В, Г и Д при применении ПБВ марок ПБВ 200 и ПБВ 300, что связано с менее вязкой дисперсионной средой этих вяжущих.
Эти результаты учтены при разработке требований к зерновому составу полиме-расфальтобетонных смесей в зависимости от применяемых марок ПБВ.