Автор: Гладких В.А. аспирант института ИСА, каф. ТВВиБ Руководитель: Е.В. Королев д.т.н., профессор, директор НОЦ НТ ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» НИУ XVI Международная межвузовская научно-практическая конференция молодых учёных, аспирантов и докторантов

Физико-химические свойства серы. Доступность. Экологическая причина –утилизации технической серы. Экономическая причина – замещение дорогостоящего битума менее дорогим серным модификатором ( стоимость технической серы 2000 руб/т, стоимость нефтянного битума руб/т). 2

Причины не позволявшие развивать технологию сероасфальтобетона: Отсутствие решений по эмиссии токсичных газов: сероводорода и диоксида серы, вызывающих отравление у рабочих. Хрупкость при отрицательных температурах, приводящая к образованию трещин в дорожном покрытии. Решение указанных проблем: Использованием комплексного серного модификатора содержащего не менее 90% серы, и нейтрализатор эмиссии сероводорода и диоксида серы. Нейтрализатор включает органический компонент, обеспечивающий снижение температуры хрупкости битума. Разработанный модификатор имеет форму гранул размером 5-10 мм. 3

Сероасфальтобетонные смеси следует рассматривать в качестве разновидности асфальтобетонных, в которых битумное вяжущее частично заменено на серу. Проектирования сероасфальтобетона осуществляется согласно методики, в основу которой положено равенство объемов нефтяного битума базового состава асфальтобетона и вяжущей композиционной смеси, содержащей битум и серный модификатор. Где где Б расход битума для приготовления асфальтобетона заданной марки; ρ Б плотность битума; К расход битума и вводимой в смесь серного модификатора; ρ К плотность битума с добавкой серы. Проектирование сероасфальтобетона 4

Наименование показателей Требования ГОСТ (II дорожно- климатичес- кая зона) Контроль- ный состав (ЩМА 15) Модифицированный асфальтобетон 30% серного модификатора 40% серного модификатора Предел прочности при сжатии при 20 о С, МПане менее 2,25,205,716,24 Предел прочности при сжатии при 50 о С, МПа не менее 0,65 1,762,22,4 Средняя плотность асфальтобетона, г/см 3 -2,592,63 Остаточная пористость, % от 1,5 до 4,53,602,452,71 Водонасыщение, % по объему от 1 до 42,71,51,8 Предел прочности на растяжение при расколе при 0 о С, МПа не менее 2,5 не более 6 33,133,04 Сдвигоустойчивость: -коэффициент внутреннего трения -сцепление при сдвиге при температуре 50 о С, МПа не менее 0,93 не менее 0,18 0,93 0,33 0,93 0,44 0,93 0,44 Водостойкость при длительном водонасыщении не менее 0,85 0,850,860,85 Физико-механические свойства асфальтобетона без добавления серного модификатора и с добавлением 5

Сдвигоустойчивость и жесткость асфальтобетона в условиях воздействия высоких эксплуатационных температур 6

Метод AASHTO TP 63. Режим испытания: температура – 50 о С, количество проходов 8000 циклов; перед испытанием образцы термостатировались в течение 5 ч при температуре 50 о С Гамбургский тест - AASHTO T 324 Режим испытания: испытываемые образцы погружены в водную среду с темпратурой – 50 о С, количество проходов циклов; перед испытанием образцы термостатировались в течение 5 ч при температуре 50 о С Оба метода построены на принципе прокатывающего колеса. Оценка стойкости асфальтобетона к колееобразованию Анализатор асфальтового покрытия (ААП) 7

образцаСредняя плотность г/см 3 Остаточная пористость, %Глубина колеи, мм 12,583,572,30 22,583,672,62 32,583,922,40 42,573,992,67 Результаты испытания традиционного и модифицированного асфальтобетона на колейность по методу АРА Традиционный асфальтобетон Сероасфальтобетон образцаСредняя плотность г/см 3 Остаточная пористость, %Глубина колеи, мм 12,603,781,6 22,603,871,24 32,613,271,41 42,623,021,42 Уровень колеобразования сероасфальтобетона в 1.5 – 2 раза ниже, чем у традиционного асфальтобетона 8

Результаты испытания традиционного и модифицированного асфальтобетона на колейность по Гамбургскому методу Традиционный асфальтобетон образцаСредняя плотность г/см 3 Остаточная пористость, %Общая глубина колеи, мм 1А2,593,28 13,91 1Б2,593,42 2А2,593,30 9,21 2Б2,593,40 3А2,63,12 7,2 3Б2,62,56 Сероасфальтобетон образцаСредняя плотность г/см 3 Остаточная пористость, %Общая глубина колеи, мм 1А2,603,38 5,37 1Б2,613,30 2А2,63,39 4,15 2Б2,63,28 3А2,593,27 4,86 3Б2,603,41 Уровень колеобразования сероасфальтобетона в 1.5 – 2 раза ниже, чем у традиционного асфальтобетона 9

Изменение эмиссии сероводорода и диоксида серы, содержащего 30% серы и различные нейтрализаторы При применении модификатора разработанного в НОЦ НТ эмиссия по сероводороду снижается до 12,5 раз, а по диоксиду серы – до 50 раз. 10

Экономический эффект от применения серного модификатора Разница в стоимости тонны традиционного и сероасфальтобетона равна: где Б – расход битума в асфальтобетонный смеси без добавления серы; – стоимость битума; – расход битума в асфальтобетонной смеси с добавлением серного модификатора; – расход модификатора, рассчитываемый по формуле: ; – стоимость модификатора. Экономический эффект от применения серного модификатора равен: где V – объем асфальтобетона, рассчитываемый по формуле:, здесь l, b и t – соответственно, длинна, ширина и толщина покрытия; – плотность асфальтобетона без добавления серного модификатора; – плотность асфальтобетона с добавлением серного модификатора. Расчетная стоимость серного модификатора руб./т, стоимость нефтяного битума – руб./т. Экономия на замене битума в расчете на 1 км двухполосного дорожного полотна составляет тыс. рублей (в зависимости от состава серного модификатора и его количества) 11

Сероасфальтобетон имеет высокую сдвигоустойчивость и жестокость в условиях воздействия высоких эксплуатационных температур Сероасфальтобетон обладает высокой стойкостью к колееобразованию, а следовательно повышенной долговечностью. Применение серного модификатора позволяет снизить температуру приготовления асфальтобетона и улучшить технологические свойства смесей. Решена проблема эмиссии токсичных газов. Достигается экономический эффект за счет замещения битума серным модификатором. Использование в качестве добавки для асфальтобетонов серного модификатора, частично решает экологическую проблему утилизацию технической серы. Выводы 12

Спасибо за внимание! Доклад окончен. 13