Enquadernació altament modificada i reduït gruix de recobriment d'asfalt.

Enquadernació altament modificada i reduït gruix de recobriment d'asfalt.

L'ús d'un aglomerant modificat amb polímers alt per a recobriment d'asfalt (VPMS) permet reduir el gruix de la capa de revestiment, mantenint o superant les característiques de capes d'asfalt més potents amb recobriments tradicionals fins i tot en condicions de trànsit extremadament dens. El Centre Nacional de Tecnologies d'Asfalt (NCAT) ha arribat a aquests resultats després de fer proves.

El quart cicle d'estudis (2009-2012) realitzat a la gamma de proves NCAT a Opelika, Alabama, EUA mostra que a la part experimental del polígon amb asfalt establert sobre la base de VPMS, la profunditat de la pista és de mitjana 1/3 menys que en el segment de control Rastres (el gruix de la capa en el segment de control és un 18% més gran que l'experimental). El segment amb asfalt a base de VMPS i la secció de control es va subministrar amb un recobriment fabricat per un procés tecnològic de Superave [1].

Els resultats de les proves es van publicar en una conferència al camp de formació (del 28 al 29 de febrer de 2012) a l'Auburn University Hotel i al Dickson Convention Center, Auburn, Alabama.

Capacitats de recerca de l'abocador

La pista de proves NCAT es va construir el 2000. La seva longitud és de 2,7 km, la forma de la via és una el·lipse. El propòsit de la ruta és l'acceleració de proves a intervals de 60 m, durant els quals la depreciació de la pista durant tota la vida útil es realitza durant 2 anys. Els llocs de prova permeten als enginyers i investigadors mesurar, gravar i analitzar la resposta del revestiment a elevades càrregues per tal de desenvolupar recobriments més econòmics i efectius.

Es proporcionen llocs de recerca per a patrocinadors com l'Administració Federal d'Autopistes (FHWA), els departaments estatals de transport i empreses privades per avaluar les barreges del paviment en cada cicle. La construcció, el funcionament i la investigació del lloc es financen a través d'esforços conjunts de l'agència i empreses privades, cadascuna de les quals realitza programes de recerca propis.

L'objecte del recent cicle de recerca va ser la característica estructural i superficial del recobriment. La preparació de la investigació inclou la reconstrucció o restauració de 17 trams de la ruta (d'un total de 46). Un d'ells es va convertir en el lloc N7, on es va establir l'asfalt a partir de la VPMS, la tecnologia desenvolupada pel patrocinador de la secció, l'empresa Kraton Performance Polymers.

La durada d'un cicle de recerca és de tres anys. Durant aquest temps és possible construir o restaurar llocs, simular el flux de transport de mercaderies durant dos anys, analitzar les dades i preparar informes. Actualment, el cinquè cicle de recerca està previst que es dugui a terme al lloc de proves, que desmantellarà les zones no utilitzades (primavera 2012) i construirà noves (finals d'estiu de 2012). El llançament de l'abocador està programat per a l'agost de 2012.

Extenses càrregues, proves severes

La simulació de moviment es realitza d'acord amb el següent programa: 10 milions de cicles de 8,2 tones de càrrega axial estimada equivalent (ESAL) s'apliquen a les seccions de l'abocador durant 2 anys. Els camions realitzen trànsit en 2 torns. Es tracta de camions de vuit eixos de 70 tones amb remolcs que realitzen moviment continu cada dia de 5 a 23 hores. Cadascun dels cinc camions munta uns 1.100 km per dia.

Per facilitar la prova, s'instal • la a l'espai diversos equips auxiliars: termístors instal·lats a diferents profunditats de paviment d'asfalt i connectats a una estació meteorològica automàtica a la instal·lació. Aquestes dades ajuden a avaluar les condicions de funcionament de cada lloc. La reacció del recobriment a les càrregues es mesura mitjançant manòmetres de tensió i sensors de pressió instal·lats a certes profunditats. Una xarxa sense fil instal·lada al llarg de tot el camí proporciona transferència d'alta velocitat al servidor principal.

Cada setmana, el NCAT comprova amb un profilògraf inercial amb un dosificador de rastreig làser de dos tipus: la rugositat de cada traçat de la roda, la textura macro de la roda dreta, es mesura la pista de cada roda en cada segment de prova. Es prenen altres mesures: seccions de densitat no destructiva i perfils. Cada setmana es realitzen proves de xoc mitjançant una càrrega caiguda i un deflectòmetre, i també s'elaboren mapes d'esquerdes superficials. Es realitzen proves de fricció un cop al mes (utilitzant un registrador de fricció de mida completa). Les proves d'integritat i permeabilitat es duen a terme una vegada al trimestre. El mostreig per determinar la compactació de cada capa de revestiment també es realitza trimestralment.

Per simplificar la correlació entre la mesura de paràmetres al laboratori i en el camp, el personal de NCAT selecciona una gran part de la barreja a la planta en la construcció de cada lloc de prova i posteriorment utilitza una barreja per fer mostres per a proves de laboratori. Per exemple, la barreja de la capa base es troba sotmesa a una prova de fatiga (mostres de barra) i una càrrega antifásica. La barreja de la capa superior passa per la prova del mòdul dinàmic, la fluïdesa, les proves en l'analitzador d'asfalt i la unitat de rodes per calcular la resistència a la deformació irreversible. Les barreges de la capa superior també es comproven mitjançant superposició, es verifica la deformació i l'estirament del fluid, el coeficient energètic. Tot això permet determinar la capacitat potencial de la barreja per trencar.

Investigacions de paràmetres estructurals

El quart cicle de proves NCAT incloïa estudis de lloc ampli (patrocinadors estudis continuats iniciats anteriorment), estudis de trames amb recobriments de noves barreges, estudis estructurals. La reconstrucció i la restauració de 17 llocs es van completar a l'agost de 2009 per un contractista designat pels resultats de la competició. Entre aquests llocs, sis van ser dissenyats per a proves estructurals, patrocinats pel Departament de Transport dels sis estats. Entre ells hi ha un lloc de Kraton. Els recobriments de les seccions es realitzen utilitzant la tecnologia de mescles d'asfalt calents de Superpave. El gruix de la capa per a proves estructurals va des de 175 mm fins a 140 mm (una secció Kraton), en alguns trams de 225 mm (dels quals més de 150 mm - una base de material d'alta densitat i un substrat rígid). Tot el bituminós utilitzat per a la reconstrucció del recobriment va contenir el 0,5% de l'additiu anti-additiu.

El recobriment del lloc Kraton (N7) es realitza amb l'ús de VPMS, el gruix de la capa és de 140 mm. L'aglutinant conté un 7,5% de polímer estirè-butadiè-estirè (SBS) modificat. La secció de control té un gruix de 175 mm, les dues capes superiors es fabriquen amb un 3% de polímer SBS.

L'Administració Federal de Carreteres confirma els beneficis de la modificació del polímer

Els aglutinants modificats amb polímers, com el copolímer SBS de tres components, s'utilitzen cada cop més en la fabricació d'HS (informació de l'Administració Federal de Carreteres). En un informe tècnic de setembre de 2010 [2], l'Administració assenyala que l'aglutinant modificat és més elàstic i té característiques de rigidesa (duresa) més altes a temperatures baixes i altes que estan més d'acord amb les especificacions d'astringents d'alta qualitat per a la classe Asfalt de la Superpave [3] . Aquestes especificacions estan vinculades a les condicions ambientals i de trànsit d'una instal·lació en particular. Els aglutinants modificats amb polímers generalment es classifiquen i s'utilitzen en els casos en què l'índex PG (grau a baixa temperatura + grau a altes temperatures) supera els 90 (per exemple, PG 70-22).

A més, l'informe assenyala els avantatges de l'ús de polímers: "Són una mica més cars que les aglutinants pures per a les mescles d'asfalt, els astringents modificats amb polímers en barreges calentes proporcionen un augment diferent en el rendiment, menys trencament, reduït greixatge de fatiga, trencament de temperatura reduït, especialment en condicions Alts càrregues i condicions climàtiques difícils. Segons el cost i les característiques de rendiment específiques d'una localitat determinada (és a dir, les condicions geogràfiques), el cost de les barreges basades en un aglutinant modificat per polímers durant el cicle de vida pot ser significativament inferior al cost de les mescles amb un astringent no modificat ".

L'informe també diu que l'experiència d'operar aquest tipus de recobriments és positiva i que, de tant en tant, ha canviat d'acord amb el desenvolupament de la tecnologia.

Superar les limitacions imposades per polímers i fixar paviments d'asfalt prims

Kraton Performance Polymers ha desenvolupat la tecnologia DGVC per augmentar la resistència del recobriment i la seva resistència al tall, cops i esquerdes, tot reduint el gruix del recobriment.

Per dur a terme proves de camp d'aquest producte, l'empresa va emetre NCAT consecutivament per a la construcció d'una capa de recobriment de 140 mm de gruix al lloc N7 per al cicle de recerca 2009-2012.

El contingut del polímer SBS modificat (7,5%) utilitzat en la formulació aglutinant és 1,5-2 vegades la quantitat del polímer convencional utilitzat per modificar el lligant.

Si la quantitat de polímer en el lligant és superior a aquest nivell, la viscositat del lligant augmenta de manera que la barreja es torna molt difícil de produir i és extremadament difícil de ficar al lloc. Kraton ha desenvolupat el polímer SBS D0243, que es pot barrejar amb un aglomerant de betums en volum del 7,5% i superior, sense augmentar la viscositat de l'aglutinant.

El desenvolupament del nou polímer és una continuació del treball iniciat el 2004 pels investigadors de la companyia, juntament amb els especialistes del Laboratori d'Enginyeria de Carreteres de la Universitat Tecnològica de Delft (Països Baixos), la universitat tècnica estatal més gran i més antiga. L'objectiu principal de l'estudi era esbrinar si és possible ampliar la vida útil de les capes base de la superfície de la carretera amb la modificació SBS i / o reduir el gruix del paviment d'asfalt.

El mètode d'investigació: proves de mostres d'asfalt per a la fatiga i la rigidesa, flexionant-se en quatre punts, complicades proves mecàniques per al desgarro i la compressió. Es van avaluar diferents tipus de polímer (SBS) i les seves diferents concentracions. Les proves de fatiga han demostrat que es requereix una major quantitat de polímers SBS per alterar significativament les propietats de la barreja d'asfalt . Partint d'això, l'objecte de la darrera etapa de les proves era aglomerants amb un contingut de SBS del 6% i del 7,5%.

Les proves mecàniques complicades de les mescles d'asfalt presentaven característiques millorades de les mescles modificades amb SBS en comparació amb les mescles no modificades. Els resultats també van mostrar algunes diferències en la distribució de fractures (deformacions irreversibles acumulades) per a recobriments basats en un aglutinant modificat i no modificat. Fins i tot amb una capa de revestiment més prim (150 mm) d'asfalt modificat per SBS, el dany es fixa en un volum 4 vegades menor que el d'una capa de 250 mm d'asfalt modificat. El revestiment no modificat i més potent va mostrar 4,5 vegades més deformacions irreversibles que un revestiment fi d'asfalt modificat.

Construcció del segment N7, comparació amb àrees de control

El recobriment en el lloc de prova N7 va ser construït a partir de 3 capes de la mescla calenta (Taula 1). La capa base nominal (55 mm) i la capa mitjana (55 mm) es van fer sobre la base d'una barreja amb partícules de granit amb un diàmetre de 19 mm. La capa superior (30 mm) es realitza sobre la base d'una barreja de granit (9,5 mm). Les tres capes estan fetes d'una barreja basada en un aglutinant modificat amb un contingut de SBS de 7,5%. La formulació de la barreja, la compactació i altres paràmetres són similars al lloc de control (les úniques diferències són en el material d'unió i el gruix de la capa).

El recobriment de la secció de control S9 té un espessor total de 175 mm i consta de tres capes: una base de 75 mm, una capa mitjana de 70 mm i una capa superior de 30 mm (quadre 2). Les capes superiors i mitjanes estan fetes d'una barreja utilitzant un astringent modificat amb un 3% de SBS. En les seccions de prova i control, les mescles es van preparar segons el mètode SUPERPAVE [1] utilitzant el mateix material, però a la secció N7 el recobriment és un 18% més prim que a la secció de control S9, el lligant utilitzat és HiMA en comptes de PG 76-22 (utilitzat a la secció de control) . Tots dos llocs estan construïts sobre un llenç rígid.

Resultat: indicador de profunditat inferior

Les proves de transport al lloc de proves es van completar al setembre de 2011, quan es va realitzar una càrrega de 10 milions de cicles equivalent a la càrrega axial estimada. El personal de NCAT va realitzar estudis d'experts i va examinar les dades recollides. A la conferència de febrer de 2012, a més d'altres dades, es va proporcionar informació sobre la deformació mitjana al llarg del camí de la roda (formació de la pista):

- La deformació de la secció de control S9 amb un gruix de recobriment de 175 mm era de 7,1 mm. A la secció N7 (HiMA) amb un gruix de recobriment de 144 mm, la profunditat de la pista era de 2,2 mm.

- El mapa de crack en el lloc N7 no va revelar cap esquerda al revestiment. L'anàlisi realitzada pel NCAT sobre la base de dades reals de càrrega i càlculs basats en mesures, i tenint en compte també el límit de resistència a la fatiga dels espècimens de la barra, va demostrar que la força de fatiga del recobriment a la secció N7 va millorar en un ordre de magnitud. A més, les característiques del recobriment poden ser millors que en la secció de control, incloent des del punt de vista de la propagació de les esquerdes de fatiga des de baix cap amunt.

Reparació d'àrea danyada amb una barreja basada en HiMA

La capacitat de reduir el gruix del recobriment d'asfalt, tot i que garanteix unes característiques d'alt rendiment, és un dels avantatges de l'aglutinant HiMA, i s'ha identificat a la secció adjunta del lloc de prova.

La Secció N8, patrocinada pel Departament de Transport d'Oklahoma, es va veure afectada durant el cicle de recerca 2009-2012. Aquest no ha estat el primer dany registrat en aquest lloc.

Al final del cicle de recerca 2006-2009, Al lloc, es va observar una greu fractura de fatiga. Durant la construcció de la secció N8, el contractista va col·locar un revestiment de 250 mm de gruix amb 1,2 m de xapa de mala qualitat, que diferia de la xarxa rígida de la secció de control.

Fins i tot durant la fase de construcció , el Departament de Transport de l' Estat d'Oklahoma exigia a l'NCAT que utilitzés un cert tipus de sòl com a llenç, similar al sòl d'Oklahoma, conegut per la seva baixa capacitat de suport. El revestiment es va col·lapsar i es va reparar l'àrea danyada: es van tallar 125 mm de la capa superior i es va col·locar una barreja de la mateixa composició en lloc d'ella. La capa recuperada també es va col·lapsar, aquesta vegada en només 8 mesos del cicle de recerca 2009-2012. Al mateix temps, 6 llocs experimentals i 4 llocs privats del polígon no es van identificar com a esquerdes.

Després de la repetida destrucció del lloc, l'administració de NCAT va observar un bon comportament de la secció N7 propera i va suggerir utilitzar una barreja basada en la carpeta HiMA per reparar el lloc N8, que permetria analitzar el seu comportament a la zona danyada.

Els representants del Departament de Transport de l'Estat d'Oklahoma van acordar aplicar la mescla del lloc N7, però per a la capa base es va utilitzar una barreja de 9,5 mm de diàmetre (una composició similar a la composició de la mescla per a la capa superior, però amb un gruix de 55 mm). Durant la reconstrucció, es va tallar 145 mm de recobriment danyat, es van deixar uns 105 mm de la capa de base danyada. A continuació, es va establir 145 mm de la nova barreja a partir de HiMA.

Després de col·locar un nou recobriment, els camions van tornar a circular a través de la secció reparada de la secció N8, i els dispositius NCAT van començar a gravar dades al lloc experimental.

Al setembre de 2011, quan la càrrega de trànsit més de 4 cicles es va fixar profunditat de la secció de deformació N8 a 2,7 mm. En una comparació directa es pot veure que després de la pista inicial i de reparació d'esquerdes significatius formats després de 4 Mill. Cicles de càrrega axial equivalent, mentre que després de l'aplicació d'un Hima binder reparació sense esquerdes, calibre mínim després de 5,7 Mill cicles de càrrega axials equivalents. . Departament de Transport d'Oklahoma continuarà patrocinant aquest lloc durant el cicle 2012-2014. el seguiment de les característiques de funcionament del recobriment.

conclusió

Es mostra que l'ús d'aglutinant polímer modificat d'alt pes molecular en la barreja d'asfalt redueix el gruix de recobriment fins i tot sota càrregues extremes. Aquesta voluntat proporciona característiques o bé comparables o millors que les de les mescles no modificades preparades en un material similar i una mida de partícula similar.

recobriment Experimental de barreja en calent amb hima polímer durant 2 anys sotmesos a càrrega de trànsit pesat d'acord amb les condicions de la prova, el temps durant el qual es va observar menys d'un terç del nivell de deformació, fixats sobre una capa més potent que cobreix la parcel·la de control.

polímer HIMA també s'ha utilitzat en la construcció de la capa de gruix reduït per reparar la part danyada de la pilot. Hi havia també un indicador de menor profunditat marcada que la parcel·la de control.

Excel·lent post-test i el fet que la superfície construïda amb l'ús de polímer HIMA, l'hora actual no és fix esquerdes, ens dóna l'esperança que la nova tecnologia superarà els tradicionals, entre ells, en l'aspecte d'esquerdes per fatiga propagació de baix a dalt.

Article: altament modificat asfalt lligant i la disminució de revestiment de gruixos.

Apkalimov Denis, LLC "EPC" Rotor "