Уточнення розрахункового значення модуля пружності асфальтобетонів

Опубліковано:
Номер: Випуск 29(2024)
Розділ: Будівництво та цивільна інженерія
Cторінковий інтервал статті: 74-87
Ключові слова: асфальтобетон, вміст в’яжучого, в’яжуче, залишкова пористість, заповнювач, частота деформування.
Як цитувати статтю: Копинець І. В., Соколова О. Б., Юнак А. Л. Уточнення розрахункового значення модуля пружності асфальтобетонів. Дороги і мости. Київ, 2024. Вип. 29. С. 74–87
Як цитувати статтю (references): Ivan Kopynets, Oksana Sokolova, Alina Yunak. Adjustment of the calculated value of the elasticty modulus of asphalt concrete. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2024. Issue 29. P. 74–87 [in Ukrainian].

Автори

Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-0908-4795
Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0003-4202-8661
Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-5294-5554

Анотація

Вступ. Однією з важливих характеристик асфальтобетону, яка характеризує його властивості, є модуль пружності. Модуль пружності асфальтобетону використовують під час проєктування конструкції дорожнього одягу для розраховування його за допустимим пружним прогином, за умовою зсувостійкості робочого шару земляного полотна та шарів із незв’язних матеріалів, а також на розтяг за згину.

ПроблематикаНа сьогодні розрахункове значення модуля пружності асфальтобетону приймають відповідно до Довідника № 2 «Розрахункових характеристик асфальтобетонів» [2]. У цьому довіднику розрахункове значення модуля пружності асфальтобетонів надано залежно від марки бітуму, температури, типу асфальтобетонної суміші та часу дії навантаги. Чисельні розрахункові значення модуля пружності асфальтобетонів надано тільки для асфальтобетонів типу Б, для інших типів асфальтобетонів запропоновано зменшувати або збільшувати розрахункове значення модуля пружності на величину, яка залежить від типу асфальтобетону та температури. З 2020 року в Україні чинний новий стандарт щодо технічних вимог до бітуму, в якому марки бітуму приведено до європейської класифікації [4]. У той же час у Довіднику № 2 [2] розрахункове значення модуля пружності асфальтобетонів надано відповідно до попередніх марок бітуму, що обумовлює необхідність їх уточнення.

Мета. Уточнити розрахункове значення модуля пружності асфальтобетонів на основі відомих моделей розраховування.

Матеріали і методи. Для уточнення використано Witczak E* Predective Model та асфальтобетонні суміші згідно з ДСТУ Б В.2.7-119 [6].

Результати. Модуль пружності асфальтобетону є множиною в’язкості в’яжучого, зернового складу асфальтобетону, ефективного вмісту в’яжучого, залишкової пористості асфальтобетону та частоти деформування. На модуль пружності асфальтобетонів суттєво впливає в’язкість в’яжучого та його температурна чутливість. Збільшення в’язкості бітуму призводить до поступового підвищення модуля пружності асфальтобетону, чим меншу має температурну чутливість бітум, тим нижчим є модуль пружності асфальтобетону за температури нижче ніж 25 °С, та тим вищим є модуль пружності асфальтобетону за температури вище ніж 25 °С. Також суттєво на модуль пружності асфальтобетонів впливає залишкова пористість асфальтобетону. Зменшення залишкової пористості від 2,0 % за об’ємом до 10,0 % за об’ємом призводить до зниження модуля пружності в середньому на 36 %. Найменш суттєво на модуль пружності асфальтобетонів впливає вміст бітуму та наповнювача.

Загальне збільшення вмісту крупного заповнювача призводить до зниження модуля пружності асфальтобетону, однак у разі збільшення у складі асфальтобетону вмісту крупного заповнювача розміром понад 10 мм має місце підвищення модуля пружності. Модуль пружності асфальтобетонів суттєво залежить від частоти деформування, а отже і швидкості руху транспорту.

Висновки. В існуючих документах чисельні розрахункові значення модуля пружності асфальтобетонів надано тільки для асфальтобетонів типу Б, для інших типів асфальтобетонів запропоновано зменшувати або збільшувати розрахункове значення модуля пружності на величину, яка залежить від типу асфальтобетону та температури. Відповідно до отриманих даних модуль пружності асфальтобетону типу А є більшим за модуль пружності асфальтобетону типу Б, тобто отримані дані не підтверджують залежності, надані в існуючих документах.

У жодному з існуючих документів не зроблено поділ асфальтобетонів за видами, однак отримані дані свідчать про суттєву відмінність модуля пружності асфальтобетонів різного виду, що обумовлює необхідність внесення змін в існуючі документи.

Посилання

  1. ГБН В.2.3-37641918-559:2019 Дорожній одяг нежорсткий. Проектування. Київ, 2019. 69 с. (Інформація та документація).
  2. Довідник № 2 Розрахункових характеристик асфальтобетонів. Київ, 2017. 21 с. (Інформація та документація).
  3. Довідник № 1 Розрахункових характеристик ґрунтів, матеріалів покриттів і основ дорожніх одягів та навантажень від транспортних засобів. Київ, 2017. 39 с. (Інформація та документація).
  4. Золотарьов В. О, Пиріг Я. І., Галкін А. В. Другий стандарт України на бітуми нафтові дорожні в’язкі: Зміст та перспективи. Автошляховик України. 2020. № 4 (2020).
  5. Słowik, Mieczysław; Bartkowiak, Mikołaj. Review of analytical-empirical methods for determining stiffness moduli of asphalt mixtures. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, [S.l.], Vol. 17, No. 1, Р. 5–22, mar. 2018. ISSN 2449-769X. Available at: <>. Date accessed: 09 Feb. 2024. DOI: http://dx.doi.org/10.7409/ rabdim.018.001.
  6. ДСТУ Б В.2.7-119:2011 Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний. Технічні умови. Київ, 2012. 49 с. (Інформація та документація).
  7. Лапченко А. С. Реологічні властивості асфальтополімербетонів при динамічному деформуванні. Автореферат на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. Харків, 2010. 22 с.
  8. Kennedy, T. W., Huber, G. A., Harrigan, E. T., Cominsky, R. J., Hughes, C. S., Quintus, H. V., Moultrop, J. S. (1994) Superior Performing Asphalt Pavements (Superpave): The Product of the SHRP Asphalt Research Program. Washington, DC: SHRP-A-410, Strategic Highway Research Program, National Research Council.