ОБЗОР IV. Вклад нефтяной промышленности в снижение транспортного шума

Вклад нефтяной промышленности в снижение транспортного шума заключается в разработке подходящего состава вяжущего для пористого асфальтобетона.

Производители битумов, в последние годы, сфокусировали свои исследования на изучении взаимодействия между частицами каменного заполнителя и вяжущим с целью получения подходящего материала, удовлетворяющего повышенным требованиям.

Основные проблемы

Главными областями исследований являются следующие:

· как предотвратить уплотнение асфальтобетона под воздействием движения тяжелых транспортных средств

· как уменьшить засорение пор, связанное с износом дорожного покрытия

· как предотвратить отслаивание вяжущего от поверхности каменного заполнителя при транспортировке смеси от места приготовления смеси до строительной площадки

· как предотвратить отслаивание вяжущего от поверхности каменного заполнителя при эксплуатации покрытия.

Проверка каждого из этих факторов обусловливает основные свойства вяжущего и его оптимального содержания в смеси.

Уплотнение

Для пористых асфальтобетонов, проектный состав имеет критическое значение для обеспечения высоких эксплуатационных качеств. Однако, даже при хороших проектных характеристиках, уплотнение под воздействием нагрузок от движения тяжелых транспортных средств неизбежно и приводит к увеличению деформации вяжущего.

Если нагрузку убрать, деформированный участок восстанавливается как следствие эластичности вяжущего. Для обычных вяжущих (чистый битум с недостаточной эластичностью), чем выше интенсивность движения тяжелых транспортных средств, тем быстрее происходит уплотнение слоя износа.

Эластичность битума снижается с повышением температуры (практически для всех битумов), поэтому, уплотнение увеличивается с повышением температуры.

Использование высокоэластичного вяжущего уменьшает чувствительность пористого асфальтобетона к уплотняющему воздействию транспортного движения, увеличивая долговечность покрытия.

Способность к уплотнению пористого асфальтобетона снижают добавкой полимер-модифицированных битумов, увеличивающих жесткость вяжущего и тем самым снижающих его текучесть при высоких температурах.

Загрязнение пор

Наиболее общей проблемой пористого асфальтобетона является очень быстрое загрязнение пор транспортным мусором, таким как:

· резина от покрышек,

· листья, пыль, почва,

· выкрашивающиеся частицы каменного заполнителя и другие продукты износа дорожного покрытия.

По мнению некоторых дорожных властей, наиболее эффективным решением является проектирование смеси с очень высокой пористостью, обеспеченной еще большим количеством пустот, чем 20%. Смесь такого состава менее подвержена проникновению транспортного мусора.

Однако, чем больше пористость смеси, тем больше требований предъявляется к вяжущему в отношении поверхностного обволакивания каменного заполнителя и сопротивления уплотнению. Большее количество воздуха в смеси также способствует старению вяжущего. Необходимо, чтобы скорость старения вяжущего была сведена до минимума.

На дорогах с высокой интенсивностью движения тяжелого транспорта, воздействие покрышек вызывает эффект самоочищения слоя износа от транспортного мусора, тем самым сохраняя дренирующую способность асфальтобетона.

Пористая асфальтобетонная смесь подходящего состава, уложенная на главных дорогах или автомагистралях, будет сохранять дренирующую способность, по крайней мере, 7-8 лет до критического уплотнения и загрязнения пустот. Следует также заметить, что на обеспечение шумопоглощающего эффекта потеря водоотводящих свойств из-за загрязнения пустот не оказывает особого влияния.

Пример

Некоторые покрытия во Франции из пористого асфальтобетона имеют пористость 10-12 % (имея неудовлетворительную дренирующую способность), но при этом обеспечивают удовлетворительное снижение шума от контакта покрытие/покрышка.

Старение

Старение пористого асфальтобетона связано с окислением вяжущего. Поскольку пористый асфальтобетон имеет высокое содержание пустот, большая поверхность подвержена воздействию воздуха. Следствием этого является быстрое старение вяжущего. Когезия стареющего битума уменьшается, что приводит к потере сцепления вяжущего и зерен каменного заполнителя. Существует два потенциальных решения этой проблемы:

1. использовать вяжущее, мало подверженное окислению

2. обеспечить большую толщину битумной пленки вокруг каменного заполнителя для уменьшения площади контакта с воздухом. Однако, увеличение толщины пленки влечет за собой другие проблемы:

· чрезмерное дренирование (стекание) вяжущего от каменного заполнителя во время транспортировки асфальтобетона до места укладки (когда смесь теряет однородность)

· более быстрое уплотнение под действием транспорта, поскольку толстая пленка является более текучей в вязком состоянии. Особенно это касается вяжущих, в которых отсутствуют эластомерные добавки.

Таким образом, для избежания этих проблем, большое значение имеет правильный подбор вяжущего.

Дренирование вяжущего

Дренирование вяжущего - наиболее распространенная проблема пористого асфальтобетона. Во время транспортировки, если количество вяжущего в смеси превышает норму (в зависимости от вязкости вяжущего), некоторое его количество будет дренироваться (стекать) от каменного заполнителя, сверху вниз, на дно грузовика (этот процесс носит название "сегрегация" (разделение)).

Вследствие этого, когда уложенная на месте смесь остынет, окажется, что содержание вяжущего в некоторых областях объема смеси очень низкое.

В результате - быстрое старение вяжущего в этих областях и, недостаточная когезия из-за уменьшения толщины слоя обволакивания каменного заполнителя.

Некоторые лаборатории (например, лаборатория TRRL в Великобритании) разработали тесты по дренированию вяжущего с целью оптимизации содержания вяжущего в смеси. Очень эффективной мерой по снижению дренирования вяжущего является повышение его вязкости при температуре транспортировки за счет использования модифицирующих добавок, таких как: эластомеры, полимеры или растительные волокна. Чистым эффектом от увеличения вязкости битума при высоких температурах будет:

· уменьшение дренирования вяжущего от каменного заполнителя

· обеспечение требуемой толщины битумной пленки и высокой когезии с каменным заполнителем

Оба эти результата приводят к увеличению продолжительности срока службы пористого асфальтобетона.

Расслоение

Вследствие увеличения площади контакта обработанного вяжущим каменного заполнителя с водой (в пористом асфальтобетоне), происходит отслоение вяжущего от поверхности каменного заполнителя. Эта проблема особенно характерна для районов с повышенной влажностью. Очень важно обеспечивать долговременную адгезию вяжущего с каменным заполнителем. В этой связи эффективным решением является применение специальных добавок, увеличивающих адгезию и, тем самым, повышающих эксплуатационный срок службы. Для увеличения адгезии чаще всего используют гашеную известь (минеральный порошок).