högt modifierad bindemedel och minska tjockleken på asfaltbeläggningen.
användning av hög polymermodifierad bindemedel för asfaltbeläggning (HDI) för att reducera tjockleken av beläggningsskiktet under bibehållande eller överskrida prestanda för mer kraftfulla skikt av asfalt med konventionella beläggningar även under extremt tung trafik.Dessa resultat kom National Center asfalt Technology (NCAT) efter testning.
fjärde cykel av forskning (2009-2012), som genomfördes i NCAT testbana i Opelika, Alabama, USA, visar att den experimentella delen av deponin med asfalt som på grundval av HDI spårdjup i genomsnitt mindre än 1/3,än i spåren styrsegmentet (tjockleken hos styrsegmentet är 18% mer än i pilot).Segmentet med asfaltbaserade VMPS och en styrsegment försågs med en beläggning, som gjorts av en processteknik Superave [1].
Testresultaten publicerades vid konferensen på området (den 28-29 februari 2012) Hotel Auburn University och Dixon Conference Center, Auburn, Alabama.
forskningsmöjligheter deponi
NCAT testbana byggdes 2000.Dess längd - 2,7 km, spår form - ellips.Syftet med rutten - den accelererade provningen med intervall på 60 m, som spåra slitage under hela den simulerade inom 2 år.Test webbplatser kan ingenjörer och forskare för att mäta, registrera och analysera reaktionen av beläggningen för tunga laster med syfte att utveckla mer effektiva och verknings beläggningar.
mark för forskningsfinansiärer såsom Federal Highway Administration (FHWA), State Department of Transportation och privata företag för att testa föreningar för vägytor på varje cykel.Byggande, drift och prospektering på platsen finansieras av gemensamma ansträngningar av myndigheter och privata företag, som vart och ett utför sitt eget forskningsprogram.
avhandlas i ett nyligen serie av studier började strukturella och ytegenskaperna hos beläggningen.Förberedelser inför studien omfattar återuppbyggnad eller vosstanovlenie17 delsträckor (av totalt 46).En portion var N7, som har lagts asfalt baserad HDI teknik avsnitt utvecklat sponsor av Kraton Performance Polymers.
varaktighet en studie cykel - tre år.Under denna tid möjligt att bygga eller bygga webbplatser, för att simulera en period av två år, flödet av godstransporter, analysera data och förbereda rapporter.För närvarande vid den planerade för femte rad studier där kommer att tas bort oanvända sektioner (våren 2012) och byggandet av nya (sensommaren 2012) webbplats.Börja på rörelseomfång är planerad att utföra i augusti 2012.
Extreme last prövning
rörelsesimulering utförs med hjälp av följande program: tillämpas på delar av deponi 10 miljoner cykler för uppskattningsvis 8,2 ton motsvarande axelbelastning (ESAL) i 2 år.Trucks utför rörelse i två skift.Detta är en 8-axliga 70-tons lastbilar med släp som utför kontinuerlig rörelse varje dag från 5,00 till 23,00.Var och en av de fem passerar lastbilen 1.100 km per dag.
För att underlätta testning på platsen fann olika tillbehör: termistorer installeras på olika djup av asfaltbeläggning och i samband med en automatisk väderstation på platsen.Dessa data bidrar till att utvärdera driftsförhållandena för var och en av platserna.Reaktion av beläggningen på lasten mäts med töjningsgivare och trycksensorer installerade på vissa djup.Trådlöst nätverk installeras tvärs över vägen, ger höghastighetsdata till huvudservern.
NCAT veckokontroller med hjälp av tröghets profiler dubbla scanning lasermätare spårvidd: ojämnheter mäts varje hjul väg, makrotekstura höger hjul väg spåra varje hjul på varje testintervall.Och vidtagit andra åtgärder: icke-förstörande, densitet och profil nedskärningar.Varje vecka fallande vikt tester och deflectometer konsekvens samt kartlägga ytsprickning.En gång i månaden friktionstest (med en full-size-inspelare friktion).Testa integriteten och permeabilitet hålls en gång per kvartal.Provtagning för bestämning av varje tätningsbeläggningsskikt bedrivs också på kvartalsbasis.
För att förenkla en korrelation mellan mätningar av parametrar i laboratorie- och fältpersonal NCAT väljer en stor del av blandningen i fabriken under konstruktionen av varje testställe och därefter användas för framställning av en blandning av prover för laboratorietestning.Till exempel är en blandning av basskiktet testas för utmattningsbelastning (prov-minnen) och motfas belastning.Blandningen för topplagret som testas för att bestämma den dynamiska modulen, fluiditet prov analysator asfaltbeläggning och hjulvalsenhet för att beräkna motståndskraft mot permanent deformation.Mixar för toppskiktet upplever också overlay kontrolleras för krypande deformering och sträckning, energiförhållandet.Allt detta gör att potentialen hos blandningen till sprickbildning.
Forskning strukturella parametrar
den fjärde testcykeln NCAT innehåller avancerade forskningsanläggningar (sponsorer fortsatt forskning började tidigare), forskningsområdena i de nya belagda blandningar strukturella studier.Återuppbyggnad och rehabilitering av 17 platser har genomförts i augusti 2009, utsåg entreprenören genom ett anbudsförfarande.Bland dessa sex områden som de var avsedda för strukturella tester, som sponsras av transportdepartement i sex stater.Bland dem är den del av företaget Kraton.Beläggning görs inom områdena teknik för varmblandad asfalt Superpave.Tjockleken på lagret för strukturell testning varierade från 175 mm till 140 mm (del av Kraton), i separata sektioner av 225 mm (varav mer än 150 mm - av basmaterialet och hög densitet styvt substrat).Hela bitumen som används för rekonstruktion av beläggningen innehöll 0,5% protivozadirochnoy tillsats.Beläggning
del av Kraton (N7) görs med hjälp av HDI, tjocklek - 140 mm.Bindemedlet innefattar 7,5% modifierad styren-butadien stirenovogo (SBS) polymeren.Delen kontroll har en tjocklek av 175 mm, är de två toppskikt görs med 3% SBS-polymer.
Federal administration på väg bekräftar fördelarna med polymer modifiering
pärmar modifierade med polymerer, såsom trevägs sampolymer SBS, blir mer allmänt används vid tillverkning HS (data från den federala regeringen för vägar).Den tekniska rapporten för september 2010. [2] Administrationen konstaterar att den modifierade bindemedlet mer elastisk och har en hög styvhet egenskaper (viskositet) vid låga och höga temperaturer, som är bättre lämpade för specifikationerna för högkvalitativa bindemedel för asfalt grad Superpave [3].Dessa specifikationer är bundna till miljö- och trafikförhållanden i ett specifikt objekt.De polymermodifierade bindemedel klassificeras i allmänhet och används i de fall där index för PG (grad låg temperatur + grad vid hög temperatur) är större än 90 (t ex., PG 70-22).
Vidare visar rapporten fördelarna med att använda polymerer, "Att dyrare rena bindemedel för asfaltblandningar, polymermodifierade bindemedel i heta mixar erbjuder en tydlig ökning i prestanda - mindre spårbildning, minskad utmattningssprickor, minskad sprickbildning under påverkan av temperaturen - i synnerhetvid hög belastning och svåra klimatförhållanden.Beroende på kostnads- och egenskaper som är specifika för ett visst område (dvs geografiska förhållanden), kan kostnaden för blandningar baserade på polymermodifierade bindemedel under livscykeln vara betydligt lägre än kostnaden för blandningar med omodifierade bindemedel. "
Rapporten säger också att upplevelsen av driften av sådana beläggningar är positivt, och att, eftersom det ändrar till det bättre, i enlighet med den tekniska utvecklingen.
vinna begränsningar som åläggs polymerer och om tunna asfaltbeläggningar
företaget Kraton Performance Polymers har utvecklat en teknik DGVC att öka styrkan hos beläggningen och dess motståndskraft mot spårbildning, gropar och sprickor samtidigt minska tjockleken hos beläggningen.
att genomföra fältförsök av denna produkt har bolaget utfärdat NCAT kontrakt för byggandet av beläggningsskikttjocklek på 140 mm i området N7 för forskningscykeln 2009-2012.
innehåll polymermodifierade SBS (7,5%) användes i kompositionen av bindemedlet är 1,5-2 gånger den normala mängden polymer som används för att modifiera bindemedlet.
Om mängden polymer i bindemedlet över denna nivå, är viskositeten hos bindemedlet ökas så att blandningen blir mycket svårt att framställa och ytterst svårt att fastställa om ämnet.Företaget utvecklade Kraton D0243 SBS-polymer, som kan blandas med ett bituminöst bindemedel i en mängd av 7,5% eller högre, utan att öka viskositeten hos bindemedlet.
utvecklingen av en ny polymer är en fortsättning på arbete som påbörjades under 2004 av forskare i samarbete med experter från vägteknik laboratorium Delft University of Technology (Nederländerna), den största och äldsta statliga tekniska universitet.Huvudsyftet med forskarna förutspår följande: att ta reda på om det är möjligt att öka livslängden på trottoaren basskikten hjälp av SBS-modifierade och / eller minska tjockleken på asfaltbeläggningen.
Metod forskning - testning av prover av asfalt trötthet och stelhet genom att böja fyra poäng, komplicerade mekaniska dragtest och komprimering.Värdera olika typer av polymerer (SBS) och olika koncentrationer.Utmattningsprov visade att en betydande förändring i egenskaperna hos asfaltmassan behöver mer SBS-polymer.Följaktligen är föremålet för den sista etappen av testning började med bindemedel SBS halt av 6% och 7,5%.
Komplicerad mekanisk provning asfaltsblandningar visade förbättrad prestanda av blandningar av modifierad SBS jämfört med omodifierade föreningar.Resultaten visade också vissa skillnader i spridningen av förstörelse (ackumulerad irreversibel deformation) beläggning baserad på modifierade och omodifierade bindemedel.Även ett tunt skikt av beläggningen (150 mm) av SBS-modifierad asfalt skador registrerades i volymen är 4 gånger mindre än 250 mm skikt av den omodifierade asfalten.Omodifierad mer kraftfull, beläggningen visade 4,5 gånger mer irreversibel deformation än tunn beläggning av den modifierade asfalten.
Konstruktion segmentet N7, jämfört med kontrollytorna
Beläggning segmentet N7 testställe konstruerades av tre skikt av varmblandad (tabell 1).Nominell basskikt (55 mm) och mittskiktet (55 mm) framställdes av en blandning av partiklar med en diameter på 19 mm granit.Det övre arket (30 mm) tillverkad av en blandning av granit (9,5 mm).Alla tre skikt av blandningen på basis av modifierat bindemedel med en halt av 7,5% SBS.Formuleringen Blandningen, försegla, och andra parametrar är snarlikt reglerområdet (den enda skillnaden är i bindemedlet och skikttjockleken).
Täcka testområdet S9 har en total tjocklek av 175 mm, och består av tre lager - bas 75 mm, ett mellanskikt av 70 mm och ett toppskikt av 30 mm (tabell 2).Övre och mellersta skikt är gjorda av blandningen med hjälp av ett bindemedel, 3% SBS modifierad.På test- och kontrollställen blandning framställd genom förfarandet Superpave [1], med användning av samma material, men i området N7 täcker 18% tunnare än på kontrollsektionen S9 används bindemedel - HIMA istället för PG 76-22 (som används i kontrollområdet).Båda platserna är byggda på den hårda duk.
Resultat: mindre djupmätare
Transport tester på platsen avslutades i september 2011, när lasten utfördes 10 miljoner cykler som motsvarar den beräknade axiella belastningen..NCAT personal höll expertstudier och undersökte uppgifter som samlats in.Vid en konferens i februari 2012, utöver andra uppgifter presenterades information om den genomsnittliga belastningen på vägen rullande hjul (spårbildning):
- Deformation kontrollsektionen S9 med en beläggningstjocklek av 175 mm var 7,1 mm.På platsen N7 (HIMA) med en beläggningstjocklek av 144 mm spårdjup var 2,2 mm.
- Karta över sprickbildning på platsen N7 visade ingen fraktur på beläggningen.Analyser som utförs på basis NCAT faktiska belastningsdata och beräkningar baserade på mätningar, liksom trötthet uthållighet gränsen av proverna som en kub, har det visat sig att utmattningshållfasthet beläggningen på platsen N7 förbättrats avsevärt.Vidare kan beläggningsegenskaper vara bättre än kontroll tomten, inklusive positioner med utbredning av utmattningssprickor nerifrån och upp.
reparera det skadade området med en blandning baserad på Hima
potential att minska tjockleken på en asfalterad beläggning, samtidigt som höga prestanda - en av fördelarna med bindemedel Hima, och det konstaterades på en närliggande mätplats.
tomt N8, som sponsras av Oklahoma State Department of Transportation, skadades under forskningscykeln 2009-2012.Det var inte den första skadan, inspelad på platsen.
Vid slutet av forskningscykeln 2006-2009.avsnittet observerades omfattande utmattningssprickor.I byggarbetsplatsen entreprenören N8 lade beläggningstjocklek av 250 mm genom 1,2 m väv av dålig kvalitet, som skiljer sig från den hårda arbetsytan i kontrolldiagram.
Även under byggtiden Oklahoma Department of Transporta krävde NCAT används som en duk avser jordmån, markegenskaper liknande i Oklahoma, känd för sin låga bärighet.Beläggningen förstörs och det skadade området renoverades: skars till 125 mm toppskikt, i stället för som placerades en blandning av liknande sammansättning.Återvunnet lager kollapsade också, denna gång på bara 8 månader forskningscykel 2009-2012.Detta 6 försöksområden och 4 privata sponsrade deponier sprickbildning identifierades.
Efter upprepad förstörelse av markförvaltningen NCAT noterade goda resultat att driva närheten N7, och föreslog att använda för reparation av N8 blandningen baserat bindemedel Hima, vilket skulle göra det möjligt att analysera beteendet hos det skadade området.Representanter
Oklahoma State Department of Transportaaccepterat att tillämpa blandningen till området N7 emellertid för basskiktet, en blandning av partiklar med en diameter av 9,5 mm (komposition liknande kompositionen av blandningen för det översta lagret, men med en tjocklek av 55 mm).Under återuppbyggnaden av 145 mm skars bort den skadade beläggning runt den skadade 105 mm baslager lämnades.Då var det lagt 145 mm ny blandning på basis av Hima.
När ytan är nya lastbilar körde åter genom den reparerade sektionen segmentet N8 och enheter NCAT började igen registrera data i den experimentella delen.
i september 2011, då trafikbelastningen över 4 cykler, spelades in deformation djup tomt N8 på 2,7 mm.I en direkt jämförelse kan ses att efter de inledande spår och betydande reparations sprickor bildades efter 4 miljoner. Cykler motsvarande axiell belastning, medan efter applicering av cement reparation Hima inga sprickor efter spåret är minimal 5700000. Cykler motsvarande axiell belastning.Oklahoma Department of Transportation kommer att fortsätta sponsra detta område under cykeln av 2012-2014.för att övervaka funktionen hos beläggningen.
Slutsats
visat att användningen av högmolekylär polymer modifierad bindemedel i asfaltmassan minskar tjockleken hos beläggningen, även under extrema belastningar.
