ВПЛИВ ПРОТИОЖЕЛЕДНОЇ СОЛІ НА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСФАЛЬТОБЕТОННИХ СУМІШЕЙ У ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОМУ КИТАЇ: ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТА ФАКТОРІВ ВПЛИВУ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2023-5-90-99Анотація
На даний час одним з основних матеріалів для влаштування високоякісних автомобільних доріг залишається асфальтобетон. Накопичення льоду та снігу на асфальтобетонних покриттях в зимовий період часто призводять до серйозних дорожньо-транспортних пригод. За статистикою, близько 15-30 % таких інцидентів безпосередньо пов'язані з ожеледицею та снігопадом. Тому, коли дороги вкриті льодом та снігом, найбільш економічно ефективним і дієвим заходом боротьби з ожеледицею залишається розпорошення протиожеледної солі на дорожньому покритті. Особливо в північно-західному регіоні Китаю, де спостерігається низька кількість опадів і постійні засухи, протиожеледні солі, що застосовуються взимку, не розбавляються і не змиваються потоком води. Як наслідок, дорожнього покриття та ґрунт навколо зберігає високу концентрацію протиожеледних солей, ніж в інших регіонах, що призводить до помітного впливу на термін служби дорожнього покриття.
Метою цього дослідження є експериментальне моделювання впливу високосольового середовища на механічні властивості асфальтобетонних сумішей з подальшим аналізом ключових факторів, що впливають на довговічність асфальтобетонних сумішей.
Для досягнення поставленої мети застосовуються такі методи дослідження, як випробування високотемпературної колії, а також випробування за Маршаллом та випробування на розшарування при замерзанні-відтаванні, що дозволяють дослідити закономірності зміни механічних властивостей асфальтобетонних сумішей в умовах різного гранулометричного складу, різних протиожеледних сольових розчинів та різної частоти циклів зволоження і висушування. Крім того, для встановлення взаємозалежності між факторами, що впливають на експлуатаційні характеристики асфальтобетонних сумішей, у дослідженні використано ентропійний аналіз “сірої кореляції”.
Результати показують, що після проходження 0, 5, 10, 15, 20, 25 і 30 циклів висушування та насичення у розчинах 20% технічної солі (NaCl), 15% карбаміду (CH4N2O) і 20% безводного етанолу (CH2CH3OH), високотемпературна стійкість і водостійкість асфальтобетону марок АС-13 і АС-16 знизилися в різній мірі. Загалом, збільшення відсоткового вмісту дрібного заповнювача в асфальтобетоні може підвищити стійкість асфальтобетону до сольової ерозії в ожеледицю. Згідно з аналізом ентропії “сірої кореляції” розглянуто вплив трьох факторів. Найбільший вплив на механічні властивості має різниця в гранулометричному складі, потім тип розчину протиожеледної солі, і найменший - частота циклів насичення та висушування. Таким чином, раціональний підбір складу асфальтобетону підвищує експлуатаційні характеристики при негативні дії протиожеледних солей.
Посилання
[1] J.-S. Chen and C. H. Yang, "Porous asphalt concrete: A review of design, construction, performance and maintenance", Int. J. Pavement Res. Technol., vol. 13, no. 6, pp. 601-612, 2020. doi: 10.1007/s42947-020-0039-7.
[2] F. Li et al., "2D-wavelet based micro and macro texture analysis for asphalt pavement under snow or ice condition", Journal of Infrastructure Preservation and Resilience, vol. 2, no. 1, p. 14, 2021. doi: 10.1186/s43065-021-00029-y.
[3] H.-C. Dan, J.-W. Tan, Y.-F. Du, and J.-M. Cai, "Simulation and optimization of road deicing salt usage based on Water-Ice-Salt Model", Cold Regions Science and Technology, vol. 169, p. 102917, 2020. doi: 10.1016/j.coldregions.2019.102917.
[4] N. Buss, K. N. Nelson, J. Hua, and R. A. Relyea, "Effects of different roadway deicing salts on host-parasite interactions: The importance of salt type", Environmental Pollution, vol. 266, p. 115244, 2020. doi: 10.1016/j.envpol.2020.115244.
[5] A. Ebrahimi Besheli, K. Samimi, F. Moghadas Nejad, and E. Darvishan, "Improving concrete pavement performance in relation to combined effects of freeze-thaw cycles and de-icing salt", Construction and Building Materials, vol. 277, p. 122273, 2021. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2021.122273.
[6] L. Juli-Gándara, Á. Vega-Zamanillo, and M. Á. Calzada-Pérez, "Sodium chloride effect in the mechanical properties of the bituminous mixtures", Cold Regions Science and Technology, vol. 164, p. 102776, 2019. doi: 10.1016/j.coldregions.2019.05.002.
[7] Y. Hassan, A. O. Abd El Halim, A. G. Razaqpur, W. Bekheet, and M. H. Farha, "Effects of Runway Deicers on Pavement Materials and Mixes: Comparison with Road Salt", Journal of Transportation Engineering, vol. 128, no. 4, pp. 385–391, 2002. doi: 10.1061/(ASCE)0733-947X(2002)128:4(385).
[8] X. Shi, M. Akin, T. Pan, L. Fay, Y. Liu, and Z. Yang, "Deicer impacts on pavement materials: Introduction and recent developments", The Open Civil Engineering Journal, vol. 3, no. 1, pp. 16–27, 2009.
[9] H. Wei et al., "Aging mechanism and properties of SBS modified bitumen under complex environmental conditions", Materials, vol. 12, no. 7, p. 1189, 2019.
[10] J. Z. Zhou and J. H. Zheng, "Experimental study on low temperature performance of asphalt concrete under chloride salt attack", Chin. Foreign Highw, vol. 31, pp. 215–217, 2011.
[11] Z. Zhou, H. Li, X. Liu, and W. He, "Investigation of sea salt erosion effect on the asphalt-aggregate interfacial system", Int. J. Pavement Res. Technol., vol. 13, no. 2, pp. 145–153, 2020. doi: 10.1007/s42947-019-0095-2.
[12] T. Pan, X. He, and X. Shi, "Laboratory investigation of acetate-based deicing/anti-icing agents deteriorating airfield asphalt concrete", Asphalt Paving Technology-Proceedings, vol. 77, p. 773, 2008.
[13] Y. Chen, Z. Li, Y. Fan, H. Wang, and H. Deng, "Progress and prospects of climate change impacts on hydrology in the arid region of northwest China", Environmental Research, vol. 139, pp. 11–19, 2015. doi: 10.1016/j.envres.2014.12.029.
[14] C. Westerlund and M. Viklander, "Particles and associated metals in road runoff during snowmelt and rainfall", Science of The Total Environment, vol. 362, no. 1, pp. 143-156, 2006. doi: 10.1016/j.scitotenv.2005.06.031.
[15] Q. Zhang and Z. Huang, "Investigation of the Microcharacteristics of Asphalt Mastics under Dry–Wet and Freeze–Thaw Cycles in a Coastal Salt Environment", Materials, vol. 12, no. 16, Art. no. 16, Jan. 2019. doi: 10.3390/ma12162627.
[16] Q. Guo et al., "Experimental investigation on bonding property of asphalt-aggregate interface under the actions of salt immersion and freeze-thaw cycles", Construction and Building Materials, vol. 206, pp. 590-599, 2019. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.02.094.
[17] Y. Luo, Z. Zhang, G. Cheng, and K. Zhang, "The deterioration and performance improvement of long-term mechanical properties of warm-mix asphalt mixtures under special environmental conditions", Construction and Building Materials, vol. 135, pp. 622-631, 2017. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.12.167.
[18] X. Yu, Y. Wang, Y. Luo, and L. Yin, "The effects of salt on rheological properties of asphalt after long-term aging", The Scientific World Journal, vol. 2013, 2013.
[19] Yang liu and Ping Li, Study on Temperature Field Prediction Model and Anti Icing Technology of Asphalt Pavement in Winter of Gansu Province, Master, Lanzhou University of Technology, 2018.
[20] Ping Li, Xiying Wei, Tengfei Nian, Yang liu, and Yu Mao, "Freezing Point Test of Deicers on Asphalt Pavement in Seasonal Frozen Ｒegion Bulletin of the Chinese Ceramic Society", Bulletin of the Chinese Ceramic Society, vol. 38, no. 05. pp. 1561–1567, 2019.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
