Юрий Александрович Цибариус – кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Контроль качества дорожных одежд и земляного полотна»
Новосибирск
Yury A. Tsibarius – Candidate of Engineering, Senior Researcher of the Quality Control of Pavements and Subgrades Laboratory
Novosibirsk
Никита Дмитриевич Игнатов – аспирант кафедры «Путь и путевое хозяйство», ведущий инженер научно-исследовательской лаборатории «Контроль качества дорожных одежд и земляного полотна»
Новосибирск
Nikita D. Ignatov – Postgraduate, Leading Engineer of the Quality Control of Pavements and Subgrades Laboratory
Novosibirsk
Илья Константинович Ардышев – преподаватель кафедры «Путь и путевое хозяйство»
Новосибирск
Ilya K. Ardyshev – Lecturer of the Track and Track Facilities Department
Novosibirsk
Одним из способов повышения стойкости асфальтобетонов к пластическому колееобразованию является дисперсное армирование – введение в их состав различных фиброволокон. Существующими методиками проектирования составов фиброасфальтобетонных смесей определен рекомендуемый диапазон варьирования дозировок данных волокон, при этом их оптимальное процентное содержание устанавливается экспериментально в лабораторных условиях путем проведения серий итерационных подборов и испытаний. Указанные мероприятия выполняются преимущественно последовательно, что приводит к значительным временным и финансовыми затратам. Сокращение данных затрат может быть достигнуто путем совершенствования существующей методики проектирования фиброасфальтобетонных смесей – установления функциональных зависимостей, позволяющих определять оптимальное процентное содержание фиброволокон расчетным путем.
В работе поставлен и проведен лабораторный эксперимент по моделированию процессов пластического колееобразования на асфальтобетонных покрытиях с целью определения эмпирических зависимостей средней глубины колеи от процентного содержания полиакрилонитрильных волокон в составе асфальтобетонных смесей и сдвиговой устойчивости битумного вяжущего, входящего в состав этих смесей. Эксперимент состоял из отдельных опытов, каждый из которых заключался в подготовке образцов асфальтобетонных смесей с использованием битумных вяжущих материалов, имеющих различные значения сдвиговой устойчивости, которые определены при максимальной расчетной температуре слоя покрытия для исследуемого региона, и варьированием содержания полиакрилонитрильных волокон. Подготовленные образцы подвергались циклическим нагрузочным воздействиям на специализированной установке моделирования прокатывания нагруженного колеса.
В результате экспериментов определены значения параметра, характеризующего стойкость асфальтобетонов к пластическому колееобразованию, – средней глубины колеи. В итоге установлена функциональная зависимость изменения средней глубины колеи от содержания полиакрилонитрильных волокон и сдвиговой устойчивости битумного вяжущего. Полученные результаты исследования позволяют, при известном значении сдвиговой устойчивости битумного вяжущего, рассчитать оптимальное содержание полиакрилонитрильных волокон для достижения требуемого значения средней глубины колеи в асфальтобетоне.
One way to increase the resistance of asphalt concrete to plastic rutting is to reinforce it with various types of fiber. Existing methods for designing fiber-reinforced asphalt concrete mixtures specify the recommended range of fiber dosages, with the optimal percentage determined experimentally in laboratory conditions through a series of iterative selections and tests. These activities are mainly carried out sequentially, which leads to significant time and financial costs. These costs can be reduced by improving the existing method for designing fiber-reinforced asphalt concrete mixtures in terms of establishing functional relationships that allow the optimal percentage of fiber content to be determined by calculation.
The paper presents a laboratory experiment on modeling the processes of plastic rutting on asphalt concrete pavements in order to determine the empirical dependencies of the average rut depth on the percentage of polyacrylonitrile fibers in the composition of asphalt concrete mixtures and the shear stability of the bitumen binder included in these mixtures. The experiment consisted of separate tests, each of which involved preparing samples of asphalt concrete mixtures using bituminous binders with different shear stability values determined at the maximum design temperature of the pavement layer for the region under study, and varying the content of polyacrylonitrile fibers. The prepared samples were subjected to cyclic loading on a specialized rolling wheel simulation machine. As a result of the experiments, the values of the parameter characterizing the resistance of asphalt concrete to plastic rutting – the average rut depth – were determined.
The results of the experiment established a functional relationship between the change in average rut depth and the polyacrylonitrile fiber content and shear stability of the bituminous binder. The results of the study allow, given the known shear stability of the bituminous binder, to calculate the optimal content of polyacrylonitrile fibers to achieve the required average rut depth in asphalt concrete.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.