Анотація до роботи:

Раджу Баде Шрестха. Асфальтобетони підвищеної водостійкості на активованих мінеральних матеріалах – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. – Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2004.

У роботі встановлені закономірності адсорбції бітумів різних структурних типів на поверхні мінеральних порошків, отриманих помолом різних за походженням гірських порід. Показано, що активація водним розчином хлорного заліза кварцового мінерального порошку з від'ємним зарядом поверхні підвищує її адсорбційну активність відносно бітуму.

Досліджено вплив активації хлорним залізом мінеральних матеріалів різного походження на адгезійну активність їх поверхні по відношенню до бітумів різної марочної в'язкості. Вперше встановлена кореляційна залежність між хімічним складом, електроповерхневими властивостями мінеральних матеріалів різного походження, термодинамічними характеристиками змочування їх поверхні, а також показником водостійкості бітумів на поверхні мінеральних підкладок. Показано, що із зростанням у складі мінерального матеріалу сумарного вмісту СаО + MgО + Al₂O₃ + Fe₂O₃, кількість ділянок мінеральної поверхні з позитивним і електронейтральним зарядом поверхні та показник водостійкості бітумних плівок зростають.

У відношенні асфальтобетону, виготовленого на основі гранітних мінеральних матеріалів з активованим щебенем, встановлено зростання його тривалої водостійкості і морозостійкості. Розроблені рекомендації з технології активації щебеню водним розчином хлорного заліза для приготування асфальтобетонних сумішей і влаштування шорстких шарів зносу способом поверхневої обробки та виконано виробниче впровадження результатів дослідження.

1. Теоретично і експериментально доведено, що ефективним способом підвищення адсорбційної і адгезійної активності мінеральних матеріалів по відношенню до нафтових дорожніх бітумів і, як наслідок, тривалої водостійкості асфальтобетонів на їх основі, є активація хлорним залізом поверхні кам'яних матеріалів із кислих гірських порід.

2. Досліджені закономірності адсорбції бітумів і їх компонентів (масел, смол і асфальтенів) із розчинів на поверхні монодисперних мінеральних порошків, отриманих подрібненням різних за походженням гірських порід. Встановлено вплив температури, структурного типу бітуму, походження адсорбенту і його концентрації на величину адсорбції. Вивчено вплив природи адсорбенту і структурного типу бітуму на швидкість встановлення адсорбційної рівноваги. Характер залежності величини адсорбції від концентрації адсорбенту у розчині і форма отриманих ізотерм адсорбції вказують на агрегативний механізм адсорбції. Експериментально показано, що активація поверхні кварцового мінерального порошку хлоридом заліза підвищує її адсорбційну активність по відношенню до нафтового бітуму.

3. Методом ІЧ-спектроскопії встановлено, що при взаємодії нафтових дорожніх бітумів з поверхнею мінеральних матеріалів із кислих гірських порід відбувається фізична адсорбція компонентів бітуму. Встановлено утворення слабких водневих зв'язків при взаємодії функціональних груп бітуму з активованою хлоридом заліза поверхнею кварцового порошку, що впливає на формування міцних адгезійних зв’язків які забезпечують високу водостійкість бітумних плівок на мінеральній поверхні.

4. Вперше встановлені кореляційні залежності між хімічним складом і електроповерхневими властивостями мінеральних порошків різного генезису, а також показником зчеплення бітумів з поверхнею мінеральних підкладок різної природи. Із зростанням у складі мінерального матеріалу сумарного вмісту СаО + MgO + Al₂O₃ + Fe₂O₃ кількість ділянок мінеральної поверхні з позитивним і електронейтральним зарядом зростають, що забезпечує високий показник водостійкості бітумних плівок. Показано, що із збільшенням у складі мінерального матеріалу вмісту діоксиду кремнію показник водостійкості бітумних плівок істотно знижується.

5. Експериментально доведено, що попередня активація водним розчином хлориду заліза мінеральних матеріалів із кислих гірських порід викликає підвищення стійкості бітумних плівок на їх поверхні до агресивної відшаровуючої дії води. При цьому, із зростанням величини показника pH водного розчину активатора, показник зчеплення бітуму з мінеральною поверхнею підвищується і, при концентрації 5 – 6 % мас. FeCl₃ 6H₂O у воді (pH = 1,65), досягає для в'язких бітумів практично постійного значення.

6. Встановлено, що ефективним способом підвищення водостійкості асфальтобетонів є вибіркова активація водним розчином солі слабкої основи і сильної кислоти (FeCl₃ 6H₂O) крупної складової мінеральної частини асфальтобетонних сумішей із кислих гірських порід. Порівняльне дослідження коефіцієнтів тривалої водостійкості показує, що асфальтобетони на основі мінеральних матеріалів із пісковику і граніту, активованого хлорним залізом, характеризуються більш високими значеннями коефіцієнта у порівнянні із звичайним асфальтобетоном. Активація щебеню, як складової мінеральної частини асфальтобетонної суміші, забезпечує також підвищення коефіцієнта морозостійкості асфальтобетону на 18 %, у порівнянні із традиційним асфальтобетоном.

7. Розроблені рекомендації з технології активації щебеню водним розчином хлорного заліза для приготування асфальтобетонних сумішей і улаштування шорстких шарів зносу способом поверхневої обробки. Результати досліджень впроваджені Запорізьким і П'ятихатським ДЕП при улаштуванні на автомобільних дорогах Запоріжжя - Маріуполь та Харків – Щербаківка тонких шорстких шарів зносу способом поверхневої обробки з використанням щебеню активованого хлорним залізом.

Основні положення дисертації опубліковані у слідуючих роботах:

1. Шрестха Р.Б., Жданюк В.К. Исследование взаимодействия битума с минеральными порошками различной природы // Материалы международной научной конференции “Автомобильный транспорт и дорожное хозяйство на рубеже 3-го тысячелетия”, Секция “Транспортное строительство” . – Харьков: ХГАДТУ. - 2000. – С.164-165.

Особиста участь – здобувачем виконані експериментальні дослідження особливостей взаємодії бітумів I і II структурних типів з дрібнодисперсними мінеральними матеріалами різної природи.

2. Шрестха Р.Б., Жданюк В.К. Активация поверхности минеральных материалов как условие повышения водоустойчивости битумных пленок // Коммунальное хозяйство городов.-.- Серия: Технические науки.- Київ, Техніка: 2001.- Вып. 30.- С.152-157.

Особиста участь – здобувачем розроблена програма експерименту та виконані дослідження водостійкості плівок бітумів різної в'язкості на активованій і не активованій поверхні скла і мінеральних підкладок.

3. Shrestha R.B., Zhdaniuk V.K. The features of bitumen^,s adsorption from solutes on a surface of mineral powders of a different genesis // 4-th European Conference of Young Research and Sience Workers in Transport and Telecommunications.- Section 7.- Zilina, Slovak Republic.- 2001.- p. 87-90.

Особиста участь – здобувачу належить експериментальне дослідження адсорбційної активності мінеральних порошків різної природи, узагальнення результатів.

4. Жданюк В.К., Шрестха Р.Б. Особенности адсорбции битумов из растворов на поверхности минеральных порошков различного происхождения // Науковий вісник будівництва.-Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ.- 2001.- Вип. 14.- С. 107-111.

Особиста участь – здобувачем експериментально вивчено вплив походження адсорбенту на швидкість встановлення адсорбційної рівноваги та виконано аналіз і узагальнення результатів дослідження.

5. Жданюк В.К., Поясник Г.В., Шиленко М.І., Шрестха Р.Б. Порівняльні дослідження тривалої водостійкості асфальтобетонів на основі мінеральних матеріалів різного походження // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Міжвідомч. наук.-техн. зб. – Київ, - 2001.- Вип. 62.- С.107-111.

Особиста участь – здобувачем досліджена тривала водостійкість асфальтобетонів на основі гранітних та вапнякових мінеральних матеріалів.

6. Шевченко В.П., Шрестха Р.Б., Жданюк В.К. Дослідження методом ІЧ-спектроскопії взаємодії нафтових бітумів з мінеральними матеріалами різної природи // Автошляховик України.- 2002.- № 1.- C.32-33.

Особиста участь – здобувачем виконана підготовка зразків та проведені експериментальні дослідження властивостей асфальтов'яжучих.

7. Жданюк В.К., Шрестха Р.Б. Забезпечення водостійкості бітумних плівок на поверхні зерен щебеню призначеного для влаштування поверхневої обробки // Автошляховик України.- 2002.- № 2.- C. 35-36.

Особиста участь – здобувачем проведені дослідження впливу походження мінеральних матеріалів на водостійкість бітумних плівок і здійснена обробка результатів.

8. Шрестха Р.Б. К вопросу об оценке адгезионной активности битумов // Материалы международной научной конференции “Опыт и проблемы современного развития дорожного хозяйства Украины на этапе вхождения в Европейское сообщество”.- Харьков, ХНАДУ.-2002.- С.130-132.

9. Zhdaniuk V.K., Shrestha R.B. Activation of mineral surface as a condition of increase durability of road and bridge covering from bitumen’s minerals mixes // Trafic effects on structures and environment: IV International conference.- Slovakia, Rajecke Teplice.- 2002.- p.59-62.

Особиста участь – здобувачем здійснено вибір і підготовку зразків, проведені експериментальні дослідження та виконана обробка результатів.

10. Zhdanyuk V.K., Shrestha R.B., Masyuk Y.A. Research of interaction of petroleum bitumens with mineral materials by a method infrared spectroscope // Transcom 2003 5-th European Conference in Transport and Telecommunications, Section 7.- 2003.- p.41-44.

Особиста участь – здобувачеві належить підготовка зразків, проведення експерименту, обробка результатів, формулювання висновків.

11. Жданюк В.К., Івженко А.О. Шрестха Р.Б., Вплив хімічного складу кам'яних матеріалів на показник зчеплення з нафтовими бітумами // Автошляховик України.- 2004.- №1.- С 39-40.

Особиста участь – здобувачеві належить аналіз результатів, обґрунтування та побудова кореляційних залежностей.