satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2024-23-5-409-416sat-2810Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCIVIL AND INDUSTRIAL ENGINEERINGМетодика оценки адгезионных связей вяжущего с каменным материалом на основе вакуумно-температурного воздействияMethodology for Assessing Adhesive Bonds of Binder with Stone Material Based on Vacuum-Temperature EffectsЯцевичП. П.YatsevichP. P.

Магистр технических наук

Адрес для переписки:Яцевич Павел Петрович –Белорусский национальный технический университет,пр. Независимости, 65,220013, г. Минск, Республика БеларусьТел.: +375 17 338-78-40

Address for correspondence:Yatsevich Pavel Р. –Belarusian National Technical University,65, Nezavisimosty Ave.,220013, Minsk, Republic of BelarusTel.: +375 17 338-78-40cniidsgm@bntu.by

 

cniidsgm@bntu.byАфанасенкоА. А.AfanasenkaA. A.

г. Минск

Minsk

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202408102024235409416Copyright © Яцевич П.П., Афанасенко А.А., 20242024Яцевич П.П., Афанасенко А.А.Yatsevich P.P., Afanasenka A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2810

Если рассматривать асфальтобетон как композитный строительный материал, состоящий из разнородных составляющих различной природы и свойств, весьма важными являются обеспечение и контроль связи матрицы вяжущего и минерального каркаса. Это напрямую влияет на наиболее важные технологические и прочностные свойства итогового материала и продолжительность срока службы асфальтобетонного дорожного покрытия. Наиболее распространенным методом оценки адгезионных связей является визуальное сравнение асфальтобетонной смеси, прокипяченной в воде при заданной температуре, с изображением эталонного образца. На наш взгляд, такой метод контроля является весьма субъективным, так как напрямую на результат испытания влияет визуальное восприятие исследователем изображения. Нами разработана и описана методика испытаний, которая позволяет получить объективную картину, основанную на изменении значений показателя водонасыщения под вакуумно-температурным воздействием. По разработанной методике проведены исследования адгезионных свойств вяжущего до и после модификации различными полимерами и их компаундов к каменному материалу. Для исследований были выбраны асфальтобетонные смеси, которые наиболее часто применяются в качестве материала покрытия верхних слоев дорожных одежд в Республике Беларусь. Анализ полученных данных показал зависимость риска проникновения воды между битумом и каменным материалом с потерей адгезии вяжущего к заполнителю от развитости каркаса и толщины битумной пленки. Объяснение этого явления состоит в том, что процент когезионного расслоения значительно увеличивается с ростом толщины пленки битума и может достигать 65 % когезионного отслоения. При этом, как показали результаты исследования, предварительная модификация битума значительно снижает негативные последствия вакуумно-температурного воздействия на асфальтобетон.

If we consider asphalt concrete as a composite building material, consisting of heterogeneous components of different nature and properties, ensuring and controlling the connection between the matrix of the binder and the mineral frame is very important. This directly affects the most important technological and strength properties of the final material and the service life of the asphalt concrete road surface. The most common method for assessing adhesive bonds is a visual comparison of an asphalt concrete mixture boiled in water at a given temperature with an image of a reference sample. In our opinion, this control method is very subjective, since the test result is directly influenced by the researcher’s visual perception of the image. We have developed and described a test method that allows us to obtain an objective picture based on changes in the values of the water saturation index under vacuum-temperature influence. Using the developed methodology, studies were carried out on the adhesive properties of the binder before and after modification with various polymers and their compounds to stone material. For the research, asphalt concrete mixtures were selected, which are most often used as a coating material for the top layers of road pavements in the Republic of Belarus. Analysis of the data obtained showed the dependence of the risk of water penetration between bitumen and stone material with loss of adhesion of the binder to the aggregate on the development of the frame and the thickness of the bitumen film. The explanation for this phenomenon is that the percentage of cohesive delamination increases significantly with increasing bitumen film thickness and can reach 65% of cohesive delamination. At the same time, as the results of the study showed, preliminary modification of bitumen significantly reduces the negative consequences of vacuum-temperature effects on asphalt concrete.

асфальтобетонная смесьасфальтобетонадгезияводонасыщениетермопластыэластопластымодификация битумамодификация асфальтобетонакомпозитный материалстирол-бутадиен-стиролбутадиен-стирольный каучукasphalt concrete mixtureasphalt concreteadhesionwater saturationthermoplasticselastomersbitumen modificationasphalt concrete modificationcomposite materialstyrene-butadiene-styrenestyrene-butadiene rubberReferencesДолговечные асфальтобетонные покрытия автомобильных дорог, мостов и улиц / В. А. Веренько [и др.]. Минск: Арт Дизайн, 2015. 296 с.Verenko V. A., Zankovich V. V., Ladyshev A. V., Lira S. V., Afanasenko A. A., Yatsevich P. P. (2015) Durable Asphalt Concrete Coatings for Highways, Bridges and Streets. Minsk, Art Dezayn Publ. 296 (in Russian).Analysis of the Cohesion/Adhesion Proportion around Bitumen-Mineral Failure Interface under Tensile Loading / B. Shi [et. al.] // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 399. Art. 132555. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132555.Shi B., Liu Q., Gao Y., Wu J., Chen J. (2023) Analysis of the Cohesion/Adhesion Proportion around Bitumen-Mineral Failure Interface under Tensile Loading. Construction and Building Materials, 399, 132555. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132555.Characterisation of Temperature and Loading Rate Depen-dent Bond Strength on the Bitumen-Aggregate Interface using Direct Shear Test / M. Dong [et. al.] // Construction and Building Materials. 2023. Vol. 394. Art. 132284. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132284.Dong M., Sun B., Thom N., Li L. (2023) Characterisation of Temperature and Loading Rate Dependent Bond Strength on the Bitumen-Aggregate Interface Using Direct Shear Test. Construction and Building Materials, 394, 132284. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132284.Investigation of the Relationship between Fluidity and Adhesion Strength of Unmodified and Modified Bitumens using the Pull-Off Test Method / H. Ali Omar [et al.] // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 122. Р. 140–148. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.053Ali Omar H., Md. Yusoff N. I., Ceylan H., Sajuri Z., Jakarni F. M., Ismail A. (2016) Investigation of the Relationship between Fluidity and Adhesion Strength of Unmodified and Modified Bitumens Using the Pull-Off Test Method. Construction and Building Materials, 122, 140–148. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.053.Borges Miranda H.M. The Influence of Recycled Plastics Added via the Dry Process on the Properties of Bitumen and Asphalt Mixtures / H. M. Borges Miranda, D. Domingues, M. J. Rato // Transportation Engineering. 2023. Vol. 13. Art. 100197. https://doi.org/10.1016/j.treng.2023.100197.Borges Miranda H. M., Domingues D., Rato M. J. (2023) The Influence of Recycled Plastics Added via the Dry Process on the Properties of Bitumen and Asphalt Mixtures. Transportation Engineering, 13, 100197. https://doi.org/10.1016/j.treng.2023.100197.Yao X. Interfacial Adhesive Behaviors between SBS Modified Bitumen and Aggregate using Molecular Dynamics Simulation / X. Yao, Ch. Li, T. Xu // Surfaces and Interfaces. 2022. Vol. 33, Art. 102245. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.102245.Yao X., Li Ch., Xu T. (2022) Interfacial Adhesive Behaviors between SBS Modified Bitumen and Aggregate Using Molecular Dynamics Simulation. Surfaces and Interfaces, 33, 102245. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.102245.Interpretation of Stripping at the Bitumen–Aggregate Interface based on Fluorescence Tracing Method / Yi Peng [et. al.] // Journal of Materials Research and Technology. 2023. Vol. 7566. Р. 5767–5780. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.07.035.Peng Y., Zhao T., Zeng Q., Deng L., Kong L., Ma T., Zhao Y. (2023) Interpretation of Stripping at the Bitumen–Aggregate Interface Based on Fluorescence Tracing Method. Journal of Materials Research and Technology, 7566, 5767–5780. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.07.035Evaluation of Different Test Methods for Bitumen Adhesion Properties / M. Paliukaitė [et. al.] // Transportation Research Procedia. 2016. Vol. 4592. P. 724–731. https://doi. org/10.1016/j.trpro.2016.05.339.Paliukaitė M., Vorobjovas V., Bulevičius M., Andrejevas V. (2016) Evaluation of Different Test Methods for Bitumen Adhesion Properties. Transportation Research Procedia, 4592, 724–731. https://doi.org/10.1016/j.trpro 2016.05.339.Основы научных исследований: учеб. для техн. вузов / В. И. Крутов [и др.]; под ред. В. И. Крутова, В. В. Попова. М.: Высш. шк., 1989. 400 с.Krutov V. I., Grushko I. M., Popov V. V., Savel'ev A. Ya., Sumarokov L. N., Venikov V. A., Kogdov N. M., Timofeeva O. V., Chus A. V., Momot A. I. (1989) Fundamentals of Scientific Research. Moscow, Vysshaya Shkola Publ. 400 (in Russian).Modeling Percentages of Cohesive and Adhesive Debon-ding in Bitumen-Aggregate Interfaces using Molecular Dynamics Approaches / P. Chen [et. al.] // Applied Surface Science. 2022. Vol. 571. Art. 151318. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151318.Chen P., Luo X., Gao Y., Zhang Y. (2022) Modeling Percentages of Cohesive and Adhesive Debonding in Bitumen-Aggregate Interfa-ces Using Molecular Dynamics Approaches. Applied Surface Science, 571, 151318. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151318.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.