Panaudotų padangų gumos įtaka asfalto dangos atsparumui provėžoms ir plyšiams

Abstract

Siekiant užtikrinti tvarų ir ilgalaikį asfalto dangos funkcionavimą, būtina naudoti aukščiausios kokybės mineralines medžiagas ir modifikuotą bitumą. Įprastai Lietuvoje bitumas modifikuojamas naudojant polimerus, kurie yra brangūs. Panaudotų padangų gumos sudėtyje yra daugiau kaip 50 % polimerų, todėl nekyla abejonių, kad panaudotų padangų guma gali būti tinkama kelių bitumo modifikavimui. Tačiau būtina nustatyti tinkamas kelių bitumo modifikavimo sąlygas, kurios užtikrintų tvarų ir ilgalaikį įrengtų asfalto dangų funkcionavimą. Disertacijos tikslas – nustatyti ir moksliškai pagrįsti kelių bitumo modifikavimui pakankamus panaudotų padangų gumos kiekius užtikrinant kelio dangos atsparumą provėžų bei plyšių susidarymui. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, rekomendacijos, literatūros šaltinių ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašas, santrauka anglų kalba ir aš-tuoni priedai. Įvade formuluojama problema, aprašomas darbo aktualumas, tyrimų objektas, pateikiamas darbo tikslas ir uždaviniai, tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas ir jo reikšmė, pateikiama darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai bei darbo struktūra. Pirmame skyriuje apžvelgta mokslinė literatūra. Atlikta asfalto mišinio komponentų įtakos kelio dangos funkcionavimui analizė, panaudotų padangų gumos paruošimo technologijų analizė, bitumo modifikavimui modifikavimo technologijų analizė, išnagrinėti moksliniai tyrimai kelių bitumo ir asfalto mišinių modifikavimo panaudotų padangų guma tematika. Siekiant nustatyti ir moksliškai pagrįsti kelių bitumo modifikavimui pakankamus panaudotų padangų gumos kiekius užtikrinant atsparumą provėžoms bei plyšiams, atliktas eksperimentinis tyri-mas, aprašytas antrame skyriuje. Skyriuje analizuojama gumos kiekio įtaka bitumo savybėms aukštoje bei žemoje temperatūroje. Įvertinta modifikuoto bitumo valkšnioji atstata. Aprašytas eksperimentinio tyrimo objektas, tyrimo metodika, naudotos medžiagų savybės. Pateikta modifikuoto bitumo fizinių ir mechaninių savybių nustatymo rezultatų analizė. Trečiame skyriuje atliktas modifikuoto bitumo eksploatacinių savybių vertinimas pagal Superpave (PG) sistemą, nustatytas asfalto mišinio su guma modifikuotu bitumu ats-parumas provėžoms, atliktas bitumo ir asfalto mišinių atsparumo provėžoms rodiklių priklausomybės vertinimas, bitumo modifikavimo guma ekonominio efekto skaičiavimas, racionaliausio bitumo modifikavimo panaudojant gumą varianto parinkimas taikant daugiakriterį SAW metodą. Disertacijos tema yra atspausdinti 14 mokslinių straipsnių: trys – mokslo žurnaluose, įtrauktuose į Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazę, du – recenzuojamame mokslo žurnale, penki – tarptautinių konferencijų leidiniuose, referuojamuose Clarivate Analytics duomenų bazėje Proceedings, keturi – kitose tarptautinių ir respublikinių konferencijų leidiniuose.

To ensure sustainable and long-term asphalt pavement performance, it is necessary to use the highest quality materials and modified bitumen. Usually in Lithuania expensive polymers are used for bitumen modification. Because of fact, that crumb rubber composition contains more than 50% polymers, there is no doubts about crumb rubber can be used for bitumen modification. However, it is necessary to comprehensively test and determine bitumen modification conditions and characteristics of modified bitumen, which would ensure sustainable and log-term road pavement performance. The aim of the dissertation is to determine and scientificly justify sufficient amount of crumb rubber for bitumen modification to ensure long-term road pavement rutting resistance and low temperature impact. The dissertation consist of introduction, three chapters, general conclusions, recommendations, the list of references, the list of author’s publications on the topic of the dissertation, summary in English and eight annexes. Introduction describes the studied problem, topicality of the work and the object of research, the formulated aim and tasks, research methodology, scientific novelty, practical value of results, the defendend propositions and the scope of the scientific work. Chapter 1 contains a review of research works, gives the analysis of the influence of asphalt mixture components on road pavement performance, technologies and materials of bitumen modification, technologies of crumb rubber preparation, experience of bitumen and asphalt mixture modification using crumb rubber. Chapter 2 describes experimental research of sufficient crumb rubber amount for bitumen modification. The chapter gives the analysis of the effect of crumb rubber amount on bitumen physical and mechanical properties at high and low temperature. The chapter presents the object of experimental research, also plan, equipment used in the experiment and methodology. Moreover, evaluated crumb rubber modified bitumen multiple stress creep recovery. Chapter 3 presents evaluation of modified bitumen properties according to Superpave (PG) system, gives results and analysis of the crumb rubber and polymer modified bitumen and asphalt mixtures with these bitumens rutting resistance. Relationship between bitumen and asphalt mixture rutting resistance parameters was carried out. Economical effect of bitumen modification using crumb rubber was calculated. Moreover, the most rational bitumen modification conditions were determined by multi-criteria SAW method. On the topic of the dissertation, 14 scientific articles were published: three – in scientific journals included in the Clarivate Analytics Web of Science, two – in reviewed scientifical journals, five – in the Clarivate Analytics Proceedings data base publications, four – in the scientific conferences material.