Структурные особенности асфальтобетонов при использовании капсул для самовосстановления

Введение. В соответствии с широкой номенклатурой асфальтобетонных смесей, предусмотренной обновленной нормативной базой, содержание органической и минеральной части может быть различным и их влияние на капсулы, добавленные в стандартную органоминеральную систему, также может быть неодинаковым. Исследование направлено на установление граничных условий применения модификатора в виде капсул с восстанавливающим агентом в составе асфальтобетонных смесей с различным гранулометрическим составом и количеством битумного вяжущего.

Материалы и методы. Изучались зерновые составы минерального остова в соответствии с требованиями для щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей по ГОСТ 31015–2002, ГОСТ Р 58406.1–2020 и ГОСТ Р 58401.2–2019, а также горячих асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128–2013, ГОСТ Р 58406.2–2020 и ГОСТ Р 58401.1–2019.

Результаты. Предложен подход, который может быть использован для оценки пригодности асфальтобетонных смесей на этапе проектирования состава минеральной части с учетом геометрических размеров применяемого капсулированного модификатора. Количество капсул зависит от остаточной пористости проектируемых асфальтобетонов, что следует учитывать при подборе состава и уплотнении асфальтобетонной смеси.

Выводы. Необходимой структурой минерального каркаса для применения модификатора для самовосстановления в виде капсул с диаметром 1,1 мм обладают смеси на основе минерального остова с максимальной крупностью не менее 10 мм. К таким смесям относятся щебеночно-мастичные асфальтобетоны ЩМА-20 и ЩМА-15, отвечающие требованиям ГОСТ 31015; ЩМА-22, ЩМА-16 и ЩМА-11, отвечающие требованиям ГОСТ Р 58406.1; SMA-22 и SMA-16, отвечающие требованиям ГОСТ Р 58401.2; а также асфальтобетоны из горячих смесей А22Вт и А16Вт, отвечающие требованиям ГОСТ Р 58406.2, SP-32, SP-22 и SP-16, отвечающие требованиям ГОСТ Р 58401.1. При некоторых зерновых составах вблизи максимально допустимой границы могут формироваться пустоты в каркасах с достаточным объемом для размещения капсул в смесях типа А, Б, В, А11Вт и SP-11.

1. Углова Е.В., Тиратурян А.Н., Шило О.А. Обоснование требований к эксплуатационным свойствам асфальтобетонов верхних слоев оснований по показателю усталостной прочности // Научный журнал строительства и архитектуры. 2020. № 1 (57). С. 74–83. DOI: 10.25987/VSTU.2020.57.1.007. EDN YFSAPT.

2. Миронов Н.С., Чернов С.А. Определение эффективности влияния различных адгезионных добавок на эксплуатационные показатели свойств асфальтобетона // Инженерный вестник Дона. 2023. № 4 (100). С. 532–553. EDN HUKJTC.

3. Хафизов Э.Р., Вдовин Е.А., Фомин А.Ю., Мавлиев Л.Ф., Буланов Н.Е. Современные методы оценки эксплуатационных свойств дорожных асфальто-бетонов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 1 (39). С. 279–285. EDN YIOBBV.

4. Котлярский Э.В., Кочнев В.И., Давлятова Д.Ю. Блок учета характеристик исходных материалов при автоматизированном проектировании асфальтобетонных смесей // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 33–38. EDN RPJPIP.

5. Пименов А.Т., Барахтенова Л.А., Прибылов В.С., Мурко В.В. Асфальтовые бетоны с использованием отходов обогатительных предприятий угольной промышленности Кузбасса // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2021. № 2 (65). С. 44–49. EDN VJJWHN.

6. Ядыкина В.В., Кузнецова Е.В., Лебедев М.С. Изменение свойств асфальтобетона при использовании гидрофобизированного минерального порошка // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2020. № 4. С. 17–23. DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-4-17-23. EDN AQJHRL.

7. Гладких В.А., Королёв Е.В., Альбакасов А.И. Исследование вязкости серобитумных вяжущих // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 11. С. 72–76. EDN ZTTDQH.

8. Урханова Л.А., Шестаков Н.И., Буянтуев С.Л. Доржиева Е.В. Использование углеродных наноматериалов для получения эффективного дорожно-строительного композита // Вестник ВСГУТУ. 2014. № 6 (51). С. 67–72. EDN TFLAVX.

9. Лесовик В.С., Денисов В.П., Кабалин М.Д., Высоцкая М.А. Обоснование выбора асфальтогрануло-бетонных смесей типов М и К с позиции совместной работы слоев основания и покрытия дорожной одежды // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. № 1 (67). С. 51–62. DOI: 10.48612/NewsKSUAE/67.6. EDN HJQTES.

10. Небратенко Д.Ю., Жемерикин А.Н., Лямкин Д.И. Исследование свойств крупнотоннажных продуктов лесохимии как пластификаторов дорожных битумов // Вестник МГСУ. 2025. Т. 20. № 1. С. 73–83. DOI: 10.22227/1997-0935.2025.1.73-83. EDN XQLZMT.

11. Руденский А.В. О контроле качества асфальтобетона при строительстве дорожных покрытий // Мир дорог. 2020. № 133. С. 75–77. EDN BJAEUE.

12. Xu S., Liu X., Tabaković A., Schlangen E. Investigation of the Potential Use of Calcium Alginate Capsules for Self-Healing in Porous Asphalt Concrete // Materials. 2019. Vol. 12. Issue 1. P. 168. DOI: 10.3390/ma12010168

13. Al-Mansoori T., Micaelo R., Artamendi I., Norambuena-Contreras J., Garcia A. Microcapsules for self-healing of asphalt mixture without compromising mechanical performance // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 155. Pp. 1091–1100. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.08.137

14. Prasetial M.S., Djakfar L., Wisnumurti W., Sabarudin A. The Effect of Calcium Alginate Capsule on Resilience Modulus of Buton Rock Asphalt-Based Self-Healing Mixtures // Civil Engineering and Architecture. 2023. Vol. 11. Issue 6. Pp. 3249–3259. DOI: 10.13189/cea.2023.110601

15. Yu X., Liu Q., Wan P., Song J., Wang H., Zhao F. et al. Effect of Ageing on Self-Healing Properties of Asphalt Concrete Containing Calcium Alginate/Attapulgite Composite Capsules // Materials. 2022. Vol. 15. Issue 4. P. 1414. DOI: 10.3390/ma15041414

16. Носов С.В. Альтернатива системе Superpave при формировании региональных дорожных НИИ // Научный журнал строительства и архитектуры. 2020. № 4 (60). С. 87–96. DOI: 10.36622/VSTU.2020.60.4.009 EDN SHLPGN.

17. Готовцев В.М., Шатунов А.Г., Румянцев А.Н., Сухов В.Д. Принципы формирования оптимальной структуры асфальтобетона // Фундаментальные исследования. 2012. № 11–1. С. 124–128. EDN PKWJSP.

18. Траутваин А.И., Акимов А.Е., Денисов В.П., Лашин М.В. Особенности метода объемного проектирования асфальтобетона по технологии Superpave // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2019. № 3. С. 8–14. DOI: 10.34031/article_5ca1f62f6b9a09.67742444. EDN VVZUTB.

19. Иноземцев С.С., Сусанина Т.В., Стибунов Д.В., Кейта М.Л.Ф. Тенденции развития научных направлений в области дорожно-строительных материалов в России // Строительные материалы. 2023. № 12. С. 4–19. DOI: 10.31659/0585-430X-2023-820-12-4-19. EDN DYTPSR.

20. Inozemtcev S., Jelagin D., Korolev E., Fadil H., Partl M.N., Trong D.T. Experimental and numerical study on SMA modified with an encapsulated polymeric healing agent // Materials and Structures. 2022. Vol. 55. Issue 9. DOI: 10.1617/s11527-022-02059-8

21. Белицкий В.Д., Катунин А.В. Тезаурус математических моделей процесса уплотнения асфальтобетонной смеси // Омский научный вестник. 2013. № 3 (123). С. 18–21. EDN RSSITT.

22. Симчук Е.Н., Жданов К.А., Дедковский И.А. Совершенствование подходов и методов оценки физических и эксплуатационных свойств дорожного асфальтобетона в России // Дороги и мосты. 2021. № 1 (45). С. 181–221. EDN NLXXIP.

23. Rumpf H. Die Einzelkornzerkleinerung als Grundlage einer technischen Zerkleinerungswissenschaft // Chemie Ingenieur Technik. 1965. Vol. 37. Issue 3. Pp. 187–202. DOI: 10.1002/cite.330370303

24. Rumpf H., Gupte A.R. Einflüsse der Porosität und Korngrossenverteilung im Widerstandsgesetz der Porenstromung // Chemie Ingenieur Technik. 1971. Vol. 43. Issue 6. Pp. 367–375. DOI: 10.1002/cite.330430610

25. Rumpf H. Particle Technology. Springer Netherlands, 1990. DOI: 10.1007/978-94-011-7944-7

26. Гаврилова Н.Н., Назаров В.В., Яровая О.В. Микроскопические методы определения размеров частиц дисперсных материалов : учебное пособие. М. : Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2012. 56 с. EDN YKYHDV.

27. Придатко Ю.М., Королев Л.В., Готовцев В.М. Моделирование плотной упаковки частиц композитного материала // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. Т. 4. № 4 (62). С. 96–100. EDN QINUXJ.

28. Патент RU № 2245740 C1. Способ обогащения горной массы месторождений тяжелых металлов / Деркачев Б.П.; заявл. № 2003136938/03 от 24.12.2003; опубл. 10.02.2005.

29. Леонтьев Н.Е. Основы теории фильтрации : учебное пособие. 2-е изд. М. : МАКС Пресс, 2017. 88 с. EDN ZEFAHN.

30. Korolev E.V., Inozemtcev S.S., Smirnov V.A. Nanomodified bitumen composites: solvation shells and rheology // Advanced Materials, Structures and Mechanical Engineering. 2016. Pp. 405–410. DOI: 10.1201/b19693-85

31. Jwaida Z., Dulaimi A., Mydin M.A.O., Kadhim Y.N., Al-Busaltan S. The self-healing performance of asphalt binder and mixtures : a state-of-the-art review // Innovative Infrastructure Solutions. 2024. Vol. 9. Issue 7. DOI: 10.1007/s41062-024-01547-w