Исследование влияния компонентов песчано-гравийной смеси на укрепление лесовозных дорог сырой нефтью

УДК

DOI:

Аннотация

В настоящее время наличие лесовозных дорог значительно влияет на промышленное освоение отдаленных территорий Архангельской области. Они органично вписываются
в общую транспортную сеть, несмотря на их ограниченное применение. В целях улучшения эксплуатационных характеристик лесовозных дорог используют каменные материалы, укрепленные различными веществами (битум, нефть, портландцемент, известь и т. д.). Изучение влияния компонентов, входящих в состав дорожно-строительных материалов при их укреплении, является важным направлением развития лесотранспортной отрасли. В данной работе приведены результаты исследования гранулометрического состава нефтегравийной и песчано-гравийной смесей, которые чаще всего используются в покрытиях лесовозных автодорог. В ходе исследования установлена сходимость кривых зернового состава нефтегравия и песчано-гравийной смеси № 2. При помощи графоаналитического анализа выявлено несоответствие нормативным требованиям фракционного состава образцов песчано-гравийной смеси, взятых непосредственно с дорожного покрытия и из карьера. В ходе изучения компонентного состава нефтегравийной смеси методом выжигания было определено количество содержащихся в ней вяжущих веществ, которое составило 4,3 % от каменного материала. С помощью методов электронной микроскопии была исследована структура поверхности вяжущих материалов (нефть и битум), используемых для укрепления лесовозных дорог. Выявлены существенные структурные различия между ними. В рамках исследования проведен структурно-групповой анализ нефти и дорожного битума в целях определения количественного содержания асфальтенов, смол и парафинов. Эксперимент показал, что содержание в битуме данных углеводородных групп соответственно в 10; 2 и 1,5 раза больше, чем в нефти. При этом удельное содержание данных групп в битуме учтено почти полностью в отличие от нефти, в которой 61,89 % их не идентифицировано. Наличие такого количества асфальтенов и парафинов в дорожном битуме, с одной стороны, и значительное содержание углеводородных групп легких
и особо легких фракций, обладающих разжижающими и пластифицирующими свойствами, в сырой нефти, с другой стороны, дает возможность использовать их совместно.
В целях уменьшения межфазного перехода битума из одного агрегатного состояния
в другое при изменении температуры принято решение использовать дорожный битум
в виде мелкодисперсного материала – битумного порошка. С помощью оптической микроскопии получены изображения структуры битумного порошка.

Сведения об авторах

© Ф.А. Павлов¹, канд. техн. наук, проф.

М.А. Мельницкий¹, асп.

Л.Н. Голицын², ген. дир.

¹Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002; е-mail: promtrans@agtu.ru

²ООО «Доринжсервис», ул. Павла Усова, 10, оф. 37, г. Архангельск, Россия, 163002; факс:
+7-911-56-20-425

Ключевые слова

Литература

1. Жабин В.И., Мельницкий М.А., Герасимов О.В. Эмпирическая оценка прочностных характеристик нефтегравийных покрытий автодорог // Лесн. журн. 2013.
№ 3. С. 79–85. (Изв. высш. учеб. заведений).

2. ГОСТ 9128–97. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. М.: Изд-во стандартов, 1999. 34 с.

3. ГОСТ 12801–98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1999. 63 с.

4. ГОСТ 25607–2009. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия. М.: Изд-во стандартов. 2011, 11 с.

5. Руденская И.М., Руденский А.В. Органические вяжущие для дорожного строительства. М: Транспорт, 1984. 229 с.

6. Павлов Ф.А., Савин Л.Е., Веселов Б.В. Лесовозные автомобильные дороги на Севере. М.: Лесн. пром-сть, 1969. 168 с.

Ссылка на английскую версию:

Research of Influence of Sand-Gravel Mix Components on Strengthening of Forest Roads by Crude Oil

F.A. Pavlov¹, Candidate of Engineering, Professor

M.A. Melnitsky¹, Postgraduate Student

L.N. Golitsin², General Director

¹Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russia; e-mail: promtrans@agtu.ru

²Dorinzhservis ltd, P.Usova str., 10, Arkhangelsk, 163002, Russia; tel. +7-911-56-20-425

Nowadays the construction of the forest roads has considerable influence on the industrial development of frontier areas of the Arkhangelsk region. They organically fit into the general transport network, despite their limited application. For the purpose of the improvement of the operational characteristics in structures of the forest roads they apply the stone materials strengthened by various substances, such as bitumen, oil, portland сement, lime, etc. Studying the influence of the compound components of road-building materials at their strengthening is the important direction in the forest transport branch of the scientific knowledge. This paper presents the research results of the granulometric composition of oiled gravel mixture (hereinafter OGM) and sand-gravel mixture (hereinafter SGM), which are usually used at the forest road surfaces. At the experiments the convergence of curves of grain composition OGM and SGM no. 2 was determined. The graphical method of analysis revealed the discrepancies of the samples SGM taken directly from the road surface and career to the statutory requirements for mixtures. In addition, the study of the component composition OGM by the burning method the number of binders was determined, with the content of 4,3 % of the stone material. Using the electron microscopy techniques the surface structures of binding materials such as oil and bitumen, which are often used to increase the carrying capacity of forest roads coatings, were investigated. And the significant structural differences between these materials were revealed. The structural and group analysis of oil and bitumen were conducted to determine the amount of asphaltene, oleoresin and paraffin. The experiments established that the bitumen content in these hydrocarbon groups exceeds 10, 2 and 1,5 times than that of oil, respectively. The share of these substances in the bitumen was taken into account almost completely, unlike oil, 61.89 % of which is not defined. Therefore, it is appropriate to use jointly crude oil and bitumen in response the existence of amount of asphaltene and paraffin in the road bitumen and the existence of hydrocarbonic families of the light and superlight fractions in oil. In order to reduce the interfacial bitumen transition from one state of aggregation to another it was decided to use the bitumen in the form of finely-divided material - bituminous powder. The images of the structure of the bitumen powder was obtained with the help of the optical microscopy.

Keywords: forest roads, grain structure, sand-gravel mix, bituminous powder, oil, structure.

REFERENCES

1. Zhabin V.I., Melnitsky M.A., Gerasimov O.V. Jempiricheskaja ocenka prochnostnyh harakteristik neftegravijnyh pokrytij avtodorog [Empirical Strength Evaluation of the Oiled Gravel Road Surface Characteristics]. Izv. vissh. ucheb. zavedeniy. Lesnoi zhurnal, 2013,
no. 3, pp. 79–85.

2. GOST 9128–97. Smesi asfal'tobetonnye dorozhnye, ajerodromnye i asfal'tobeton [State Standart 9128-97. Asphaltic Concrete Mixtures for Roads and Airfield and Asphaltic Concrete]. [GOST. Smesi asfal'tobetonnye dorozhnye, ajerodromnye i asfal'tobeton].
Moscow: Standards Publ. House, 1999. 34 p.

3. GOST 12801–98. Materialy na osnove organicheskih vjazhushhih dlja dorozhnogo i ajerodromnogo stroitel'stva. Metody ispytanij [State Standart 12801-98. Materials on the Basis of the Organic Binders for the Road And Airfield Construction. Test Methods].
Moscow: Standards Publ. House, 1999. 63 p.

4. GOST 25607–2009. Smesi shhebenochno-gravijno-peschanye dlja pokrytij i osnovanij avtomobil'nyh dorog i ajerodromov. Tehnicheskie uslovija [State Standart 25607–2009. Crushed Stone-Sandy Mixtures for Road and Airfield Surfaces and Bases. Specifications]. Moscow: Standards Publ. House, 2011. 11 p.

5. Rudenskaya I.M., Rudenskiy A.V. Organicheskie vjazhushhie dlja dorozhnogo stroitel'stva [Organic Binders for the Road Construction]. Moscow, 1984. 229 p.

6. Pavlov F.A., Savin L.E., Veselov B.V. Lesovoznye avtomobil'nye dorogi na Severe [Forest Roads in the North]. Moscow, 1969. 168 p.