Details

Задачи, решаемые в ходе выполнения работы: − Анализ влияния температурных факторов на физико-механические, реологические и структурные свойства битумного вяжущего; − Исследование процессов старения битума и формирования структуры асфальтобетонной смеси; − Сравнительный анализ методов проектирования асфальтобетонных смесей Marshall и Superpave; − Построение математической модели зависимости количества адгезионных связей от температуры на основе модели Башкарева; − Имитационное моделирование влияния модифицирующих добавок на количество адгезионных связей Выпускная квалификационная работа посвящена исследованию влияния температуры производства и уплотнения на процессы структурообразования асфальтобетонной смеси. В работе рассмотрены особенности формирования битумоминерального композита, процессы старения битумного вяжущего, а также влияние температуры на адгезионные и когезионные взаимодействия в структуре асфальтобетона. Проведен анализ современных методов проектирования асфальтобетонных смесей Marshall и Superpave, рассмотрены их основные отличия и особенности применения в условиях различных температурных и транспортных воздействий. В расчетной части работы использована математическая модель Башкарёва, основанная на положениях термофлуктуационной теории прочности. Выполнено моделирование зависимости количества адгезионных связей от температуры уплотнения в диапазоне 130–170 °С. Установлено, что наиболее интенсивное изменение количества связей наблюдается в интервале температур 140–145 °С. Дополнительно исследовано влияние модифицирующих добавок на энергетическое состояние битумоминеральной системы. Выполнено имитационное моделирование, показавшее возможность снижения температуры уплотнения асфальтобетонной смеси на 10–15 °С без существенного уменьшения количества адгезионных связей. Практическая значимость работы заключается в возможности применения полученной расчетной модели для оценки влияния температурных режимов и модифицирующих добавок на процессы структурообразования асфальтобетонных смесей при разработке энергосберегающих технологий дорожного строительства.

The objectives of the work include: • analysis of the influence of temperature factors on the physical, mechanical, rheological, and structural properties of bituminous binder; • investigation of bitumen aging processes and asphalt concrete structure formation; • analysis of adhesive and cohesive interactions in bitumen-mineral composites; • comparative analysis of Marshall and Superpave asphalt mixture design methods; • development of a mathematical model describing the dependence of the number of adhesive bonds on temperature based on Bashkarev’s model; • simulation modeling of the influence of modifying additives on the number of adhesive bonds in asphalt concrete structure. The graduation qualification work is devoted to the study of the influence of production and compaction temperature on the structure formation processes of asphalt concrete mixtures. The work considers the features of bitumen-mineral composite formation, bitumen aging processes, as well as the influence of temperature on adhesive and cohesive interactions in asphalt concrete structure. An analysis of modern asphalt mixture design methods, including Marshall and Superpave systems, was carried out. Their main differences and application features under various temperature and traffic conditions were considered. Particular attention was paid to the Superpave system as a modern volumetric-functional approach to asphalt mixture design. In the computational part of the work, Bashkarev’s mathematical model based on the thermo-fluctuational theory of strength was used. Modeling of the dependence of the number of adhesive bonds on compaction temperature within the range of 130– 170 °C was performed. It was established that the most intensive change in the number of bonds occurs within the temperature range of 140–145 °C. Additionally, the influence of modifying additives on the energy state of the bitumen-mineral system was investigated. Simulation modeling demonstrated the possibility of reducing asphalt mixture compaction temperature by 10–15 °C without significant reduction in the number of adhesive bonds. The practical significance of the work lies in the possibility of applying the developed computational model to evaluate the influence of temperature conditions and modifying additives on the structure formation processes of asphalt concrete mixtures in the development of energy-saving road construction technologies.