ІННОВАЦІЙНЕ ЗАСТОСУВАННЯ МОДИФІКАТОРІВ АСФАЛЬТОБЕТОНУ ТА ТЕХНОЛОГІЇ ЗМІЦНЕННЯ ФУНДАМЕНТУ В СКЛАДНИХ ГРУНТОВИХ СЕРЕДОВИЩАХ
DOI:
https://doi.org/10.32782/apcmj.2024.3.11Ключові слова:
реконструкція тротуарів, фундамент, асфальтобетон, вуглецеві нанотрубки, технології наномодифікації, модифікуючі добавки, полімер, полімерна добавка, асфальтени, будівництво доріг, критерії показників живучості, міцності та деформаціїАнотація
Ця стаття висвітлює інноваційне застосування модифікаторів асфальтобетону та технологій зміцнення фундаменту в складних ґрунтових середовищах. Ми обговорюємо проблему скорочення терміну експлуатації асфальтобетонних покриттів на дорогах, мостах, аеропортах і пов’язуємо це зі збільшенням автомобільного руху та динамічними навантаженнями. Відомо, що термін служби асфальтобетонних покриттів доріг, мостів і аеропортів за останні кілька десятиліть скоротився в 2–3 рази; більше 90% матеріально-трудових та енергетичних ресурсів, що виділяються на дорожню галузь, спрямовуються не на нове будівництво, а на ремонт та реконструкцію старих асфальтобетонних покриттів. Така ситуація гальмувала розвиток мережі доріг з твердим покриттям. Ситуація ускладнюється постійним зростанням вантажопідйомності та інтенсивності автотранспорту, що призводить до значного зростання динамічних навантажень на дорожнє покриття. У цій статті детально розглядається модифікація каучуку та гумових сумішей за допомогою різних добавок, у тому числі багатостінних вуглецевих нанотрубок (MWCNT), для покращення їхніх властивостей. У ньому обговорюється, як багатошарові вуглецеві нанотрубки можна використовувати як модифікатори в різних еластомерних матрицях для підвищення міцності та термостійкості. У цій статті представлені експериментальні дослідження гумових композитів, модифікованих різними концентраціями вуглецевих нанотрубок, зосереджені на їхніх фізичних, механічних і термічних властивостях. Використання гуми, модифікованої вуглецевими нанотрубками (CNT) для асфальтобетону, було особливо досліджено, і були відзначені такі переваги, як підвищена довговічність, зниження шуму та екологічність. На характеристики модифікованого гумою асфальту впливають такі фактори, як співвідношення гума-асфальт і розмір частинок гуми. Крім того, останнім часом актуальним питанням стала реконструкція наземних споруд. Сьогодні зміна клімату, швидка урбанізація, старіння та застарілість будівель попереднього покоління поставили на порядок денний реконструкцію наземних споруд. Економічний розвиток, соціальний прогрес і поява нових технологій також забезпечили можливість для реконструкції наземних споруд у цьому складному ґрунтовому середовищі. У статті наведені конкретні рішення цієї проблеми. Підводячи підсумок, у цьому документі пропонуються рішення для зміцнення фундаменту та реконструкції конструкції тротуарів у складних ґрунтових умовах, підкреслюючи перспективність модифікованого вуглецевими нанотрубками асфальту для цих застосувань.
Посилання
Merritt, D.K., McCullough, B.F., & Burns, N.H. (2005). Design-construction of a precast, prestressed concrete pavement for Interstate 10, El Monte, California. PCI Journal, 50(2), 18–27. https://doi.org/10.15554/pcij.03012005.18.27
Deb, K. (2010). A mathematical model to study the soil arching effect in stone column-supported embankment resting on soft foundation soil. Applied Mathematical Modelling, 34(12), 3871–3883. https://doi.org/10.1016/j.apm.2010.03.026
Zeng, X., Wang, D., Wu, J., & Chen, X. (2013). Reliability analysis of the groundwater conceptual model. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 19(2), 515–525. https://doi.org/10.1080/10807039.2012.713822
Rozenfel’d, I.A., & Kisil’, A.I. (1990). Classification of construction conditions for sites with type II collapsibility soil conditions. Soil Mechanics and Foundation Engineering, 27(4), 179–181. https://doi.org/10.1007/bf02305652
Shukla, S.K., & Chandra, S. (1994). A generalized mechanical model for geosynthetic-reinforced foundation soil. Geotextiles and Geomembranes, 13(12), 813–825. https://doi.org/10.1016/0266-1144(94)00018-9
Nilsson, R.N., Oost, I., & Hopman, P.C. (1996). Viscoelastic analysis of full-scale pavements: Validation of veroad. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1539(1), 81–87. https://doi.org/10.1177/0361198196153900111
Chen, H., Chen, N., Ma, Q., & He, Y. (2023). Experimental study on preparation and properties of carbon nanotubes-, graphene –natural rubber composites. Journal of Thermoplastic Composite Materials. https://doi.org/10.1177/08927057231211218
Lu, Y., Li, J., Yu, H., Wang, W., Liu, L., Wang, K., & Zhang, L. (2018). Plasma induced surface coating on carbon nanotube bundles to fabricate natural rubber nanocomposites. Polymer Testing, 65, 21–28. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2017.11.002
Yang, S., Bieliatynskyi, A., Pershakov, V., Shao, M., & Ta, M. (2022). Asphalt concrete based on a polymer–bitumen binder nanomodified with carbon nanotubes for road and airfield construction. Journal of Polymer Engineering, 42(5), 458–466. https://doi.org/10.1515/polyeng-2021-0345
Sun, L., Guan, H., & Ge, Q. (2011). Research on the performance of asphalt modified by SBS rubber and carbon nanotube. Applied Mechanics and Materials, 99–100, 1243–1246. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.99-100.1243
Stroup-Gardiner, M., Chadbourn, B., & Newcomb, D.E. (1996). Babbitt, Minnesota: Case study of pretreated crumb rubber modified asphalt concrete. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1530(1), 34–42. https://doi.org/10.1177/0361198196153000105
Shang, S., Gan, L., Yuen, M. C., Jiang, S., & Mei Luo, N. (2014). Carbon nanotubes based high temperature vulcanized silicone rubber nanocomposite with excellent elasticity and electrical properties. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 66, 135–141. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2014.07.014
Yang, S., Bieliatynskyi, A., Trachevskyi, V., Shao, M., & Ta, M. (2022). Technological aspects of the preparation of polymer composites of building materials and coatings. Polymers and Polymer Composites, 30, 096739112211356. https://doi.org/10.1177/09673911221135690
Coleman, J.N., Khan, U., Blau, W.J., & Gun’ko, Y.K. (2006). Small but strong: A review of the mechanical properties of carbon nanotube–polymer composites. Carbon, 44(9), 1624–1652. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2006.02.038
