РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ХОЛОДНЫХ РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ СМЕСЕЙ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ И ЗЕРНОВОГО КАРКАСА
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2026-139-1-3-12Ключевые слова:
холодная регенерация, асфальтогранулят, битумная эмульсия, портландцемент, минеральный порошок, структурообразование, модуль упругости, деформативность, однородность смесиАннотация
В контексте повышения ресурсосбережения и экологической эффективности дорожного строительства холодная регенерация становится приоритетным методом восстановления дорожных одежд. Однако широкое применение асфальтогранулята ограничивается его высокой неоднородностью и отсутствием единых подходов к проектированию состава, которые учитывали бы структурную роль каждого компонента. Целью данной работы является разработка принципов регулирования процессов структурообразования холодных смесей путем оптимизации зернового каркаса и состава дисперсной фазы.
В рамках исследования были изучены физико-механические свойства четырех групп органо-гидравлических смесей с высоким содержанием асфальтогранулята. В качестве вяжущего использовалась комбинированная система на основе катионной битумной эмульсии и портландцемента, а в качестве инертного наполнителя применялся активированный минеральный порошок.
Установлено, что частичная замена цемента на минеральный порошок приводит к существенному улучшению эксплуатационных характеристик, предел прочности на раскол возрастает, а эффективность использования гидравлического вяжущего увеличивается более чем в два раза. Разработанная математическая модель выявила нелинейный характер зависимости модуля упругости от содержания наполнителя и позволила определить точку структурного оптимума. Доказано, что механическое увеличение доли асфальтогранулята при избытке вяжущей мастики приводит к эффекту раздвижки зерен и критическому снижению прочности из-за нарушения контактов в минеральном каркасе, что обосновывает необходимость применения комплексного подхода к проектированию, учитывающего объемные параметры скелета.
Введенные критерии оценки деформативности и однородности позволили выявить противоречие между прочностью, эластичностью и технологической надежностью смесей. Сделан вывод о необходимости перехода к многокритериальному проектированию, обеспечивающему баланс между жесткостью минерального каркаса и релаксационной способностью вяжущей матрицы.
Библиографические ссылки
Sustainable Cold Mix Asphalt: A Comprehensive Review of Mechanical Innovations, Circular Economy Integration, Field Performance, and Decarbonization Pathways / M. D. Malik, Y. Chen, J. Mu, R. Dong // Materials. – 2025. – Vol. 18, № 23. – P. 5452. – DOI: 10.3390/ma18235452.
A Comprehensive Overview of the Utilization of Recycled Waste Materials and Technologies in Asphalt Pavements: Towards Environmental and Sustainable Low-Carbon Roads / N. S. A. Yaro, M. H. Sutanto, L. Baloo [et al.] // Processes. – 2023. – Vol. 11, № 7. – P. 2095. – DOI: 10.3390/pr11072095.
Optimizing decarbonation and sustainability of concrete pavement: A case study / B. Lei, L. Kong, Y. Guo [et al.] // Case Studies in Construction Materials. – 2024. – Vol. 21, № 7. – P. e03574. – DOI: 10.1016/j.cscm.2024.e03574.
Веренько, В. А. Дорожные композитные материалы: Структура и механические свойства / В. А. Веренько. – Минск : Наука и техника, 1993. – 245 с.
Structure Formation and Properties of Concrete Based on Organic Hydraulic Binders / B. M. Khroustalev, U. A. Veranko, V. V. Zankavich [et al.] // Science and Technique. – 2020. – Vol. 19, № 3. – P. 181–194. – DOI: 10.21122/2227-1031-2020-19-3-181-194.
Dołżycki, B. Review and evaluation of cold recycling with bitumen emulsion and cement for rehabilitation of old pavements / B. Dołżycki, P. Jaskula // Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition). – 2019. – Vol. 6, № 4. – DOI: 10.1016/j.jtte.2019.02.002.
Yang, Y. Performance and Microstructure of Cold Recycled Mixes Using Asphalt Emulsion with Different Contents of Cement / Y. Yang, Y. Yang, B. Qian // Materials. – 2019. – Vol. 12, № 16. – P. 2548. – DOI: 10.3390/ma12162548.
Strength Mechanism and Influence Factors for Cold Recycled Asphalt Mixture / T. Ma, H. Wang, Y. Zhao [et al.] // Advances in Materials Science and Engineering. – 2015. – Vol. 2015. – Article ID 181853. – 10 p. – DOI: 10.1155/2015/181853.
Lin, J. T. Microstructure and performance characteristics of cold recycled asphalt mixtures / J. T. Lin, Y. Xiao // Eco-Efficient Pavement Construction Materials / Woodhead Publishing. – 2020. – P. 51–76. – DOI: 10.1016/B978-0-12-818981-8.00004-7.
Iwański, M. Laboratory Study on Mechanical Parameters of Foamed Bitumen Mixtures in the Cold Recycling Technology / M. Iwański, A. Chomicz-Kowalska // Procedia Engineering. – 2013. – Vol. 57. – P. 433–442. – DOI: 10.1016/j.proeng.2013.04.056.
Xu, W. Mechanical Behavior Investigation of Reclaimed Asphalt Aggregate Concrete in a Cold Region / W. Xu, W. Li, Y. Ji // Materials. – 2021. – Vol. 14, № 15. – P. 4101. – DOI: 10.3390/ma14154101.
Dolzycki, B. The influence of combination of binding agents on fatigue properties of deep cold in-place recycled mixtures in Indirect Tensile Fatigue Test (ITFT) / B. Dolzycki, C. Szydlowski, M. Jaczewski // Construction and Building Materials. – 2020. – Vol. 239. – Article 117825. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117825.
A Balanced Mix Design Method for Selecting the Optimum Binder Content of Cold In-Place Recycling Asphalt Mixtures / A. Saidi, A. Ali, W. Lein, Y. Mehta // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. – 2019. – Vol. 2673, № 3. – DOI: 10.1177/0361198119835806.
Influence of different aged RAPs on the long-term performance of emulsified asphalt cold recycled mixture / C. Zhu, H. Zhang, Q. Li [et al.] // Construction and Building Materials. – 2025. – Vol. 458. – Article 139680. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.139680.
Gradation and Performance Research of Cold Recycled Mixture / H. Yao, L. Li, H. Xie [et al.] // Road Pavement and Material Characterization, Modeling, and Maintenance. – 2012. – P. 148. – DOI: 10.1061/47624(403)1.
Jaczewski, M. Preliminary study of linear viscoelasticity limits of cold recycled mixtures determined in Simple Performance Tester (SPT) / M. Jaczewski, C. Szydlowski, B. Dolzycki // Construction and Building Materials. – 2022. – Vol. 357. – Article 129432. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.129432.
Behera, A. Linear viscoelastic response of emulsified-asphalt cold recycled mixtures / A. Behera, V. T. Thushara, J. M. Krishnan // Mechanics of Time-Dependent Materials. – 2024. – Vol. 28. – P. 3157–3181. – DOI: 10.1007/s11043-024-09724-1.
Long-term performance and microstructure of asphalt emulsion cold recycled mixture with different gradations / C. Zhu, H. Zhang, L. Huang, C. Wei // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 215. – P. 944–951. – DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.01.103.
Study on the strength composition mechanism and interface microscopic characteristics of cold recycling asphalt mixture / Z. Dong, G. Xu, S. Xu [et al.] // Frontiers in Materials. – 2024. – Vol. 11. – Article 1397335. – DOI: 10.3389/fmats.2024.1397335.
Ребиндер, П. А. Физико-химическая механика / П. А. Ребиндер. – М. : Знание, 1958. – 64 с.
Афанасенко, А. А. Оптимизация зернового состава асфальтобетонных смесей с целью обеспечения максимальной плотности / А. А. Афанасенко // Наука и техника. – 2024. – Т. 23, № 3. – С. 235–241. – DOI: 10.21122/2227-1031-2024-23-3-235-241.
Долговечные асфальтобетонные покрытия автомобильных дорог, мостов и улиц / В. А. Веренько, В. В. Занкович, А. В. Ладышев [и др.]. – Мн. : Арт Дизайн, 2015. – 296 с.
JTG E42-2005. Test Methods of Aggregate for Highway Engineering = 公路工程集料试验规程. – Introduced 2005-06-01. – Beijing : China Communications Press, 2005. – 285 p.
JTG E20-2011. Standard Test Methods of Bitumen and Bituminous Mixtures for Highway Engineering = 公路工程沥青及沥青混合料试验规程. – Introduced 2011- 12-01. – Beijing : China Communications Press, 2011. – 369 p.
JTG F40-2004. Technical Specifications for Construction of Highway Asphalt Pavements = 公路沥青路面施工技术规范. – Introduced 2004-10-01. – Beijing : China Communications Press, 2004. – 168 p.
GB 175-2023. Common Portland Cement = 通用硅酸盐水泥: National Standard of the People's Republic of China. – Introduced 2024-06-01. – Beijing : State Administration for Market Regulation, Standardization Administration of the People's Republic of China, 2023. – 16 p.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
