ÎMBRĂCĂMINTE RUTIERĂ DIN MIXTURĂ ASFALTICĂ ARMATĂ

CU FIBRE DE CELULOZĂ

Prof. dr. ing. Gheorghe Gugiuman Conf. dr.ing. Andrei Ababii

Generalităţi Agresiunea traficului, dotarea vehiculelor pe timp de iarnă cu pneuri cu

crampoane şi lanţuri, ale cărora efecte negative asupra complexului rutier devin cu timpul tot mai pronunţate, provoacă deteriorări intensive ale structurilor rutiere nerigide sub forma de făgaşe, văluriri, fisuri, crăpături etc. Cauze - rezistenţa redusă la tracţiune şi forfecare a straturilor din mixturi asfaltice, supuse la solicitări alternante sub acţiunea traficului intens si greu.

Pentru combaterea acestor efecte negative, începând cu mijlocul anilor 60, s-a demarat utilizarea armării disperse a mixturilor asfaltice din straturile îmbrăcă-minţilor bituminoase cu fibre organice naturale (celuloză, sisal, etc.) sau artificiale (polister, polipropilenă, etc.), denumite mixturi asfaltice stabilizate cu fibre (MASF). Spre deosebire de mixturile asfaltice MASF se caracterizează prin conţinut sporit de agregate naturale concasate (min 75 %), filer (10…20%), bitum (5,5...7,5%), fibre naturale de celuloză presate şi impregnate cu bitum (0,3...1,0%) în masa mixturii asfaltice.

• În momentul de faţă MASF sunt folosite pe larg în straturile superioare ale îmbrăcăminţilor rutiere, aeroportuare, cailor de poduri, platformelor porturilor navale şi fluviale în multe ţări, practic pe toate continentele lumii.

. Studii de laborator• S-a stabilit compoziţia mixturii asfaltice de

tip MASF 16, pentru stratul de uzură a îmbracămintei la calea unui pod din judeţul Bacău.

• S-au confectionat corpuri de proba, sub formă de cilindrii tip Marshall (D = 101,6 mm; H = 63,5 mm) din mixturi asfaltice preparate cu 5 % de bitum şi un dozaj de fibre de celuloză ITERFIBRA/C (nebitumate) de 0,6 % din greutatea mixturii (valorile recomandate de producătorul ITERCHIMICA –Italia, fiind cuprinse între 0,3 % si 1,0 %)

Curbele granulometrice ale agregatelor şi ale

amestecului de agregate naturale Caracteristica Criblură

8-16Criblură

4-8Nisip de conca-

sare 0-4

Filer Amestec agregate

LimiteSR 174/1-

02

Granulozitate, trecut prin :

ciur 25 mm, %ciur 16 mm, %ciur 8 mm, %ciur 4 mm, %ciur 2 mm, %ciur 1 mm, %sită 0,63 mm, %sită 0,2 mm, %sită 0,1 mm, %

100,0095,893,990,45

-----

-100,0089,7816,382,98

----

--

100,0098,4567,0542,7632,2217,4610,17

------

100,0099,1088,40

100,0097,8246,9629,4822,3518,5617,1915,1512,81

10090...10044...5925...3720...2516...2213...2011...2510...14

Compoziţie MASF 16, %

53,00 21,00 13,00 13,00 100,00 -

Caracteristicile bitumului

• Caracteristica UM Valori Limite SR 754-99

1. Penetraţie la + 250C 1/10 mm 66 60...80

2. Punct de înmuiere (I.B.)

0C 49,1 49...55

3. Indice de penetraţie:susceptibilitate termică :

I.P.“a”

- 0,760,45

Structură sol-gel

Valorile caracteristicilor fizico-mecanice ale

mixturilor preparate în laborator Nr.

mixtură

Bitum, % din

greutatea mixturii

Densit-ate

aparentă (kg/m3

)

Absorb-ţie de apă (%

vol)

Încercare Marshall

S, kN I, mm S/I, kN/mm

1 5,3 2,345 3,759 8,2 2,55 3,216

2 5,6 2,352 3,187 8,8 2,61 3,372

3 5,9 2,357 2,533 9,1 2,73 3,333

4 6,2 2,353 1,857 8,7 3,22 2,702

5 6,5 2,345 1,408 7,9 3,63 2,176

Dozajul de bitum

• În urma analizei valorilor caracteristicilor fizico-mecanice s-a stabilit, că dozajul optim de bitum este de 5,90 %, din greutatea mixturii. Cu acest dozaj s-a preparat şi mixtura asfaltică armată, necesară confecţionării seturilor de plăci (30,5 x 30,5 x 3,5 cm) pentru încercările la ornieraj , care s-au efectuat în cadrul Laboratorului Central al Direcţiei Regionale Drumuri şi Poduri Iaşi. Fiecare set de încercare a fost constituit din 6 plăci.

Rezultatele încercării la ornieraj CARACTERISTICA U.M. Valoar

eaLimite SR 174/1-2002

1. Rezistenţa la deformaţii permanente :

-fluaj dinamic la + 400C şi 1800 impulsuri;

-viteza de deformaţie la + 600C (V.D.O.P.)*;

-adâncimea făgaşului

mm

mm/hmm

0,281

0,485,36

Max. 1,0

Max. 8,0Max. 9,0

2. Modulul de elasticitate la + 150C MPa 6036 Min. 4000

3. Deformaţia permanentă la oboseală (3600 impulsuri) la + 150C

mm 0,732 Max. 1,0

*Viteza de deformaţie la ornieraj pe probă.

Recomandări privind proiectarea MASF pentru

Republica Moldova • Compoziţia granulometrică a amestecului de agregate naturale

Tipulmixturii

Conţinutul granulelor %, mai mici decât sortul indicat (treceri prin ciururi şi site respective), mm

20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315

0,16

0,071

ЩМА-10 - - 100-90 40-30 29-19 26-16 22-13

20-11

17-

10

15-10

ЩМА-15 - 100-90 60-40 35-25 28-18 25-15 22-12

20-10

16-9

14-9

ЩМА-20 100-90 70-50 42-25 30-20 25-15 24-13 21-11

19-9 15-8

13-8

Indicii fizico – mecanici ale betoanelor asfaltice din mixturi

tip ЩМА stabilizate cu fibre Denumire indice

Norma pentru zonele climaterice rutiere

II, III IУ,У

Porozitatea carcasei minerale, % 15-19 15-19

Porozitatea remanentă, % 1,5-4,5 2,0-4,5

Absorbţia de apă, % din volum, nu mai mare de:pe probe de laborator;pe carote prelevate

1,0-4,03,5

1,5-4,04,0

Rezistenţa limită la compresiune, МPa, nu mai puţin:la temperatura 20 ° С;la temperatura 50 ° С

2,20,65

2,50,70

Coeficient de freсare interioară tgφ, nu mai mic 0,93 0,94

Coeziune la forfecare, МPа (50 °С, 50 mm/min), nu mai mică

0,18 0,20

Rezistenţa limită la întindere prin despicare, МPа (0°С, 50 mm/min)

2,5-6,0 3,0-6,5

Stabilitatea la acţiunea de lungă durată a apei, nu mai mică

0,85 0,75

Necesarul de materiale privind proiectarea şi

punerea în operă a ЩМА (orientativ)

Material Necesarul de material, % din masă

ЩМА-20 ЩМА-15 ЩМА-10

Criblura sort, mm: 5-10 10-15 15-25 60-70

10-15 20-30 40-60 -

15-20 30-50 - -

Nisip de concasare 5-15 5-20 10-30

Filer 10-20 10-20 10-20

Bitum 5,5-6,0 6,0-7,0 6,5-7,5

Fibră 0,2-0,5 0,2-0,5 0,2-0,5

Consumul de mixtură, funcţie de grosimea stratului asternut

100-150 kg/m2

40-60 mm75-125 kg/m2

30-50 mm50-100 kg/m2

20-40 mm

Efectele şi avantajele folosirii mixturilor asfaltice armate cu fibre de celuloză

• Înglobarea în masa mixturii a unei anumite cantităţi de fibre discontinue în mixturile asfaltice are un dublu efect:

• - pe termen scurt, în timpul preparării, a transportului şi punerii în operă, fibrele permit creşterea conţinutului de liant cu evitarea scurgerii bitumului de pe granule şi a segregării mixturii;

• - pe termen lung, ele ameliorează performanţele mixturii asfaltice, în corelaţie cu creşterea conţinutului în liant, care asigură o mai buna comportare la oboseală

Caracteristicile funcţionale superioare ale

suprafeţelor de rulare din MASF • asigurarea rugozităţii necesare, ameliorarea aderenţei

pneurilor cu îmbrăcămintea; • stabilitatea înaltă la deformări alternante pe trasee

supraaglomerate şi la deteriorări sub acţiunea traficului în diferite condiţii climaterice;

• stabilitatea înaltă la formarea făgaşelor, cauzată de faptul că rezistenţa la forfecare a MASF este de 1,4...4 ori mai mare decât a betonului asfaltic;

• lipsa exfolierilor şi a formării fisurilor, reducerea denivelărilor şi nivelului de zgomot cu 2...4 decibeli;

• aderenţa suficientă a stratului superior din MASF cu starturile inferioare ale îmbrăcăminţii şi asigurarea bunei conlucrări ale straturilor.

Raţionalitatea economică a utilizării MASF

• îmbrăcăminţile cu straturile de uzură din MASF pe unele sectoare de drumuri cu trafic greu şi intensiv sunt exploatate pe parcursul a 20-30 ani fără a necesita aplicarea noilor straturi.

• costul unui metru pătrat de îmbrăcăminte realizat din beton asfaltic tradiţional se egalează cu costul MASF pe seama aplicării straturilor mai subţiri ─ 25...35 mm contra 35...50 mm din beton asfaltic obişnuit;

• durata de serviciu este de 2...3 ori mai mare decât a îmbrăcăminţii din beton asfaltic;

• costul de întreţinere a stratului superior al îmbrăcăminţii se reduce de 2 ori datorită rezistenţei la formarea făgaşelor, tendinţei reduse la fisurare faţă de stratul din beton asfaltic.

•