VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS MOKSLO DARBO ATASKAITA TVIRTINU Mokslo prorektorius Antanas Čenys 2015 m. sausio d. Užsakovas: UAB "Milsa" T

Transkriptas

1 VLNAUS GEDMNO TECHNKOS UNVERSTETAS MOKSLO DARBO ATASKATA TVRTNU Mokslo prorektorius Antanas Čenys 2015 m. sausio d. Užsakovas: UAB "Milsa" Temos pavadinimas: SKRTNGŲ RUSŲ MNERALNŲ MEDŽAGŲ R BTUMNĖS EMULSJOS PANAUDOJMO ĮRENGANT AUTOMOBLŲ KELŲ P AVRŠAUS APDARĄ, TYRMAS R VERTNMAS Mokslo sritis: Technologijų mokslai, Statybos inžinerija 2014 m. rugsėjo mėn. 23 d. Sutartis Nr Mokslo direktorius Fakulteto dekanas nstituto direktorius Temos vadovas Vaidotas Vaišis (vardas, pava rdė, parašas) Donatas Čygas (vardas, pavard ė, parašas) Audrius Vaitkus (vardas, pavard ė, parašas) Viktoras Vorobjovas ~--tr:7~~~ (vardas, pavardė, parašas)

2 TURNYS PAVEKSLŲ SĄRAŠAS...,. 3 LENTELŲ SĄRAŠAS... 4 SĄVOKOS, TERMNA R SANTRUMPOS... 5 ĮVADAS SKRTNGŲ RDŠŲ MNERALNŲ MEDŽAGŲ R BTUMNĖS EMULSJOS PANAUDOJMO ĮRENGANT AUTOMOBLŲ KELŲ PAVRŠAUS APDARĄ, TYRMAS..., Tyrimo objektas Tyrimo metodika EKSPERMENTNO TYRMO REZULTATŲ ANALZĖ R VERTNMAS Mineralinių medžiagų ir bituminių emulsijų savybių aprašymas Mineralinių medžiagų ir bituminės emulsijos tyrimo rezultatai Sukibimo tarp mineralinių medžiagų ir bituminės emulsijos tyrimų rezultatai APBENDRNTOS ŠVADOS R REKOMENDACJOS LTERATOROS SĄRAŠAS

3 PAVEKSLŲ SĄRAŠAS 2.1 pav. Dolomito skaldos A elementinės analizės spektras pav. Dolomito skaldos B elementinės analizės spektras pav. Dolomito skaldos A rentgeno struktūrinės analizės spektras pav. Dolomito skaldos B rentgeno struktūrinės analizės spektras pav. Granito skaldos elementinės analizės spektras pav. Granito skaldos rentgeno struktūrinės analizės spektras pav. Mineralinių medžiagų atsparumo trupinimui nustatymo rezultatai pav. Mineralinių medžiagų atsparumo dėvėjimuisi nustatymo rezultatai pav. Sukibimo gebos vertinimas pagal LST EN 13614: kur a) žymuo 100; b) žymuo 90; c) žymuo 75; d) žymuo 50; e) žymuo < 50; f) žymuo pav. Bituminių emulsijų tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis tyrimo rezultatai pav. Vandens poveikio bituminių emulsijų sukibimui su mineralinėmis medžiagomis tyrimo rezultatai pav. Dolomito skaldos A bandiniai padengti bitumine emulsija po bituminės emulsijos tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis (viršuje) ir po vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis (apačioje) bandymų pav. Dolomito skaldos B bandiniai padengti bitumine emulsija po bituminės emulsijos tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis (viršuje) ir po vandens poveikio bituminės emulsij os sukibimui su mineralinėmis medžiagomis (apačioj e) bandymų pav. Granito skaldos bandiniai padengti bitumine emulsija po bituminės emulsijos tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis (viršuje) ir po vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis (apačioje) bandymų pav. Bitumine emulsija padengta metalinė plokštelė su mineralinės medžiagos skaldele pav. Bituminės emulsijos ir mineralinės medžiagos sukibimo nustatymo Vialit plokštės smūgio metodu tyrimo rezultatų vizualinis palyginimas

4 LENTELŲ SĄRAŠAS 1.1 lentelė. Laboratoriniam eksperimentiniam tyrimui atlikti pasirinktos mineralinės medžiagos ir jų frakcijos lentelė. Tyrimo objektas ir metodai lentelė. Granito skaldos charakteristikos lentelė. Dolomito skaldos A charakteristikos lentelė. Dolomito skaldos B charakteristikos lentelė. Bituminių emulsijų charakteristikos lentelė. Mineralinių medžiagų petro grafinės analizės rezultatai lentelė. Dolomito skaldos A ir B elementinės analizės duomenys lentelė. Dolomito skaldos A ir B rentgeno struktūrinės analizės duomenys lentelė. Granito skaldos elementinės analizės duomenys lentelė. Granito skaldos rentgeno struktūrinės analizės duomenys O lentelė. Mineralinių medžiagų atsparumo šaldymui ir atšildymui rezultatai lentelė. Bituminės emulsijos pr vertės nustatymo rezultatai lentelė. Bituminių emulsijų tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis tyrimo rezultatai lentelė. Vandens poveikio bituminių emulsijų sukibimui su mineralinėmis medžiagomis tyrimo rezultatai lentelė. Bituminės emulsijos ir mineralinės medžiagos sukibimo nustatymo Vialit plokštės smūgio metodu tyrimo rezultatai

5 SĄVOKOS, TERMNA R SANTRUMPOS Adhezija - kietųjų kūnų, kietojo kūno ar skysčio, nesimaišančių skystųjų susiliečiančiq paviršil! sukibimas dėl kūnų dalelių sąveikos. Bitumas - gamtinis arba dirbtinis sočiųjų angliavandeniliq mišinys, dažniausia kietas, plastiškas arba klampus. Bituminė emulsija - emulsija, kurioje dispersinė fazė yra bitumas, gaunama smulkiausiomis dalelėmis disperguojant bitumą vandenyje, naudojant emuisiklius kaip emulgatorius ir prireikus stabilizatorius. Pagal bitumo dalelių elektros krūvį, skirstomos į katijonines, anijonines ir nejonines bitumines emulsijas. Katijoninė bituminė emulsija - emulsija, kurioje emulgatorius disperguotoms bitumo dalelėms suteikia teigiamą elektros krūvį. Kohezija - sankiba. Medžiagos dalelių (molekulių, atomų ar jonų) sukibimas dėl molekulių sąveikos ar cheminio ryšio jėgų. Mineralinė medžiaga - grūdelių pavidalo medžiaga, naudojama statyboje. Mineralinė medžiaga gali būti gamtinė (natūrali), dirbtinė arba kartotinio naudojimo. Paviršiaus apdaras - tai kelio dangos padengimas plonu sluoksniu, susidedančiu iš ne mažiau kaip vieno rišamosios medžiagos sluoksnio ir skaldelės sluoksnio. Polimerais modifikuota bituminė emulsija - emulsija, kurioje dispersinė fazė yra polimerais modifikuotas bitumas arba bituminė emulsija, modifikuojama lateksu emulsijos gamybos metu. Galima ir abiejų būdų kombinacija. 5

6 ĮVADAS Automobilių kelių (gatvių) eksploatacijos metu asfalto dangoje susidaro ankstyvos stadijos pažaidos, tokios kaip išilginiai ir skersiniai plyšiai, plyšių tinklas, provėžos. Šių pažaidq sava ai kis remontas stabdo didesnių pažaidų formavimąsi bei leidžia prailginti asfalto dangos tarnavimo trukmę. Taip pat, automobilių kelių eksploatacijos metu asfalto danga turi būti stipri, lygi, šiurkšti, atspari atmosferiniams veiksniams, atitikti aplinkosaugos reikalavimus ir estetiška. Palaipsniui netenkanti šių savybių, arba visiškai jas praradusi, asfalto danga degraduoja, todėl joje gali susidaryti Įvairios pažaidos. Važiuojant nelygia kelio danga, dėl transporto priemonės ratq smūgių genda ne tik pačios transporto priemonės, kenčia keleiviai ir pervežami kroviniai, bet ardoma ir kelio danga. Todėl būtina nuolatinė ir periodinė asfalto dangos priežiūra ir remontas. Vienas iš dažniausiai taikomų asfalto dangos remonto (atnauj inimo) metodų yra paviršiaus apdaro Įrengimas. Paviršiaus apdaras - tai kelio dangos padengimas plonu sluoksniu, susidedančiu iš ne mažiau kaip vieno rišamosios medžiagos sluoksnio ir mineralinės medžiagos skaldelės sluoksnio, kuris Įrengiamas ant pasluoksnio ar ant pasluoksnio iš anksto paskleistos skaldelės purškiant bituminį rišiklį ir skleidžiant nedengtą arba iš anksto rišikliu dengtą skaldelę. Įrengus paviršiaus apdarą ne tik atnaujinama asfalto danga, bet ir pagerinamos kelio dangos eksploatacinės charakteristikos: dangos paviršius tampa atsparesnis slydimui, apsaugomas nuo drėgmės Įsiskverbimo bei kitų oro sąlygų neigiamo poveikio. Pagal norminį dokumentą "Automobilių kelių mineralinių medžiagų techninių reikalavimų aprašas TRA MN 07" automobilių keliuose, kurių dangos konstrukcijos klasė yra SV, -V, paviršiaus apdaro Įrengimui gali būti naudojamos tik granito, porfyro, bazalto, diabazo, gabro ir kitų magminių uolienų mineralinės medžiagos, o automobilių keliuose, kurių dangos konstrukcijos klasė yra V-V (dažniausiai rajoninės reikšmės keliai) ar ypatingais atvejais gali būti naudojamos ir kitos medžiagos. Lietuvoje paviršiaus apdaro Įrengimui dažniausiai naudojamos granito mineralinės medžiagos, kurios atsivežamos iš kitų šalių. Taip pat, Lietuvoje pagal specialią gavybos technologiją gaminama dolomito skaldos rūšis, kurios mechaninės savybės tenkina aukštus mechaninio pastovumo reikalavimus. Šio tiriamojo darbo tikslas - pateikti laboratoriniais bandymais pagrįstas išvadas ir rekomendacijas dėl skirtingų rūšių mineralinių medžiagų ir bituminės emulsijos panaudojimo Įrengiant automobilių kelių paviršiaus apdarą. Darbo eigoje numatyti ir Įgyvendinti šie etapai: nustatytas bituminės emulsijos ėminių ph lr aprašytos fizikinės bei mechaninės savybės; aprašytos mineralinių medžiagų ėminių savybės; atlikta mineralinių medžiagų petrografinė analizė; 6

7 nustatyta mineralinių medžiagų cheminė sudėtis, atsparumas trupinimui Los Andželo metodu, atsparumas dėvėjimuisi Devalio metodu, atsparumas poliruojamumui bei atsparumas šaldymui ir atšildymui; nustatyta sukibimo geba ir vandens poveikis bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis; nustatyta bituminės emulsijos sukibimo geba su mineralinėmis medžiagomis Vialit plokštės smūgio bandymo metodu; pateiktos išvados ir rekomendacijos. Temos vadovas: dr. Viktoras Vorobjovas. Temos vykdytojai: doc. dr. Audrius Vaitkus, magr. Ovidijus Šernas, bakl. Pranas Varaneckas ir bakl. Mantas Kunčys. 7

8 1. SKRTNGŲ RŪŠŲ MNERALNŲ MEDŽAGŲ R BTUMNĖS EMULS.JOS PANAUDOJMO ĮRENGANT AUTOMOBLŲ KELŲ PAVRŠAUS AJ>DAHĄ, TYRMAS 1.1. Tyrimo objektas Skirtingų rūšių mineralinių medžiagų ir bituminės emulsijos panaudojimo automobilių kelių paviršiaus apdarui įrengti tyrimas atliktas 2014 metlį spalio-gruodžio mėnesiais Vilniaus Gedimino technikos universiteto (toliau - VGTU) Aplinkos inžinerijos fakulteto KelilĮ instituto Automobilių kelių mokslo laboratorijoje (toliau - AKML). tyrimo Pagal norminį dokumentą "Automobilių kelių mineralinių medžiagų techninil~ reikalavimų aprašas TRA MN 07" (toliau - TRA MN 07) automobilių keliuose, kurių klasė yra SV, -V, paviršiaus apdaro įrengimui gali būti dangos konstrukcijos naudojamos tik granito, porfyro, bazalto, diabazo, gabro ir kitų magminių uolienų mineralinės medžiagos, o automobililį keliuose, kurių dangos konstrukcijos klasė yra V-V (dažniausiai rajoninės reikšmės keliai) ar ypatingais atvejais gali būti naudojamos ir kitos medžiagos. Lietuvoje paviršiaus apdaro įrengimui dažniausiai naudojamos granito mineralinės medžiagos. Tačiau, Lietuvoje taikant specialią gavybos technologija gaminama aukštos klasės dolomito skaldos rūšis, kurios mechaninės savybės ne prastesnės nei granito. Siekiant įvertinti skirtingų rūšių mineralinių medžiagų tinkamumą paviršiaus apdaro įrengimui, laboratoriniam eksperimentiniam tyrimui atlikti pasirinktos granito bei aukštos klasės dolomito skalda (toliau - dolomito skalda A) ir įprastos dolomito skaldos (toliau - dolomito skalda B) mineralinės medžiagos. Paviršiaus apdaro... ĮrenglmUl naudojamoms medžiagoms reikalavimus reglamentuojančiame dokumente "Automobilių kelių asfalto danglį priežiūrai skirtų medžiaglį ir medžiagų mišinių techninių reikalavimų aprašas TRA APM 10" (toliau - TRA APM 10) nurodyta, kad paviršiaus apdaro įrengimui gali būti naudojama 2/5, 5/8 arba 8111 frakcijų mineralinės medžiagos skaldelė. Vykdant automobililį kelilį asfalto dangų priežiūrą įrengiant paviršiaus apdarą dažniausiai naudojamos 5/8 ir 8111 frakcijų skaldelės. Laboratoriniam eksperimentiniam tyrimui atlikti pasirinktos mineralinės medžiagos ir jų frakcijos pateiktos 1.1 lentelėje. 1.1 lentelė. Laboratoriniam eksperimentiniam tyrimui atlikti pasirinktos mineralinės medžiagos ir jų frakcijos Mineralinės medžiagos Granito skaldelė Dolomito skaldelė A Dolomito skaldelė B Mineralinės medžiagos 5/8 5/8 5/8 frakcija Pagal norminį dokumentą TRA APM 10 paviršiaus apdaro įrengimui naudojamas rišiklis gali būti bituminė emulsija C67B4-PA, C69B4-PA arba polimerais modifikuota bituminė emulsija C69BP4-PA, C70BP4-PA. Šios, skirtingų rūšių ir tipo, bituminės emulsijos turi tenkinti 8

9 norminiame dokumente "Automobilių kelių bituminilį emulsijų techninilį reikalavimlį aprašas TRA BE 08" (toliau - TRA BE 08) nurodytus reikalavimus. Laboratoriniam eksperimentiniam tyrimui atlikti pasirinkta bituminė emulsija C67B4-PA ir C69B4-PA bei polimerais modifikuota bituminė emulsija C69BP4-PA, kurios atrinktos trijl! gamintojų gamyklose (UAB "Žemaitijos keliai", AB "Eurovia Lietuva" ir AB "Panevėžio keliai"). Laboratoriniam eksperimentiniam tyrimui atlikti atrinktos šešios bituminės emulsijos (dviejlį tipl!, trijlį rūšilį ir iš trijl! skirtinglį gamintojų), kurios koduotos tokia tvarka: bituminė emulsija C67B4-PA iš gamintojo A (toliau - C67B4-PA Nr. 1); bituminė emulsija C67B4-PA iš gamintojo B (toliau - C67B4-PA Nr. 2); bituminė emulsija C67B4-PA iš gamintojo C (toliau C67B4-PA Nr. 3); bituminė emulsija C69B4-PA iš gamintojo A (toliau C69B4-PA Nr. 1); bituminė emulsija C69B4-PA iš gamintojo B (toliau C69B4-PA Nr. 2); polimerais modifikuota bituminė emulsija C69BP4-PA iš gamintojo A (toliau - C69BP4-PA) Tyrimo metodika Laboratorinis eksperimentinis tyrimas suskirstytas į tris dalis: pirmoje dalyje analizuotos ir įvertintos mineralinių medžiagų lr bituminių emulsijų savybės; antroje dalyje nustatytos 11' įvertintos bituminių emulsijų lr mineralinių medžiagų savybės; trečioje dalyje nustatyta lr įvertinta bituminių emulsijų lr mineralinių medžiagų sukibimo geba ir vandens poveikis; Pirmojoje tyrimo dalyje, siekiant įvertinti laboratoriniam eksperimentiniam tyrimui pasirinktų mineralinių medžiagų ir bituminių emulsijų atitikimą norminių dokumentų reikalavimams, analizuotos ir įvertintos aprašytos šių medžiagų savybės pagal gamintojų pateiktus bandymo protokolus. Antrojoje dalyje, Automobilių kelių mokslo laboratorijoje ir kitose rangovų laboratorijose nustatyta: 1) mineralinių medžiagų: supaprastinta petro grafinė sudėtis pagal standartą LST EN 932-3:2001, LST EN 932-3:2001/Al:2004 "Užpildų pagrindinių savybių nustatymo metodai. 3 dalis. Supaprastinta petrografinė analizė ir terminai"; cheminė sudėtis; 9

10 atsparumas trupinimui Los Andželo metodu pagal standarto LST EN :2010 "Bandymai užpildų mechaninėms ir fizikinėms savybėms nustatyti. 2 dalis. Atsparumo trupinimui nustatymo metodai" 5 skyrių; atsparumas dėvėjimuisi Devalio metodu pagal standatią LST EN :2011 "Bandymai užpildų mechaninėms ir fizikinėms savybėms nustatyti. 1 dalis. Atsparumo dėvėjimuisi nustatymas (Devalio metodas)"; atsparumas poliruojamumui (tik dolomito skaldos A fr. 8111) pagal standartą LST EN :2009 "Bandymai užpildų mechaninėms ir fizikinėms savybėms nustatyti. 8 dalis. Akmens poliruojamumo nustatymas"; atsparumas šaldymui ir atšildymui pagal standartą LST EN :2007 "Užpildų šiluminių savybių ir atsparumo atmosferos poveikiams nustatymo metodai. 1 dalis. Atsparumo šaldymui ir atšildymui nustatymas"; 2) bituminių emulsijų: ph vertė pagal standartą LST EN 12850:2009 "Bitumas lr bituminiai rišikliai. Bituminių emulsijų ph veliės nustatymas". Trečioje tyrimo dalyje atlikti šie tyrimai: 1) bituminių emulsijų ir mineralinių medžiagų sukibimo gebos ir vandens poveikio nustatymas pagal standartą LST EN 13614:2011 "Bitumas ir bituminiai rišikiiai. Bituminių emulsijų sukibimo gebos nustatymas panardinimo į vandenį bandymu"; 2) bituminių emulsijų ir mineralinių medžiagų sukibimo nustatymas pagal standartą LST EN :2003 "Paviršiaus apdorojimas. Bandymo metodai. 3 dalis. Rišiklio ir mineralinės medžiagos sukibimo nustatymas Vialit plokštelės smūgio bandymo metodu". Trečiojoje tyrimo dalyje išbandyti 36 skirtingi mineralinių medžiagų bei bituminės emulsijos mišiniai. Apibendrinti tyrimo objektai ir tyrimo metodikos pateiktos 1.2 lentelėje. 1.2 lentelė. Tyrimo objektas ir metodai Tyrimo objektas Savybė Bandymo metodas Mineralinės medžiagos: Supaprastinta petro grafinė analizė LST EN 932-3:2001 Granito skalda (fr. 5/8) Cheminė analizė LST EN :2003 Granito skalda (fr. 8111) Atsparumas trupinimui (Los Andželo LST EN :2010,5 sk. Dolomito skalda A (fr. 5/8) metodu) Dolomito skalda A (fr. 8111)1) Atsparumas dėvėjimuisi LST EN :2011 Dolomito skalda B (fr. 5/8) Dolomito skalda B (fr. 8111) Atsparumas poliruojamumui 1) LST EN :2009 Atsparumas šaldymui ir atšildymui LST EN :

11 1 2 lentelės tęsinys "- Tyrimo objektas Savybė Bandymo metodas Bituminės emulsijos: BituminiLĮ emulsijlį ph vertė LST EN 12850:2009 C67B4-PA Nr. 1 C67B4-PA Nr. 2 C67B4-PA Nr. 3 C69B4-PA Nr. 1 C69B4-PA Nr. 2 C69BP4-PA Bituminės emulsijos ir mineralinės Bituminės emulsijos ir mineralinės LST EN 13614: medžiagos mišiniai (36 mišiniai) medžiagos sukibimo geba Vandens poveikis bituminės LST EN 13614:2011 emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis Bituminės emulsijos sukibimas su LST EN :2003 mineralinėmis medžiagomis Pastaba: 1) Atsparumas poliruojamumui, pagal standmią LST EN :2009, nustatytas tik dolomito skaldos A fr. 8/11. 11

12 2. EKSPERMENTNO TYRMO REZULTATŲ ANALZĖ R VERTNMAS 2.1. Mineralinių medžiagų ir bituminių emulsijų savybių aprašymas Paviršiaus apdaro įrengimui naudojamos medžiagos turi tenkinti dokumente TRA APM 10 nurodytus reikalavimus, kur išskiriama, kad mineralinėms medžiagoms taikomas dokumentas TRA MN 07 ir jame nurodyti bandymo metodai, o taip pat mineralinės medžiagos turi tenkinti dokumento TRA APM 10 1 priede pateiktus reikalavimus pagal naudojimo paskirti bei bituminės emulsijos arba polimerais modifikuotos bituminės emulsijos turi atitikti standarto LST EN "Bitumas ir bituminiai rišikiiai. Katijoninių bituminių emulsijų techninių reikalaviml! sandara" dokumente TRA BE 08 pateiktus reikalavimus. Analizuojant mineralinių medžiagų gamintojų (tiekėjų) pateiktus mineraliniq medžiagq (granito skaldos fr. 5/8 ir fr. 8/11, dolomito skaldos A fr. 5/8 ir fr. 8/11, dolomito skaldos B fr. 5/8 ir fr. 8/11) bandymo protokolus nustatytos šių medžiagų savybės ir įvertintas jq atitikimas norminiam dokumentui TRA APM 10 ir TR MN 07. (žr. 2.l-2.3 lenteles). 2.1 lentelė. Granito skaldos charakteristikos Rodiklio pavadinimas Granito skalda Reikalaujama fr.5/8 fr.8/11 kategorija Rodiklio vertė Kategorija Rodiklio vertė Kategorija Granuliometrinė sudėtis - Gc Gc90115 Gc90115 Plokštumo rodiklis < 10 % masės FlO < 10 % masės FlO Fho Formos rodiklis :s 15 % masės Sh5 :s 15 % masės Sh5 Sho Sausų dalelių tankis 2,63 Mg/m 3-2,62 Mgim Atsparumas trupinimui :s 15 % masės LAl5 :s 20 % masės LA 20 LA 20 Atsparumas smugiams :s 18 % masės SZl8 :s 18 % masės SZl8 SZl8 (smūginis trupis) Atsparumas dėvėjimuisi :s 10 % masės MDE0 :s 10 % masės MDE0 MDEl5 Mineralinių dulkių :s 0,5 % masės /0.5 :s 1 % masės ji.o /0.5 (smulkelių) kiekis Dalelių vandens jmirkis :s 1 % masės W cm l :s 1 % masės W cm l W cm O,5 Atsparumas poliruojamumui >50% PSV50 >50% PSV50 PSV50 Atsparumas šaldymui ir :s 1 % Fl :s 1 % Fl Fl atšildymui 2.2 lentelė. Dolomito skaldos A charakteristikos Rodiklio pavadinimas Dolomito skalda A Reikalaujama fr.5/8 fr.8/11 kategorija Rodiklio vertė Kategorija Rodiklio vertė Kategorija Granuliometrinė sudėtis - Gc Gc90115 Gc90115 Plokštumo rodiklis < 6 % masės Fh5 < 9 % masės Fh5 Fho Formos rodiklis :s 7 % masės Sh5 :s 9 % masės Sl5 Sho Sausų dalelių tankis 2,69 Mg/m 3-2,80 Mg/m 3 - Atsparumas smūgiams - - :s 18 % masės SZl8 SZl8 (smūginis trupis) Atsparumas dėvėjimuisi - - < 13 % masės MDE 15 MDEl5 Mineralinių dulkių :s 0,5 % masės /0.5 :s 0,5 % masės /0.5 /0.5 (smulkelių) kiekis Dalelių vandens įmirkis <2 % masės W cm2 <2 % masės W cm2 W cmo,5 Atsparumas poliruojamumui - - 2: 50 % PSV50 PSV50 Atsparumas šaldymui ir :s 1 % Fl :s 1 % Fl Fl atši1dymui 12

13 "~.'.-~~"'''~'' ---~-~~-- Rodiklio pavadinimas Dolomito skalda B ~- Reikalaujama 2.3 lentelė. Dolomito skaldos B charakteristikos kategorija fr.s/8 fr.8/11 Rodiklio vertė Kategorija Rodiklio vertė Ka teg_~!jll! Granu1iometrinė sudėtis - Gc90/15 - Gc90/15 Gc90/15 Plokštumo rodiklis < 7 % masės Fh5 < 9 % masės Fh5 F/zo Formos rodiklis < 8 % masės Sh5 <2 % masės S/15 S/zo Sausų dalelių tankis 2,70 Mglm 3-2,70 Mg/m 3 -- Atsparumas trupinimui <20 % masės LA 20 <20 % masės LA 20 LA20 Atsparumas smugiams :s 22 % masės SZ22 :s 22 % masės SZ22 SZ8 (smūginis trupis) Atsparumas dėvėjimuisi < 15 % masės MDE15 < 15 % masės MDl:15 MDl:5 Mineralinių dulkių :s 0,5 % masės /0,5 :s 0,5 % masės /0,5 /0,5 (smulkelių) kiekis Dalelių vandens imirkis <2 % masės W cm2 <2 % masės W cm2 W cmo,5 Atsparumas poliruojamumui - - >44% PSV 44 PSV50 Atsparumas šaldymui ir :s 1 % F 1 :s 1 % F 1 F atšildymui 2,1 lentelėje matyti, kad granito skaldos fr. 8/11 mineralinių dulkių (smulkelių) kiekis yra didesnis nei 0,5 %, t. y. netenkina reikalavimų (:s 0,5 %). Taip pat, granito skaldos fr. 5/8 ir fr. 8/11 dalelių vandens įmirkis W cm yra didesnis nei 0,5 %, t. y. netenkina reikalavimų (:s 0,5 %). Tačiau deklaruojamos atsparumo šaldymui ir atšildymui vertės FĮ tenkina reikalavimus, todėl priimama, kad granito skaldos fr. 5/8 ir fr. 8/11 tenkina reikalavimus atsparumui šalčiui. 2.2 lentelėje matyti, kad dolomito skaldos A fr. 5/8 ir fr. 8/11 dalelių vandens įmirkis W cm yra didesnis nei 0,5 %, t. y. netenkina reikalavimų (:s 0,5 %). Tačiau deklaruojamos atsparumo šaldymui ir atšildymui vertės FĮ tenkina reikalavimus, todėl priimama, kad dolomito skaldos A fr. 5/8 ir fr. 8/11 tenkina reikalavimus atsparumui šalčiui. 2.3 lentelėje matyti, kad dolomito skaldos B fr. 5/8 ir fr. 8/11 atsparumo smūgiams vertė SZ yra didesnė nei 18, t. y. netenkina reikalavimų, todėl ši medžiaga tinkama tik V-V dangos konstrukcijos klasės (rajoninės reikšmės) kelių paviršiaus apdaro įrengimui. Taip pat, nustatyta, kad dolomito skaldos B fr. 5/8 ir fr. 8/11 dalelių vandens įmirkis W cm yra didesnis nei 0,5 %, t. y. netenkina reikalavimų (:s 0,5 %). Tačiau deklaruojamos atsparumo šaldymui ir atšildymui vertės FĮ tenkina reikalavimus, todėl priimama, kad dolomito skaldos B fr. 5/8 ir fr tenkina reikalavimus atsparumui šalčiui. Mineralinių medžiagų bandymų protokolų, kuriuos pateikė šių medžiagų gamintojai/tiekėjai, analizė rodo, kad granito skalda fr netenkina norminių dokumentų reikalavimų, nes per didelis mineralinių dulkių kiekis. Tačiau ši medžiaga laboratoriniams eksperimentiniams tyrimams tinkama, nes sukibimui su bitumine emulsija naudojama plauta mineralinė medžiaga, t. y. be mineralinių dulkių. Taip pat analizė parodė, kad granito skaldos fr. 5/8 ir dolomito skaldos A fr. 5/8 ir fr tenkina norminių dokumentų reikalavimus ir tinkama paviršiaus apdaro įrengimui. O dolomito skaldos B fr. 5/8 ir fr netenkina norminių dokumentų 13

14 reikalavimų, nes per mažas atsparumas trupinimui (smūginiam trūpiui), tačiau ši medžiaga tinkama V-V dangos konstrukcijos klasės (rajoninės reikšmės) kelių paviršiaus apdaro įrengimui. Analizuojant bituminių emulsijų gamintojų pateiktus bituminiq emulsijq C67B4-PA, C69B4-PA ir C69BP4-PA bandymo protokolus nustatytos šių medžiagq savybės ir įvertintas jų atitikimas norminiam dokumentui TRA BE 08. (žr. 2.4 lentelę). 2.4 lentelė. Bituminių emulsijų charakteristikos '"' Bituminė emulsija Rišiklio Skaidymosi _.~ ~=~= štekėjimo Sijoj imo Sijojimo liekana kiekis, % vertė, g trukmė liekana ant ant 0,5 mm sieto (4 mm, kai 0,5 mm sieto, (po 7 parų), % yra 40 0c), s % masės masės C67B4-PA Nr. 1 Rodiklio 66,8 125,0 29,0 0,14 0, vertė Reikalavimai 65,0-69,0 70,0-130,0 10,0-45,0 :::; 0,5 :::; 0,5 C67B4-PA Nr. 2 Rodiklio 67,7 108,2 7,0 0,08 - vertė Reikalavimai 65,0-69,0 70,0-130,0 10,0-45,0 :::; 0,5 :::;0,5 C67B4-PA Nr. 3 Rodiklio 67,0 70,0 16,0 0,01 0,03 vertė Reikalavimai 65,0-69,0 70,0-130,0 10,0-45,0 :::;0,5 :::; 0,5 C69B4-PA Nr. 1 Rodiklio 68,5 123,0 33,0 0,14 0,19 vertė Reikalavimai 67,0-71,0 70,0-130,0 10,0-45,0 :::;0,5 :::;0,5 C69B4-PA Nr. 2 Rodiklio 69,0 133,0 7,0 0,50 0,01 vertė Reikalavimai 67,0-71,0 70,0-130,0 10,0-45,0 :::; 0,5 :::;0,5 C69BP4-PA Rodiklio 68,5 123,0 33,0 0,14 0,19 vertė Reikalavimai 67,0-71,0 70,0-130,0 10,0-45,0 :::;0,5 :::;0,5 2.4 lentelėje matyti, kad ne visi tyrime naudoti rišikliai tenkina dokumente TRA BE 08 nurodytus reikalavimus - bituminių emulsijų C67B4-PA Nr. 2 ir C69B4-PA Nr. 2 ištekėjimo trukmė yra 7 sekundės, kai reikalaujama minimali ištekėjimo trukmės vertė yra 10 sekundžių. Taip pat, nustatyta, kad bituminės emulsijos C69B4-PA Nr. 2 skaidymosi vertė per didelė (133,0 g), t. y yra netenkina reikalavimų Mineralinių medžiagų ir bituminės emulsijos tyrimo rezultatai Mineralinių medžiagų petro grafinės analizės rezultatai pateikti 2.5 lentelėje. 2.5 lentelė. Mineralinių medžiagų petrografinės analizės rezultatai Charakteristika Granito Dolomito Dolomito Granito Dolomito skalda skalda A skalda B skalda skalda A fr.5/8 fr.5/8 fr.5/8 fr.8/11 fr.8/11 Granitas 95 % % - Dioritas 5% - - 5% - Dolomitas % 100 % % Dolomito skalda B fr.8/ % 14

15 2.5 lentelėje pateikti mineralinių medžiagų petrografinės analizės duomenys rodo, kad 5 % granito mineralinės medžiagos sudaro dioritas, dolomito mineralines medžiagas sudaro 100 % dolomito. Tačiau šie duomenys neparodo mineralinių medžiagq sudėties įtakos sukibimui su rišikliu, todėl tyrimui atrinktoms mineralinėms medžiagoms (granito skaldai bei dolomito skaldai A ir B) atlikta cheminė analizė. Dolomitas - karbonatų klasės mineralas, kalcio magl1lo karbonatas CaMg(C03)2. Šis mineralas įprastai susiformuoja ant kalcito (CaC03), rodochrozito (MnC03), siderito (FeC03) ar antogorito Mg(ShOs)(OH)4. Atlikus elementinę analizę elektroniniu skenuojančiu mikroskopu (SECM-030, SENSOL YTCS) eliminuotas rodochrozitas (MnC03), kaip tiriamų mėginių sudedamoji dalis, nes elementinė analizė parodė, kad mangano sudėtyje nėra. Dolomito skaldos A ir B elementinės analizės duomenys pateikti 2.6 lentelėje, o elementinės analizės spektras paveiksluose. Dolomito skaldos A ir B elementinės analizės duomenys yra įprasti šio tipo uolienai ypač didelis kalcio (Ca) kiekis suponuoja, kad šio mėginio pagrindas yra kalcitas, o siderito ir antagorito nėra daug. Antagoritą galima eliminuoti netiesiogiai, nes didėjant silicio (Si) esančio antagorite kiekiui, turėtų didėti ir magnio (Mg) kiekis mėginiuose, tačiau yra priešingai. V ėliau atlikti rentgenostruktūrinės analizės tyrimai šių mineralų buvimo pavyzdžiuose nepatvirtina. 2.6 lentelė. Dolomito skaldos A ir B elementinės analizės duomenys Elementas Kiekis, % Dolomito skalda A Dolomito skalda B C 12,95 13,65 O 56,58 57,78 Na 2,69 3,80 Mg 7,86 6,48 Al 0,45 1,00 Si 3,44 6,63 S 0,00 0,10 K 0,24 0,59 Ca 14,92 9,29 Fe 0,88 0,70 š viso 100,00 100,00 15

16 Scale 8913 eis Cu rsor: pav. Dolomito skaldos A elementinės analizės spektras Scale eis Curs or: O.O!}O 2.2 pav. Dolomito skaldos B elementinės analizės spektras Rentgenostruktūrinė analizė atlikta mini-rentgenodifraktometru (MiniFlex, Rigaku) (žr. 2.7 lentelę ir paveikslus). Rentgenostruktūrinės analizės duomenys patvirtina ir papildo duomenis gautus atliekant elementinę analizę. Rentgenostruktūrinės analizės duomenimis abiejuose mėginiuose dominuojanti frakcija yra kalcitas, nors dolomito skaldoje B kalcito yra daugiau nei dolomito skaldoje A. Rentgenostruktūrinės analizės duomenimis silicio elementas yra sudėtinė kristobelito frakcijos dalis. 2.7 lentelė. Dolomito skaldos A ir B rentgeno struktūrinės analizės duomenys Mineralo pavadinimas Formulė Vertė Formulė Vertė Dolomito skalda A Dolomito skalda B Kalcitas Ca (C 03) 0,468 Ca (C 03) 0,483 Dolomitas su magniu Ca (MgO.67 FeO.33) 0,586 Ca (CaO.08 MgO.92) 0,467 Kristabelitas Si 02 0,666 Si02 0,609 Kalcitas (tankios struktūros) Ca (C 03) 0,900 Ca (C 03) 0,861 16

17 220000, ', v;- cl ~?;- 'iii c: E Meas. data:dol_1_518/data 1 Catcite,Ca (C 03 ), Dotamite, ferroan,ca ( MgO.67 FeO.33) (C 03 )2, cristobelite,si 02, cal ei te high,ca (C 03 ), M 20000; o O Calcite, Ga (C 03), Dolomite, ferroan, ea (MgO.61 FeD.33) (C 031)2, V98 cristobelite, Si 02, cafcite high, Ga ( C 03), ~ ! i 2ooooo!1?;-.~ ~ ' 50000, O e d lhela (deg) 2.3 pav. Dolomito skaldos A rentgeno struktūrinės analizės spektras , [ ! i v; cl. ~ 1 Meas. data:dol_21data 1 Calcite,Ca ( C 0 3 ), DOlomite,Ca ( CaO.08 MgO.92 ) ( C 03 )2, cristobelite,si 02, caleite high,ca ( C 03 ), ?; 'iii 1 c: 2 E i M 20000, o e- O: 20 Calcite, Ga ( C 03), Dolo mite, Ga (CaO.Oa MgO.92) (C 03 )2, 01-Q cristobelite, Si 02, ca lcite high, Ga ( C 03 ), o> Q) "o ft?; 'iii c: 2 E "o Q) " E' E r ~ O,~ A~,-~~ lhela (deg) 2.4 pav. Dolomito skaldos B rentgeno struktūrinės analizės spektras 17

18 Tyrimais nustatyta, kad dolomito skaldą A sudaro: kalci tas - 37,0 %; dolomitas - 20,4 %; kristobelitas - 3,13 %; kalcitas (tankios struktūros) - 39,5 %. Tyrimais nustatyta, kad dolomito skaldą B sudaro: kalcitas 36,2 %; dolomitas - 22,1%; kristobelitas - 3,06 %; kalcitas (tankios struktūros) - 38,7 %. Esminis elementinės analizės duomenų skirtumas lyginant dolomito skaldą A ir B yra magnio ir kalcio elementų kiekis. Dolomito skaldos B bandinyje dolomito, lyginant su kalcitu yra daugiau, magnio molių santykis su kalcio moliais lygus 0,4, tuo tarpu dolomito skaldos A bandinio - tik 0,3. Tą patvirtina ir rentgeno struktūrinės analizės duomenys. Tuo tarpu bendras karbonatų kiekis, sprendžiant iš deguonies ir anglies elementinės analizės duomenų mėginiuose yra vienodas. Granitas - tai uolienos susidedančios iš šių mineralų: plagioklazų (CaAhSbOs įvairiu santykiu su NaASbOs), kvarco (Si02), biotito (K(Mg,Fe)3ASbOlo(F,OH)2), muskovito (dar vienas polialiuminatas). Kartais granite būna ir kitų mineralų. Priklausomai nuo plagioklazo (ar kitų feldšpatų) ir kvarco santykio granito kietumas gali ženkliai skirtis. Supaprastinta elementinė granito sudėtis, apibendrinus įvairius eksperimentus pasaulyje, yra tokia: Si02-72,04 %; Ah03-14,42 %; K20-4,12 %; Na20-3,69 %; CaO - 1,82 %, FeO - 1,68 % Fe203-1,22 %; MgO 0,71 %; Ti02-0,30 %; P20S - 0,12 %. Atlikta granito skaldos elementinė analizė elektroniniu skenuojančiu mikroskopu (SECM- 030, SENSOL YTCS) parodė, kad granite yra anglies, nors pagal pasaulyje atliktų įvairių eksperimentų duomenis, anglies neturėtų būti granite. Granito skaldos elementinės analizės duomenys pateikti 2.8 lentelėje, o elementinės analizės spektras paveiksle. Atliktos granito skaldos rentgeno struktūrinės analizės duomenys pateikti 2.9 lentelėje ir 2.6 paveiksle. 2.8 lentelė. Granito skaldos elementinės analizės duomenys Elementas Kiekis, % C 4,67 O 57,40 Na 10,12 Al 5,69 Si 20,34 K 0,65 Ca 1,02 Fe 0,10 š viso 100,00 18

19 J Scale 8'913 cm Cursor: 0,' pav. Granito skaldos elementinės analizės spektras 2.9 lentelė. Granito skaldos rentgeno struktūrinės analizės duomenys Mineralo pavadinimas Kvarcas Kvarcas (mažo tankio) Silicio dioksidas Kristobal itas Silicis Korundas Silicis (kita forma) Formulė Si 02 Si 02 Si 02 Si 02 Si A203 Si Vertė 2,827 1,719 1,666 1,103 1,368 2,167 1, ! ~ i 50000, ui' c. ~ ~ 'iii c:.$ E ' o, O'~ o' $ ce Meas. data:gr518/data 1 Quartz, syn,si 02, alpha-si 02, quartz low,si 02, coesite HP, silicon dioxide,si 02, cristobalite-beta HP, syn,si 02, Silicon, syn,si, Corundum,A203, Silicon, syn,si, Quartz, syn, Si 02, alpha-si 02, quartz law, Si 02, coesite HP, silicon dioxide, Si 02, H 8~~ cristobalite-beta HP, syn, Si 02, Silicon, syn, Si Corundum, A2 03, Silicon, syn, Si, oi ~ gį 80000' ~ 1.~ j :~~~~ :... _---- -',.$ O' c: theta (deg) 2.6 pav. Granito skaldos rentgeno struktūrinės analizės spektras 19

20 Tyrimais nustatyta, kad granito skaldą sudaro: kvarcas - 15,75 %; kvarcas (mažo tankio) - ] 1,80 %; silicio dioksidas - 50,69 %; kristobalitas - 6,43 %; silicis - 1,69 %; korundas - 8,04 %; silicis (kita forma) - 15,58 %. Atlikta granito ir dolomito (A ir B) skaldos ch eminė analizė rodo, kad granito skaldoj e yra kvarco ir silicio dioksido, kurie yra pagrindiniai elementai įtakojantys adheziją, o dolomito skaldoj e silicio dioksido formos kristobelito yra 10 kartų mažiau. Kita mineralinės medžiagos savybė, įtakojanti adheziją, yra dalelės paviršiaus tekstūra. D a l e l ę lygia paviršiaus tek stūra lengviau padengti bituminio rišiklio sluoksniu, tačiau šios mechaninis sukibimas prastesnis nei d a l e lė s nelygiu (šiurkščiu) paviršiumi (Diederik ). Dolomito skaldos paviršiaus tekstūra ly ges nė nei granito, todėl granito adhezija su bituminiais rišikiiais turėtų būti geresnė nei dolomito. Dolomito skaldos A fr.81l1 tyrimas, nustatant atsparumą poliruojamumui, rodo, kad PSV vertė yra 50, t. y. priskiriama PSVso kategorijai. Mineralinių medžiagų tyrimų, nustatant atsparumą trupinimui ir dėvėjimuisi, rezultatai pateikti paveiksluose. 25.Q,l Q,l ~ o 15 ~ "'o 10 o. < ~ Ribinė vertė pagal TRA MN O Granito Dolomito Dolomito Granito Dolomito Dolomito skalda skalda A skalda B skalda skalda A skalda B fr. 5/8 fr pav. Mineralinių medžiagų atsparumo trupinimui nustatymo rezultatai Q,l Ribinė vertė pagal TRA MN 07 t: ~ 15 o :fį :.a 10 e "" oi 5 13 O Granito skalda Dolomito skalda A Dolomito skalda B Granito skalda Dolomito skalda A Dolomito skalda B fr. 5/8 fr pav. Mineralinių medžiagų atsparumo dėvėjimuisi nustatymo rezultatai 20

21 2.7 paveiksle matyti, kad visų mineralinių medžiagų atsparumo trupinimui (Los Andželo rodiklio) vertės ne didesnės nei 20, t. y. tenkina dokumente TRA APM 10 nurodytus reikalavimus (LA2o), todėl galima teigti, kad yra tinkamos paviršiaus apdaro irengimui. Taip pat, tyrimais nustatyta, kad granito skaldos fr atsparumo trupinimui Los Andželo rodiklio vertė yra mažiausia (LAS), o dolomito skaldos A fr Los Andželo rodiklio vertė yra 17, tačiau priskiriama LA20 kategorijai. 2.8 paveiksle matyti, kad VSŲ mineralinių medžiagų atsparumo dėvėjimuisi (Devalio rodiklio) vertės mažesnės nei 15, t. y. tenkina dokumente TRA MN 07 nurodytus reikalavimus (MDE15), todėl galima teigti, kad yra tinkamos paviršiaus apdaro irengimui. Taip pat, tyrimais nustatyta, kad visų mineralinių medžiagų fr. 5/8 atsparumo nusidėvėjimui vertės mažesnės nei fr bei granito mineralinės medžiagos yra atspariausios nusidėvėjimui, dolomito skalda A atsparesnė nei dolomito skalda B. Mineralinių medžiagų tyrimų, nustatant atsparumą šaldymui ir atšildymui, rezultatai pateikti 2.10 lentelėje lentelė. Mineralinių medžiagų atsparumo šaldymui ir atšildymui rezultatai Mineralinė medžiaga Reikalaujama Dolomito skalda A Dolomito skalda B Granito skalda kategorija fr.s/8 fr.8/11 fr.s/8 fr.8/11 fr.s/8 fr.8/11 ~ ~ ~ ~ ~ ~ :~ :~ :~ :~ o 'i: o 'i: o ;.. o ;.. o ;.. o ;.. :fį o o :f2 :fį o o :f2 :fį o : o... eqj QJ... eqj._ eqj QJ.-.QJ._ eqj QJ.-.Q.) QJ QJ QJ 'O 'O 'Ot:... 'O 'O 'O... o ;..... ~ o ;.. ~ ~ o ;.. ~ o ;.. ~ o ;.. ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ejj ejj ejj ejj ejj ejj ::; 1 % F 1 ::; 1 % Fl ::; 1 % Fl ::; 1 % Fl ::; 1 % F 1 ::; 1 % F 1 Fl Tyrimais nustatyta, kad visų mineralinių medžiagų atsparumas šalčiui tenkina dokumente TRA APM 10 nurodytus reikalavimus atsparumui šalčiui ir yra priskiriamos F kategorijai. Bituminės emulsijos tyrimų, nustatant ph vertes, tyrimų rezultatai pateikti 2.11 lentelėje lentelė. Bituminės emulsijos ph vertės nustatymo rezultatai Bituminė C67B4-PA C67B4-PA C67B4-PA C69B4-PA C69B4-PA C69BP4-PA emulsi.ia Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 1 Nr. 2 ph 4,95 4,74 4,26 5,24 6,71 5, lentelėje matyti, kad bituminės emulsijos C67B4-PA ph vertės kinta nuo 4,26 iki 4,95 (vidurkis 4,65), t. y. siaurose ribose. Bituminės emulsijos C69B4-PA ph vertės kinta plačiose ribose, t. y. nuo 5,24 iki 6,71 (vidurkis 5,98), o polimerais modifikuotos bituminės emulsijos C69BP4-PA ph vertė yra 5,05. Taip pat, tyrimais nustatyta, kad A gamintojo bituminės emulsijos ph vertės kinta nuo 4,95 iki 5,24, o tai rodo gaminio stabilumą. 21

22 Šio tyrimo rezultatai rodo, kad bandiniai, kurių ph vertės didesnės, yra tirštesni, o tai reiškia, kad bandinyje yra mažiau tirpių junginių. Skystesni bandiniai yra rūgštesni, todėl šie bandiniai turi daugiau priedų. Taip pat, nuo bandinio ph vertės priklauso plėvelės paviršiaus įtempimas - kuo didesnis plėvelės paviršiaus įtempimas, tuo blogesnis sukibimas su mineralinės medžiagos dalelėmis. Todėl galima teigti, kad geriausias sukibimas su mineralinėmis medžiagomis turėtų būti bituminės emulsijos C67B4-PA Nr. 3,jei nepri dėta nejoninių surfaktantų (dažniausiai tai gamybinė paslaptis), o blogiausias - C69B4-PA Nr Sukibimo tarp mineralinių medžiagų ir bituminės emulsijos tyrimų rezultatai Laboratorinio eksperimentinio tyrimo trečioje dalyje nustatyta ir įvertinta: bituminės emulsijos sukibimo geba su mineralinėmis medžiagomis; vandens poveikis bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis; bituminės emulsijos sukibimo geba su mineralinėmis medžiagomis Vialit plokštės smūgio metodu. Pagal norminį dokumentą TRA APM 10 paviršiaus apdaro įrengimui naudojamas rišiklis (bituminė emulsija) turi tenkinti dokumente TRA BE 08 ir standarte LST EN nurodytus reikalavimus, kurių vienas yra bituminės emulsijos sukibimo geba su mineralinėmis medžiagomis, nustatomas pagal standarte LST EN "Bitumas ir bituminiai rišikiiai. Bituminių emulsijų sukibimo gebos nustatymas panardinimo į vandenį bandymu" nurodytus metodus. Standarte LST EN l3614 išskiriami du metodai - tiesioginės sukibimo gebos ir vandens poveikio rišiklio sukibimui nustatymas. Taip pat, šiame standarte nurodyta, kad sukibimo gebos reikalavimo atitikimas nurodytam standarte LST EN vertinamas matuojant vandens poveikį rišiklio sukibimui su pamatine mineraline medžiaga. Todėl bituminės emulsijos sukibimo gebos atitikimas dokumento TRA BE 08 vertintas matuojant vandens poveikį rišiklio sukibimui su pamatine mineraline medžiaga, o tuo pačiu, nustatyta tiesioginė sukibimo geba. Taip pat, kadangi Lietuva yra tranzitinė šalis, automobilių kelių dangos yra veikiamos sunkiojo transporto apkrovomis, būtina įvertinti įvertinimui plokštės apkrova. paviršiaus apdaro atsparumą mechaniniam poveikiui. Atsparumo mechaniniam poveikiui pasirinktas bituminės emulsijos sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis Vialit smūgio metodu bandymas. Bandymo metu bandinys yra veikiamas smūgine (dinamine) Bituminės emulsijos tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis bandymo esmė - mineralinės medžiagos bandinys panardinamas į bituminę emulsiją, praėjus minutei, bituminė emulsija plaunama vandeniu, kol šis tampa skaidrus. Tada įvertinamas ant mineralinės medžiagos likęs bituminės emulsijos kiekis. 22

23 Bituminės emulsijos tiesioginei sukibimo gebai nustatyti su mineralinėmis medžiagomis paruošti 36 bandiniai (visos galimos tyrimams atrinktų skirtingų rūšių mineraliniq medžiagl! ir bituminių rišiklių kombinacijos). Bandymas atliktas pagal standmio LST EN reikalavimus, kur sukibimo geba vertinama kategorijomis nuo A iki F (žr. 2.9 pav.). Pagal standartą, sukibimo geba vertinama remiantis procentais, kiek padengtos mineralinės medžiagos liko po bandymo. Atitinkamai, pagal kategoriją yra išskiriami tokie mineralinės medžiagos padengimo procentais kiekiai: A %; B - 90 %; C -75 %; D - 50 %; E - <50 % ir F - 0%. Remiantis šia vertinimo metodika, 2.12 lentelėje ir 2.1 O paveiksle pateikti bituminill emulsijų tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis tyrimo rezultatai. al bl fį~ 18 el d) 10 ~ el fj 2.9 pav. Sukibimo gebos vertinimas pagal LST EN 13614: kur a) žymuo 100; b) žymuo 90; c) žymuo 75; d) žymuo 50; e) žymuo < 50; f) žymuo O 2.12 lentelė. Bituminių emulsijų tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis tyrimo rezultatai Bituminė Mineralinė medžiaga emulsija Granito Dolomito Dolomito Granito Dolomito Dolomito skalda skalda A skalda B skalda skalda A skalda B fr.5/8 fr.5/8 fr.5/8 fr.8/11 fr.8/11 fr.8/11 C67B4-P A Nr C67B4-PA Nr. 2 < 50 O O < 50 C67B4-PA Nr. 3 < 50 < 50 < 50 O < 50 < 50 C69B4-PA Nr C69B4-P A Nr C69BP4-PA O O < 50 < 50 < 50 < lentelėje ir 2.10 paveiksle matyti, geriausia tiesioginė sukibimo geba nustatyta su bituminėmis emulsijomis C69B4-PA. Blogiausi tiesioginės sukibimo gebos rezultatai gauti su polimerais modifikuota bitumine emulsija C69BP4-PA. Lyginant mineralines medžiagas, nustatyta, 23

24 kad granito skaldos sukibimas yra geresnis nei dolomito skaldos. Lyginant dolomito skaldos A ir B rezultatus, galima teigti, kad abiejų med ž iagų rezultatai yra praktiškai vienodi. Taip p at, tyrimais nustatyta, kad visų rūšių mineralinių medžiagų, kurių ska l delės fr. 8/11, ti es io g inė s sukibimo gebos vertės didesnės nei smulkesnės frakcijos skaldelės fr. 5/8. Tai galima p ag rįsti didesniu paviršiaus plotu, o tuo pačiu ir didesniu porų skaičiumi dalelės paviršiuje. ~,Q Q, ejl o 70-8 :c 60 - :l2 = 50 VĮ.Q, 40 = '6'.0 o 30 ';J Q, E= O Vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis bandymo esmė - mineralinė medžiaga pilnai padengiama bitumine emulsija, bandinys laikomas parą laiko 60 C temperatūroje, tada bandinys panardinamas į 60 C temperatūros vandenį ir ten laikomas dar Veną parą. Po bandymo nupilamas užterštas vanduo, bandinys užpilamas švariu vandeniu ir įvertinamas JO atsparumas vandens poveikiui (bitumine emulsija padengtų skaldos dalelių paviršiaus plotas). Bandymo rezultatų vertinimo metodika yra identiška tiesioginės sukibimo gebos nustatymui. Vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis tyrimo rezultatai pateikti 2.13 lentelėje ir 2.11 paveiksle paveiksluose pateikti bandinių pavyzdžiai po bituminės emulsijos tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis ir vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis nustatymo. 24

25 2.13 lentelė. Vandens poveikio bituminių emulsijų sukibimui su mine ralinėmi s medžiagomis tyrimo rezultatai Bituminė Mineralinė medžiaga Reikalavimai emulsija Granito Dolomito Dolomito Granito Dolomito Dolomito pagal skalda skalda A skalda B skalda skalda A skalda B TRA BE 08 fr.5/8 fr.5/8 fro 5/8 fro 8/11 fro 8/11 fro 8/11 C67B4-PA Nr > 75 C67B4-PA Nr ~ 75 C67B4-PA Nr ~ 75 C69B4-PA Nr > 75 C69B4-PA Nr ~ 75 C69BP4-PA ~ , Ribin!!e rtė-pagal-tr:a-b ~ ~ 70 8 :.o 60 :s = 50 VJ o~ 40 = 06iJ os; VJ ~ E::: O Ribinė vertė pagal TRA BE 08 -=-~ lentelėje ir 2.11 paveiksle matyti, kad vandens poveikis VSŲ bituminių emulsijų sukibimui su mineralinėmis medžiagomis tenkina dokumento TRA BE 08 reikalavimus. Taip pat, tyrimais nustatyta, kad vandens poveikis C gamintojo bituminės emulsijos C67B4-PA Nr. 3 sukibimui su dolomito skaldos A ir B fr yra mažiausias (didžiausias bitumine emulsija skaldelės padengtas plotas), tačiau vandens poveikis tos pačios rūšies, tačiau skirtingų gamintojų, bituminės emulsijos sukibimui su kitomis medžiagomis skiriasi, pvz., A gamintojo bitumine emulsija C67B4-PA didžiausias plotas padengtas dolomito skaldos B fr. 5/8, o bitumine emulsija C69B4-PA - granito skaldos fr. 5/8 ir fr. 8/11; B gamintojo bitumine emulsija C67B4-PA didžiausias plotas padengtas granito skaldos fr. 8111, o bitumine emulsij a C69B4-PA - dolomito 25

26 skaldos B fr. 5/8. Lyginant dolomito (A ir B) skaldos sukibimą su bituminėmis emulsijomis po vandens poveikio, matyti, kad dolomito skaldos B fr. 5/8 padengtos bitumine emulsija paviršiaus plotas didesnis, tačiau lyginant didesnės frakcijos skaldelės, rezultatai panašūs. C67B4 PA C69B4 PA C69BP4 PA 2.12 pav. Dolomito skaldos A bandiniai padengti bitumine emulsija po bituminės emulsijos tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis (viršuje) ir po vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis (apačioje) bandymų C67B4 PA C69B4 PA C69BP4--PA 2.13 pav. Dolomito skaldos B bandiniai padengti bitumine emulsija po bituminės emulsijos tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis (viršuje) ir po vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis (apačioje) bandymų 26

27 1 ;; C67B4.PA C69B4 PA C69BP4 PA ) 2.14 pav. Granito skaldos bandiniai padengti bitumine emulsija po bituminės emulsijos tiesioginės sukibimo gebos su mineralinėmis medžiagomis (viršuje) ir po vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis (apačioje) bandymų 2.15 pav. Bitumine emulsija padengta metalinė plokštelė su mineralinės medžiagos skaldele Bituminės emulsijos ir mineralinės medžiagos sukibimo nustatymas Vialit plokštės smūgio metodu atliktas pagal standarto LST EN reikalavimus. Šio bandymo esmė - plokštelė padengiama bitumine emulsija ir 100 vnt. mineralinės medžiagos dalelių (žr pav.) paskleidžiama ant šios plokštelės. Paruošta plokštelė su skaldele apverčiama, įstatoma į Vialit 27

28 prietaisą, paleidžiamas fiksuotos masės svons. Sukibimas įvertinamas ant plok š tė s likusi-ų akrnenuk-ų skaičiumi. Bituminės emulsijos ir mineralinės medžiagos sukibimo nustatymo Vialit plok š tė s metodu tyrimo rezultatai pateikti 2.14 lentelėje ir 2.16 paveiksle. smūgio ) 2.14 lentelė. Bituminės emulsijos ir mineralinės medžiagos sukibimo nustatymo Vialit plokštė s smūgio metodu tyrimo rezultatai Bituminė Mineralinė medžiaga emulsija Granito Dolomito Dolomito Granito Dolomito Dolomito skalda skalda A skalda B skalda skalda A skalda B fr.5/8 fr.5/8 fr.5/8 fr.8/11 fr.8/11 fr.8/11 C67B4-PA Nr / C67B4-PA Nr / /100 C67B4-PA Nr / / 100 C69B4-PA Nr / C69B4-PA Nr. 2 95/ /100 C69BP4-PA : 30 =... ~ 25 :~ "č VĮ o = : ~ -; 10 "o VĮ o 5 ejl eo:: >N O "o ~ e VĮ.~.5 -; l. ~ = : 2.14 lentelėje ir 2.16 paveiksle matyti, kad geriausia sukibimo geba nustatyta tarp polimerais modifikuotos bituminės emulsijos C69BP4-PA ir vis-ų rūši-ų mineralini-ų medžiag-ų, kuomet daleli-ų nuostoliai nuo O iki 4 daleli-ų. Taip pat, iš vis-ų rezultatų išsiskiria A gamintojo bituminės emulsijos, kurių sukibimo vertės didžiausios, o dalelių nuostoliai - mažiausi. Lyginant sukibimo rezultatus pagal mineralinės medžiagos rūšį, nustatyta, kad granito skaldos fr. 5/8 dalelių 28

29 nuostoliai mažiausi, tačiau granito skaldos fr didžiausi. Nors vertinant sukibimą po poveikio vandeniu, nustatyta atvirkštinė tendencija. Tačiau analizuojant dolomito skaldos (nepriklausomai nuo to, ar A, ar B), nustatyta, kad sukibimas nežymiai geresnis stambesnės frakcijos fr. 8/11 ne fr. 5/8. Šių tyrimų rezultatai nerodo tiesioginės priklausomybės tarp bituminės emulsijos ir mineralinės medžiagos rūšies, nes tiek tiesioginės sukibimo gebos, tiek vandens poveikio bituminės emulsijos sukibimui su mineralinėmis medžiagomis, tiek bituminės emulsijos ir mineralinės medžiagos sukibimo (nustatant Vialit plokštės smūgio metodu) rezultatai priklauso nuo bituminės emulsijos tipo ir rūšies bei mineralinės medžiagos rūšies. Paviršiaus apdaro įrengimui Lietuvoje naudojamos tik katijoninės bituminės emulsijos, kurios gaminamos maišant bituminį rišiklį, fliuksą (angl. fluxe) (bituminio rišiklio skiediklis), vandenį, emulsiklį ir rūgštį. Užsienio šalių literatūroje teigiama, kad katijoninės bituminės emulsijos, kurios susiriša su mineralinėmis medžiagomis dėl cheminės reakcijos, gerai sukimba su visų rūšių mineralinėmis medžiagomis (Bitumen emulsions 2008). Tačiau, bituminių emulsijų gamintojai katijonines bitumines emulsijas projektuoja skirtingai pasirinkdami ne tik sudėtinių dalių kiekius, bet ir emulsiklį ir rūgštį, kurie yra cheminiai produktai. Taip pat, įvairių užsienio šalių literatūros šaltiniuose nurodoma, kad paviršiaus apdaro įrengimui geriausia naudoti bituminę emulsiją, kurioje bituminio rišiklio kiekis yra ne mažesnis nei 69 % (Bitumen emulsion 2009; Asphalt emuision ; Emulsions and ). Šiame darbe atliktų laboratorinių eksperimentinių tyrimų rezultatai rodo tą patį, kad bituminės emulsijos sukibimas su mineraline medžiaga geresnis, kai bituminio rišiklio kiekis emulsijoje ne mažesnis kaip 69 %, o bituminės emulsijos sukibimas su mineraline medžiaga priklauso nuo bituminės (gamintojo) ir mineralinės medžiagos rūšies bei dalelės dydžio. emulsijos sudėties 29

30 APBENDRNTOS ŠVADOS R REKOMENDACJOS 1. Tyrimo metu vertintos granito skaldos fr. 5/8 bei fr. 8111, dolomito skaldos A fr. 5/8 bei fr. 8/11 ir dolomito skaldos B fr. 5/8 bei fr tinkamos atlikti laboratorinius eksperimentinius tyrimus. 2. Dolomito skaldos B fr. 5/8 ir fr per mažas atsparumas trupinimui (smūginiam trupiui), todėl ši medžiaga tinkama tik V-V dangos konstrukcijos klasės (rajoninės reikšmės) kelių paviršiaus apdaro įrengimui. 3. Visų mineralinių medžiagų atsparumo trupinimui (Los Andželo rodiklio) vertės ne didesnės nei 20, t. y. tenkina dokumento TRA APM 10 reikalavimus (LA2o). Taip pat, tyrimais nustatyta, kad granito skaldos fr atsparumo trupini mui (Los Andželo rodiklio) vertė yra geriausia (LA 15). Visų mineralinių medžiagų atsparumo dėvėjimuisi (Devalio rodiklio) vertės ne didesnės nei 15, t. y. tenkina dokumente TRA MN 07 nurodytus reikalavimus (MoE15). Taip pat, tyrimais nustatyta, kad visų mineralinių medžiagų fr. 5/8 atsparumo dėvėjimuisi vertės mažesnės nei fr bei granito mineralinės medžiagos yra atspariausios dėvėjimuisi (Devalio rodiklio vertės atitinkamai dolomito skaldos A - 6/9, dolomito skaldos B ir granito skaldos - 5/6). 4. Bituminės emulsijos C67B4-PA Nr. 1, C67B4-PA Nr. 3, C69B4-PA Nr. 1 ir C69BP4-PA tenkina norminių dokumentų reikalavimus rišiklio kiekiui, skaidymosi vertei, ištekėjimo trukmei ir sijoj imo liekanai. 5. Bituminė emulsija C67B4-PA Nr. 2 netenkina norminių dokumentų reikalavimų ištekėjimo trukmei. Bituminė emulsija C69B4-PA Nr. 2 netenkina norminių dokumentų reikalavimų ištekėjimo trukmei ir skaidymosi vertei (per didelė). 6. Granito ir dolomito (A ir B) skaldos cheminė analizė rodo, kad granito skaldoje yra kvarco ir silicio dioksido, kurie yra pagrindiniai elementai įtakojantys adheziją, o dolomito skaldoje silicio dioksido formos kristobelito yra 10 kartų mažiau. 7. Siekiant patikimai nustatyti dolomito (A ir B) skaldos cheminės (elementinės) sudėties skirtumus būtina atlikti detalius laboratorinius tyrimus parenkant statistiškai patikimą bandinių skaičių. 8. Geriausia tiesioginė sukibimo geba nustatyta su bituminėmis emulsijomis C69B4-PA. Blogiausi tiesioginės sukibomo gebos rezultatai gauti su polimerais modifikuota bitumine emulsija C69BP4-P A. Nors polimerais modifikuotos emulsijos tiesioginė sukibimo geba mažesnė nei 50, tačiau vandens poveikiui ši emulsija yra atspariausia. 9. Tyrimais nustatyta, kad visų rūšių mineralinių medžiagų, kurių skaldelės fr. 8/11, tiesioginės sukibimo gebos vertės didesnės nei smulkesnės frakcijos skaldelės fr. 5/8. Tai galima pagrįsti didesniu paviršiaus plotu, o tuo pačiu ir didesniu porų skaičiumi dalelės paviršiuje. Lyginant 30