|
2.2 Разработка физико-математической модели реологии асфальтобетона с применением фусов Асфальтовый бетон относят к твердым телам, отличительной чертой которых является наличие собственной формы, определенного объема и высокого сопротивления их изменению при воздействии внешних сил. Это физическое состояние асфальтового бетона зависит от температуры и продолжительности действия внешних сил. Сопротивление внешним силам с повышением температуры или длительности действия силы, снижается. При этом наблюдается преобладание вязко-пластических свойств, приводящих к значительным необратимым деформациям. Упругая деформация асфальтового бетона связана с изменением толщины битумных пленок в пределах сил адгезии и когезии. При растяжении образца асфальтового бетона толщина пленки увеличивается, при сжатии уменьшается. Упругое изменение толщины пленок не зависит от факторов времени. Вязкость асфальтового бетона проявляется, например, в виде запаздывания деформации во времени. Изучение и математическое описание упругих и вязких свойств, присущих многим физическим телам, начато с 1868 года, когда Максвелл ввел понятие о релаксации; а в 1890 году Кельвин математически описал явление ретардации [12]. Каждому материалу присущи специфические свойства. Поэтому практически невозможно дать в общем виде математическое соотношение между напряжением, временем его действия и деформацией. В реологии найден метод, благодаря которому удается составлять дифференциальные уравнения, описывающие напряжения и деформации во времени [7, 81]. Эти уравнения решают в зависимости от условий, в которых будут находиться данные материалы при эксплуатации. Предполагают, что сложный вязкоупругопластичный материал обладает совокупностью основных свойств: упругостью, вязкостью, и пластичностью. Для большей наглядности при составлении дифференциальных уравнений основные свойства материалов изображают в виде физически обоснованных механических моделей, законы деформации которых известны. В 47 |
47 няться в качестве щебня, песка и минерального порошка. Особая роль в процессе структурообразования асфальтобетонов принадлежит минеральному порошку. В асфальтобетонах на естественных каменных материалах удельная поверхность зерен минерального порошка остается практически неизменной на всех стадиях формирования структуры. При применении шлакового минерального порошка в ходе процессов структурообразования растет его удельная поверхность за счет формирования высокодисперсных кристаллогидратов. Это приводит к структурированию пленки битума и росту общей прочности рассматриваемой дисперсной системы. По мнению С.И. Самодурова при анализе причин возрастания прочности шлакового асфальтовяжущего материала следует говорить не об отношении массы жидкой среды к массе твердой фазы, а об отношении жидкой среды к поверхности твердой фазы. Активация, приводящая к упрочнению структуры определяется ориентированной адсорбцией мономолекулярного слоя фусов, при которой полярные группы химически связаны с поверхностью частиц наполнителя, а углеводородные цепи, направленные в окружающую среду, лиофилизуют эту поверхность, интенсивно взаимодействуя с граничащим слоем битума. 2.2 Разработка физико-математической модели реологии асфальтобетона с применением фусов Асфальтовый бетон относят к твердым телам, отличительной чертой которых является наличие собственной формы, определенного объема и высокого сопротивления их изменению при воздействии внешних сил. Это физическое состояние асфальтового бетона зависит от температуры и продолжительности действия внешних сил. Сопротивление внешним силам с повышением температуры или длительности действия силы, снижается. При этом 48 наблюдается преобладание вязко-пластических свойств, приводящих к значительным необратимым деформациям. Упругая деформация асфальтового бетона связана с изменением толщины битумных пленок в пределах сил адгезии и когезии. При растяжении образца асфальтового бетона толщина пленки увеличивается, при сжатии уменьшается. Упругое изменение толщины пленок не зависит от факторов времени. Вязкость асфальтового бетона проявляется, например, в виде запаздывания деформации во времени. Изучение и математическое описание упругих и вязких свойств, присущих многим физическим телам, начато с 1868 года, когда Максвелл ввел понятие о релаксации; а в 1890 году Кельвин математически описал явление ретардации [88]. Каждому материалу присущи специфические свойства. Поэтому практически невозможно дать в общем виде математическое соотношение между напряжением, временем его действия и деформацией. В реологии найден метод, благодаря которому удается составлять дифференциальные уравнения, описывающие напряжения и деформации во времени [89, 90]. Эти уравнения решают в зависимости от условий, в которых будут находиться данные материалы при эксплуатации. Предполагают, что сложный вязкоупруго-пластичный материал обладает совокупностью основных свойств: упругостью, вязкостью, и пластичностью. Для большей наглядности при составлении дифференциальных уравнений основные свойства материалов изображают в виде физически обоснованных механических моделей, законы деформации которых известны. В реологии применяют большое количество простых и сложных моделей физических тел, имеющих определенные дифференциальные уравнения [91]. На рис. 2.3 проведена совмещенная модель Максвелла Кельвина, в которую автором введен элемент 1 иллюстрирующий вязкие свойства фусов. |