Защита диссертации Коспармаковой Самал Ахметалыевны на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности «8D07361 - Производство строительных материалов, изделий и конструкций»
В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Коспармаковой Самал Ахметалыевны на тему Модификация асфальтового вяжущего для высокопроизводительности асфальтобетонных покрытий по образовательной программе «8D07361 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Диссертация выполнена на кафедре «» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Ельшибаев Айдос Оралгажиевич - доктор философии(PhD), НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ "GO INVEST", Генеральный директор
Айткалиева Гульзат Сляшевна - доктор философии(PhD), ассоциированный профессор, Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева, ассоциированный профессор (доцент)
Временные члены Диссертационного совета:
Shon Chang Seon - доктор философии(PhD), ассоциированный профессор, Автономная организация образования "Назарбаев Университет", профессор
Karacasu Murat - доктор наук, профессор, Эскишехирский университет Османгази, профессор
Телтаев Бағдат Бурханбайұлы - доктор наук, профессор, РГП на ПХВ «Институт механики и машиноведения имени академика У.А. Джолдасбекова», профессор
Научные консультанты:
Калиева Жанар Ералиновна
Мурат Гюлер
Защита состоится: 6 июня 2024 года 15:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D073 – Архитектура и строительство» по специальности «8D07361 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в онлайн формате.
Ссылка: http://surl.li/tkwdq
Адрес: Астана қ., Қ. Сатпаев көшесі, 2, Оқу-әкімшілік корпусы, №302 аудиториясы.
Аннотация (рус.):АННОТАЦИЯ диссертационной работы Коспармаковой Самал «Модификация асфальтового вяжущего для высокопроизводительности асфальтобетонных покрытий», представленной на соискание степени доктора философии (PhD) по образовательной программе «8D07361 – Производства строительных материалов, изделий и конструкции» Цель диссертационного исследования: Теоретическое и экспериментальное исследование эффективности модификации асфальтового вяжущего с использованием полимеров, предлагаемые в Казахстане для увеличения срока службы дорожных покрытий и разработка конкретных технологических решений и рекомендаций асфальтобетонных покрытий с внедрением новой технологии. Для развития вышеперечисленных направлений данная исследовательская работа ведется по использованию полимеров, предлагаемые в нашей стране, а также их проверка по новой технологии Superpave, признанной самой современной в мире технологией проектирования асфальтобетонных смесей с учетом климатических факторов применения. Задачи исследования: Анализ современного состояния и обзор литературы. Изучение климатических условий Казахстана и расчет влияния климатических факторов на дорожное покрытие. Изучить технологию смешивания полимеров с асфальтовым вяжущим и изучить влияние полимера на асфальтовое вяжущее. Проведение экспериментального исследования взаимосвязи состава, структуры и физико-механических свойств асфальтового вяжущего при полимерной модификации. Экспериментальные исследования асфальтового вяжущего по новой технологии Superpave. Изучить расчет состава асфальтобетона по технологии Superpave и провести сравнительный анализ с методом расчета состава местного асфальтобетона. Объектом исследования является состав асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог Казахстана. Методы исследования: Был проведен тщательный анализ литературы. В качестве основного материала для исследования были использованы следующие материалы: дорожный битум двух разных заводов Казахстана, БНД 70/100 («Шымкент битум») из Шымкента и БНД 100/130 («ПНХЗ») из Павлодара, а также первый полимер, измельченный в качестве модификатора, индекс СБС л 30-01АС фирмы СИБУР, производство Россия, температура плавления 122 °С, зольность, % по массе - стеарат кальция ≤0,3, диоксид кремния ≤1,2; предел прочности на разрыв ≥14,7 МПа; вязкость 25°С 5,23% раствор толуола 14±5°С температура асфальтобетонной смеси 155-175°С и рекомендованная фирмой дозировка составляет 0,4-0,6% асфальтобетонной смеси; диаметр гранул Титан 7686 в качестве второго полимера (0,1...1,0) 1033 мм; количество стирола - 31 мас.%; плотность – 0,94 г/см3; модуль упругости при изгибе – 2,9 МПа; относительное удлинение при разрыве составляет 880% и производится компанией Honeywell Belgium NV, а третий полимер – это стирол-бутадиен-высококонцентрированная водная дисперсия (латекс) жидкая смесь Butonal NS, которая является продуктом асфальтовой компании BASF в США, состав частиц 63...65%; pH-5,0...6,5%; материал вязкостью 250...2000 МПа*с. Битум марки БНД 100/130 универсален, его разрешено использовать на всех участках укладки дорожного покрытия и в регионах с мягким климатом, а битум марки БНД 70/100 пригоден для всех территорий, где среднемесячная температура составляет в самый холодный период года не превышает -20°С, рекомендуется для климатических зон. Его остаточные фракции представляют собой высокодебитную малопарафинистую сернистую битуминозную нефть месторождения Каражанбас. Свойства материалов данной дорожной конструкции определялись с использованием существующих технических условий и методов, исходные значения которых определялись в следующем порядке: Испытание на проникновение – это распространенный лабораторный метод, используемый для оценки упругих свойств битумных материалов, таких как несмешанный и полимерно-модифицированный битум (ПМБ). Он дает возможность определить реологические свойства битума при заданной температуре, в частности его твердость или мягкость. Тест на проникновение включает введение стандартной иглы в образец битума при условиях, установленных в соответствии с документом СТРК 1226-2003. Эксперименты часто проводятся при разных температурах, в том числе 25°С и 0°С. Образец нагревается до заданной температуры испытания. Обеспечивается вертикальное положение иглы на поверхности образца. К игле прикладывают заданный груз на определенное время (5 с). Глубина проникновения иглы в битум измеряется с шагом десятых долей миллиметра или сотых долей дюйма. Испытание температуры размягчения определяет температурные характеристики битумных материалов, особенно консистенцию битума при высоких температурах. Для получения точных и последовательных результатов необходимо соблюдать установленные стандарты, такие как AASHTO T 53 или СТ РК 1227-2003, а оборудование должно быть правильно откалибровано, как и при любом другом тесте. Устройство «кольцо-шар» обычно состоит из двух концентрических металлических колец и стального шарика. Образец находится в корпусе кольца, а шарик – над ним. Образец помещается внутрь металлического кольца, поверх него помещается стальной шарик, и подвергается контролируемому нагреву со стандартной скоростью 5°С в минуту. Точка размягчения достигается, когда шарик битуминозного вещества проходит через образец и размягчается до такой степени, что касается основания кольца, а результат воспринимается визуально. Оборудование для испытания на пластичность обычно состоит из водяной бани, набора латунных или металлических форм и механизма для воздействия на брикет асфальтового материала до достижения предела разрушения. Общепринятыми стандартами испытаний битумов на пластичность являются СТРК 1374-2005 и ААШТО Т 51. Репрезентативный образец полимерно-модифицированного битума (ПМБ) помещают в форму и подвергают процессу формования для получения компактных брикетов. Брикет формируется с заданной площадью поперечного сечения. Для размещения охлажденного брикета используется вертикально ориентированный пластификатор. Брикет часто подвергается воздействию постоянной растягивающей силы со скоростью 50 мм в минуту. Битумное вещество подвергается непрерывному измерению длины до тех пор, пока не достигнет точки разрыва. Измерения пластичности производятся путем количественного определения удлинения битума до его разрушения, часто выражаемого в миллиметрах. Испытание на предел прочности по Фраасу используется для определения самой низкой температуры, при которой тонкий слой битума (асфальта) становится хрупким и подвергается видимому растрескиванию при определенных условиях. Данное испытание дает ценную информацию о низкотемпературных характеристиках битума и его склонности к растрескиванию в условиях холодного климата согласно СТРК 1229-2003. Подготовьте тонкий слой битума на металлической или стеклянной поверхности. Пленка должна быть однородной, длиной примерно 30 мм и шириной 12 мм. Дайте системе охлаждения постепенно снизить температуру образца битума и запишите начальную температуру и конечную точку разрушения образца битума. Дальше по новой технологии Superpave также представлены концепции и методы испытаний битумных вяжущих в соответствии с (AASHTO MP1) «Спецификация для битумных вяжущих, классифицированных по показателям эффективности». Однако прежде чем изучать вязкость, необходимо определить температуру дорожного покрытия выбранного участка на основе климатических данных за последние 20 лет. Для верхних слоев программа Superpave определяет расчетную высокую температуру дорожного покрытия на глубине 20 мм от поверхности дорожного покрытия и расчетную низкую температуру на поверхности дорожного покрытия. На основе теоретического анализа реальных условий в моделях теплового потока и баланса энергии при определении температуры поверхности дороги и типичных значений поглощения солнечной энергии (0,90), радиации воздуха (0,81), атмосферной радиации (0,70) и скорости ветра. (4,5 м/с) с учетом следующего уравнения для высокой расчетной температуры покрытия была составлена формула (3.1) [1]: T_20mm=(T_air-0.00618〖Lat〗^2+0.2289Lat+42.2)(0.9545)-17.78 (3.1) где, T_20mm= высокая температура покрытия на глубине 20 мм; T_air= средняя семидневная температура воздуха, ºC; Lat= географическая широта расположенного объекта, в градусах. Уравнение для определения расчетной пониженной температуры на поверхности дорожного покрытия рассчитывается с использованием значения пониженной температуры воздуха, формула (3.2): T_surf=0,859T_air+1.7 (3.2) где, Та1г – суточная температура воздуха, ºС. Битумные вяжущие подвергаются исследованиям в окисленном и неокисленном состоянии по новой технологии. Первый метод дубления – RTFOT, он служит двум целям. Один из них – определение физических свойств окисленного битумного вяжущего после использования. Второй – определить по весу количество веществ, вылетающих из битума в ходе опытного процесса. Утрата отлетающих связей по весу является показателем окисления битума во время смешивания и строительства. вязкость следует сжижать при температуре не выше 150°С, затем разливать в колбы RTFOT по 35 грамм в 8 колб и размещать на платформе со скоростью 15 оборотов в минуту. Поток воздуха устанавливают на уровне 4000 мл/мин и образцы выдерживают в этом положении в течение 85 минут. Второй – PAV (AASHTO PP1) окисление под высоким давлением, т.е. окисление во время эксплуатации. Вяжущее моделировалось в течение 20 часов при высокой температуре и высоком давлении методом PAV для длительного окисления, а данный битум смешивался методом RTFOT для определения его свойств после прохождения строительных процессов. Образцы помещают в 10 лотков для проб массой не менее 50 г каждый и сосуд под давлением испытывают при давлении 2070 кПа и температуре испытаний 90°С, 100°С или 110°С. Принцип работы динамического сдвигового реометра (DSR) заключается в следующем: битум «помещается» между двумя параллельными пластинами, одна из которых неподвижна, а другая перемещается за счет вибрации, причем центральная линия пластины так, чтобы направление движения можно контролировать из одной точки в другую. Все испытания Superpave на динамический сдвиг (DSR) проводятся при частоте примерно 1,59 Гц (циклов в секунду) и скорости 10 рад/сек. Реометры динамического сдвига используются для определения свойств вязкости и эластичности битумных вяжущих путем измерения комплексного модуля сдвига (G*) и фазового угла (δ). Постоянная деформация контролируется ограничением G*/sinδ при температуре испытания выше 1,00 кПа для исходного немодифицированного связующего и 2,20 кПа после окисления RTFOT. Температуру испытания 5000 кПа и низкое давление для пост-множественного растрескивания покрытия контролируют путем ограничения G^*sinδ окисленного материала. Ротоционный вискозиметр автоматически рассчитывает вязкость при температуре испытания. Определение вязкости путем измерения крутящего момента, необходимого для поддержания постоянной скорости вращения цилиндрического шпинделя (двигатель 20 об/мин для целей испытаний) при погружении образца битумного вяжущего при постоянной температуре. Количество используемого битума обычно составляет 8-11 г и варьируется в зависимости от размера веретена. В некоторых ротационных вискозиметрах для считывания используются сантипаузы (сП), в то время как в спецификации Superpave используются паскаль-секунды, Па*с, при преобразовании из 1000 сП = 1 Па*с, и эта спецификация требует максимум 3 Па*с. Название «реометр на изгиб балки» (BBR) происходит от геометрии испытуемого образца и метода нагружения при испытании. Тест BBR измеряет, насколько связующее вещество ослабевает или скользит под постоянной нагрузкой и постоянной температурой. Приложив постоянную нагрузку к битумному молотку и измерив прогиб в его центре, можно рассчитать жесткость пружины (S) и величину пружины (м) в течение 4-минутной процедуры испытания. Фиксированная нагрузка ползучести моделирует температурные напряжения, которые постепенно нарастают в дорожном покрытии по мере падения температуры. Предварительная нагрузка в 30 мН прикладывается вручную, чтобы обеспечить прочное соединение балки с опорами. Затем с помощью программного обеспечения BBR на одну секунду прикладывают опорную нагрузку 980 мН. Затем нагрузка снижается до уровня предварительной нагрузки в течение 20-секундного периода восстановления. 980 тонн груза падает на арку за 240 секунд. Через 240 секунд испытательная нагрузка автоматически снимается, и компьютерная программа реометра рассчитывает жесткость ползучести и скорость ползучести. Программное обеспечение BBR рассчитывает твердость за 60 секунд, спецификация Superpave требует, чтобы твердость ползучести не превышала 300 МПа за 60 секунд. Кроме того, согласно требованиям новой технологии были рассчитаны состав асфальтобетонной смеси и эффективный показатель вязкости битума, а также проверено на формирование колеяобразования. Согласно техническому документу EN 12697-22, испытания проводились двумя параллельными и двумя разными методами приготовления асфальтобетонной смеси на испытательной машине калибра колес 20-4000 (или колесной машине Гамбурга), предварительно нагретой до 60°С для каждого образец с различными полимерными смесями. Испытательная машина была смоделирована в течение 20 часов опыта, совершив 10 000 циклов и 20 000 запусков. По техническим характеристикам необходима глубина не более 3 мм. Основные положения (доказанные научные гипотезы и другие выводы, являющиеся новыми знаниями), выносимые на защиту Исследование проводилось для оценки влияния температуры воздуха и изменений климатических параметров на показатели дорожного покрытия, а также для расчета покрытия с применением новой технологии Superpave. В результате исследований были изучены различные аспекты взаимосвязи и технология смешивания отечественного битумного вяжущего с ассортиментом новых полимеров, таких как SBS, Butonal NS198, Titan 3686, предлагаемых в Казахстане. С использованием вращающегося вискозиметра была определена оптимальная температура смешивания и уплотнения для обеспечения работоспособности полимербитума при укладке дорожного покрытия. Также была проанализирована корреляция и взаимодействие предлагаемых соотношении подрядчиками, и проведено сравнение выполнения требований государственного технического документа с использованием как традиционного, так и нового метода Superpave. Была определена оптимальное соотношение, при которой полимеры обладают оптимальными свойствами, а также определены полимерных битумов и чистых битумных вяжущих PG значения, разработанных с применением нового метода Superpave. Кроме того, проведено сравнение новой технологии Superpave с традиционным методом при подготовке асфальтобетонной смеси, выявлены особенности и преимущества данного подхода. Описание основных результатов исследования: Проведено научное исследование с целью определения возможности использования рационального материала при строительстве дорожных покрытий. Цель исследования - повышение эффективности, долговечности и результативности строительства и ремонта автомобильных дорог. В ходе исследования были проведены теоретические и экспериментальные исследования горячих битумно-минеральных материалов на основе битумно-полимерных вяжущих. 1. На мировом уровне в области дорожного строительства долговечность асфальтобетонных покрытий повышается за счет модификации битумных вяжущих различными добавками, в частности полимерами. Мировые ученые определили эффективные нормы, и первоначально получается 2,5-4% от общей массы вяжущего. 2. В соответствии с климатическими колебаниями в Казахстане, температура дорожного покрытия в городе Шымкент наблюдается в течение последних двух десятилетий, а именно с 2000 по 2020 год. Учитывая климатические колебания, для расчета значения PG 64-22 использовалась температура дорожного покрытия на глубине 20 мм. Был сделан вывод, что для определения рекомендуемых вязкостей битума необходимо их модифицировать с учетом влияния дорожных нагрузок и скоростей. 3. Исследования технологии совмещения полимеров с асфальтовым вяжущим показали, что технологии различаются в зависимости от состава, объема, внешних свойств полимера, а также температуры смешивания, скорости и способов добавления. Например, для BTNL жидкий полимер наливался постепенно, маленькими каплями, в то время как порошкообразные B+SBS и B+Titan добавлялись в небольших количествах с помощью ложки, а также использовались альтернативные методы смешивания. Учитывая фундаментальные свойства этих полимеров, процесс создания полимерного битумного вяжущего для эластомеров требует больше усилий, энергии и времени по сравнению с производством пластомеров. Кроме того, признано, что эластомеры чрезмерно повышают уровень вязкости, что приводит к проблемам при составлении рецептур асфальтобетона. Эти предположения были решены с помощью ротационного вискозиметра для измерения температуры смешивания вязкости и температуры уплотнения. SBS, Butonal NS198 и Titan 3686 - это различные типы полимеров, которые могут быть использованы в качестве подходящих покрытий для асфальтобетона. Эти полимеры при смешивании с отечественными полимерами и использовании соответствующей технологии смешивания имеют параметры вязкости, которые очень похожи на параметры вязкости несмешанного битума. Они особенно подходят для теплых регионов страны, а рекомендуемые температуры смешивания и уплотнения составляют 144ºC и 149ºC. Titan 3686 обладает устойчивостью к образованию следов. Однако полимер Butonal NS198 не соответствует требованиям местных стандартов и норм без рекомендованного добавления 3,5 % примесей. Он считается некачественным полимером для укладки дорог из-за быстрого охлаждения при рекомендованном количестве добавки и температуры смешивания и уплотнения на основе вязкости, превышающей 165 ºС. 4. Было проведено исследование по анализу характеристик полимерных вяжущих из эластомеров и пластомеров. Было обнаружено, что добавление эластомеров и пластомеров в вязкий нефтяной битум значительно изменяет его вязкостную структуру. Было проведено сравнительное исследование для оценки эффективности трех различных полимеров, а именно SBS, Butonal NS198 и Titan 3686, с двумя различными показателями пенетрации, 70/100 и 100/130, в двух различных битумных материалах. Результаты, полученные в ходе данного исследования, свидетельствуют о благоприятных результатах для всех испытанных полимеров. Они различались между собой как по способу смешивания, так и по результатам, на которые влияли уникальные свойства полимеров и уровень вязкости битума. Согласно полученным результатам, при смешивании полимеров с битумом полученная смесь проявляет большую устойчивость к воздействию высоких температур по сравнению с несмешанным битумом. Кроме того, смесь становится тверже и плотнее. При более низких температурах все полимерно-битумные комбинации работают одинаково. Однако стоит отметить, что смесь имеет более высокую температуру воспламенения, чем чистый битум. По сравнению с исходным битумом, он показал усталостную прочность, которая была более чем в три раза выше из-за появления следов от колес и других внешних воздействий. 5. Характеристики битума и полимеризованного битума были определены путем экспериментального анализа с использованием как классических, так и инновационных технологий. Теперь рассмотрен ранее не учитываемый процесс окисления битума при производстве асфальтобетона. Как чистый битум, так и модифицированный битум были подвергнуты экспериментальным испытаниям на краткосрочное и долгосрочное окисление. Цель исследования - изучить долгосрочное поведение этих материалов. В ходе исследования было изучено влияние длительного окисления на твердость и релаксационные характеристики битумных вяжущих с использованием современного оборудования BBR. Результаты показали, что вяжущие, которые были протестированы с учетом процесса окисления во время производства и использования, не продемонстрировали значительных изменений в своих низкотемпературных свойствах для всех трех типов полимеров. Исследование показало, что дорожные покрытия как из полимеров, так и из битума без полимеров обладают высокой устойчивостью к низким температурам, выдерживая температуру до -22°C. По вышеупомянутым переменным был сделан вывод, что способность битумного вяжущего, модифицированного полимерами, противостоять низкотемпературному разрушению не сильно отличается от способности чистого битума. С помощью метода DSR были проведены испытания на вязкость и эластичность как базовых, так и модифицированных битумов в соответствии с новой технологией Superpave. Оценивалось воздействие модификаторов и влияние вязкости, структурных характеристик и реологических параметров на модифицированные битумы в условиях внешней нагрузки. Было обнаружено, что использование модифицирующих полимерных добавок приводит к улучшению эластичных характеристик материалов, что позволяет увеличить сопротивление холодному сдвигу и снизить твердость асфальтобетона. Точный вид битума и устойчивость покрытия к нагрузкам были экспериментально проверены с помощью оборудования DSR в ходе многочисленных испытаний на восстановление после отскока под нагрузкой (MSCR). Согласно полученным результатам, включение полимеров значительно повышает способность выдерживать нагрузки по сравнению с чистым битумом. Очевидно, что полимерный битум имеет идентичные характеристики нагрузки по сравнению с чистым битумом. Согласно результатам новой технологии, битум с индексом пенетрации 70-100 классифицируется как PG 64-22 V, что соответствует условиям "экстремального движения" с потенциальной грузоподъемностью (ESAL) более 30 миллионов и скоростью 20 км/ч. Битум с пенетрацией 100-130, часто используемый в северных районах Казахстана, имеет класс PG 58-22 V, что означает его пригодность для условий интенсивного движения. В частности, он может выдерживать нагрузку ESALS более 30 миллионов при температуре дорожного покрытия от 58 °C до -22 °C. Кроме того, она способна выдерживать скорость ниже 20 км/ч. Кроме того, в процессе определения индекса полимерно-модифицированных битумов с использованием трех различных полимеров для битумной вязкости со вторым индексом проникновения в диапазоне от 100 до 130, было замечено, что эластомеры B + SBS и B + BTNL демонстрируют рейтинг PG 70-22 H. Этот показатель указывает на то, что покрытие может выдерживать нагрузку от 10M до 30M ESALs при скоростях 20-70 км/ч, что соответствует "тяжелому движению". С другой стороны, результаты для пластомера B+Titan показали твердость PG 76-22, что свидетельствует о более высокой термостойкости по сравнению с другими полимерами. Обоснование новизны и важности полученных результатов Теоретическая значимость: Исследовательская работа имеет как теоретическое, так и практическое значение, поскольку в ней признается важность новых технологий в процессе выбора, планирования и принятия решений по конкретным материалам при приготовлении смеси асфальтобетонных покрытий. Кроме того, в работе рассматривается необходимость модификации существующих методик и научно-технических документов, применяемых в настоящее время в стране. Университеты, научно-исследовательские институты, государственные и частные организации, занимающиеся строительством и проектированием асфальтобетонных смесей, могут использовать выводы и предложения данного исследования для собственных проектов и научных исследований. Научная новизна исследовательской работы заключается в получении следующих результатов: Значения PG вяжущих были определены путем экспериментального и теоретического анализа воздействия климатических факторов на три различных типа вяжущих: СБС, Butonal NS198, полимеризованные вяжущие Titan 3686 и чистый битум. - Были проведены лабораторные испытания асфальтового вяжущего и асфальтобетонного покрытия с использованием новой технологии Superpave и метода расчета состава асфальтобетонного покрытия. Кроме того, данное исследование продемонстрировало потенциальную полезность выбора соответствующих полимерно-битумных вяжущих при проектировании асфальтобетонных покрытий. Также были отмечены преимущества технологии Superpave по сравнению с методами, применяемыми в настоящее время в нашей стране. Кроме того, в исследовании подчеркивается важность учета влияния изменения климата и транспортных нагрузок, а также важность планирования соответствующей смеси для дорожного покрытия для конкретного участка. Примечательно, что этот аспект ранее не рассматривался в предыдущих исследованиях. Выбор полимеров и рассмотрение методов смешивания играют решающую роль в оптимизации вязкости битума, основываясь на их уникальных свойствах и характеристиках. В этом процессе важны индивидуальный подход, планирование и оптимизация. Выяснилось, что расценки подрядных организаций на полимеры не всегда совпадают с соответствующим показателем для отечественных материалов. В ходе диссертационного исследования было выявлено, что 3,5% Butonal NS198 не соответствует критериям, указанным в государственном научно-техническом документе. Эта особенность не была подробно изучена в предыдущих исследованиях. В ходе исследования был произведен расчет температуры асфальтобетонного покрытия в городе Шымкенте. Расчеты проводились на основе карты, приведенной в государственном документе Р РК 218-96-2013. Полученные результаты оказались существенными и указали на необходимость их обновления. На основе анализа населения и транспортных систем стало очевидно, что предлагаемое в настоящее время битумное вяжущее нуждается в усовершенствовании с целью повышения его прочности. Из трех протестированных полимеров хорошую стойкость демонстрирует Titan 3686. Уровень вязкости этого полимера в процессе укладки считается подходящим для выполнения поставленной задачи. Однако стоит отметить, что Butonal NS и SBS имеют высокую температуру смешивания и уплотнения, что требует специальных уровней нагрева при укладке. Технология Superpave была широко исследована и признана перспективным методом для правильной оценки характеристик битумного вяжущего и его модификации полимерами. Кроме того, текущий метод, используемый при проектировании асфальтобетонной смеси, имеет меньше проблем по сравнению с технологией Superpave. В частности, он позволяет уменьшить глубину дорожного полотна на 16,7 % и увеличить межремонтный период, что приводит к увеличению срока службы дорожного покрытия на 20-30 %. Было обнаружено, что она приводит к увеличению сроки службы дорожного покрытия. Впервые исследованы и рассчитаны степени производительности (PG) отечественных битумных вяжущих, как немодифицированных, так и модифицированных полимерами. Практическая значимость: работы заключается в создании и применении точных научных предложений и технических решений, повышающих эффективность строительства и ремонта дорожных покрытий за счет использования битумно-полимерных вяжущих. Эти вяжущие обладают необходимыми физико-механическими свойствами с учетом климатических условий региона, транспортных нагрузок и экономических соображений. Рассматривается научная тема, имеющая значительные экономические последствия. Региональные документы для штата содержат научные рекомендации и технические решения по применению дорожных битумных материалов, изготовленных на основе модифицированных битумов. Эти рекомендации и решения относятся к строительству и содержанию дорожных покрытий, а также к устройству поверхностных обработок. Результаты теоретических исследований в области полимерной модификации битумов и битумных смесей, а также технические условия на вязкие вещества и материалы, получаемые на их основе, целесообразно включить в учебную программу вузовских курсов по материалам и технологии дорожного строительства. Соответствие направлениям развития науки или государственным программам Правильный выбор состава асфальтобетонной смеси - важнейшая и часто встречающаяся проблема в дорожно-строительных проектах, поскольку она играет жизненно важную роль в дорожном строительстве. Этот метод подразумевает интеграцию научных достижений, таких как модификация асфальтового вяжущего, полимеры и повторное использование промышленных отходов, с целями устойчивого развития инфраструктуры, долгосрочной прочности, экономической эффективности и инноваций в транспортной отрасли. Модификация асфальтового вяжущего имеет решающее значение для создания асфальтобетонных покрытий, обладающих исключительными эксплуатационными качествами, позволяющими им выдерживать интенсивное движение, неблагоприятные погодные условия и обеспечивать длительный срок службы. Исследования в области модификации асфальтового вяжущего направлены на улучшение свойств вяжущего для повышения его эксплуатационных характеристик и долговечности. К вышеописанным факторам относится повышенная устойчивость к растрескиванию, разрушению, усталости, влаге и окислению. Система Superpave - это важнейшая технология, которая помогает достичь целей модификации асфальтового вяжущего. Технология Superpave - это комплексный подход к созданию асфальтобетонных смесей, учитывающий свойства заполнителей, асфальтовых вяжущих и добавок для создания дорожных покрытий, обладающих эластичностью и долговечностью. Сочетание современных методик испытаний, критериев, основанных на эксплуатационных характеристиках, и систем контроля качества обеспечивает создание высококачественных асфальтобетонных смесей. Правительственные организации часто подчеркивают важность стандартов, основанных на эксплуатационных характеристиках асфальтобетонных покрытий. В процессе создания методов испытаний и критериев эффективности асфальтовых вяжущих и добавок важную роль играет наука. Это включает в себя оценку реологических свойств, жесткости, усталостной прочности и других характеристик модифицированных вяжущих, чтобы убедиться, что они соответствуют заданным эксплуатационным параметрам. Упор на устойчивость и воздействие на окружающую среду стал важным аспектом деятельности современного правительства. Наука играет решающую роль в разработке экологически безопасных методов модификации асфальтовых вяжущих. Эти методы включают в себя использование переработанных материалов, модификаторов на биологической основе, технологии теплого асфальта, а также сокращение потребления энергии в процессе производства. Кроме того, использование научно обоснованных методов модификации асфальтовых вяжущих позволяет повысить долговременную устойчивость дорожного покрытия и одновременно добиться максимальной экономической эффективности. Исследование включает в себя изучение влияния различных модификаторов, добавок и композитных конструкций на долговечность покрытий в течение длительного периода времени. Государственные меры, направленные на повышение устойчивости, могут эффективно снизить расходы на техническое обслуживание и восстановление, что приведет к появлению более финансово обоснованных инфраструктурных решений. Внедрению прорывных технологий и передового опыта в государственные программы может способствовать сотрудничество между научно-исследовательскими институтами, заинтересованными сторонами в промышленности и государственными учреждениями. Такое сотрудничество способствует инновациям и передаче технологий. Данное исследование посвящено изучению новых модификаторов вяжущего, оценке эффективности с помощью передовых методов, разработке подходов к проектированию дорожных покрытий и внедрению стратегий строительства для повышения эффективности модификации асфальтового вяжущего в высокоэффективных дорожных покрытиях. В рамках правительственных инициатив принято выделять деньги на подготовку и обучение инженеров, подрядчиков и транспортных экспертов. Распространение научных знаний имеет решающее значение для того, чтобы заинтересованные стороны могли понять основные идеи модификации асфальтового вяжущего, технологии Superpave и оптимальные методы строительства и эксплуатации высокоэффективных асфальтобетонных покрытий. Описание вклада соискателя в подготовку каждой публикации Статьи в международных рецензируемых научных журналах с процентилем по шкале CiteScore не менее 25 (двадцати пяти) в базе данных Scopus: The Polymer Effects on Bitumen Performance Properties in Kazakhstan / Kosparmakova Samal, Murat Guler, Bazarbayev Daniyar, Kaliyeva Zhanar, & Kozhas Aigul // International Journal of GEOMATE. — 2022. — Vol.23, Issue 100, pp.34-43 ISSN: 2186-2982 (P), 2186-2990 (O), Japan, https://doi.org/10.21660/2022.100.3646; CiteScore: 1.7, Процентиль: 39%. Статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендованных Комитетом по обеспечению качества в сфере образования и науки МОН РК: An Advanced Method For The Development of Highly reliable Asphalt / Kosparmakova S.A., Shashpan Zh.A., Guler M.,. // Complex Use of Mineral Resources; Volume 326, No. 3, 2023; P. 29-38; DOI: https://doi.org/10.31643/2023/6445.27 A Study of Superpave Design Gyrations for High Traffic Surface Mixtures / Kosparmakova S.A., Azlan M.N., Fischer D.E. // Complex Use of Mineral Resources; Volume 327, No. 4, 2023; P. 41-49; DOI: https://doi.org/10.31643/2023/6445.38 The Effect of Aggregate Gradation on Asphalt Concrete Properties / Kosparmakova S.A., Shashpan Zh.A., Guler M. // Complex Use of Mineral Resources; Volume 328, No. 1, 2024; P. 33-41; DOI: https://doi.org/10.31643/2024/6445.04 Investigating the Superpave Mixture Design Approach for Hot-Mix Asphalt in Kazakhstan / Kosparmakova S.A., Shashpan Zh.A., Bazarbayev D.O. // Вестник ЕНУ им. Л.Н.Гумилева, Серия Технические науки и технологии», Астана, Vol.143, No.2, 2023 г.; C. 62-71; DOI: doi.org/10.32523/2616-7263-2023-143-2-62-71 Статьи в других рецензируемых научных журналах и книгах: Properties of modified bitumen in road construction / Kosparmakova S.A., Zh.Shakhmov, A.Zhumagulova, A.Kozhahmet, J. Kabdrashit // Technobius, e-ISSN 2789-7338; Volume 3, No. 2, 2023; С. 33-40; https://doi.org/10.54355/tbus/3.2.2023.0040 В 2024 году доклад был представлен 29 февраля на расширенном заседании кафедры "ТПГС" архитектурно-строительного факультета ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, г. Астана, Казахстан. 9. Структура и объем работы Диссертация состоит из введения и основной части, включающей 5 глав, заключения, ссылок и приложений. Список литературы включает 187 источников. Работа изложена на 142 страницах печатного текста, содержит 44 рисунков и 35 таблиц и 27 формул. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА Бурханбайулы Т.Б., Александровна С.Е. Районирование территории Казахстана по глубине промерзания автомобильной дороги: 2 (49) // Вестник Томского Государственного Архитектурно-Строительного Университета. Россия, Томск: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет», 2015. № 2 (49). P. 153–165. 2. Kosparmakova S.A., Shashpan Z.A., Guler M. An advanced method for the development of highly reliable asphalt concrete mixture: 3 // Kompleks. Ispolzovanie Miner. Syra Complex Use Miner. Resour. 2023. Vol. 326, № 3. P. 41–49. 3. Airey G.D. Rheological properties of styrene butadiene styrene polymer modified road bitumens☆ // Fuel. 2003. Vol. 82, № 14. P. 1709–1719. 4. Samal K. et al. THE POLYMER EFFECTS ON BITUMEN PERFORMANCE PROPERTIES IN KAZAKHSTAN | GEOMATE Journal [Electronic resource]. URL: https://geomatejournal.com/geomate/article/view/3646 (accessed: 21.11.2023). 5. Teltayev B.B., Aitbayev K.A. ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ. 2015. 6. Komaragiri S. et al. Using the Dynamic Shear Rheometer for Low-Temperature Grading of Asphalt Binders // J. Test. Eval. 2022. Vol. 50. P. 20210277. 7. Pouranian M.R., Haddock J.E. A new framework for understanding aggregate structure in asphalt mixtures // Int. J. Pavement Eng. Taylor & Francis, 2021. Vol. 22, № 9. P. 1090–1106. 8. Superpave: Performance by Design. 9. Zeiada W. et al. Review of the Superpave performance grading system and recent developments in the performance-based test methods for asphalt binder characterization // Constr. Build. Mater. 2022. Vol. 319. P. 126063. 10. Zumrawi M.M.E., Edrees S.A.S. Comparison of Marshall and Superpave Asphalt Design Methods for Sudan Pavement Mixes. Vol. 2, № 1. 11. An Alternative Experimental Method for Measuring the Low Temperature Rheological Properties of Asphalt Binder by Using 4mm Parallel Plates on Dynamic Shear Rheometer - Di Wang, Augusto Cannone Falchetto, Alexander Alisov, Johannes Schrader, Chiara Riccardi, Michael P. Wistuba, 2019 [Electronic resource]. URL: https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0361198119834912 (accessed: 23.11.2023). 12. Büchner J. et al. Development and application of asphalt binder relaxation test in different dynamic shear rheometers // Constr. Build. Mater. 2023. Vol. 364. P. 129929. . . . 184. Yan Y. et al. Cracking performance characterisation of asphalt mixtures containing reclaimed asphalt pavement with hybrid binder // Road Mater. Pavement Des. Taylor & Francis, 2019. Vol. 20, № 2. P. 347–366. 185. Lee S.-J. et al. Short-term aging characterization of asphalt binders using gel permeation chromatography and selected Superpave binder tests // Constr. Build. Mater. 2008. Vol. 22, № 11. P. 2220–2227. 186. Xiao F. et al. Feasibility of Superpave gyratory compaction of rubberized asphalt concrete mixtures containing reclaimed asphalt pavement // Constr. Build. Mater. 2012. Vol. 27, № 1. P. 432–438. 187. Nicholls J.C. Asphalt Surfacings. CRC Press, 1998. 662 p.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=UPzfc0XuBQA
