Дослідження технології бетонів на основі модифікованих асфальтових в’яжучих для влаштування підлог промислових будівель

Пилявський, Денис Геннадійович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7015
Title:	Дослідження технології бетонів на основі модифікованих асфальтових в’яжучих для влаштування підлог промислових будівель
Authors:	Пряник, Сергій Петрович Пилявський, Денис Геннадійович
Keywords:	технологія бетону;промислова будівля;асфальтове в’яжуче;модифікація
Issue Date:	Jan-2026
Abstract:	Кваліфікаційна робота присвячена аналізу та дослідженню технології бетонів на основі модифікованих асфальтових в’яжучих для влаштування підлог промислових будівель. Актуальність теми обумовлена підвищеними вимогами до експлуатаційних характеристик промислових підлог, які зазнають значних механічних, динамічних та абразивних навантажень, а також впливу агресивних середовищ. Традиційні бетонні підлоги не завжди забезпечують необхідний рівень довговічності та тріщиностійкості, що зумовлює пошук альтернативних матеріалів і технологій. У роботі проаналізовано склад та властивості модифікованих асфальтових в’яжучих, їх вплив на формування структури бетонів. Розглянуто особливості підбору компонентів бетонної суміші, технологічні режими приготування, укладання бетонів на асфальтових в’яжучих. Значну увагу приділено дослідженню показників міцності, деформативності, зносостійкості та тріщиностійкості отриманих матеріалів. Наведено порівняльний аналіз властивостей бетонів на основі модифікованих асфальтових в’яжучих. Встановлено, що використання асфальтових в’яжучих, модифікованих сучасними добавками, сприяє підвищенню експлуатаційної надійності підлог, зменшенню кількості дефектів у процесі експлуатації. Отримані результати підтверджують доцільність і перспективність застосування бетонів на основі модифікованих асфальтових в’яжучих для влаштування підлог промислових будівель.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7015
Appears in Collections:	192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Пилявський Д_Г_ групаМГБ_404.pdf Restricted Access		1.27 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
5 
 
 
Анотація 
Пилявський Д.Г. «Дослідження технології бетонів на основі модифікованих 
асфальтових в’яжучих для влаштування підлог промислових будівель». – Рукопис. 
Кваліфікаційна робота здобувача вищої освіти за спеціальністю 192 - Будівництво 
та цивільна інженерія. – Черкаський державний технологічний університет, 
Черкаси, 2026. 
Кваліфікаційна робота присвячена аналізу та дослідженню технології бетонів 
на основі модифікованих асфальтових в’яжучих для влаштування підлог 
промислових будівель. Актуальність теми обумовлена підвищеними вимогами до 
експлуатаційних характеристик промислових підлог, які зазнають значних 
механічних, динамічних та абразивних навантажень, а також впливу агресивних 
середовищ. Традиційні бетонні підлоги не завжди забезпечують необхідний рівень 
довговічності та тріщиностійкості, що зумовлює пошук альтернативних матеріалів 
і технологій. У роботі проаналізовано склад та властивості модифікованих 
асфальтових в’яжучих, їх вплив на формування структури бетонів. Розглянуто 
особливості підбору компонентів бетонної суміші, технологічні режими 
приготування, укладання бетонів на асфальтових в’яжучих. Значну увагу приділено 
дослідженню показників міцності, деформативності, зносостійкості та 
тріщиностійкості отриманих матеріалів. 
Наведено порівняльний аналіз властивостей бетонів на основі модифікованих 
асфальтових в’яжучих. Встановлено, що використання асфальтових в’яжучих, 
модифікованих сучасними добавками, сприяє підвищенню експлуатаційної 
надійності підлог, зменшенню кількості дефектів у процесі експлуатації. Отримані 
результати підтверджують доцільність і перспективність застосування бетонів на 
основі модифікованих асфальтових в’яжучих для влаштування підлог промислових 
будівель. 
Ключові слова: технологія бетону, асфальтове в’яжуче, модифікація, промислова 
будівля.  
6 
 
ВСТУП 
Актуальність теми. 
Зростання навантажень на підлоги промислових будівель, застосування 
застарілих технологій, невисока якість матеріалів знижують експлуатаційні 
характеристики покриттів, сприяють зростанню деформацій, тріщин, та ін., що 
зумовлює зниження міжремонтних строків експлуатації покриттів підлог 
промислових будівель та прибудинкових територій. Прогресивним напрямом 
підвищення якості покриттів є впровадження нових перспективних будівельних 
матеріалів, що мають підвищені фізико-механічні та експлуатаційні властивості. 
 Одним з таких ефективних матеріалів є мастичний асфальтобетон, який має 
підвищені фізико-механічні характеристики та довговічність у порівнянні з 
традиційними щільними дрібнозернистими асфальтобетонами. Однак, при 
виконанні технологічних операцій при транспортуванні та укладання мастичних 
асфальтобетонних сумішей відбувається сегрегація (розшаровування) суміші під 
дією високих температур та підвищеного вмісту бітуму. Проблема сегрегації 
мастичних асфальтобетонних сумішей наразі вирішується застосуванням дорогих 
добавок, що стабілізують. У процесі експлуатації покриттів із мастичних 
асфальтобетонів за певних умов можлива поява бітумних плям, колійності, що 
знижує властивості міцності та зсувостійкості дорожнього одягу. Підвищення 
якості, удосконалення складів та технології мастичних асфальтобетонів є одними з 
актуальних проблем. 
Перспективним напрямком їх вирішення може бути застосування у складах 
мастичних асфальтобетонних сумішей пористих порошкових мінеральних 
матеріалів, що володіють високою адсорбційною та структуруючою здатністю по 
відношенню до бітуму, що може сприяти забезпеченню стійкості мастичної суміші 
до сегрегації та суттєвого підвищення якості мастичних асфальтобетонів. Одним із 
найважливіших аспектів застосування пористих порошкових матеріалів (наприклад 
подрібненого керамзитового гравію) у складі мастичних асфальтобетонних 
сумішей є заміна дорогих зарубіжних стабілізуючих добавок у суміші на 
запропоновані матеріали, що у складній економічній ситуації в Україні сприятиме 
вирішенню завдань з підтримки національного виробника. 
  
7 
 
Мета кваліфікаційної роботи магістра -  дослідити та обґрунтувати можливості 
підвищення ефективності технології бетонів на основі модифікованих асфальтових 
в’яжучих для влаштування підлог промислових будівель з надійними 
експлуатаційними характеристиками. 
Задачі дослідження: 
– Виконати огляд зарубіжної та вітчизняної наукової літератури, патентної та 
технічної документації задля обґрунтування доцільності застосування пористих 
порошкових матеріалів у складах мастичних асфальтобетонних сумішей для 
забезпечення підвищення якості мастичних асфальтобетонів та зниження сегрегації 
суміші; 
– дослідити особливості топографії, мікроструктури та дисперсності пористих 
порошків, як домішок; 
– встановити вплив різних пористих порошків на структуроутворення 
асфальтов'яжучих мастичних асфальтобетонних сумішей та на властивості 
мастичних асфальтобетонів та обґрунтувати вибір подрібненого матеріалу як 
найбільш ефективного модифікатора; 
– на підставі аналізу експериментальних досліджень виявити закономірності 
впливу вмісту подрібненого керамзитового гравію в мастичних асфальтобетонних 
сумішах на фізико-механічні, структурно-механічні та експлуатаційні властивості 
мастичних асфальтобетонів; 
– проаналізувати раціональні склади мастичних асфальтобетонних сумішей, 
модифікованих пористими порошковими матеріалами; 
– дослідити технологію приготування високоякісних мастичних асфальтобетонних 
сумішей модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм з вирішенням задачі 
оптимізації,  
- проаналізувати дослідне застосування мастичних асфальтобетонних сумішей та 
оцінити техніко-економічну результативність застосування мастичних 
асфальтобетонів, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. 
Об'єктом дослідження є мастичні асфальтобетони, модифіковані пористими 
порошковими матеріалами. 
Предметом дослідження є склади, властивості та технологія мастичних 
асфальтобетонних сумішей та асфальтобетонів. 
 
 
 
 
 
8 
 
Практична новизна полягає у дослідженні впливу модифікованих асфальтових 
в’яжучих на формування структури бетонів, призначених для влаштування підлог 
промислових будівель. Проаналізовані залежності впливу вмісту подрібненого 
керамзитового гравію у сумішах на фізико-механічні властивості асфальтобетонів; 
виявлено раціональний вміст подрібненого керамзитового гравію у складах 
мастичних асфальтобетонних сумішей, що забезпечує отримання мастичних 
асфальтобетонів з підвищеними фізико-механічними, структурно-механічними та 
експлуатаційними властивостями; встановлено оптимальну температуру бітумного 
в'яжучого та мінеральної частини мастичних асфальтобетонних сумішей та 
раціональну послідовність введення компонентів при приготуванні суміші та 
проаналізовано технологію виробництва мастичних асфальтобетонних сумішей, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. 
Отже на підставі досліджень проаналізовано оптимальні склади та технологію 
приготування гарячих мастичних асфальтобетонних сумішей, модифікованих 
подрібненим керамзитовим гравієм, з підвищеними фізико-механічними, 
експлуатаційними властивостями та стійкими до розшаровування. Таким чином у 
роботі отримано дані щодо взаємозв’язку складу асфальтового в’яжучого та 
показників міцності, зносостійкості й тріщиностійкості бетонів, що дозволяє 
розширити наукові уявлення про можливості застосування таких матеріалів у 
промисловому будівництві. 
Методи дослідження.  Використано комплекс загальнонаукових та спеціальних 
методів дослідження. Застосовано методи порівняльного аналізу, синтезу, 
узагальнення та систематизації науково-технічної літератури з питань технології 
бетонів і застосування модифікованих асфальтових в’яжучих. Отримані результати 
можуть бути використаними для практичних рекомендацій щодо застосування 
бетонів на основі модифікованих асфальтових в’яжучих у влаштуванні підлог 
промислових будівель. 
Обсяг КРМ. Робота містить 99 сторінок, складається зі вступу, чотирьох розділів, 
загальних висновків, списку використаних джерел.   
9 
 
 
 
РОЗДІЛ 1. СТАН ПИТАННЯ ПО ТЕМІ КРМ ТА ОСОБЛИВОСТІ 
СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ БЕТОНІВ НА ОСНОВІ МОДИФІКОВАНИХ 
АСФАЛЬТОВИХ В’ЯЖУЧИХ 
 
 
1.1. Поняття асфальту та асфальтобетону, застосовне обладнання 
 
Асфальт – природна або штучна смолиста маса. Асфальт природний – 
продукт фізико-хімічної зміни природних бітумів. Утворюється з нафти внаслідок 
випаровування летких речовин і окиснення. Асфальт штучний – суміш штучного 
бітуму з тонкоподрібненими мінеральними наповнювачами, головним чином 
вапняками. Від природного асфальт різниться наявністю парафіну і підвищеним 
вмістом нафтових масел. Асфальт застосовують у дорожньому і гідротехнічному 
будівництві, для виготовлення лаків, клеїв, покрівельних матеріалів тощо. 
Асфальтобетон – бетон, компонентами якого є штучний бітум, щебінь (або гравій), 
пісок і мінеральний наповнювач. Гарячий асфальт містить в’язкий бітум, теплий 
асфальт – малов’язкий, холодний асфальт – рідкий бітум. Застосовують у 
дорожньому, гідротехнічному і промисловому будівництві. 
Асфальтобетонозмішувач – установка для виготовлення асфальтобетонної (або 
дьогтебетонної) суміші. Розрізняють асфальтобетонозмішувачі: стаціонарні, 
напівстаціонарні й пересувні; вертикального (баштового) і горизонтального 
(партерного) типів; із змішувачами періодичної або безперервної дії. 
Асфальтобетоноукладач – машина для укладання і попереднього ущільнення 
асфальтобетонної (або дьогтебетонної) суміші. Розрізняють 
асфальтобетоноукладачі важкого і легкого типів; на гусеничному ходу і колісні. 
Асфальтування – 1) розподіл азбестобетонної суміші по жорсткій міцній основі і 
подальше її ущільнення; 2) процес покриття вулиць і позаміських шляхів 
асфальтобетоном поверх заздалегідь улаштованої основи. 
10 
 
 
 
1.2. Особливості структуроутворення мастичних асфальтобетонів 
Обсяги виробництва асфальтових матеріалів займають одне із провідних 
місць серед усіх видів будівельних матеріалів. Близько 80% асфальтобетонної 
суміші, що випускається в Україні, використовується для влаштування дорожніх 
покриттів, решта 20% застосовуються в промисловому та цивільному будівництві 
[1]. Покриття з асфальтобетону становлять більшу частину від довжини всіх 
автомобільних доріг, що мають тверде покриття. Для забезпечення надійного 
функціонування дорожніх мереж та будівництва нових необхідно покращення 
якості дорожніх покриттів, зниження вартості виробництва та укладання 
асфальтобетонів, підвищення довговічності, збільшення міжремонтних термінів та 
скорочення витрат на ремонт та утримання автомобільних доріг. 
Асфальтобетон - це матеріал, отриманий в результаті ущільнення 
асфальтобетонної суміші, приготовленої в змішувачах у нагрітому стані з щебеню 
або гравію, піску, мінерального порошку та бітуму, підібраних у раціональних 
співвідношеннях [2]. 
Вивченню теорії, структури, властивостей, складів та технології 
асфальтобетонів присвячені роботи багатьох вітчизняних та зарубіжних вчених в 
роботах яких розкриваються питання проектування складів, технології 
виробництва та застосування асфальтобетонів у дорожньому, промисловому та 
цивільному будівництві, а також розроблено основоположні принципи теорії 
асфальтобетону [2-6]. 
Властивості асфальтобетону визначаються його структурою. Вивченню 
структури асфальтобетону та його властивостей, а також встановленню їхнього 
взаємозв'язку присвячені роботи Ковальова Я.М., Котлярського Е.В., Риб'єва І.А. та 
ін. [7]. Відповідно до досліджень процесів зміни властивостей матеріалів, що мають 
конгломератний тип структури, Риб'євим І.А. [7] було висунуто основні положення 
структуроутворення штучних будівельних конгломератів. Одне з цих положень 
свідчить, що існує «закономірність у загальному вигляді між показниками міцності 
штучного конгломерату і його в'яжучою речовиною при оптимальних структурах». 
До однієї з переваг оптимальних структур можна віднести їхню подобу між собою. 
Якщо дотримано умова оптимальності структур, то закономірність, обґрунтована 
щодо будь-якого матеріалу, може бути поширена інші. При раціонально 
підібраному складі (при якому структура є оптимальною) можна запроектувати 
11 
 
матеріал, властивості якого цілком відповідатимуть необхідним характеристикам у 
сучасних умовах виробництва та експлуатації [8]. 
Структура асфальтобетону, її ознаки, що характеризують будову, 
розташування компонентів у суміші відносно один одного в просторі, механізм 
взаємодії між ними, залежать від щільності та пористості мінерального кістяка і 
безпосередньо самого асфальтобетону, структури та кількості в'яжучої речовини. 
Структура мінерального кістяка визначається розташуванням окремих мінеральних 
частинок, їхньою текстурою, розміром і формою. Всі запропоновані методи 
розрахунку оптимальних структур і складів мінеральної частини асфальтобетону 
зводяться до єдиної мети - створення щільніших асфальтобетонних сумішей, що 
мають мінімальний обсяг пір, що заповнюються асфальтовою мастикою [9]. 
Структура асфальтобетону залежить від кількості та форми порового 
простору. З огляду на те, що асфальтобетон має кілька фаз по однорідності, він не 
може вважатися конгломератом з однорідним типом структури [7]. 
Структура композиційних матеріалів представлена як така, що складається з 
кількох структур (починаючи з грубих макроструктур, закінчуючи молекулярними 
та атомарними), які перетікають з однієї в іншу за принципом "структура в 
структурі". Цей спосіб ефективний для визначення джерел виникнення 
неоднорідностей в мікроструктурі асфальтобетону. 
Процес утворення бітумомінеральних структур багато в чому залежить від 
характеру взаємодії бітуму з мінеральною частиною (заповнювачем та 
наповнювачем). Складові частини асфальтобетону в процесі формування в єдину 
монолітну конструкцію зберігають свої початкові властивості, оскільки взаємодія 
твердих і рідких компонентів відбувається на межі розділу фаз. 
Асфальтобетон – це композиційний матеріал, складові компоненти якого 
можуть бути представлені у вигляді самостійних систем [10]. Можна виділити три 
типи структур у конгломераті: макроструктура (щебінь + асфальтовий розчин), 
мезоструктура (пісок + асфальтозв’язуюче), мікроструктура (мінеральний порошок 
+ бітум). Дана класифікація дозволяє встановити, який вплив мають щебінь і 
в'яжуче на утворення структури асфальтобетону та його міцність, а також виявити 
три типи макроструктури: базальну, порову та контактну. 
Стабільність структури органо-мінеральних композицій залежить від якості 
енергетичного зв'язку на межі поділу фаз твердих та рідких компонентів. Отже, 
структуру асфальтобетонів за характером взаємодії зв'язків між окремими 
складовими можна розділити на коагуляційну, конденсаційну та кристалізаційну. 
12 
 
Характер структури асфальтобетону залежить не тільки від структур 
мінерального кістяка і бітуму, а й від механізму їхнього впливу друг на друга, від 
щільності асфальтобетону, специфіки його капілярно-порової структури. На 
формування структури асфальтобетону впливають кількість та співвідношення 
щебеню, піску та мінерального порошку. Відмінності у структурі істотно змінюють 
властивості асфальтобетону. Контролюючи гранулометричний склад і структуру 
асфальтобетону, цілком можливо регулювати його властивості, змінюючи їх у 
межах [10]. Н.В. Горелішев [11], розглядаючи співвідношення компонентів у 
мінеральній частині асфальтобетонної суміші, розділив структуру асфальтобетону 
на типи: каркасний, напівкаркасний та безкаркасний. 
Велику роль отримання оптимальної структури асфальтобетону відіграє 
просторова упаковка зерен. У роботі [12] зазначено, що створення максимально 
щільного асфальтобетону можливе шляхом використання у його складі зерен 
щебеню за формою близькою до гексагональної і, у цьому випадку, кожна частка 
щебеню контактує з дванадцятьма іншими. 
Отримання заданих технологічних та будівельно-технічних властивостей 
асфальтобетону, можливо при дотриманні наступних принципів: руйнування 
початкових атомних зв'язків між мінеральними частинками та обволікання їх 
плівкою бітуму заданої товщини; суворе дотримання заданої в'язкості системи на 
всіх стадіях структуроутворення; вибір технології, коли у вихідному матеріалі 
зменшилася б кількість «природних» дефектів і виключалася поява «наведених» 
дефектів в асфальтових системах. Дотримуючись принципів структуроутворення 
бітумомінеральних композицій, щебеневих та піщаних сумішей, можливе 
прогнозування характеру та природи явищ, що відбуваються на межі розділу фаз 
дисперсних систем. Якщо врахувати, що утворення структури асфальтобетону, 
встановлення зв'язків між його окремими складовими відбувається на всіх 
технологічних етапах, починаючи з перемішування та закінчуючи укладанням та 
ущільненням [9], то положення теорії Корольова В.І. стають особливо актуальними. 
При перемішуванні матеріалу на поверхні щебеню утворюються структуровані 
оболонки в'яжучого (бітумні плівки). В'язкість, пластичність та когезійна міцність 
в'яжучого змінюються в процесі видалення від мінеральної підкладки та залежать 
від ступеня пористості мінеральних компонентів, що зумовлює «фільтраційний 
ефект», та кількості структурованого бітуму. 
Вивчення специфіки утворення структури висококонцентрованих 
дисперсних систем створює необхідність урахування властивостей контактних 
13 
 
взаємодій, оскільки на об'ємні властивості асфальтобетонів сильно впливають 
кількісні та якісні характеристики, механізм взаємодії між частинками грубо- та 
високодисперсних фаз крізь тонку плівку бітуму [7]. 
Товщина бітумних плівок на поверхні мінеральних зерен різна, від часток 
мікрометра до кількох мікрометрів. Створення на поверхні мінеральних зерен 
адсорбційно-сольватних оболонок сприяє підвищенню фізико-механічних та 
експлуатаційних властивостей, покращенню однорідності структури конгломерату. 
Цього можна досягти шляхом введення в асфальтобетонну суміш оптимальної 
кількості мінерального порошку, який має високу структурувальну здатність [13]. 
Структура та властивості конгломератів із бітумомінеральних сумішей 
залежать від наступних факторів: якості зв'язків, що діють між окремими 
мінеральними частинками; властивостей в'яжучого; товщини шару на поверхні 
щебеню; механізму взаємодії мінеральної частини та в'яжучого на межі розділу фаз. 
Для підвищення якості дорожніх покриттів необхідне використання дорожньо-
будівельних матеріалів, які мають щільну та однорідну структуру, 
водонепроникність, стійкість до зсувних деформацій та тріщиноутворення, високу 
зносостійкість. Одним із таких матеріалів є мастичний асфальтобетон. 
Мастичною асфальтобетонною сумішшю (МАС) називається раціонально 
підібрана суміш мінеральних матеріалів (щебеню, піску з відсіву дроблення та 
мінерального порошку), дорожнього бітуму та стабілізуючої добавки, взятих у 
певних пропорціях та перемішаних у нагрітому стані. 
Мастичний асфальтобетон (МА) – це матеріал, розроблений переважно для 
влаштування верхніх шарів дорожнього одягу на ділянках з високою інтенсивністю 
руху транспорту. 
За своєю структурною будовою, за співвідношенням та змістом компонентів 
суміші, мастичний асфальтобетон досить сильно відрізняється від інших типів 
асфальтобетону, тому його відносять до самостійного вигляду дорожньо-
будівельних матеріалів. 
Відмінністю мастичного асфальтобетону від традиційних типів 
асфальтобетону (дрібнозернисті асфальтобетони типу А, Б, багатощебеневі 
асфальтобетони) є жорстка каркасна структура, завдяки якій передача 
навантаження безпосередньо з поверхні покриття на нижні шари здійснюється 
через окремі великі частинки щебеню, що стикаються між собою. Саме тому, 
мастичний асфальтобетон менш схильний до деформацій у поздовжньому та 
поперечному напрямках. Навантаження, що впливають на шар мастичного 
14 
 
асфальтобетону, сприймаються окремими зернами щебеню, що сприяє підвищенню 
зсувостійкості покриття. Однак надмірні навантаження призводять до підвищення 
внутрішніх напруг, що може призвести до руйнування щебеню. 
Однією з основних відмінностей мастичного асфальтобетону від стандартних 
асфальтобетонів є його гранулометричний склад. Як правило, зерновий склад 
традиційних асфальтобетонів підбирають таким чином, щоб забезпечити 
найбільшу щільність матеріалу, що ущільнюється. Для мастичного асфальтобетону 
це правило не працює – деякі фракції можуть бути пропущені, а простір між 
великим щебенем заповнюється мастикою, що складається з подрібненого піску, 
наповнювача, бітуму та стабілізуючої добавки. 
На Україні мастичні асфальтобетони за крупністю щебеню поділяють на 3 
основні марки: МА-10, МА-15, МА-20. 
За кордоном широко поширені марки мастичного асфальтобетону з 
максимальним розміром щебеню 8, 10, 11, 16, 22 мм. Мастичний асфальтобетон 
рекомендується застосовувати при влаштуванні верхніх шарів дорожнього одягу на 
дорогах будь-яких категорій та міських вулицях у I-ІІ кліматичних зонах, а також 
на аеродромах при влаштуванні злітно-посадкових смуг та у місцях стоянки 
повітряних суден. Товщину шару, що влаштовується, в залежності від марки 
мастичного асфальтобетону призначають в межах від 3 до 6 см. 
При проектуванні мастичних асфальтобетонів мінеральну частину суміші 
вибирають виходячи з принципу переривчастої гранулометрії. 
На відміну від асфальтобетону типу А і високощільного асфальтобетону, 
мінеральна частина яких включає близько 50-65 % щебеню з розміром зерен вище 
5 мм, мастичний асфальтобетон характеризується підвищеним вмістом щебеню (70-
80 % за масою), наближеним до кубоподібної форми, для отримання стійкішого 
каркаса в ущільненому шарі дорожнього покриття. Загальна кількість дробленого 
матеріалу в мастичному асфальтобетоні може досягати 95 %. 
Мастичний асфальтобетон за своїми фізико-механічними показниками 
суттєво відрізняється від інших типів асфальтобетону. Порівняно з 
асфальтобетоном типу А і високощільним асфальтобетоном (ВЩА) пористість 
мінерального кістяка мастичного асфальтобетону вища і збільшується пропорційно 
до змісту бітуму. Щільний асфальтобетон і ВЩА ведуть себе згідно з правилом 
створа, маючи оптимальний вміст бітумного в'яжучого при мінімальній пористості 
мінерального кістяка. У випадку з мастичним асфальтобетоном підвищення 
кількості в'яжучого веде до збільшення пористості мінерального кістяка. В 
15 
 
результаті експериментальних досліджень було виявлено, що сама по собі 
структура мастичного асфальтобетону передбачає розсунення мінерального кістяка 
і присутність у вже покладеному покритті, ущільненому матеріалі, 
слабоструктурованого та об'ємного бітуму. Товсті плівки бітуму на поверхні 
щебеню в мастичному асфальтобетоні роблять його дещо схожим з литим 
асфальтобетоном [14], але дані матеріали істотно відрізняються за вмістом щебеню, 
порової структури, ступеня структурування з мінеральним порошком. 
Об'ємний бітум збільшує деформативність мастичного асфальтобетону при 
розтягуванні. Однак наявність такої кількості об'ємного бітуму неминуче 
спричиняє різке зниження когезійної міцності матеріалу. Найбільш яскраво це 
проявляється за позитивних температур. Враховуючи вище сказане, логічно 
припустити, що мастичні асфальтобетони будуть мати відносно не високу межу 
міцності при стисканні. Це і експериментальними даними. Наявність об'ємного 
бітуму в мастичному асфальтобетоні дещо знижує показник когезійного зчеплення 
при зсуві при температурі 50 °С. Цей показник у мастичного асфальтобетону 
нижчий, ніж у асфальтобетону типу А. Так як до дорожніх і аеродромних покриттів 
пред'являються високі вимоги до стійкості до зсуву, то не високий показник 
когезійного зчеплення в мастичного асфальтобетону компенсується досить 
високим і стабільним внутрішнім тертям мінерального кістяка в матеріалі покриття. 
Коефіцієнт внутрішнього тертя у асфальтобетону типу А суттєво і стійко 
знижується при підвищенні вмісту в'яжучого, у той час як у мастичного 
асфальтобетону він не залежить від цього фактору і значно вищий за абсолютним 
значенням [15]. Це забезпечує потрібні зсувостійкість та високі експлуатаційні 
характеристики мастичного асфальтобетону. 
Таким чином, при правильно і раціонально підібраному складі, мастичний 
асфальтобетон має стійкий і стабільний мінеральний кістяк. Структура мастичних 
асфальтобетонів найбільше оптимально поєднує в собі максимальну жорсткість при 
тривісному стиску і зсуві, максимальну податливість і високу деформативність при 
розтягуванні. 
Мастичний асфальтобетон передбачає наявність у суміші наступних 
складових: щебеню з міцних гірських порід з покращеною кубоподібною формою 
зерен, об'ємного бітуму та стабілізуючої добавки. Об'ємним (вільним) бітумом 
вважається та частина в'яжучого, яка менш або взагалі не схильна до 
структурувального впливу поверхневих сил, які діють на межі розділу фаз. 
16 
 
Одним з найважливіших та основних елементів структури асфальтобетону є 
щебінь. Щебінь, що використовується в мастичних асфальтобетонах, повинен бути 
з щільних, міцних порід, що важко шліфуються, володіють хорошим зчепленням з 
в'язким. За формою зерен використовується щебінь повинен відноситися до 1 або 2 
групи, а загальний вміст зерен голчастої та лещадної (пластинчастої) форми не 
повинен бути вищим за 15 %. Зміст подрібнених зерен у гравію, що застосовується 
щебені, повинен бути не менше 85 % за масою. 
Основну структуру мастичного асфальтобетону становить великий щебінь 
від 5 мм і вище, а фракції з розміром зерен менше 5 мм разом з наповнювачем, 
в'язким і стабілізуючою добавкою є мастикою, яка щільно заповнює решту 
простору і пори. Так як в мастичному асфальтобетоні природний пісок відсутній, 
то під дією зовнішніх навантажень частинки щебеню не переміщуються, 
заповнюючи при цьому вільний простір, подібно до асфальтобетону типу А, а 
руйнуються [16]. Для запобігання цього процесу, а також для більш якісного 
ущільнення в мастичній асфальтобетонній суміші необхідно створити якомога 
товсті плівки бітуму на поверхні кожної окремо взятої частинки щебеню. Це 
вимагає збільшення кількості бітуму в мастичній асфальтобетонній суміші від 55 
до 75%. Для того, щоб така кількість гарячого в'яжучого в процесі приготування, 
зберігання, транспортування та укладання перебувала на поверхні щебеню і не 
витікала з суміші, потрібна присутність у складі мастичного асфальтобетону 
стабілізуючих добавок. Стабілізатори надають структуруючий вплив на в'яжуче і 
суміш в цілому, перешкоджають відшаруванню (стіканню) та сегрегації бітуму на 
всіх технологічних етапах, покращують однорідність суміші [17]. Нині у складах 
мастичного асфальтобетону широко застосовуються добавки, які є з целюлозних 
волокон чи гранул на основі целюлози. 
Для приготування мастичного асфальтобетону прийнято використовувати 
бітуми нафтові в'язкі дорожні (БНД), що задовольняють вимогам ДСТУ, або 
полімерно-бітумні в'яжучі (ПБВ). У складі мастичних асфальтобетонів, незалежно 
від умов застосування, слід використовувати в'яжучі з найбільш високою адгезією 
до поверхні щебеню. Високий вміст бітуму в суміші дозволяє досягти кращого 
ущільнення, а також знизити ймовірність руйнування зерен щебеню під час 
передачі навантаження на нижчі шари дорожньої конструкції. 
Для виробництва мастичних асфальтобетонів застосовують пісок з відсіву 
дроблення гірських порід із заданим гранулометричним складом, що відповідає 
вимогам ДСТУ. 
17 
 
Мінеральний порошок має відповідати вимогам ДСТУ. При відповідному техніко-
економічному обґрунтуванні допускається застосовувати замість мінерального 
порошку пил із системи пиловловлювання змішувальної установки в такій 
кількості, щоб вміст її в зернах дрібніше 0,071 мм було не більше 50 % за масою. 
Вміст глинистих частинок у пилу уловлювання, що визначається методом 
набухання, має бути не більше 5,0 % за масою. 
Вимоги ДСТУ, що пред'являються до показників фізико-механічних властивостей 
мастичного асфальтобетону, представлені в таблиці 1.1. 
 
Таблиця 1.1 - Показники фізико-механічних властивостей мастичного 
асфальтобетону згідно з ДСТУ 
Значення показника для 
Найменування показника дорожньо-кліматичних зон 
I II , III IV, V 
Пористість мінеральної частини, ��п м, % 15 - 19 15 - 19 15 - 19 
З алишкова пористість, ��п о, % 1,5 - 4,0 1,5 - 4,5 2,0 - 4,5 
В одонасичення, W, % за обсягом: 
зразків, відформованих із сумішей 1,0 - 3,5 1,0 - 4,0 1,5 - 4,0 
М ежа міцності при стисканні, R, МПа, не менше: 
при температурі 20°С 2,0 2,2 2,5 
при температурі 50°С 0,60 0,65 0,70 
Зсувостійкість: 
коефіцієнт внутрішнього тертя, tgφ, не менше 
0,92 0,93 0,94 
зчеплення при зсуві при температурі 
0,16 0,18 0,20 
50 °С, МПа, Cπ, не менше 
Тріщиностійкість: межа міцності на розтяг при 
розколі при температурі 0 °С, Rp, МПа: 
не менше 2,0 2,5 3,0 
не більше 5,5 6,0 6,5 
Водостійкість при тривалому водонасиченні, kвд, 
0,90 0,85 0,75 
не менше 
 У порівнянні з традиційними асфальтобетонами, які мають щільну 
багаторівневу структуру, мастичний асфальтобетон характеризується каркасно-
щілинною структурою, завдяки чому має ряд переваг, а саме: високі зсувостійкість, 
тріщиностійкість, стійкість до руйнувань під дією транспорту та кліматичних 
18 
 
факторів, підвищений термін служби покриттів; експлуатаційні характеристики, і 
навіть знижений рівень шуму під час руху транспорту [818-20]. 
Покриття з мастичного асфальтобетону мають безпечні їздові якості, є 
комфортними, а завдяки своїй текстурі і шорсткості відмінно поглинають шум при 
русі транспорту. В результаті досліджень у багатьох країнах виявлено, що покриття 
із мастичного асфальтобетону, порівняно із звичайним асфальтобетоном, знижує 
рівень шуму при русі транспорту на 2-4 Дб [16,18, 19] 
Так як мастичний асфальтобетон є більш довговічним матеріалом і менш 
схильний до руйнувань порівняно з іншими дорожньо-будівельними матеріалами, 
то навіть при великих початкових витратах на виробництво та укладання, в 
майбутньому він є більш рентабельним та економічним. Вартість виготовлення МА 
більш висока у зв'язку з тим, що при його виробництві використовується більша 
кількість бітуму, заповнювач високої якості та стабілізуючі добавки. 
Однак, враховуючи те, що покриття із мастичного асфальтобетону 
довговічніше покриття з асфальтобетону в 2-3 рази, товщина шару, що укладається 
менше, а міжремонтні терміни значно більші, то економічна ефективність 
застосування мастичного асфальтобетону очевидна. 
1.3 Стан питання застосування мастичного асфальтобетону при будівництві 
будівель і споруд 
Мастичний асфальтобетон було створено наприкінці 60-х років минулого 
століття. Мастичний асфальтобетон з'явився як результат боротьби німецьких 
спеціалістів з підвищеним колієутворенням та руйнуванням дорожнього одягу 
внаслідок використання автомобілістами великої кількості ошипованих шин у 
зимовий період. Мастичний асфальтобетон відразу продемонстрував високі 
експлуатаційні якості і з 1984 став національним стандартом ФРН (ZTV Asphalt-StB 
01: Zusatzliche Technische Vertragbeding ungen and Richtlinien fur den Bau von 
Fahrbahndecken aus Asphalt). 
В даний час у більшості країн світу влаштування дорожніх покриттів з 
використанням мастичного асфальтобетону розвивається швидкими темпами. 
Мастичний асфальтобетон широко використовується як верхній шар покриття при 
влаштуванні доріг, мостів, у річкових портах та на аеродромах у Норвегії, США, 
Китаї, Фінляндії, Канаді, Швеції, Німеччині, Франції та інших країнах [16, 20]. 
В Австралії на дорогах з високою інтенсивністю руху транспорту замість 
звичайних асфальтобетонів «відкритого» типу рекомендується застосовувати 
19 
 
мастичний асфальтобетон, як більш зносостійкий, якісний та стійкий до впливу 
навколишнього середовища та зовнішніх навантажень, що виникають. 
У США мастичні асфальтобетони використовують із початку 90-х років. Вже 
у 1997 році було успішно реалізовано понад 100 проектів у 28 штатах, а до 2002 
року – понад 250 проектів і вироблено понад 15 млн. т. суміші. У період із 1994 по 
1997 рік досліджено стан близько 100 ділянок автомобільних доріг у 20 штатах. 
Проведено порівняння мастичного асфальтобетону із традиційними 
асфальтобетонами за такими характеристиками, як тріщиностійкість, опір до 
утворення колії, нерівності, утворення бітумних плям. Встановлено, що мастичні 
асфальтобетонні суміші можуть виготовлятися без будь-яких особливих проблем у 
циклічних змішувачах і за допомогою установок безперервної дії. 
Переважна більшість обсягів мастичного асфальтобетону була приготовлена 
із застосуванням в якості стабілізуючої добавка целюлозних волокон, меншою 
мірою використовувалися гранули на основі целюлози. Ділянки доріг обстежили на 
наявність колії. У 90% випадків глибина колії становила не більше 4 мм, приблизно 
65% - менше 2 мм, а на 25% ділянках колії взагалі не було. Покриття із мастичного 
асфальтобетону показали високі експлуатаційні характеристики (особливо на 
високонавантажених ділянках доріг) – високий опір тріщиноутворенню та 
утворенню колії. 
Недоліком застосування мастичного асфальтобетону є поява бітумних плям на 
поверхні покриття після ущільнення. Це говорить про високий вміст в'яжучого і 
недостатньої стабілізуючої здатності добавок, що використовувалися. 
У Західній Європі спостерігається поступовий перехід до влаштування 
тонких захисних шарів із мастичних асфальтобетонів. 
Влаштування тонких шарів покриттів із мастичного асфальтобетону було 
проведено в Нідерландах, Німеччині. Побудовані тонкі покриття із мастичного 
асфальтобетону, навіть після 11 років експлуатації показали задовільні результати 
[21]. Мастичний асфальтобетон також добре зарекомендував себе і при ремонті 
цементобетонних покриттів на автобанах в Баварії [22]. 
Крім використання мастичного асфальтобетону безпосередньо при 
будівництві автошляхів, він також знайшов широке застосування при будівництві 
злітно-посадкових смуг в аеропортах Швеції, Німеччини, Австрії, Бельгії, Англії, 
Австралії, США та країнах Азії. Це стало можливим завдяки високій деформаційній 
стійкості мастичного асфальтобетону, високій довговічності покриттів, а також 
високому коефіцієнту тертя при зльоті або посадці повітряних суден. 
20 
 
Мастичний асфальтобетон застосовується при будівництві бруківок та інших 
споруд. Це можливо, виходячи з властивостей даного матеріалу: підвищена 
тріщиностійкість, низька водопроникність, можливість укладання тонкими 
шарами, рівність, високий коефіцієнт зчеплення. 
Поширено влаштування двошарових покриттів із мастичного асфальтобетону 
під час будівництва мостів. Прикладами можуть бути «Великий Міст» у м. Сеохай 
(Південна Корея), міст через річку Іртиш у м. Ханти-Мансійську. 
В Україні мастичні асфальтобетони використовуються з початку 2000-х років 
. У 2000 р. були збудовані перші експериментальні ділянки на дорогах.  
У 2002 р. ділянки покриттів із мастичного асфальтобетону будували в 
Україні, Литві. У 2003 - 2004 роках в Україні помітно зросли обсяги виробництва 
мастичних асфальтобетонних сумішей. Покриття із мастичного асфальтобетону 
були укладені у різних регіонах країни. У 2004 р. мастичний асфальтобетон почали 
застосовувати у міських умовах. 
Збільшення обсягів будівництва доріг із застосуванням мастичного 
асфальтобетону говорить про його високі фізико-механічні та експлуатаційні 
якості, які були виявлені в ході дослідного будівництва. 
Регулярні обстеження автомагістралі «Дон» показали відмінний стан збудованих 
ділянок дорожнього полотна із мастичного асфальтобетону: високі показники 
зсувостійкості, шорсткості, тріщиностійкості, зчеплення поверхні з колесом 
автомобіля, стійкості до старіння та водонепроникності. 
За період будівництва та експлуатації покриттів із мастичного 
асфальтобетону були випробувані мастичні асфальтобетонні суміші (МАС) з 
максимальним розміром мінеральних зерен 10, 15 та 20 мм. 
В якості в'яжучих використовувалися бітуми нафтові дорожні марок БНД 
60/90, БНД 90/130, БН 90/130, БДУ 70/100, а так само полімерно-бітумне в'яжуче 
ПБВ. Були побудовані дорожні покриття, в складі яких застосовувалися 
асфальтобетонні суміші як із використанням добавок катіонного типу, так і без них. 
Обстеження побудованих ділянок із мастичного асфальтобетону показало, 
що ширина розкриття тріщин у порівнянні з покриттям з асфальтобетону типу А 
виявилася в 1,5-2 рази меншою. Наявні поперечні тріщини влітку ставали візуально 
непомітними, проте восени вони знову розкривалися. 
Зсувостійкість мастичного асфальтобетону забезпечується завдяки високому 
показнику внутрішнього тертя. За даними вимірювань рівності покриття у 
поперечному напрямку навіть у аномально спекотні періоди 2001-2002 рр. колія у 
21 
 
покритті не утворювалася. Згідно з результатами дослідження [23] показники 
рівності на експериментальній ділянці дороги із мастичного асфальтобетону вище 
граничного 95%-ного значення. 
Приготування та укладання мастичних асфальтобетонних сумішей є 
технологічним та економічним процесом, що не вимагає жодних особливих 
додаткових пристроїв і при цьому не виникає жодних технологічних складнощів 
при будівництві доріг [23]. 
Ділянки доріг із мастичного асфальтобетону, збудовані в північних 
кліматичних зонах, мають після зимового періоду експлуатації набагато кращий 
стан, ніж ділянки асфальтобетонної суміші, виготовленої за ДСТУ. 
У ході дослідження експлуатаційних характеристик дослідних ділянок 
покриттів із мастичного асфальтобетону, а також на ділянках з асфальтобетону типу 
А, які були введені в експлуатацію у 2000 та 2001 роках. на автомобільній дорозі 
М-4, виявлено наступне: високий коефіцієнт внутрішнього тертя мастичного 
асфальтобетону, рівний 0,94 - 0,95, при коефіцієнті варіації від 1,0 до 1,6%; висока 
зсувостійкість покриття із мастичного асфальтобетону та відсутність колійності. 
Для асфальтобетону типу А коефіцієнт внутрішнього тертя дорівнював 0,90, 
коефіцієнт варіації 2,5%. Відповідно до проведених обстежень покриття із 
мастичного асфальтобетону мають такі переваги в порівнянні з асфальтобетоном 
типу А: 
- на всьому протязі експериментальних ділянок на поверхні відсутні вибоїни, 
лущення, фарбування; 
- ширина розкриття тріщин, відбитих від основи на поверхні мастичного 
асфальтобетону, в 1,5-2 рази менше в порівнянні з покриттями з асфальтобетону 
типу А; 
– згідно з обстеженням показник водонасичення мастичного асфальтобетону у 
покритті не перевищував 1,5 %, що дозволяє вважати верхній шар на 
експериментальних ділянках водонепроникним; 
- висока стійкість мастичного асфальтобетону до ерозійних руйнувань 
обумовлюється досить високими значеннями водостійкості при тривалому 
водонасиченні; 
– шорсткість покриттів із мастичних асфальтобетонів у 1,8 разів вища, ніж у 
покриттях із асфальтобетонів типу А тієї ж крупності; 
22 
 
- коефіцієнт зчеплення колеса автомобіля з поверхнею дороги виконаної з 
мастичного асфальтобетону вище, ніж на ділянці покриттів з традиційного 
асфальтобетону і знаходиться в межах 0,43-0,48; 
– під час експлуатації експериментальних ділянок дорожнього покриття із 
мастичного асфальтобетону, довжина яких становила понад 50 км, були відзначені 
високі та стабільні показники рівності. 
Виходячи з вищевикладених переваг експериментальних покриттів, побудованих із 
мастичного асфальтобетону, можна прогнозувати їх більш високу довговічність, 
оскільки за основними експлуатаційними показниками якості вони набагато 
перевершують стандартні щільні асфальтобетони типу А. 
1.4 Різновиди добавок для мастичного асфальтобетону 
Особливістю мастичного асфальтобетону є те, що у складах застосовуються 
стабілізуючі добавки. Стабілізуюча добавка є найважливішим компонентом у 
складі мастичного асфальтобетону і надає структуруючий вплив на суміш, 
запобігає сегрегації та відшаруванню (стіканню) бітуму при високих технологічних 
температурах на всіх етапах виробництва та укладання. Вид та властивості 
використовуваних добавок відіграють важливу роль для забезпечення необхідного 
вмісту в'яжучого та підвищення якості суміші. 
Стабілізуючі добавки застосовують для збільшення товщини плівок бітуму 
на поверхні мінеральних зерен, тим самим підвищуючи кількість вільного бітуму 
та забезпечуючи однорідність суміші. 
Як стабілізуючі добавки спочатку застосовували азбест і гумову крихту, що 
обумовлює вміст бітуму в мастичних асфальтобетонах до 7%. У процесі 
експериментальних досліджень було встановлено, що здатність утримувати бітум 
на поверхні мінерального матеріалу мають і такі матеріали, як термопласти, 
целюлозні та мінеральні волокна тощо. 
На сьогоднішній день найбільш поширеними є стабілізуючі добавки з 
целюлози, представлені у вигляді волокна фібрильованого або гранул. Добавки у 
вигляді волокон повинні бути однорідними та містити не менше 50 % фібр 
довжиною 0,5 – 1,9 мм. Волокна спресовані безпосередньо в самі гранули і можуть 
бути оброблені різними складами або без спресування і обробки. 
Волокнисті стабілізуючі добавки повинні відповідати вимогам ДСТУ. 
Можливість використання добавок з інших волокон та матеріалів (акрилових, 
скляних, мінеральних, різних полімерів, гумового порошку та ін.) необхідно 
обґрунтовувати випробуваннями сумішей мастичного асфальтобетону. 
23 
 
Одними з найбільш широко використовуваних та якісних стабілізуючих 
добавок на сьогоднішній день є добавки типу Viatop, Technocel, Topcel, Genicel, що 
поставляються з-за кордону, які складаються з целюлозних волокон, спресованих у 
гранули. Добавкою із чистих волокон є Topcel, у вигляді целюлозних гранул – 
Technocel. Добавки сімейства Viatop (Viatop-66, Viatop premium, Viatop superior) 
складаються з целюлозного волокна, просоченого бітумом, і є гранули з бітумною 
оболонкою, яка створена для боротьби з комкуванням, а також забезпечує хорошу 
сипкість гранул. Співвідношення бітуму в добавках Viatop може бути різним (10 – 
34%). (наприклад, Viatop-66 на 66,6% складається з целюлозних волокон "Abrocel 
ZZ 8-1" та на 33,3% з бітуму). 
Використання добавок, що стабілізують, знижує сегрегацію і позитивно 
впливає на деякі властивості мастичного асфальтобетону. Наприклад, добавка 
Genicel, за рахунок вмісту аліфатичних вуглеводнів, істотно підвищує температуру 
розм'якшення бітуму за випробуванням «кільце і куля» і знижує його пенетрацію, 
покращує адгезію бітуму, підвищує стійкість до утворення колії [36]. 
Недоліком імпортних стабілізаторів є їхня висока вартість. При використанні 
добавки Viatop, до складу якої входять целюлозні волокна, оброблені бітумом, для 
запобігання стіканню в'яжучого необхідно додавати на 50% більше матеріалу, ніж 
чистий целюлозний гранулят Topcel. Так, мастичний асфальтобетон із 
застосуванням добавки Topcel дорожче за традиційні асфальтобетони на 15-20 %, а 
з Viatop-66 – на 30 % [36]. Однак, варто зазначити, що вітчизняні стабілізуючі 
добавки типу Хризотоп, СД-3 ГБЦ, СД Армідон, Стілобіт також мають високу 
вартість. Крім целюлозних волокон знаходять застосування та добавки з акрилових 
волокон, такі як Dolanit. 
Вітчизняними вченими запропоновано як альтернативу деревній целюлозі 
використовувати целюлозу з луб'яних культур, а саме – льону. 
Запропоновано виробництво мастичних асфальтобетонів без використання добавок 
у вигляді целюлозних волокон, фібри або гранул. У таких мастичних сумішей 
асфальтобетону використовується спеціально розроблене в'яжуче БІТРЕК. 
Так запропоновано виробляти мастичний асфальтобетон на основі 
техногенної сировини. Як стабілізуючі добавки застосовують волокнисті відходи 
промисловості, при цьому здешевлюється виробництво, і підвищуються деякі 
фізико-механічні властивості асфальтобетону. 
Деякі зарубіжні фірми пропонують застосовувати як добавки відходи 
виробництва – капронові, поліетиленові, поліпропіленові волокна. При їх 
24 
 
використанні спостерігається покращення технологічних та фізико-механічних 
якостей асфальтобетонів. 
У Німеччині під час будівництва окремих ділянок доріг використовували 
мастичний асфальтобетон, модифіковані відходами текстильного виробництва із 
загальною часткою відходів у суміші до 2 % [30]. Зазначалося підвищення 
пружності, зменшення деформативності, висока стійкість до низьких температур. 
Однак спостерігалося і збільшення вологоємності. 
У США при укладанні асфальтобетону та при ремонті доріг у мастичних 
асфальтобетонних сумішей використовувалося в'яжуче з додаванням синтетичних 
волокон довжиною близько 9-10 мм [31], що позитивно вплинуло на 
тріщиностійкість. У разі застосування синтетичних волокон потрібний жорсткий 
контроль температурного режиму. При низькій температурі приготування волокна 
не розтягуються і погано перемішуються, а за дуже високої – розпадаються. 
Вчені вважають, що перспективним могло б бути виробництво мастичного 
асфальтобетону не зі стабілізуючою добавкою, а з комплексною структурною 
добавкою. Дана добавка повинна містити полімерний модифікатор, так і 
стабілізуючий і одночасно армуючий компонент. Таким чином, відбувається і 
підвищення якості в'яжучого та стабілізація сумішей, що може спростити 
технологію та вартість мастичного асфальтобетону. 
Однією з таких добавок може служити стабілізатор РТЕП, що є 
багатокомпонентною композицією на основі поліолефінового полімерного носія, 
що містить дорожній бітум, термоеластопласти, гумову крихту, поверхнево-активні 
речовини (ПАВ) і антиоксиданти. 
 У порівнянні зі звичайним асфальтобетоном суміш, що містить РТЕП, менш 
схильна до пластичних деформацій, утворення колії та руйнувань. Однак, 
недоліком зазначеної мастичної асфальтобетонної суміші з добавкою РТЕП є 
недостатня стійкість до розшаровування в процесі транспортування та 
завантаження-вивантаження, що визначається за показником стікання в'яжучого 
згідно з ДСТУ. Однорідність суміші, що оцінюється за коефіцієнтом варіації 
показника межі міцності при стисканні при температурі 50°С і за значеннями 
середньої щільності стає низькою, що знижує тривалу водостійкість і довговічність 
покриття з мастичного асфальтобетону. 
Більшість пропонованих стабілізуючих добавок для мастичного 
асфальтобетону виготовляється з целюлозних волокон, різних гумових 
25 
 
модифікаторів та відходів промисловості. Загальним недоліком більшості добавок, 
що використовуються, є підвищена вартість. 
При виробництві мастичних сумішей на Україні застосовуються все 
стабілізуючі добавки, запропоновані вітчизняному ринку [17, 20]. Більшість 
мастичних асфальтобетонних сумішей випущено із застосуванням добавки Viatop-
66. 
1.5 Використання найсучасніших матеріалів у складах асфальтобетонів та 
модифікованих асфальтобетонів 
Одним із перспективних напрямів підвищення якості та довговічності 
асфальтобетонів, і в тому числі, мастичних асфальтобетонів, на нашу думку, є 
можливість застосування у складах пористих мінеральних матеріалів. 
Ще з середини 40-х і до кінця 60-х років минулого століття багатьма 
дослідниками велися роботи із застосування маломіцних вапняків як наповнювачів 
в асфальтобетонах [4, 24]. Маломіцні вапняки, як відомо, мають досить високу 
пористість і, як наслідок, підвищену бітумоємність. Тим не менш, склади з 
використанням маломіцних вапняків марок 400 - 600 характеризуються високими 
фізико-механічними та експлуатаційними показниками (міцністю та 
теплостійкістю), але мають низьку водостійкість. 
На сьогоднішній день металургійна промисловість у процесі випуску 
основної сировини також виробляє велику кількість відходів виробництва, таких як 
пористі шлаки, пемза, шлам мокрого газоочищення доменного та конверторного 
виробництва, відходи виробництва шлаковати, агломераційний пил, які знаходять 
застосування у складах асфальтобетону як заповнювачі . Розробкою складів 
асфальтобетонів зі застосуванням відходів металургійної промисловості займалися 
багато вчених [25]. 
Так, досліджували асфальтобетони, у складі яких в якості заповнювача та 
мінерального порошку використовувалися відходи металургійної промисловості 
(шлак ОЕМК, шлам мокрого газоочищення доменного виробництва та 
конверторного виробництва НЛМК, корольки та обрізки шлаковати тощо). 
Представлені результати використання у будівництві доріг зол та шлаків 
ТЕС. Показано можливість застосування золи-винесення теплових електростанцій: 
– як активну мінеральну добавку при зміцненні кам'яних матеріалів та ґрунтів 
вапном або цементом; 
– окремого та повноцінного в'яжучого для зміцнення місцевих матеріалів та ґрунтів; 
– у ролі мінерального порошку у складах асфальтобетонів. 
26 
 
Перспективним напрямом у розвитку дорожнього будівництва є 
використання у складах асфальтобетонів та бітумомінеральних композицій легких 
пористих заповнювачів та наповнювачів. В даний час існує досвід застосування 
таких матеріалів та складів на їх основі у конструкціях дорожнього одягу. 
У своїх роботах Сухоруков Ю.М., Білоусов В.М. пропонують для зменшення 
товщини конструктивних шарів дорожнього одягу використовувати штучні та 
природні теплоізоляційні матеріали з присутністю цементу у малих дозах [26]. У 
підстилаючому шарі дорожньої конструкції можливе застосування таких пористих 
матеріалів як аглопорит, керамзит, шлакова пемза та ін без використання в'яжучого; 
в підставах дорожнього одягу – оброблені мінеральними в'язкими, а безпосередньо 
в покритті – оброблені органічними в'язкими. При цьому автори вказують на 
позитивний досвід застосування вищеописаних шарів у дорожніх конструкціях. 
Діяльність Салмінена Е.О. [26] показано позитивний досвід застосування 
керамзиту в дорожньому будівництві Фінляндії. Є досвід застосування аглопориту 
як матеріал для конструктивних шарів покриття. 
У світовій будівельній практиці використовується перліт та бітумоперлітові 
композиції. У ряді робіт викладено характер зміни фізико-механічних властивостей 
та релаксаційної здатності асфальтобетону залежно від обсягу пористого 
мінерального порошку (з перліту) та бітуму у суміші. Але включення перлітового 
пилу спричиняє підвищення бітумоємності. 
У Франції проведено дослідження асфальтобетонних сумішей із 
застосуванням обпалених спучених сланців розміром 6-10 мм [26]. У ході 
спостережень було виявлено, що даний пористий матеріал у теплу пору року 
піднімається до поверхні і тим самим під час зношування підвищує шорсткість 
покриття. 
Так запропоновано використовувати у складі асфальтобетонів дорсил 
(дорожній ситал), пористий штучний матеріал. Даний матеріал забезпечує 
підвищену шорсткість та яскравість покриття. Ярцев В.П., Грушо-Новицька О.О. з 
метою підвищення фізико-механічних та експлуатаційних показників бітумної 
мастики запропонували включати до складу суміші, як наповнювач, керамзитовий 
пил, що утворюється в ході виробництва керамзиту [28]. Керамзитову пил додавали 
в нагрітий до температури плавлення бітум обсягом 20, 30, і 50 мас. частин. У 
процесі випробувань було виявлено, що найбільш ефективний вплив на міцність та 
жорсткість бітуму мають малодисперсні відходи керамзиту. Найбільш 
27 
 
оптимальний ефект отримано при використанні 20 мас. частин керамзитового пилу 
фракції менше 0,315 мм. 
Так, до складу бітумомінеральних композицій включали відходи 
виробництва керамзиту (керамзитовий пил). При цьому був підібраний 
раціональний склад асфальтобетону типу Г, в результаті чого спостерігалося 
підвищення якості міцності, тріщиностійкості і водостійкості. 
Показано можливість використання в асфальтобетонній суміші піритних 
недогарків як наповнювач. Дані відходи повністю відповідають своїм властивостям 
стандартним вимогам для мінеральних порошків. Застосування піритних 
недогарків дає можливість одержувати активовані мінеральні порошки, що 
відповідають відповідним вимогам. До всього іншого спостерігається підвищення 
міцності та водостійкості асфальтобетонів та мастичних асфальтобетонів на їх 
основі. 
Борисенко Ю.Г., Солдатовим О.О. та ін. [29] досліджено можливість 
застосування високодисперсних відходів дроблення керамзиту в якості 
мінерального порошку для легких та щільних бітумомінеральних композицій. 
Зазначено, що застосування цього матеріалу сприяє значному збільшенню міцності, 
тріщиностійкості, теплостійкості та зсувостійкості асфальтобетонів на їх основі. 
Представлено теоретичне обґрунтування ефективності застосування 
високопористих матеріалів (у тому числі керамзитового піску) як заповнювачів 
легких гарячих асфальтобетонів. 
Висоцькою М.А., Кузнєцовим Д.К [34, 35] розглянуто особливості 
структуроутворення бітумомінеральних композицій із застосуванням пористих 
наповнювачів (перліту, керамзиту, цеоліту). Виявлено визначальний вплив 
пористості мінеральних порошків на їхню структурну здатність щодо бітуму та 
доведено ефективність використання пористих мінеральних порошків з високим 
вмістом кислотних центрів для створення щільних структур асфальтобетонів. 
При цьому спостерігається підвищення показників міцності, водостійкості та 
зниження водонасичення. 
 
Висновки за розділом 1 
Виконано огляд зарубіжної та вітчизняної наукової літератури, патентної та 
технічної документації задля обґрунтування доцільності застосування пористих 
порошкових матеріалів у складах мастичних асфальтобетонних сумішей для 
28 
 
забезпечення підвищення якості мастичних асфальтобетонів та зниження сегрегації 
суміші; 
Застосування пористих матеріалів для приготування асфальтобетонних 
сумішей (як заповнювачів та наповнювачів) є одним з перспективних напрямків для 
отримання дорожніх покриттів з підвищеними фізико-механічними та 
експлуатаційними властивостями. Застосування пористих матеріалів сприяє 
поліпшенню характеристик міцності, підвищенню зсувостійкості, 
тріщиностійкості, водостійкості. Підвищення цих властивостей обумовлюється 
особливостями взаємодії пористих матеріалів з органічним в'язким. Крім того, 
однією з особливостей взаємодії пористих матеріалів є вибіркова фільтрація 
компонентів бітумного в'яжучого в пори матеріалу. Застосування 
високодисперсних пористих порошкових матеріалів у мастичних асфальтобетонах 
сприятиме підвищенню якості матеріалу, зниженню сегрегації суміші (за рахунок 
процесу вибіркової фільтрації) та зниженню собівартості виробництва матеріалу. 
  
29 
 
РОЗДІЛ 2. АНАЛІЗ ДОСВІДУ ЗАСТОСУВАННЯ ПОДРІБНЕНИХ 
ПОРИСТИХ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ КОНСТРУКТИВНО- 
ТЕХНОЛОГІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МАСТИЧНИХ БЕТОНІВ НА 
ОСНОВІ МОДИФІКОВАНИХ АСФАЛЬТОВИХ В’ЯЖУЧИХ 
2.1 Аналіз особливості взаємодії бітуму з подрібненими матеріалами 
При вивченні структури асфальтобетонів, бітумомінеральних композицій із 
застосуванням пористих порошкових матеріалів необхідно враховувати фізичні, 
фізико-хімічні та хімічні особливості взаємодії пористого мінерального матеріалу з 
в’яжучою речовиною, які є одними з визначальних факторів структуроутворення 
композицій на органічному зв’язуючому. 
2.1.1 Рух рідини у пористих тілах 
У більшості випадків приготування та укладання гарячих асфальтобетонних 
сумішей виробляють за досить високих температур (140-160оС). В цих умовах бітум 
переходить у рідкий агрегатний стан, тобто має властивості ньютонівської рідини. 
Для опису взаємодії бітуму з пористими тілами в таких умовах найбільш 
підходящим є закон Стокса, який описує рух в'язкої рідини в циліндричному 
капілярі [35]. 
Якщо припустити, що перебіг рідини по циліндричному капіляру радіусом r і 
довжиною l ламінарне, при якому кожен шар рідини тече з певною швидкістю, що 
зростає від нуля до uмакс, то згідно із законом Ньютона, сила внутрішнього тертя, на 
циліндричній межі руху радіусом x, буде дорівнювати [35] 
Fтр = - η s du/dx = -η2π xl du/dx,                   (2.1) 
де s – площа циліндра із рідини, x – радіус циліндра, l – довжина циліндра; du/dx – 
градієнт швидкості руху рідини у напрямку з поверхні до осі циліндра. 
На механізм руху рідини у капілярах впливають такі фактори, як перепади 
тиску, електрична сила, сила тяжіння. Так як нами розглядається рух рідини в 
капілярі, то ці сили будуть практично однаково впливати на характер руху. У 
такому разі найбільш оптимальним є вивчення руху рідини, що виникає під дією 
перепадів тиску Δp. Значення сили, що виникає, дорівнюватиме[35] 
Fp = Δp π x2.                                 (2.2) 
При ламінарному і рівномірному русі сила тертя дорівнюватиме силі, що діє при 
перепаді тиску. 
Якщо уявити, що швидкість руху рідини безпосередньо біля стінки циліндра 
дорівнює нулю (u = 0 де x = r), то максимальну швидкість в центрі капіляра можна 
уявити, як 
                                                   uмакс = Δp πr2 / (4η l).            (2.3) 
30 
 
Однак, для більш точного розуміння та опису даного процесу необхідно 
враховувати гідродинамічні характеристики пористих тіл. Найважливішою 
гідродинамічною властивістю пористих тіл є їхня проникність. Для оцінки 
проникності потоку рідини чи газу через пористе тіло користуються законом Дарсі 
iv = k Δp / (η l) ,              (2.4) 
де iv = V/(s τ) – об'ємний потік рідини чи газу, тобто. об'єм (V) рідини або газу, що 
проходить через одиницю поверхні (s) тіла за одиницю часу (τ); η - в'язкість 
речовини; k – коефіцієнт проникності [35]. 
Одним із поширених процесів перенесення маси рідини в пористі тіла є капілярне 
просочення, що виникає під дією капілярних сил і, частково, гідростатичного тиску. 
Капілярне просочення є процес підняття рідини по капілярах пористих тіл під дією 
капілярного тиску pк, спрямованого проти гідростатичного тиску pг. Різниця тиску 
у відкритих капілярах представлятиме наступне [35] 
Δp = pк - pг = 2σ (cos θ) / r - ρ g l sinα            (2.5) 
де σ – поверхневий натяг рідини; θ – крайовий кут змочування; l - довжина 
заповненої рідиною ділянки капіляра в даний момент; α – кут нахилу капіляра. 
При взаємодії в'яжучого з пористими тілами відбувається процес дифузії, що 
супроводжується набуханням. Набухання також є одним із процесів перенесення 
рідини усередину твердого тіла. Відмінність набухання від капілярного просочення 
полягає в тому, що набухання - процес дифузійний, його рушійна сила - градієнт 
хімічного потенціалу рідини (або осмотичний тиск) і супроводжується збільшенням 
об'єму і маси твердого тіла. Набухання супроводжує як дифузію рідини в пористі 
тіла, а й сольватацію макромолекул. 
Існує велика різноманітність процесів перенесення компонентів розчинів у 
капілярах пір, які обумовлюються умовами перенесення, рушійною силою, а також 
специфікою компонентів та розмірами та конфігурацією пір. 
Дифузійний режим перенесення речовини залежить від різниці хімічних 
потенціалів та різниці його концентрації. Дифузія буває об'ємна, кнудсенівська, або 
молекулярна, активована та поверхнева [35]. 
Відповідно до закону Фіка об'ємна дифузія протікає вздовж капіляра за умови 
суцільності середовища та наявності різниці концентрацій розчинів: 
iдіф = - D Δc / l,                         (2.6) 
де D – коефіцієнт дифузії; Δc - різниця концентрацій уздовж капіляра на відстані l. 
Дифузійний потік пористого тіла, що припадає на одиницю площі перерізу 
тіла при відомому загальному перерізі капілярів (пористість П) і коефіцієнт 
звивистості для капілярів дорівнює: 
iΣ диф = - (D П Δc) / (δ l) .                  (2.7) 
31 
 
Якщо в макропорах переважно відбуваються процеси об'ємної дифузії, то 
мікропор характерна активована дифузія. Мікропори характеризуються 
підвищеною адсорбційною здатністю та сорбують більшу частину активних 
компонентів бітуму. Мікропори вбирають молекули, які можна порівняти з 
розмірами пор. Однак даний процес відбувається за умови, що молекули речовини, 
що вбирається, володіють високою енергією активації. 
Великий вплив на механізм перенесення речовини через капілярно-пористе 
тіло має поверхнева дифузія. Як правило, поверхнева дифузія є наслідком 
перенесення компонентів рідини в процесі руху молекул на межі розділу фаз і 
спрямована від більших концентрацій речовини до менших [35]. 
Процес перенесення речовини здебільшого виражається узагальненим 
рівнянням. Це пов'язано з тим, що фактично у всіх пористих тілах присутня безліч 
капілярів неправильної форми, що ускладнює опис цього процесу лише однією 
моделлю. Механізм перенесення речовини в пори матеріалу можна описати 
наступним виразом: 
i = - Dекв dc/dx,                              (2.8) 
де Dекв - еквівалентний (ефективний) коефіцієнт дифузії, що враховує 
різноманітність механізмів перенесення у цій системі; dc/dx – градієнт тиску. 
Ефективний коефіцієнт дифузії, порівняно з описаними вище, багато в чому 
визначається властивостями пористої структури тіла. 
Виходячи з вищевикладеного, слід, що закони перебігу рідини в пористих 
тілах щодо асфальтобетонів і бітумомінеральних композицій, модифікованими 
пористими мінеральними матеріалами, відіграють важливу роль у розумінні 
процесу їх структуроутворення, прогнозування та регулювання їх властивостей і 
мають високу практичну значимість при проектуванні складів афальтобетонних 
сумішей із заданими фізико-механічними та експлуатаційними показниками.  
2.1.2 Адсорбційні процеси 
Адгезія між наповнювачем і матрицею є основною умовою для одержання 
композиційного матеріалу, у тому числі і бітумомінерального. Велике значення 
формування структури і властивостей композиційних матеріалів надають 
поверхневі явища, які відбуваються на межі контакту пористого матеріалу 
(субстрату) і органічного в'яжучого (адгезиву), і навіть величина адгезії пористим 
матеріалом зв’язуючого. При цьому, розуміння механіки взаємодії різних 
складових композиту дозволяє виявити шляхи спрямованого регулювання 
властивостей та їх оптимізації стосовно технічних вимог та умов використання 
даного матеріалу у виробі, конструкції тощо. 
32 
 
Розмір адгезії між двома тілами зумовлюється діючими міжмолекулярними 
силами. Підвищення величини сил взаємодії між молекулами в'яжучої речовини і 
мінерального матеріалу призводить до підвищення властивостей міцності 
одержуваного матеріалу. У композиційних матеріалах на органічному сполучному 
адгезія відбувається переважно під впливом фізичних та фізико-хімічних сил 
взаємодії (ван-дер-ваальсових сил). У бітумомінеральних композиціях, що 
включають пористі мінеральні матеріали, на величину адгезії в'яжучого 
мінеральними матеріалами вирішальне значення можуть надавати наступні 
фактори: 
- Морфологія твердої поверхні. Відомо, що чим більша площа взаємодії між 
адгезивом і субстратом, тим вище величина адгезії незалежно від діючих сил між 
фазами. Якщо адгезив є розчин, рідина або емульсія, то на величину площі 
фактичного контакту впливають такі фактори, як змочування, здатність адгезиву 
заповнювати нерівності твердої поверхні, витісняючи при цьому повітря. Якість 
контакту, а, отже, і адгезія між взаємодіючими поверхнями залежить від морфології 
поверхні субстрату, його мікрорельєфу, топографії та чистоти; 
- Особливості формування контакту. Більша повнота контакту адгезиву із 
субстратом веде до підвищення кількості взаємодіючих функціональних груп. 
Враховуючи, що поверхня пористих тіл поцяткована безліччю пір, тріщин і 
борозенок, то внаслідок їх заповнення адгезивом фактична площа контакту значно 
збільшується. Такі заглиблення можна прирівняти до капілярів і тоді з метою оцінки 
глибини затікання в них адгезиву можна застосувати відомі рівняння капілярного 
підняття. Для рідини щільністю ρ, що має поверхневий натяг σ і кут змочування 
даної поверхні φ, висота підняття h у капілярі діаметром d визначається рівнянням: 
h = (4σ cosφ) / (ρdg),                  (2.9) 
де g - прискорення вільного падіння. 
Висота підняття рідини між двома паралельними пластинками із зазором α 
визначається за формулою [35]: 
h = (2σ cosφ) / (ραg).                (2.10) 
Відповідно до наведених залежностей слідує, що висота капілярного підняття 
прямо пропорційна поверхневому натягу рідини та cosϕ, тобто залежить від 
термодинамічних чинників. З іншого боку, чим менше діаметр капіляра чи зазор, 
тим вище капілярне підняття. Підняття рідини відбувається до тих пір, поки 
капілярний тиск не врівноважиться гідростатичним тиском стовпа рідини, що 
піднялася [35]; 
- Дифузійні процеси на межі розділу. Дифузія між адгезивом і субстратом у 
багатьох випадках не обмежується адсорбцією полімерних молекул на твердій 
33 
 
поверхні або мікрореологічними процесами у в'язкотекучому та в'язкопружному 
адгезивах. У процесі дифузії система може зазнавати подальших глибших змін, що 
призводять у граничному випадку до зникнення межі розділу фаз [35]. 
Процес дифузії між адгезивом та субстратом відбувається не завжди, проте 
при взаємодії пористих субстратів таке явище є досить характерним і в цьому 
випадку необхідно враховувати вплив дифузії, оскільки одностороннє або взаємне 
проникнення фаз забезпечує більш повний молекулярний контакт і, отже, більшу 
міцність зв'язку. 
Необхідно брати до уваги не тільки дифузію макромолекул, а й дифузію через 
границю розділу різних низькомолекулярних речовин, а саме різних інгредієнтів, 
що входять до складу адгезиву та субстрату, домішок, що не прореагували 
мономерів і т.п. 
Результатом дифузії цих речовин можуть бути зміни властивостей міцності 
адгезиву і субстрату, що безпосередньо впливає на величину адгезійної міцності. 
Вважають, що рушійною силою дифузії є градієнт концентрації [35]. Однак 
переміщення, яке викликається градієнтом концентрації, що призводить до 
поступової гомогенізації системи, не вичерпує всіх можливих проявів цього 
складного процесу. Найчастіше при дифузії відбувається вирівнювання 
концентрацій, а зворотний ефект, який характеризується подальшим поділом 
компонентів системи (виборча фільтрація). З огляду на це можна вважати, що 
рушійною силою дифузії швидше буде різниця термодинамічних потенціалів. 
Рівновага термодинамічних потенціалів досягається внаслідок руху атомів 
(молекул) [35]. 
На дифузію (а також на коефіцієнт дифузії) макромолекул значну дію надає 
молекулярна вага дифузної речовини (пенетранту). Чим вище молекулярна вага 
полімеру, тим більше перешкод для дифузії. 
Таким чином, підвищення адгезії між мінеральною частиною та органічним 
в’яжучим органомінеральним композиційним матеріалом можливе: 
– при збільшенні площі фактичного контакту між адгезивом та субстратом 
(наприклад, застосовуючи мінеральні матеріали з підвищеною питомою 
поверхнею); 
  – при більшій повноті контакту адгезиву із субстратом, що забезпечить взаємодію 
більшої кількості функціональних груп. Так, площа контакту збільшується при 
заповненні адгезивом пір, тріщин і борозенок субстрату; 
- враховуючи, що у разі застосування пористих субстратів дифузійні явища між 
адгезивом і субстратом є характерними, необхідно враховувати вплив дифузії, 
оскільки одностороннє або взаємне проникнення фаз забезпечує більш повний 
34 
 
молекулярний контакт і, отже, більшу міцність зв'язку в структурі одержуваного 
композиту. 
2.1.3 Вибіркова фільтрація 
Взаємодія бітуму з пористими матеріалами характеризується рядом 
особливостей, зумовлених, з одного боку, характером поверхні та структурою 
адсорбенту (розміром та розташуванням пір), а з іншого – особливостями бітуму 
(активністю та груповим складом) [4]. При переході бітуму в плівковий стан 
відбувається мимовільне ущільнення під впливом внутрішньомолекулярного 
зчеплення і поверхневих сил тяжіння. У цьому відбувається синерезис бітуму зі 
зміною фазового складу: з гелю виділяється рідке середовище – олії, легкі смоли як 
розчину з дуже малою концентрацією асфальтенів. В результаті при застосуванні 
пористих мінеральних матеріалів спостерігається виборчий фільтраційний ефект 
проникнення складових частин бітуму в пори мінеральних частинок (виборча 
фільтрація). Глибше в пори проникають олії, ближче до поверхні смоли та на 
поверхні адсорбуються в основному асфальтени. Сорбція і фільтрація відбуваються 
одночасно, отже, утворення плівок, що грають роль структурних зв'язків системи, 
відбувається за участю обох процесів [35]. 
При дослідженні структуроутворення асфальтобетонів на низькоміцних 
вапняках-черепашниках С.М. Атояном було виявлено, що при змішуванні з 
бітумом крупнозернистих мінеральних матеріалів, що володіють дуже розвиненою 
внутрішньою поверхнею, сорбційні процеси мають значний вплив у вигляді зміни 
структури плівки бітуму, що обволікає, внаслідок виборчої дифузії його складових 
частин [35]. В результаті бітум у системі асфальтобетону знаходиться в різних 
якісних формах, обумовлених фізико-хімічними сорбційними процесами, що 
виникають при взаємодії між бітумом та мінеральним матеріалом. Відповідно до 
[35] при об'єднанні бітуму з вапняковим мінеральним порошком найбільш рухома 
частина бітуму з зруйнованою в результаті синьорезису структурою 
розташовується на внутрішній поверхні частинок (у мікропорах) і утримується 
капілярними силами поверхневого натягу. Для дифузії бітуму в мікропори діаметр 
їх повинен бути не менше 0,05 мк, що відповідає розміру найдрібніших пір у 
вапняках. У великі пори бітум проникає без фракціонування, але потім цей процес 
триває, так як вапняки мають систему сполучених пір різної величини. Внаслідок 
міграції найменш в'язких складових бітуму на зовнішній поверхні адсорбенту 
утворюється мономолекулярна, зміцнена сольватна оболонка, що складається з 
концентрованого розчину асфальтенів, асфальтогенових кислот та їх ангідридів. 
При дотику суміжних оболонок створюються просторові структурні зв'язки, 
що є основою процесу структурування бітуму. Внаслідок значної напруженості 
35 
 
силового поля реагуємої поверхні мінеральних частинок між зонами контакту 
сольватованих оболонок міцели бітуму також щільно фіксуються, причому 
товщина цих шарів може у багато разів перевищувати товщину мономолекулярного 
хемосорбційного шару. З поступовим зменшенням концентрації молекулярних 
адсорбційних сил структуровані оболонки поступово перетворюються на шари 
об'ємного бітуму з непорушеною структурою, тобто. в'язкість і щільність бітуму 
поступово зменшуються, вирівнюючись із властивостями вихідного бітуму. 
В результаті взаємодії бітуму з частинками вапняку, а особливо з частинками 
вапнякового мінерального порошку, згідно з дослідженнями [35], створюється 
пружна система, з властивостями, що мало змінюються, в широкому діапазоні 
температур, в основному визначальна структурно-механічні властивості 
асфальтобетону в початковий період його служби в покритті. 
Шорсткість і пористість підвищують сорбційну ємність порошків [35], так як 
взаємодія бітуму з мінеральним порошком зумовлено головним чином дуже 
розвиненою внутрішньою поверхнею зерен поряд з розвиненою поверхнею самих 
зерен. Пористі активні порошки мають більш високу структуруючу дію, ніж 
інактивні щільні. Найбільш сприятливою умовою для протікання хемосорбційних 
процесів є наявність на поверхні мінеральних частинок ребер, піків, гострих граней, 
а для фізичної адсорбції - "ям", заглиблень, мікротріщин. 
Очевидно, що основні особливості процесу структуроутворення 
бітумомінеральних композицій на основі штучних пористих легких наповнювачів 
будуть аналогічні особливостям структуроутворення асфальтобетонів на основі 
низькоміцних вапняків, викладеним вище. 
Штучні пористі наповнювачі є високопористими матеріалами, що мають 
високу відкриту і закриту пористість. Наявність великої кількості пір обумовлює 
дуже високу питому поверхню таких матеріалів. 
Таким чином, пористі мінеральні тіла (наприклад, низькоміцні вапняки, 
високодисперсні відсіви дроблення керамзиту, перліту) будуть мати високу 
сорбуючу здатність. Цей ефект можна використовувати в МА, наприклад, для 
зниження сегрегації (стікання) в'яжучого. 
Відповідно до фізико-хімічних уявлень про фізичну адсорбцію в пористих 
композиціях, пори, залежно від розміру, виконують такі функції: мікропори – 
адсорбційну; проміжні пори (мезопори) – адсорбційну (на внутрішній поверхні пор 
сорбується компонент, що поглинається) і транспортну (перенесення молекул 
поглинаємого компонента до мікропорів, де сорбується його основна кількість); 
макропори - транспортну (перенесення поглинаємого компонента до мікро- і 
мезопорам). 
36 
 
Пористі мінеральні матеріали, такі, наприклад, як керамзитовий гравій або 
пісок (особливо подрібнений) можна віднести до змішаних сорбентів, так як зерна 
керамзиту мають наявність різних розмірів - від мікропор до макропор. Мікропори 
відрізняються високим адсорбційним потенціалом, завдяки чому в них сорбується 
значна частина поверхнево-активних компонентів бітуму. Сорбційні процеси, що 
відбуваються при взаємодії пористих адсорбентів з бітумом, можуть бути 
охарактеризовані так: асфальтени адсорбуються на поверхні мінеральних частинок, 
смоли сорбуються в дрібних порах, що знаходяться на поверхні частинок [4]. 
Встановлено, що найменш поверхнево-активний і найменш в'язкий компонент 
бітуму - олії, можуть проникати по капілярах всередину матеріалу. 
Аналіз досліджень структури бітумів показав, що одним із складових 
елементів бітумного в'яжучого - асфальтенам - властива слабовиражена 
кристалічність. Ці утворення оточені хімічно інертною масляною оболонкою, що 
перешкоджає ефективному прояву енергетичної здатності хімічно активних 
функціональних груп, що входять до складу смолисто-асфальтенових комплексів 
[27]. Так як функція масел у складі бітумів полягає у зниженні старіння в'яжучого, 
то з підвищенням вмісту масел процес полімеризації бітумів «заморожується». В 
асфальтенах, крім реакційних функціональних груп, є також стабільні радикали, які 
можуть активно вступати в реакції за відсутності масляної оболонки. Таким чином, 
можливо, що реакційна здатність найбільш хімічно активних компонентів бітуму 
блокована інертною масляною оболонкою [27]. Існує думка, що наявність високої 
кількості олій знижує адгезійну здатність бітуму при взаємодії з мінеральними 
матеріалами, використовується лише частина реакційно-хімічного потенціалу 
асфальтогенових кислот та їх ангідридів. Підвищення енергії активації стосовно 
пористих матеріалів досягається збільшенням дисперсності та фізико-хімічної 
активності. Один із можливих способів підвищення енергії Гіббса – 
механоактивація (подрібнення). 
Резюмуючи вищевикладене, слід зазначити такі особливості взаємодії 
пористих матеріалів (зокрема порошкових) з бітумним в’яжучим. У ході дифузії 
бітуму в мікропори проникають найменш активні та найлегші за молекулярною 
вагою компоненти, порівняні з розмірами пір – олії, ароматичні вуглеводні. 
Результатом вибіркової фільтрації є збагачення бітуму найбільш в'язкими та 
активними компонентами – асфальтенами та смолами, що веде до підвищення 
адгезії та в'язкості бітуму. На величину адгезії також великий вплив надають 
особливості поверхні пористого наповнювача, що застосовується, що володіє 
високою питомою поверхнею, дисперсністю, складною топографією. Вищезгадані 
особливості пористих наповнювачів можуть бути ефективно використані в 
37 
 
мастичних асфальтобетонах, наприклад для зниження стікання бітуму, підвищення 
фізико-механічних та експлуатаційних властивостей мастичного асфальтобетону. 
2.2 Аналіз можливості підвищення зсувостійкості та остаточної міцності 
мастичного асфальтобетону 
Властивості асфальтобетону як дорожньо-будівельного матеріалу на основі 
органічних в'яжучих (бітумів) багато в чому залежать від температури. Найбільш 
залежні від температурного режиму деформативні властивості асфальтобетону, такі 
як стійкість до зсуву, пластичність, тріщиностійкість. Ці властивості багато в чому 
залежать від поведінки в'яжучого в різних умовах. 
Зі збільшенням температури бітум стає менш в'язким, що спричиняє зниження 
зсувостійкості та міцності асфальтобетонного покриття внаслідок погіршення 
адгезії бітумного в'яжучого до поверхні мінерального матеріалу [4]. 
Для ефективної роботи асфальтобетону за різних експлуатаційних 
температур необхідно виконання наступних умов: достатня деформаційна стійкість 
при високих літніх температурах (тобто теплостійкість) та достатня деформативна 
здатність за низьких температурах (тобто висока тріщиностійкість) [4]. 
При високих літніх температурах неминуча поява різних деформацій 
дорожнього покриття: напливів, хвиль, колійності і т.д. Під впливом зростаємих 
транспортних навантажень в асфальтобетоні виникають високі горизонтальні 
зусилля, що досягають до величини вертикальних і що дорівнюють 0,6..0,8 МПа (за 
деякими сучасними даними та більше 1-1,3 МПа). Це викликає збільшення зсувних 
напруг у покритті та поява різних деформацій [4]. 
Як відомо, зсувостійкість асфальтобетонних покриттів тісно пов'язана з його 
міцністю. Підвищеної міцності за високих температур відповідають високі 
показники зсувостійкості дорожніх покриттів. 
Одним з найбільш ефективних способів механоактивації наповнювачів і 
заповнювачів є обробка матеріалу, що досягається дробленням, помолом, 
стиранням твердих тіл. Нові свіжоутворені поверхні за рахунок утворення безлічі 
ненасичених валентних зв'язків виявляють високу адгезійну активність. Певний 
внесок підвищення активності наповнювача при подрібненні дає його аморфізація. 
Висновки за розділом 2 
1. З аналізу огляду теоретичних досліджень взаємодії пористих матеріалів з 
органічними в'яжучими та процесів структуроутворення композицій на їх основі 
були виявлені такі особливості, які можливо використовувати для покращення 
якості та технологічності мастичного асфальтобетону: 
– при взаємодії пористих мінеральних матеріалів з органічною в'яжучою речовиною 
(бітумом) відбувається структурна зміна бітуму, в ході якої в залежності від 
38 
 
температури, кількості та розміру часу, відбувається модифікація складу та зміна 
концентрації, різних за молекулярною вагою та реакційною здатністю компонентів 
бітумного в'яжучого (масел, асфальтенів та смол). В результаті взаємодії 
відбувається процес вибіркової дифузії: у пори матеріалу мігрують легкі та 
найменш активні компоненти бітуму (ароматичні вуглеводні, олії) та бітум 
збагачується більш важкими та активними асфальтенами та смолами. Це дає 
можливість покращити взаємодію мінерального заповнювача та наповнювача з 
в'яжучим і, відповідно, підвищити фізико-механічні властивості асфальтобетону; 
– наведені вище особливості взаємодії пористих тіл з органічними в'яжучими 
дозволяють припустити, що модифікація мастичних асфальтобетонів пористими 
порошковими матеріалами (наприклад, керамзитовим або перлітовим порошками) 
може перешкоджати сегрегації суміші мастичного асфальтобетону. Це 
зумовлюється високими структуруючою та адсорбційною здібностями пористих 
порошків, які при взаємодії з в'яжучим можуть ефективно сорбувати та утримувати 
бітум на поверхні мінерального матеріалу при високих технологічних температурах 
за рахунок підвищення його в'язкості у процесі вибіркової фільтрації. Таким чином, 
зниження кількості неструктурованого бітуму в мастичну асфальтобетонну суміш 
дозволить знизити розшарування (сегрегацію). 
2. Під час обговорення робіт, присвячених підвищенню стійкості та міцності 
асфальтобетонів за високих експлуатаційних температур, виявлено наступне: 
- підвищення зсувостійкості та міцності асфальтобетону, у тому числі і мастичного 
асфальтобетону, можливе за рахунок збільшення внутрішнього тертя та зчеплення 
шляхом застосування у складах асфальтобетонів щебеню з гострокутною та 
гексагональною формою зерен, піску з відсіву дроблення; 
- застосування в мастичних асфальтобетонах пористих високодисперсних 
мінеральних порошків на основі керамзиту або перліту дозволить збільшити 
внутрішнє зчеплення за рахунок підвищення в'язкості бітуму в процесі вибіркової 
фільтрації. Крім того, розвинена шорстка гострогранна поверхня частинок 
зазначених високодисперсних пористих матеріалів сприятиме підвищенню 
зсувостійкості одержуваного матеріалу.  
  
39 
 
 
РОЗДІЛ 3. АНАЛІЗ СКЛАДІВ І ДОСЛІДЖЕНЬ АСФАЛЬТОБЕТОНІВ, 
МОДИФІКОВАНИХ ДОБАВКАМИ ТА ПОДРІБНЕНИМ ПОРИСТИМ 
ГРАВІЄМ 
 
3.1 Методика дослідження та характеристика вихідних матеріалів 
В аналізах експериментальних досліджень використовували склади 
мастичних асфальтобетонних сумішей, що включають: щебінь кубовидної форми з 
щільних гірських порід, пісок з відсіву дроблення гірських порід, активований 
мінеральний порошок, стабілізуючу добавку з целюлозних волокон, 
високодисперсні відсіви подрібнення керамзиту. Використовувався щебінь та пісок 
із відсіву дроблення гірських порід. Властивості піску та щебеню з відсіву 
дроблення наведені в таблицях 3.1, 3.2 та 3.3, 3.4 відповідно. 
 
Таблиця 3.1 - Зерновий склад піску з відсіву дроблення щебеню  
Зерновий склад 
Найменування матеріалів 
(пройшло через сито з отворами, мм), % 
 
10 5 2,5 1,25 0 ,63 0,315 0,16 0,071 
Пісок із відсіву дроблення 
95 77 53 42,5 28,5 23 14,2 4,1 
 
 
Таблиця 3.2 – Властивості піску з відсіву дроблення щебеню  
Фактичні Вимоги 
№ Найменування показників 
п/п  показники ДСТУ 
  
Справжня густина, кг/м3 
1 2631 - 
 
Середня густина, кг/м3 
2  2620 - 
4 Насипна густина, кг/м3 
1548 - 
 
Вміст пилоподібних і глинистих 
5 0,94 2 
частинок, % за масою, не більше 
6 М арка по морозостійкості, не нижче F150 F50 
   
Марка по дрібності, не менше 
7 1000 1000 
 
Марка по стиранності 
8 И1 И1 
 
 
 
40 
 
 
Таблиця 3.3 – Зерновий склад щебеню 
Найменування матеріалів Зерновий склад 
(пройшло через сито з отворами, мм), % 
20 15 10 5 
Щебінь фракції 5-10 мм 100 100 92,7 8,2 
Щебінь фракції 5-15 мм 100 62,9 26,2 8,2 
Щебінь фракції 5 -20 мм 90,9 46 25,2 2,0 
Як наповнювач застосовувався активований мінеральний порошок. Хімічний 
склад вихідної породи, з якої отримано активований (нафтовим бітумом за ДСТУ) 
мінеральний порошок, наступний: CaO - 58,4%; CO2 –38,2 %; SiO2 – 2,95 %; Al2O3 
– 0,28 %; MnO – 0,06 %; Na2O – 0,08 %; K2O – 0,03 % 
Властивості активованого мінерального порошку наведено у таблиці 3.5. 
Таблиця 3.4 - Властивості щебеню  
№ Найменування показників Фактичні Вимоги ДСТУ 
п/п  показники  
1 Вміст подрібнених зерен за масою, %, не 
85 ,8 85 
менше 
В міст зерен пластинчастої (лещадної) та 
2 
голчастої форми за масою, %, не більше 14,2 15 
 
4 Вміст зерен слабких порід масою, %, не 
2,78 5 
більше 
5 Вміст пилоподібних і глинистих частинок, 
0,9 2 
%, за масою не більше 
6 В міст глини в грудках, % за масою, не 
немає 0,25 
більше 
7 М арка по дрібності, не менше 
1000 1000 
 
8 Марка по стиранності И1 И1 
9 Марка по морозостійкості, не нижче 
F150 F50 
 
10 Марка за пластичністю (ДСТУ) Пл1 Пл1 - Пл2 
11 Марка з водостійкості (ДСТУ) В1 В1 - В2 
 
12 Насипна густина ρ 3
н, кг/м  1326 - 
 
 
41 
 
 
Таблиця 3.5 - Властивості активованого мінерального порошку  
Експеримен- Вимоги ДСТУ 
№ Найменування показників 
тальні 
п/п для МП-1 
 
показники  
Зерновий склад, % за масою  
1 дрібніше 1,25 100 не менше 100 
«0,315» 98,1  не менше 90 
«0,071» 81,7 не менше 80 
2 Пористість, % за обсягом, не більше 27 30 
Набухання зразків із суміші 
3 мінерального порошку з бітумом, % , 
не більше 0,37 1, 8 
 
В одостійкість зразків із суміші 
4 
мінерального порошку з бітумом 0,97 
5 П оказник бітумоємності, г 58 - 
 
Справжня густина, ρ, кг/м3 
6 2746 - 
 
Середня густина ущільненого 
7 1923 - 
порошку, ρm, кг/м3 
Н асипна густина, ρн, кг/м3 
8 1217 - 
 
9 Питома поверхня, S, см2/г 3080 - 
 
У роботі застосовувалися стабілізуючі добавки типу Viatop-66 (німецького 
виробництва), що є гранулами, що складаються з целюлозних волокон, просочені 
бітумом і спресовані між собою. Добавки випробовувалися згідно з ДСТУ (таблиця 
3.6). 
Таблиця 3.6 – Властивості стабілізуючої добавки Viatop-66 
Найменування показника Фактичні Значення показника за 
показники ДСТУ 
Вологість, % за масою  
 4,1 6 не більше 8,0 
Термостійкість при температурі 
220 °С зміни маси при прогріві 3,8 не більше 7,0 
Вміст волокон довжиною від 0,1 мм 
до 2,0 мм % 81 не менше 80 
С ередня довжина гранули, мм 2-10 - 
Розчинність у воді (при 20°С) нерозчинні - 
 
42 
 
  
Як в’яжуче використовувався бітум нафтовий дорожній БНД 60/90. 
Характеристики бітуму наведено у таблиці 3.7. 
Таблиця 3.7 - Властивості бітуму БНД 60/90  
Експериментальні 
№ Показник 
п/п  показники Вимоги ДСТУ 
  
Глибина проникнення голки, 
0,1 мм: 
1 
а) при 25оС; 75 61-90  
б) при 0оС 23 менше 20 
Т емпература розм'якшення 
2 
по КіК, оС 52 не менше 47 
Розтяжність, см 
3 при 25 оС 97 не менше 55 
при 0 оС 4 не менше 3,5 
Температура крихкості за 
4 
Фраасом, оС 
-19 не вище -15 
 
5 Температура спалаху, оС 239 не менше 230 
Зміна температури 
6 розм'якшення після 
прогріву, оС 3 5 
7 +0,3 
Індекс пенетрації, ІП Від -1,0 до +1,0 
 
Як модифікатори для мастичних асфальтобетонних сумішей дослідженнях 
застосовувалися порошки з керамзиту та перліту. Дані порошки являють собою 
високодисперсні відсіви дроблення керамзиту та перліту, отримані шляхом 
подрібнення в лабораторному кульовому млині. Для застосування у складах 
мастичного асфальтобетону відбиралися фракції менше ніж 0,16 мм. Зернові склади 
та властивості запропонованих матеріалів наведено у таблиці 3.8. 
 
 
 
 
 
43 
 
 
Таблиця 3.8 – Зернові склади та властивості керамзитового та перлітового порошків 
За експ. показниками Вимоги ДСТУ 
№ Найменування показників  до МП-1 
п/п    
керамзит перліт 
Зерновий склад, % за масою 
дрібніше  1,25 100 100 не менше 100 
1 ” 0,315 ” 100 100 не менше 90 
 
” 0,071 ” 82,5 80,1 не менше 80 
Пористість, ��пор, % за обсягом, 
2 
не більше 36 42 30 
 
3 Насипна густина, �� 3
н, г/см  0,88 0,28 - 
 
4 Питома поверхня, S, см2/г 5280 6453 - 
3
5 Справжня густин а, ��, г/см  2,57 2,24 - 
 
3.2 Методи випробувань 
При дослідженні властивостей порошків з керамзиту та перліту, 
стабілізуючих добавок, асфальтованого, мастичних асфальтобетонів 
використовувалися стандартні та нестандартизовані методи. 
3.2.1 Методи випробування порошкових матеріалів 
Питому поверхню високодисперсних керамзитового та перлітового порошків 
визначали за допомогою приладу Т-3, мал. 3.1. 
 
Мал. 3.1 – а) пневматичний поверхнестемір Т-3 (загальний вигляд); б) навішування 
проб мінеральних порошкових матеріалів: 1- керамзитовий, - перлітовий, 3-
активований вапняковий. 
В даний час відомо, що багато найважливіших властивостей фізичних тіл 
значною мірою визначаються станом їх поверхні. Властивості поверхневих шарів 
44 
 
істотно відрізняються від властивостей об'ємного матеріалу, що пов'язано з 
особливостями їх тонкої (атомарної) будови, взаємодії поверхні з атмосферою та 
тілами, що сполучаються [37]. Вивчення поверхневих шарів є одним із 
найважливіших завдань матеріалознавства, яке вирішується шляхом використання 
сучасних, зручних та інформативних методів досліджень. Одними з таких методів 
є атомно-силова мікроскопія (АСМ) та растрова електронна мікроскопія (РЕМ). 
Для детального вивчення структури та топографії поверхні досліджуваних 
керамзитового, перлітового та активованого вапнякового мінеральних порошків 
використовували метод атомно-силової мікроскопії. Перевагою методу досліджень 
АСМ є можливість отримання зображення з дуже високою роздільною здатністю, а 
також формування тривимірного зображення. Даний спосіб дозволяє спостерігати 
та оперувати малими об'єктами будови речовини, такими як атоми. 
Дослідження мікроструктури мінеральних порошків проводили на встановленні 
АFМ LIFE NT-MDT, (мал. 3.2). Принцип роботи атомно-силового мікроскопа 
заснований на взаємодії гострого зонда з поверхнею, що досліджується. 
Поверхні частинок сканували уривчасто-контактним методом з використанням 
кремнієвих кантилеверів HA NC (еталон), швидкість сканування 0,5 Гц. Даний 
режим роботи мікроскопа базується на використанні Ван-дер-ваальсових сил 
тяжіння. 
 
Мал. 3.2 – Атомно-силовий мікроскоп АFМ LIFE NT-MDT 
Для отримання більш повного уявлення поверхні порошкових матеріалів 
були проведені дослідження мікроструктури на растровому електронному 
мікроскопі Hitachi TM3000 (Японія, мал. 3.3). Растровий мікроскоп формує 
зображення об'єкта при скануванні його поверхні електронним зондом. Цей метод 
знайшов широке розповсюдження в порошковій металургії при дослідженні 
розмірів і форми частинок використовуваних металевих порошків. РЕМ мають 
45 
 
високу роздільну здатність, великий глибиною фокусу в поєднанні з наочністю 
зображення, що дозволяє досліджувати об'єкти з яскраво вираженим рельєфом 
поверхні. Завдяки високій якості зображення і великій глибині різкості з'являється 
можливість спостерігати деталі значно зміщені по оптичній осі. 
Дослідження АСМ та РЕМ дозволяють провести якісну оцінку топографії, 
форми, отримати уявлення про розміри частинок, пір, тріщин, вивчити геометрію 
поверхні, відкриту пористість, обсяги порожнин, отримати тривимірне зображення 
об'єкта у високій роздільній здатності. 
Дисперсність пористих порошкових мінеральних, що застосовуються в роботі. 
матеріалів (їхній інтегральний та диференціальний розподіл) визначали за 
допомогою лазерного аналізатора розмірів частинок Аска-Т (мал. 3.4). 
 
 
Мал. 3.3 – Растровий Мал. 3.4 – Лазерний аналізатор 
електронний мікроскоп розмірів частинок Аска-Т 
HitachiTM3000  
 
3.2.2 Методи випробувань стабілізуючих добавок 
Для стабілізуючих добавок визначали такі показники: 
вологість та термостійкість. 
Вологість W і термостійкість Тв волокон стабілізуючих добавок мастичного 
асфальтобетону визначали згідно з ДСТУ: 
– вологість волокон W, %: 
 
де g1 - вага дека, г; g2 - вага листа з волокнами, г; g3 – вага листа з волокнами після 
сушіння в сушильній шафі, г; 
– термостійкість волокон Тв, %: 
, 
де g4 - вага дека з волокнами після витримування в сушильній шафі при температурі 
(220±3)°С, г. 
46 
 
3.2.3 Методи випробувань в'яжучого 
Застосовувані в дослідженнях бітуми дорожні нафтові випробовували відповідно 
до вимог ДСТУ «Бітуми нафтові дорожні в'язкі. Технічні умови» згідно з методами 
випробувань бітумів. 
3.2.4 Методи випробувань асфальтов'яжучих 
У роботі досліджували наступні асфальтні в’яжучі для мастичних 
асфальтобетонних сумішей. Бітум + активований мінеральний порошок; бітум + 
активований мінеральний порошок модифікований подрібненим керамзитовим 
гравієм; бітум + активований мінеральний порошок модифікований перлітовим 
порошком. Для досліджуваних асфальтов'яжучих визначали такі властивості: 
пенетрацію на автоматичному пенетрометрі марки ПН-10Б згідно ДСТУ, 
температуру розм'якшення по КіК на приладі кільце та куля марки КіК-20М4 
3.2.5 Методи випробувань мастичного асфальтобетону 
Стійкість суміші до розшаровування визначали згідно з ДСТУ. Для цього 
приготовлену мастичну асфальтобетонну суміш поміщали в склянку і витримували 
протягом 60±1 хв у сушильній шафі при температурі 170оС. Потім витягали склянку 
і видаляли суміш, перевернувши склянку вгору дном, не струшуючи, на 10±1 
секунд. Потім охолоджували склянку протягом 10 хв і зважували з залишками 
в'яжучого та суміші, що прилипла до його внутрішньої поверхні. 
Стікання в'яжучого , %, визначали за формулою 
 
де g1, g2, g3 - маса склянки відповідно порожньої, із сумішшю і після її видалення, 
р. 
Міцність та теплостійкість мастичних асфальтобетонів за межами міцності при 
стисканні зразків при температурах 0°С (R0), 20°С (R20) та 50°С (R50). Зразки 
випробовувалися на електромеханічному пресі для випробування дорожньо-
будівельних матеріалів ДТС 06-50/100 (Мал. 3.5). 
 
Мал. 3.5 – Електромеханічний прес ДТЗ 06-50/100. 
47 
 
Водостійкість оцінювали за значеннями показників водонасичення W, 
набухання H, водостійкості kв та водостійкості при тривалому водонасиченні kвд. 
Випробовували зразки асфальтобетону із сумішей МА-10 та МА-15, 
виготовлені в стандартних сталевих циліндричних формах діаметром 71,4 мм, які 
ущільнювали вібруванням з подальшим доущільнення пресуванням на 
гідравлічному пресі МС-1000 згідно з ДСТУ. 
3.2.6 Визначення реологічних характеристик мастичного асфальтобетону 
Асфальтобетон при різних термоциклічних, динамічних, кліматичних 
впливах (нагрів, охолодження, транспортні навантаження, зволоження тощо) 
поводиться як пружно-в'язко-пластичне тіло. Тому при розрахунку та проектуванні 
асфальтобетонних покриттів важливо враховувати температурний вплив на їхню 
деформативність. Напружено-деформований стан асфальтобетону найповніше 
описує реологія – наука про течію матеріалів. У ході експериментальних 
досліджень визначали наступні реологічні параметри досліджуваних мастичних 
асфальтобетонів: коефіцієнт в'язкості �� 
коефіцієнт в'язкої податливості ��, час релаксації ��, час ретардації ��, 
кінетичні характеристики P1, P2 та P1/P2, модулі пружності Е. Реологічні 
параметри асфальтобетону визначали за методикою Я.М. Ковальова. З цією метою 
виготовляли циліндричні зразки мастичних асфальтобетонів двох марок МА-10 та 
МА-15 розмірами 71,5×71,5 мм. 
Зразки випробували на стиск при різних температурах. Для розрахунку реологічних 
характеристик вимірювали геометричні параметри зразків (висоту та діаметр) до і 
після випробування, а також фіксували межу міцності при стисканні. Швидкість 
руху плити преса під час випробування приймали = 0,005 см/с. 
Реологічні параметри розраховували за формулами: 
- Коефіцієнт в'язкості 
                         ,                         (3.4) 
де R - межа міцності при стисканні, МПа; h1 – висота зразка до випробування, см; 
Δh – різниця висот зразка до та після випробування (Δh = h1 – h2), 
см; Δh – різниця діаметрів до та після випробування (Δd = d1 – d2), см; 
- Коефіцієнт в'язкої податливості 
                                                                            ,                       (3.5) 
– час релаксації 
48 
 
                                                            ,                         (3.6) 
– час ретардації     
                                                                                ,                             (3.7) 
- Кінетичні характеристики 
          
де d1 – діаметр зразка до випробування. 
 
             
 
3.2.7 Методи визначення експлуатаційних характеристик мастичного 
асфальтобетону 
Морозостійкість досліджуваних мастичних асфальтобетонів визначали згідно 
з методикою ДСТУ. 
Зсувостійкість мастичного асфальтобетону оцінювалася за показниками 
коефіцієнта внутрішнього тертя tg�� та зчеплення при зрушенні Сπ. Для цього 
визначали максимальні навантаження при одночасному вимірі відповідних 
граничних деформацій стандартних циліндричних зразків при одновісному 
стисканні та стисканні спеціальним обтискним пристроєм за схемою Маршала. 
Тріщиностійкість оцінювали за межі міцності на розтяг при розколі Rp 
випробуванням зразків-циліндрів діаметром і висотою 71,4±1,5 мм. Визначення 
зносостійкості досліджуваних мастичних асфальтобетонів проводили шляхом 
оцінки стираності зразків ШМА-10 та МА-15, модифікованих подрібненим 
керамзитовим гравієм, на приладі ЛКІ-3М, призначеному для визначення стирання 
бетону та зносостійкості неглазурованих керамічних плиток. Ерозійні 
характеристики матеріалів (стираність бетону та зносостійкість неглазурованих 
керамічних плиток оцінюються величиною винесення маси випробуваного зразка з 
одиниці площі поверхні зіткнення зразка з стираючим тілом. Зазначені стандарти 
задають вимоги до конструктивних параметрів приладу та умов виконання 
вимірювань. 
49 
 
Сутність методу полягає у вимірі втрати маси випробуваного зразка при терті об 
стираюче дискове коло, що обертається в горизонтальній площині, виготовлене із 
сірого чавуну. На стираючу поверхню диска насипається абразивний матеріал. До 
випробуваного зразка прикладається вертикальне навантаження 0,06 МПа. Втрата 
маси оцінюється зважуванням зразків до та після випробування проходження 
заданого стандартами шляху стирання (числа обертів диска). 
Стирання асфальтобетону на колі стирання G в г/см2, характеризується втратою 
маси зразка, визначали з похибкою до 0,1 г/см2 для окремого зразка за формулою 
 
де m1 - маса зразка до випробування, г; m2 – маса зразка після 4 циклів 
випробування, г;  F - площа стирається грані зразка, см2. 
Довговічність мастичних асфальтобетонів визначали за методиці, викладеної у 
роботі Ю. І. Калгіна, сутність якого полягає в наступному. На першому етапі 
моделювали старіння при технологічний процес приготування мастичного 
асфальтобетону. При цьому суміші готували при гранично високій температурі 175-
180оС і витримували при цій температурі протягом 30 хв перед формуванням, потім 
виготовляли зразки. Для визначення початкових фізико-механічних властивостей 
частину виготовлених зразків випробовували за ДСТУ. На другому етапі зразки 
прогрівали в термостаті при температурі 70оС по 10 годин протягом місяця, що 
можна порівняти старіння асфальтобетонного покриття при експлуатації в спекотні 
дні літнього сезону. У ході третього етапу дослідження довговічності зразки 
водонасичували спочатку під вакуумом протягом 1,5 год, а потім 30 діб 
витримували у воді. Далі зразки поміщалися в кліматичну камеру та піддавалися 
поперемінному заморожуванню та відтаванню при температурі -20оС протягом 4 
годин і +20оС протягом 4 годин відповідно. Випробування проводили з 
використанням кліматичної камери "CM - -70/100 - 120ТВХ" (мал. 3.6). 
 
Мал. 3.6 - Кліматична камера "CM - -70/100 - 120ТВХ" 
Після 25, 50 та 100 циклів заморожування та відтавання визначали фізико-
механічні властивості зразків. Дані етапи дослідження довговічності моделюють 
один умовний рік експлуатації мастичного асфальтобетону у дорожньому покритті. 
50 
 
Старіння оцінювали за втратою міцності при випробуванні при 20°С (R20) і 50°С 
(R50), а також зміни водонасичення, водостійкості kв і водостійкості при тривалому 
водонасичення kвд. 
3.3 Дослідження особливостей топографії поверхні та дисперсності пористих 
порошкових матеріалів 
Для вивчення топографії та мікрорельєфу поверхні досліджуваних пористих 
порошків на основі керамзиту, перліту та вапняку використовували методи атомно-
силової мікроскопії (АСМ) та растрової електронної мікроскопії (РЕМ). 
Мікрофотографії поверхонь частинок досліджуваних порошків, отримані методом 
АСМ, представлені малюнку 3.7. 
 
 
Мал. 3.7 – 3d та 2d фотографії поверхні частинок мінеральних порошків, отримані 
на атомно-силовому мікроскопі (роздільність 10 мкм): 
а) керамзитовий порошок; б) активований мінеральний порошок, 
в) перлітовий порошок. 
З аналізу мікрофотографій поверхонь мінеральних частинок (мал. 3.7) слідує, 
що найбільш розвинену поверхню має керамзитовий порошок. Мікрорельєф 
мікрочастинок керамзиту характеризується великою кількістю нерівностей, 
западин, піків, пір, високою шорсткістю. Поверхня частинок перліту має лускату 
структуру. Активований мінеральний зрошувач, має більш згладжену поверхню з 
меншим розміром піднесень та заглиблень. 
51 
 
Мікрофотографії поверхонь частинок досліджуваних порошків, отриманих 
методом РЕМ, представлені на малюнку 3.8. 
 
Мал. 3.8 – Мікрофотографії поверхонь частинок мінеральних порошків, отримані 
на растровому електронному мікроскопі: а) керамзитовий порошок, б) активований 
мінеральний порошок, в) неактивований мінеральний порошок, г) перлітовий 
порошок. 
Аналіз мікрофотографій РЕМ (мал. 3.8) показав наступне. Поверхня частинок 
активованого та неактивованого мінеральних порошків має лише нерівності та 
поглиблення. Поверхня перліту являє собою плоскі частинки лускатої або 
пластів'єподібної форми з великим обсягом порожнин. Поверхня мікрочастинок 
керамзиту має розвинену відкриту пористість, раковистість, пори переважно 
овальної форми, також зустрічаються вузькі щілинні пори, ізометричні пори схожі 
на канали. Згідно з аналізом електронних фотографій подрібненого керамзитового 
гравію більшість пор (близько 65-70%) має розміри 1-3 мкм, близько 10-15 % пор 
мають розміри 4-6 мкм, присутні також великі пори (5-10 %) розмірами 6-10 мкм, 
близько 5% пір мають розміри менше 1 мкм (мал. 3.8). 
Виходячи з аналізу досліджень мікрофотографій АСМ і РЕМ можна з впевненістю 
стверджувати, що з представлених матеріалів частинки подрібненого 
керамзитового гравію мають найбільш розвинену поверхню, велику кількість 
різних за розмірами, формою і конфігурацією пор, підвищеною шорсткістю і 
множинними нерівностями. Це дозволяє припустити, що за рахунок цих 
особливостей структури поверхні керамзитовий порошок буде володіти 
найбільшою питомою поверхнею, що гарантує високу адсорбційну і структуруючу 
здатність до в'яжучого порівняно з вапняковим і перлітовим порошками. 
52 
 
Зерновий склад, диференціальний та інтегральний розподіл частинок 
досліджуваних порошкових матеріалів визначали на лазерному аналізаторі розмірів 
частинок. Результати випробувань наведено у таблиці 3.9, рисунках 3.9, 3.10. 
 
Мал. 3.9 – Диференціальний розподіл частинок за обсягом (за аналізом результатів 
лазерного аналізатора частинок) 
 
 
Мал. 3.10 – Інтегральний розподіл частинок за обсягом (лазерний аналізатор 
частинок) 
53 
 
Таблиця 3.9 - Диференціальний та об'ємний розподіл частинок досліджуваних 
порошків 
Диференціальний розподіл частинок за обсягом 
 
розмірність класу, мкм керамзитовий активований мінеральний 
 порошок, % порошок, % 
0-1 5, 3 4,9 6 
1-5 19,6 11,07 
5-10 26,31 13,92 
10-25 46,48 32,14 
25-50 2,31 37,91 
Інтегральний розподіл частинок за обсягом 
 
розподіл за обсягом, % діаметр частинок, мкм 
  
10 2,58 2,48 
25 6,499 6,14 
50 10,18 12,97 
75 15,49 16,05 
90 20,22 21,49 
99 25,82 28,36 
Питома поверхня, Sуд, см2/г 5280 3080 
 
В результаті аналізу проведених досліджень встановлено підвищену 
дисперсність керамзитового та перлітового порошків порівняно з дисперсністю 
активованого вапнякового мінерального порошку. Переважний розмір часток 
керамзиту (72%) та перліту (69%) знаходяться в межах від 5 до 25 мкм, а 
мінерального порошку – від 10 до 50 мкм (70%). Питома поверхня керамзитового 
та перлітового порошків більш ніж у 1,7 – 2 рази перевищує питому поверхню 
вапнякового мінерального порошку. 
Таким чином можна припустити, що за рахунок більшої дисперсності та питомої 
поверхні керамзитовий та перлітовий порошки будуть більше активно взаємодіяти 
з в'язким і мати більшу адгезійну здатність, ніж мінеральний порошок, що може 
сприяти підвищенню фізико-механічних та експлуатаційних властивостей 
матеріалу. 
 
 
 
 
54 
 
3.4 Аналіз дослідження властивостей асфальтов'яжучих 
 
Дослідження адсорбційної активності та взаємодія пористих порошкових 
матеріалів з бітумом вивчалася у роботах Висоцької М.А., Кузнєцова Д.К., 
Солдатова А.А. [33-35]. В результаті досліджень було виявлено високі адсорбційні 
показники пористих порошкових матеріалів до бітуму. Модифікація 
асфальтованого високодисперсними пористими матеріалами дозволяє збільшити 
його в'язкість і температуру розм'якшення, що пояснюється доброю адсорбційною 
і структуруючою здатністю цих матеріалів. 
З метою виявлення можливості використання добавок з пористих 
порошкових матеріалів у мастичному асфальтобетоні досліджували властивості 
асфальтов'яжучих, модифікованих порошками з керамзиту та перліту, для 
порівняння визначали властивості асфальтов'яжучих на стандартному 
активованому мінеральному порошку. Були прийняті такі склади 
асфальтов'яжучих: бітум та активований вапняковий мінеральний порошок; бітум 
та активований вапняковий мінеральний порошок, модифікований подрібненим 
керамзитовим гравієм (у співвідношенні 50 × 50 %); бітум та активований 
вапняковий мінеральний порошок, модифікований перлітовим порошком (у 
співвідношенні 50 × 50 %). Визначали пенетрацію та температуру розм'якшення 
при оптимальному вмісті порошків керамзиту та перліту. Результати випробувань 
наведено у таблиці 3.10. 
 
Таблиця 3.10 - Властивості модифікованих асфальтов'яжучих 
Глибина проникнення Температура 
Вид асфальтованого в’яжучого голки 0,1 мм розм'якшення 
  по кільцю та 
при 0 °С при 25 °С 
кулі, °С 
Бітум БНД 60/90 та активований  
20 51 68,5 
вапняковий мінеральний порошок 
Б ітум БНД 60/90 та активований 
вапняковий мінеральний порошок, 20 48 70,1 
модифікований перлітовим порошком 
 
Бітум БНД 60/90 та активований 
вапняковий мінеральний порошок, 
20 43 76,4 
модифікований подрібненим 
керамзитовим гравієм 
 
55 
 
Згідно з отриманими результатами модифікація в'яжучого перлітом і 
керамзитом призводить до зниження пенетрації при 25оС на 59% і 157% відповідно. 
При температурі 0оС показники пенетрації дорівнюють. Температура розм'якшення 
по КіК для складів асфальтованого, модифікованих порошками перліту і керамзиту, 
збільшилася відповідно на 2,3% і 11,5%. Включення пористих порошків в асфальті 
приводить до значного підвищення в'язкості і структурування бітуму, очевидно, 
внаслідок вибіркової фільтрації компонентів в'яжучого в пори матеріалу. Згідно з 
отриманими даними найбільшою структурною здатністю і найбільшим впливом на 
зміну властивостей асфальту є керамзитовий порошок. 
Дослідження складів мастичних асфальтобетонів 
Асфальтобетон, що використовується для будівництва верхніх шарів 
дорожніх покриттів, повинен мати високі експлуатаційні характеристики: 
водостійкість, морозостійкість, стійкість до деформацій при різних температурах, 
зносостійкість, шорсткість. Крім цього, асфальтобетонні покриття повинні мати 
високі показники міцності, теплостійкості, стійкості до зсуву. 
Мастичні асфальтобетони повинні задовольняти вищевказаним вимогам і мати 
високі експлуатаційні та фізико-механічні показники. Було проведено підбір 
оптимальних складів мастичних асфальтобетонних сумішей для досліджень, який 
полягав: у підборі та оптимізації мінеральної частини мастичних асфальтобетонних 
сумішей згідно з кривими гранулометричних складів, що рекомендуються; у 
підборі процентного змісту бітуму; підборі оптимальної кількості стабілізуючої 
добавки для мастичних асфальтобетонних сумішей. 
Були запроектовані суміші мастичного асфальтобетону наступних марок: МА-10 та 
МА-15. Гранулометричні склади досліджуваних мастичних асфальтобетонів 
представлені у таблиці 3.11. 
 
 
Таблиця 3.11 – Гранулометричні склади МА-10 та МА-15 
Розмір зерен, дрібніших від даного розміру, мм 
Марка МА 
20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071 
МА-10 100 100 94 34 24 20 18 16 14 12 
МА-15 100 95 48 28 21 17 14 12 11 10 
 
 
 
56 
 
Розробка складів МА-10 і МА-15, модифікованих пористими порошковими 
матеріалами, велася за двома схемами: 
1) пористі порошки вводили до складу мастичних асфальтобетонних сумішей як 
модифікуючу добавку, понад маси мінеральної частини суміші (замість стандартної 
Viatop-66); 
2) пористі порошки вводили в мастичних асфальтобетонних сумішей з метою 
модифікації як частину мінерального наповнювача (тобто замінювали частину 
об'ємної частки активованого вапнякового порошку відповідний об'єм пористого). 
Для порівняння готували та випробовували суміші стандартних складів мастичного 
асфальтобетону з використанням традиційних стабілізуючих добавок Viatop-66. 
Властивості МА-10 та МА-15 різних складів наведені у таблицях 3.12 та 3.13 
відповідно. 
Аналізуючи отримані результати попередніх досліджень виявлено, що найвищими 
показниками меж міцності при стисканні, водостійкості та зсувостійкості мають 
мастичні асфальтобетони, які модифіковані подрібненим керамзитовим гравієм 
(див. склад № 1 табл. 3.12; склад № 5 табл. 3.13). Міцність зразків мастичних 
асфальтобетонів, модифікованих перлітовим порошком (див. склади № 2 таблиця 
3.12 та № 6 таблиця 3.13), нижча за міцність мастичних асфальтобетонів, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. Виявлено, що водостійкість у 
мастичного асфальтобетону із застосуванням перліту нижча, ніж у мастичного 
асфальтобетону із застосуванням керамзиту, але вище водостійкості мастичного 
асфальтобетону на Viatop-66 (див. склади № 4 таблиця 3.12 та № 8 таблиця 3.13). 
Показники зсувостійкості та стікання досліджуваних складів практично рівні. При 
заміні частини мінерального порошку подрібненим керамзитовим гравієм 
спостерігається стійке зниження властивостей мастичного асфальтобетону (див. 
склади №3 таблиця 3.12 та №7 таблиця 3.13). 
У ході попереднього аналізу експериментальних досліджень за оптимальний 
варіант було прийнято склади № 1 і № 5 (див. табл. 3.12 і 3.13), відповідно, в яких 
застосовується керамзитовий порошок як модифікатор мастичного асфальтобетону. 
Використання в мастичному асфальтобетоні перлітового порошку, а також заміна 
частини наповнювача (вапнякового мінерального порошку) подрібненим 
керамзитовим гравієм менш ефективні внаслідок значного зниження міцності, 
зсувостійкості, водостійкості мастичного асфальтобетону. 
 
 
 
 
57 
 
Таблиця 3.12 - Властивості МА-10 різних складів 
Найменування Склад № 1 склад № 2 
показника Склад № 3 (заміна Склад Значення 
  
(керам- (перлітовий 
частини мінерального № 4 показ-
зитовий порошок як 
порошку подрібненим (Стабі- ника 
модифікато
порошок 
р, % мас. керамзитовим гравієм, лізую- згідно з 
як % за обсягом) ча ДСТУ 
модифі-  добавк  
катор, % а 
мас. 30 Viatop-
 10 20 66, % 
Водостійкість, kв 0,96 0,94 0,92 0,91 0,89 мас0,)9  >0,9 
Водостійкість 
при тривалому 0,86 0,81 0,78 0,76 0,75 0,79 >0,75 
водонасиченні, 
kвд  
Показник 
стікання 0,13 0,13 <0,2 
в'яжучого, B, %: 0,12 0,11 0,12 0,1 
Коефіцієнт 
внутрішнього 0,94 0,93 0,93 0,92 0,92 0,94 >0,94 
тертя, tgφ 
Зчеплення при 
зсуві при темпе- 0,26 0,22 0,23 0,22 0,22 0,24 >0,2 
ратурі 50 °С, 
Cπ, МПа 
Межа міцності 
при стисканні, 
МПа :  
при 0°С, R0 8,34 7,1 7,4 7,26 7,18 7,6 <13 
при 20°С, R20 4,47 3,64 4,02 3,85 3,68 4,2 >2,5 
при 50°С, R50 1,88 1,34 1,46 1,35 1,25 1,8 >0,7 
 
 
 
 
 
 
58 
 
Таблиця 3.13 - Властивості МА-15 різних складів. 
 Найменування Склад № 5 склад № Склад № 8 Значен
показника (керамзитови 6 (перлі- Склад № 7 (заміна частини (Стабілі- ня 
й порошок як товий мінерального порошку зуюча показни
модифікатор, порошок подрібненим керамзитовим добавка ка 
мас. як гравієм, % за обсягом Viatop-66, згідно з 
 модифіка  % мас ДСТУ 
тор, %  
мас 30 
10 20 
Водостійкість, kв 0,98  0,93 0,92 0,9 0,92 >0,9 
Водостійкість при 
тривалому 0,9 0,83 0,79 0,78 0,76 0,82 >0,75 
водонасиченні, kвд  
Показник стікання 
0,13 0,13 0,09 <0,2 
в'яжучого, B, %: 0,11 0,1 0,11 
Коефіцієнт 
внутрішнього 0,95 0,94 0,94 0,94 0,93 0,95 >0,94 
тертя, tgφ 
Зчеплення при 
зсуві при 0,28 0,23 0,22 0,22 0,21 0,24 >0,2 
температурі 50°С, 
CМπе,ж Ма Пмаіц ності при 
стисканні, МПа : 
при 0°С, R0 9,11 7,69 7,73 7,54 7,3 7,8 <13 
при 20°С, R20 4,67 3,92 4,12 3,91 3,88 4,3 >2,5 
при 50°С, R5 1,91 1,49 1,52 1,44 1,29 1,85 >0,7 
 Математичне планування експерименту. 
Для раціональнішого підбору суміші, а також оптимізації складів мастичних 
асфальтобетонних сумішей та прогнозування властивостей мастичного 
асфальтобетону було проведено математичне планування експерименту. З цією 
метою було реалізовано трифакторний експеримент із подальшим висновком 
рівнянь регресії. Як незалежні фактори прийняті: х1 – вміст подрібненого 
керамзитового гравію понад 100 % маси суміші (Ск), х2 – вміст бітуму марки БНД 
60/90 понад 100 % маси суміші (С), х3 – температура приготування суміші (Т о
п) С. 
Мінімальні, максимальні та середні значення прийнятих факторів, а також їх 
інтервали варіювання наведені у таблиці 3.14. 
 
 
59 
 
Таблиця 3.14 - Характеристика прийнятих факторів 
Варіювання факторів х1, % х2, % х3, оС 
Нижній рівень (хi = +1) 0 5,5 155 
Верхній рівень (хi = -1) 5 7,5 175 
Центр плану (х0i)  2,5 6,5 165 
Інтервал варіювання (хi) 2,5 1 10 
Планування експерименту проводилося для МА-10 та МА15. Досліджували 
характеристики межі міцності при стисканні при 0оС (R0, МПа) – у1, межі міцності 
при стисканні при 20оС (R20, МПа) – у2, межі міцності при стисканні при 50оС (R50, 
МПа) – у3, показник водонасичення W % - у4, водостійкість kв - у5, водостійкість 
при тривалому водонасиченні kвд - у6, набухання Н, % - у7, показник стікання 
в'яжучого B, % - у8. Матриця, закодовані та натур. змінні представлені у табл. 3.15 
Таблиця 3.15 – Матриця досліджень 
План експерименту Натуральні змінні  
№ досліду 
х1 х2 х3 х1 х2 х3 
1 +1 +1 +1 5 7,5 175 
2 -1 +1 +1 0 7,5 175 
3 +1 +1 -1 5 7,5 155 
4 -1 +1 -1 0 7,5 155 
5 -1 -1 +1 0 5,5 175 
6 +1 -1 -1 5 5,5 155 
7 +1 -1 +1 5 5,5 175 
8 -1 -1 -1 0 5,5 155 
9 0 0 0 2,5 6,5 165 
10 0 0 -1 2,5 6,5 155 
11 -1 0 0 0 6,5 165 
12 0 -1 0 2,5 5,5 165 
13 0 0 +1 2,5 6,5 175 
14 +1 0 0 5 6,5 165 
15 0 +1 0 2,5 7,5 165 
60 
 
 
Значення коефіцієнтів рівняння регресії представлені у таблицях 3.16, 3.17. У 
таблицях 3.18, 3.19 наведено показники досліджуваних властивостей МА-10 і МА-
15, отримані експериментальним шляхом, а також значення цих показників, 
обчислені за отриманими рівняннями регресії. 
Таблиця 3.16 – Коефіцієнти рівнянь регресії для досліджуваних функцій відклику 
МА-10 
  
 
Таблиця 3.17 – Коефіцієнти рівнянь регресії для досліджуваних функцій відклику 
МА-15. 
 
 
  
 
 
 
61 
 
Таблиця 3.18 - Значення фізико-механічних властивостей МА-10. 
 
№ Функція відклику 
дос  
лід межа межа межа показ водостій водостій набух Показ-
у міцнос міцності міцнос ник кість кість ання, ник 
ті при при ті при водо- при % стіка-
стиска стискан стиска наси- тривало ння 
нні при ні при нні при чення му в'яжу-
0оС, 20оС, 50оС, , % водонас чого, % 
МПа МПа МПа иченні 
 
У чисельнику – експериментальні дані, у знаменнику – обчислені. 
Адекватність отриманих математичних моделей оцінювали за критерієм 
Фішера, множинним коефіцієнтом кореляції, коефіцієнтом множинної 
детермінації. Значимість коефіцієнтів рівнянь регресії – за критерієм Стьюдента. 
Залишкову дисперсію розраховували за формулою (3.12) Дисперсію середнього 
розраховували за формулою 1 
(3.13) Критерій Фішера обчислювали за формулою 2 2 ост y S F S  . (3.14) Значення 
дисперсій, критерій Фішера, множинний коефіцієнт кореляції та коефіцієнт 
множинної детермінації для МА-10 та МА-15 представлені у таблицях 3.20, 3.21 
відповідно. 
 
 
 
 
62 
 
Таблиця 3.20 – Значення дисперсій, критерій Фішера (F), множинний коефіцієнт 
кореляції (R) та коефіцієнт множинної детермінації (R2) 
Дисперсія Залишкова 
Вид моделі F-критерій R R2 
середнього дисперсія 
у1 (Rо, МПа) 5,924 0,956 0,914 
0,341767 0,057690 
у2 (R20, МПа) 7,466 0,964 0,930 
0,227242 0,030434 
y3 (R50, МПа) 8,531 0,968 0,938 
0,027811 0,00326 
у4 (W, %) 5,48 0,952 0,908 
0,060792 0,011093 
у5 (кв) 41,89 0,993 0,986 
0,001026 0,000245 
у6 (квд) 5,7 0,954 0,911 
0,002022 0,000354 
у7 (H, %) 14,61 0,981 0,963 
0,027733 0,001897 
у8 (В, %) 7,44 0,964 0,93 
0,004009 0,000538 
 
Таблиця 3.21 – Значення дисперсій, критерій Фішера (F), множинний коефіцієнт 
кореляції (R) та коефіцієнт множинної детермінації (R2) 
Вид моделі Дисперсія Залишкова F-критерій R R2 
середнього дисперсія 
у1 (Rо, МПа) 0,618372 0,105884 5,84 0,955 0,913 
у2 (R20, МПа) 0,190441 0,030792 6,18 0,957 0,917 
y3 (R50, МПа) 0,026616 0,005349 4,975 0,948 0,899 
у4 (W, %) 0,053664 0,006412 8,36 0,968 0,937 
у5 (кв) 0,001255 0,000172 7,27 0,963 0,927 
у6 (квд) 0,002291 0,000322 7,09 0,963 0,927 
у7 (H, %) 0,029397 0,003223 9,11 0,97 0,942 
у8 (В, %) 0,003744 0,000646 5,78 0,95 0,91 
63 
 
Розраховані значення множинного коефіцієнта кореляції R, коефіцієнта 
множинної детермінації R2 досить високі та близькі до одиниці, що говорить про 
високу якість отриманих моделей. Для одержаних моделей ��крит = 4,772. Таким 
чином, згідно з даними представленими в таблицях 3.20-3.21, за критерієм Фішера 
математичні моделі є статистично значущими, так як у всіх випадках ��табл>��крит. 
Залежність досліджуваних властивостей мастичних асфальтобетонів від трьох 
прийнятих незалежних факторів описується наступними рівняннями регресії. 
Для МА-10: 
1) Межа міцності при стисканні асфальтобетону при 0оС: 
 у1 = 8,7451 + 0,253х1 + 0,178х2 + 0,12х3 - 0,02875х1х2 - 0,01125х1х3 -  0,003338х 2
2  - 
0,3188х  2 
3
2) Межа міцності при стисненні асфальтобетону при 20оС:  
у2 = 4,6651 + 0,196х1 + 0,154х2 + 0,093х3 - 0,04125 5х х  - 0,2588х 2 - 0,2788х 2
2 3 1 2  - 
0,2738х 2
3   
3) Межа міцності при стисканні асфальтобетону при 50оС: 
у3 = 1,8666 + 0,092х1 + 0,066х2 + 0,025х3 - 0,015х 2 2
1 х3 - 0, 0833х1  - 0,1033х2  - 0,0483х 2
3  
4) Водонасичення асфальтобетону: 
у4 = 2,2477 + 0,193х1 - 0,081х2 - 0,037х3 + 0,02375х1х3 + 3 – 0,03722х 2
1  – 0,1172х 2
2  - 
0,0072х 2
3   
5) Водостійкість асфальтобетону: 
 у  = 0,974 + 0,009х  + 0,01х  + 0,003х  + 0,00125х х  - 0,00125х х  0,02х 2
5 1 2 3 1 2 2 2 2  - 0,015х 2
3   
6) Водостійкість асфальтобетону при тривалому водонасиченні: 
у6 = 0,8668 + 0,019х1 + 0,018х2 + 0,012х3 - 0,00125х1х2 - 0,00375х1х3 + 0,001122 2 - 
0,0111х 2
3   
7) Набухання асфальтобетону: 
у7 = 0,3584 + 0,13х1 - 0,068х2 - 0,006х3 - 0,045х1х2 - 0,0025х1х3 - 0,005х2х3 + 0,0744х 2
1  
- 0  
8) Стікання в'яжучого: 
у8 = 0,0868 - 0,026х1 + 0,014х2 + 0,022х3 + 0,0175х1х2 + 0,01х1х3 - 0,0075х2х3 + 
0,0288х 2 + 0,0288х 2
1 2  + 0 
Для МА=15 
1) Межа міцності при стисканні асфальтобетону при 0оС: 
 у1 = 9,4213 + 0,327х1 + 0,167х2 + 0,13х3 + 0,08125х1х
2
2 + 0,09875х1х3 - 0,13625 х2  2 – 
0 ,5166х 2
3   
2) Межа міцності при стисненні асфальтобетону при 20 оС:  
у2 = 4,8466 + 0,175х1 + 0,086х2 + 0,68х3 + 0,04125х 2 2
1х2 + 0,05125х3х3  - 0,1333х2  – 
0,3233х 2
3   
64 
 
3) Межа міцності при стисканні асфальтобетону при 50оС:  
у3 = 1,9784 + 0,057х1 + 0,054х2 + 0,023х3 – 0,0275х 2 2
1х2 – 0,00 055х1  – 0,0755х2  - 
0,1205х 2
3   
4) Водонасичення асфальтобетону:  
у4 = 2,2786 + 0,191х1 - 0,074х2 - 0,034х3 - 0,0125х1х2 + 0,03х1х2 + 0 0,1133х 2 2
2  - 0,0033х3   
5) Водостійкість асфальтобетону: 
 у5 = 0,9873 + 0,011х 2
1 + 0,008х2 + 0,004х3 + 0,00125х1х2 + 0,00375х1х3 - 0,0012 6х2  – 
0,0266х 2
3   
6) Водостійкість асфальтобетону при тривалому водонасиченні:  
у6 = 0,8857 + 0,016х1 + 0,011х 2
2 + 0,005х3 - 0,0025х1х2 + 0,0025х1х3 - 0,0025х2 х2  - 
0,03722х 2
3   
7) Набухання асфальтобетону: 
 у7 = 0,38844 + 0,14 х1 - 0,061 х2 - 0,016 х3 - 0,035 х1х2 - 0,0125 х1х3 - 0,0125 х2х3 + 
0,06454 х 2
2   
8) Стікання в'яжучого : у8 = 0,0777 - 0,024х1 + 0,014х2 + 0,017х3 + 0,0175х1х2 + 
0,01х1х3 - 0,005х2х3 + 0,02777х 2 + 0,0277х 2
1 3   
 
Переходячи до фізичних величин, отримані наступні залежності. 
Для МА-10:  
1) Межа міцності при стисканні асфальтобетону при 0оС: 
R0 = 8,7451 + 0,253Ск + 0,178С - 0,3338С 2
к  - 0,3338С2  
2) Межа міцності при стисненні 
 R20 =4,6651 + 0,196Ск + 0,154С - 0,2588С 2
к  - 0,2788С2 - 0,2738Т 2
п   
3) Межа міцності при стисканні асфальтобетону при 50оС: 
R50 = 1,86620 +0.092C +0,066С-0,833С 2
к к   - 0,1033С2 
4) Водонасичення асфальтобетону: W = 2,2477 + 0,193Ск - 0,081С  
5) Водостійкість асфальтобетону: 
kв = 0,974 + 0,009Ск + 0,01С - 0,025 С 2
к  -0,015 Т  2п   
6) Водостійкість асфальтобетону при тривалому водонасиченні:  
kвд = 0,8668 + 0,019Ск + 0,018С - 0,0261С 2
к  - 0,0311С2 
7) Набухання асфальтобетону: 
Н = 0,3584 + 0,13Ск - 0,068С + 0,0744Ск2 
8) Стекання в'яжучого: В = 0,0868 - 0,026Ск + 0,022Тп + 0,015Т 2
п   
Для МА-15:  
1) Межа міцності при стисканні асфальтобетону при 0оС: 
R0 = 9,4213 + 0,327С 2 2
к - 0,54166Ск  - 0,5166Тп  
2) Межа міцності при стисканні асфальтобетону при 20оС: 
65 
 
R  = 4,8466 + 0,175Ск - 0,30833С 2
20 к  - 0,3233Т 2
п   
3) Межа міцності при стисненні асфальтобетона при 50 оС: 
R50 = 1,9784 +0,057Ск + 0,054С- 0,1205Т 2
п   
4) Водонасичення асфальтобетону: W = 2,2786 + 0,191Ск - 0,074С- 0,1133С2  
5) Водостійкість асфальтобетону: kв = 0,9873 + 0,011Ск + 0,03166С 2
к  -- 0,0266Тп2  
6) Водостійкість асфальтобетону при тривалому водонасиченні: 
 kвд = 0,8857 + 0,016Ск + 0,04222С 2
к  - 0,03722Т 2
п   
7) Набухання асфальтобетону: Н=0,3884+0,14Ск-0,061С  
8) Стікаємість в'яжучого: В = 0,0777 - 0,024Ск + 0,04277Т 2
п   
У результаті аналізу проведених досліджень було встановлено залежності 
функцій відклику прийнятих чинників. Найбільші значення міцності при стиску 
при 0, 20, 50оС, водостійкості при тривалому водонасиченні встановлені за 
наступних значень прийнятих факторів. Для МА-10: вміст подрібненого 
керамзитового гравію 2,5 %, вміст бітуму 6,5 %, температура приготування суміші 
165оС. Для МА-15: вміст подрібненого керамзитового гравію 2,5 %, вміст бітуму 
6,0 %, температура приготування суміші 165оС. Показники водонасичення та 
набухання асфальтобетону при зазначеному вмісті подрібненого керамзитового 
гравію, бітуму та прийнятої температури приготування мінімальні та повністю 
задовольняють нормативним вимогам як у випадку із МА-10, так і із МА-15. 
Показники стікання в'яжучого МА-10 та МА-15 склали 0,11% та 0,09% відповідно. 
Збільшення в суміші кількості подрібненого керамзитового гравію призводить до 
зниження показника стікання в'яжучого і зниження показників міцності, 
підвищення водонасичення і набухання. При зниженні кількості подрібненого 
керамзитового гравію в суміші підвищується показник стікання в'яжучого, 
знижується міцність, водонасичення та набухання. Таким чином, згідно з 
математичним плануванням експерименту, вміст подрібненого керамзитового 
гравію, при якому забезпечені оптимальні показники досліджуваних властивостей 
мастичного асфальтобетону, прийнято в межах 2,5± 0,03% понад маси мінерального 
матеріалу. 
3.5 Вплив вмісту подрібненого керамзитового гравію на властивості 
мастичного асфальтобетону. 
3.5.1 Вплив вмісту подрібненого керамзитового гравію на густину мастичного 
асфальтобетону. Найважливішим показником структури асфальтобетону є густина. 
Щільність багато в чому визначає фізико-механічні та структурно-механічні 
властивості асфальтобетону. Згідно з графіками залежностей щільності �� – Ск при 
підвищенні вмісту подрібненого керамзитового гравію в суміші щільність незначно 
66 
 
знижується (мал. 3.11). Щільність МА-15 вище за щільність МА-10, що пов'язано зі 
структурою матеріалу. 
 
 
Мал. 3.11 – Залежність густини матеріалу від вмісту подрібненого керамзитового 
гравію Ск при оптимальному вмісті бітуму для мастичного асфальтобетону різних 
марок. 
  3.5.2 Вплив вмісту подрібненого керамзитового гравію на характеристики 
міцності мастичного асфальтобетону. 
Залежності показників міцності мастичних асфальтобетонів при стисненні від 
вмісту подрібненого керамзитового гравію при температурах 0, 20 і 50оС (R0, R20, 
R50). Максимальним значенням меж міцності як МА-10, так і МА-15 відповідає 
оптимальний вміст подрібненого керамзитового гравію (Ск), що дорівнює 2,5% 
мас. Найбільш високі показники міцності при стисканні при 0, 20 та 50оС 
зафіксовані у зразків МА-15. 
 
 
Мал. 3.12 – Залежність міцності при стисканні R0 від вмісту подрібненого 
керамзитового гравію Ск при оптимальному вмісті бітуму для мастичного 
асфальтобетону різних марок. 
67 
 
 
Мал. 3.13 – Залежність міцності при стисканні R20 від вмісту подрібненого 
керамзитового гравію Ск при оптимальному вмісті бітуму для мастичного 
асфальтобетону різних марок. 
 
Мал. 3.14 – Залежність міцності при стисканні R50 від вмісту подрібненого 
керамзитового гравію Ск при оптимальному вмісті бітуму для асфальтобетону 
різних марок. 
3.5.3 Вплив вмісту подрібненого керамзитового гравію на водостійкість мастичного 
асфальтобетону 
Залежності водонасичення W та набухання H від вмісту подрібненого 
керамзитового гравію в мастичних асфальтобетонних сумішах представлені на 
рисунках 3.15 та 3.16. Зі збільшенням вмісту подрібненого керамзитового гравію Ск 
у суміші показники водонасичення та набухання підвищуються. 
 
68 
 
 
Мал. 3.15 – Залежність зміни водонасичення (W) від вмісту подрібненого 
керамзитового гравію Ск при оптимальному вмісті бітуму для мастичного 
асфальтобетону різних марок. 
 
 
 
 
Мал. 3.16 – Залежність зміни набухання (Н) від вмісту подрібненого керамзитового 
гравію Ск при оптимальному вмісті бітуму для мастичного асфальтобетону різних 
марок. 
69 
 
 
Мал. 3.17 – Залежність зміни водостійкості kв та водостійкості при тривалому 
водонасиченні kвд мастичного асфальтобетону від вмісту подрібненого 
керамзитового гравію Ск при оптимальному вмісті бітуму. 
Залежності водостійкості kв та водостійкості при тривалому водонасиченні 
kвд від вмісту подрібненого керамзитового гравію мають екстремальний характер 
(мал.3.17). Максимальним значенням kв та kвд відповідає оптимальний вміст 
подрібненого керамзитового гравію 2,5 %. Найбільш високі показники kв і kвд 
зафіксовані у МА-15 і дорівнюють 0,99 та 0,89 відповідно. 
3.7.4 Вплив вмісту подрібненого керамзитового гравію на сегрегацію мастичних 
асфальтобетонних сумішей. 
Найбільш низькі значення стікання зафіксовані у МА-15 при вмісті 
високодисперсних відсівів дроблення керамзиту Ск дорівнює 5%. Оптимальному 
змісту Ск (2,5%) відповідають такі значення показника стікання: для МА-10 - 0,11%; 
для МА-15 – 0,105 %, що повністю відповідає вимогам ДСТУ. 
70 
 
 
Мал. 3.18 – Залежність зміни показника стікання мастичної асфальтобетонної 
суміші від вмісту подрібненого керамзитового гравію Ск при оптимальному вмісті 
бітуму. 
  Експериментальні дослідження застосування подрібненого керамзитового гравію 
Ск у складах мастичного асфальтобетону виявили його позитивний вплив на фізико-
механічні та технологічні властивості. 
3.6 Аналіз дослідження реологічних параметрів мастичного асфальтобетону  
Реологічні параметри визначали для МА-10 та МА-15 шляхом випробування 
зразків-циліндрів діаметром та висотою 71,5±1,5 мм за різних температур за 
методикою Я.Н. Ковальова [4]. Визначали наступні реологічні параметри: 
коефіцієнт в'язкості м, коефіцієнт в'язкої податливості, час релаксації, час 
ретардації, кінетичні характеристики P1, P2 і P1/P2, модуль пружності Е. Результати 
випробувань наведені в таблицях 3.2. Кінетичні характеристики P1, P2 та P1/P2 
характеризують швидкість розвитку деформацій [4]. Величина Р1/P2 є відношенням 
часу ретардації до часу релаксації і дає якісну оцінку процесу деформації, що 
відбувається в асфальтобетонному покритті. Згідно з [4], це відношення 
характеризує якість асфальтобетону з боку його здатності до опору факторам, що 
впливають, при одночасному збереженні суцільності в покритті. Згідно [4] значення 
параметра Р1/P2 характеризує жорсткість асфальтобетону. При мінімальному 
значенні відношення Р1/P2 максимальна жорсткість і, навпаки, при максимальному 
– Р1/P2 жорсткість мінімальна [4]. Як відомо, жорсткість асфальтобетонних 
покриттів в зимовий час значно перевершує жорсткість при високих літніх 
температурах. Для забезпечення кращої тріщиностійкості в зимовий період 
необхідно, щоб жорсткість асфальтобетону була мінімальна, отже відношення Р1/P2 
має бути максимальним стосовно цієї температури. Для забезпечення високої 
зсувостійкості в літню пору року необхідно, щоб Р1/P2 приймало якомога нижчі 
значення стосовно даної температури [4]. Досліджували залежності реологічних 
71 
 
характеристик при експлуатаційних температурах у межах від -10 до +60оС. 
Температура +60оС була обрана у зв'язку з тим, що у південних регіонах нашої 
країни, згідно з натурними спостереженнями, температура дорожнього покриття 
може досягати даної величини в спекотні літні періоди і здатна триматися до 
кількох годин на день, а -10оС - відповідає роботі асфальтобетону в зимовий час, як 
практично пружного тіла. Спектр аналізованих температур моделював роботу 
асфальтобетону в пружній, пружно-в'язкій, в'язко-пластичній та пластичній стадіях. 
 
Мал. 3.19 – Залежність зміни відношення ��1⁄��2 від температури Т. 
  Отримані результати для мастичного асфальтобетону обох марок (МА-10 та МА-
15) представлені в таблицях 3.22, 3.23 та на малюнках 3.19-3.21. Необхідно 
відзначити наступне: при температурі -10оС для МА-10 і МА-15 відношення Р1/P2 
вище у складах з вмістом подрібненого керамзитового гравію, що говорить про 
меншу жорсткість покриття та зниження ймовірності утворення тріщин; при 0оС 
відношення Р1/P2 вище для МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим 
гравієм, а для МА-10 відношення Р1/P2 вище з добавкою Viatop. При позитивних 
експлуатаційних температурах 20, 35, 50 і 60оС в обох випадках значення Р1/P2 
нижче для мастичних асфальтобетонів, модифікованих подрібненим керамзитовим 
гравієм.   
 
 
 
 
 
72 
 
Таблиця 3.22 - Реологічні параметри МА-10. 
 
Склад № 4 – МА-10 із добавкою Viatop-66 
Склад № 1 – МА-10 із добавкою подрібненого керамзитового гравію  
Таблиця 3.23 - Реологічні параметри МА-15. 
 
Склад № 8 – МА-15 з добавкою Viatop-66 Склад № 5 – МА-15 з добавкою подрібненого керамзитового 
гравію  
Отже, запропоновані мастичні асфальтобетони мають більшу жорсткість і є 
більш стійкими до зсуву при високих температурах. Залежність зміни відношення 
Р1/P2 від температури представлені на мал. 3.19. З підвищенням температури 
коефіцієнт в'язкості ��м знижується (таблиці 3.22 і 3.23), проте в'язкість мастичних 
асфальтобетонів, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, вища, ніж 
73 
 
мастичних асфальтобетонів з добавкою Viatop. Згідно з [4], підвищення 
зсувостійкості можна досягти різними способами: використанням більш в'язкого 
бітуму, застосуванням полімербітумних в'яжучих; підвищенням змісту та 
максимального розміру щебеню; зменшенням вмісту бітуму; заміною природного 
піску на подрібнений; застосуванням активованого мінерального порошку. У 
запропонованих мастичних асфальтобетонів підвищення зсувостійкості можливо 
забезпечити за рахунок збільшення в'язкості бітуму в результаті взаємодії в'яжучого 
з подрібненим керамзитовим гравієм. Залежність модулів пружності Е 
досліджуваних мастичних асфальтобетонів від температури представлені на 
рисунках 3.20, 3.21. Для обох марок (МА-10 та МА-15) значення модулів пружності 
складів із застосуванням подрібненого керамзитового гравію вище, ніж у складів із 
добавкою Viatop-66. 
 
 
 
Мал. 3.20 – Залежність модуля пружності Е від температури досліджуваних 
мастичних асфальтобетонів. 
 
74 
 
 
 
 
Мал. 3.21 – Залежність модуля пружності Е від температури досліджуваних 
мастичних асфальтобетонів. 
  
 3.7 Дослідження експлуатаційних властивостей мастичних асфальтобетонів 
3.7.1 Дослідження зсувостійкості мастичних асфальтобетонів 
  Визначення показників зсувостійкості зразків із мастичних асфальтобетонів 
проводили при одновісному стисканні та стисканні за схемою Маршала. Для оцінки 
стійкості до зсуву визначали коефіцієнт внутрішнього тертя (tgφ) і зчеплення при 
зсуві при температурі 50°С (Cπ). Отримані результати для складів мастичних 
асфальтобетонів з оптимальним вмістом порошку керамзитового представлені в 
таблиці 3.24. 
Згідно з дослідженнями виявлено, що найвищі показники коефіцієнта 
внутрішнього тертя (tgφ), зчеплення при зсуві (Cπ) та кута внутрішнього тертя (φ) 
зафіксовані у зразків МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. 
Підвищена стійкість до зсуву даного складу мастичних асфальтобетонів 
обумовлюється наступним: високим вмістом великого щебеню і більш високою 
в'язкістю модифікованого подрібненим керамзитовим гравієм бітуму. Основний 
вплив на показники стійкості до зсуву надає зерновий склад суміші. Мастичні 
асфальтобетони з оптимально підібраним зерновим складом та оптимальним 
вмістом бітуму є більш зсувостійкими, ніж асфальтобетони типу А та Б, за рахунок 
низької пластичності та жорсткої каркасної структури, що суттєво підвищує 
коефіцієнт внутрішнього тертя. 
 
75 
 
Таблиця 3.24 – Показники зсувостійкості МА-10 та МА-15. 
 
Зчеплення при 
Коефіцієнт Кут 
Тип суміші зсуві при 
 внутрішнього внутрішнього 
температурі 50°С, 
тертя, tgφ тертя, ��, ° 
Cπ, МПа  
МА-10, модифіковані 
0,95 0,27 43°31' 
подрібненим керамзитовим 
МгрАав-і1є0м   зі стабілізуючою 
0,94 0,24 43°13' 
добавкою Viatop-66  
МА-15, модифіковані 
0,96 0,31 43°50' 
подрібненим керамзитовим 
гМрАав-і1є5м  зі стабілізуючою 
0,95 0,24 43 °31' 
добавкою Viatop-66  
Значення показника згідно з 
>0,94 >0,2 - 
ДСТУ. 
   Підвищений показник зчеплення при зсуві у мастичних асфальтобетонів, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, у порівнянні з асфальтобетонів 
зі стабілізуючою добавкою Viatop-66 обумовлюється, по-перше – високим 
ступенем структурування бітуму подрібненим керамзитовим гравієм за рахунок 
підвищення в'язкості бітуму в процесі вибіркової фільтрації окремих компонентів; 
по-друге – частинки керамзиту мають дуже розвинену поверхню і високу 
шорсткість, що позитивно впливає на збільшення внутрішнього тертя і зчеплення. 
В результаті досліджень виявлено, що застосування подрібненого керамзитового 
гравію веде до підвищення показників стійкості до зсуву. 
3.7.2 Дослідження тріщиностійкості мастичних асфальтобетонів. 
Тріщиностійкість мастичних асфальтобетонів оцінювали за межі міцності на 
розтяг при розколі Rр. Показники тріщиностійкості визначали для МА-10 і МА-15, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, з оптимальним вмістом у 
суміші. Для порівняння випробовували зразки МА-10 та МА-15 зі стабілізуючою 
добавкою Viatop-66. Значення показників Rр наведено у таблиці 3.25. В результаті 
досліджень виявлено, що найбільш високими показниками межі міцності на розтяг 
при розколі (Rр) мають зразки МА-15 і МА-10, модифіковані подрібненим 
керамзитовим гравієм. Відповідно до [4], властивості асфальтобетонів при низьких 
температурах в основному визначаються властивостями бітуму та ступенем 
структурування бітуму мінеральним наповнювачем. Це підтверджується 
отриманими результатами (таблиця 3.25), згідно з якими різниця в показниках між 
76 
 
МА-10 та МА-15 незначна як для МА з добавкою Viatop-66, так і для 
асфальтобетонів, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. 
 
Таблиця 3.25 - Показники межі міцності на розтягуванні при розколі 
досліджуваних мастичних асфальтобетонів 
Границя міцності на розтяг при 
Тип суміші 
розколюванні 
МА-10  зі стабілізуючою добавкою на основі 
високодисперсних відсівів дроблення 6,13 
керамзиту 
5,78 
МА-10 зі стабілізуючою добавкою Viatop-66 
МА-15 зі стабілізуючою добавкою на основі 
високодисперсних відсівів дроблення 6,28 
керамзиту 
5,8 
МА-15 зі стабілізуючою добавкою Viatop-66  
Значення показника згідно з ДСТУ, для I та ІІ 
кліматичних зон 3,0-6,5 
 
3.7.3. Дослідження морозостійкості мастичних асфальтобетонів 
Морозостійкість зразків МА-10 та МА-15 визначали за ДСТУ. 
Випробовували зразки мастичних асфальтобетонів, модифіковані подрібненим 
керамзитовим гравієм, та зі стабілізуючою добавкою Viatop-66. Через кожні 25 
циклів заморожування та розморожування зразки випробовувалися на стиск при 
температурі 20оС. Отримані результати наведено у таблиці 3.26. Морозостійкість 
зразків МА-10 та МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, 
досить висока і склала понад 125 циклів поперемінного заморожування та 
відтавання. Морозостійкість зі стабілізуючою добавкою Viatop-66 для МА-15 
склала 125 циклів заморожування та відтавання, для МА-10 – 100 циклів. Значення 
коефіцієнта морозостійкості (kмрз) запропонованих мастичних асфальтобетонів 
після 125 циклів заморожування та розморожування вище, ніж у мастичних 
асфальтобетонів з добавкою Viatop-66 як для МА-10, так і для МА-15. 
 
 
 
 
77 
 
 Таблиця 3.26 – Міцність зразків під час випробування на морозостійкість.
Межа міцності при стиску при Коефіцієнт морозостійкості, 
Кількість циклів 
температурі 20оС, kмрз  
заморожування  
та відтавання R20,МПа 
МА-10 
 керамзитовий керамзитовий 
порошок  Viatop-66  порошок  Viatop-66. 
0 4,75 4,2 - - 
25 4,7 4,11 0,98 0,97 
50 4,6 4,02 0,96 0,95 
75 4,33 3,79 0,91 0,9 
100 3,89 3,36 0,81 0,8 
125 3,56 2,8 0,75 0,66 
150 3,1 2,44 0,65 0,58 
МА-15 
 
керамзитовий Viatop-66 керамзитовий Viatop-66 
порошок порошок 
0 4,8 4,3 - - 
25 4,76 4,26 0,99 0,99 
50 4,64 4,08 0,96 0,94 
75 4,4 3,81 0,92 0,88 
100 3,98 3,52 0,82 0,81 
125 3,68 3,01 0,76 0,7 
150 3,25 2,54 0,67 0,59 
   
3.7.3 Вивчення зносостійкості мастичних асфальтобетонів. 
Однією з найважливіших властивостей асфальтобетонних покриттів є їхня 
стійкість до передчасного зносу. Зношування автомобільних доріг призводить до 
стирання покриття, зниження експлуатаційних якостей, передчасного руйнування 
дорожнього полотна, зниження зчеплення покриття дороги з колесом автомобіля. 
Зносостійкості розроблених мастичних асфальтобетонів проводили шляхом оцінки 
стираності зразків ШМА-10 і МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим 
гравієм, на приладі ЛКІ-3М. Як абразивний матеріал застосовували суміш 
природного піску і дробленого піску. Загальний шлях, який проходив зразок, 
становив 600 м. Відповідно до випробувань втрати маси зразків після стирання для 
МА-10 та МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм (у кількості 
2,5 % мас.), склали 0,22 г/см2 та 0,18 г/см2 відповідно, а для стандартних МА-10 та 
МА-15 зі стабілізуючою добавкою Viatop-66 – 0,23 г/см2 та 0,20 г/см2 відповідно. В 
78 
 
результаті випробувань встановлене високе стирання і отже зносостійкість зразків, 
і виявлено, що застосування у складах мастичних асфальтобетонних сумішей 
подрібненого керамзитового гравію неістотно впливає на зносостійкість мастичних 
асфальтобетонів. 
3.7.4 Дослідження довговічності мастичних асфальтобетонів  
Довговічність мастичних асфальтобетонів визначали згідно з методикою [32]. 
Проведення досліджень та визначення довговічності складалося з трьох етапів: 
старіння в процесі приготування при гранично високих температурах, моделювання 
старіння асфальтобетону в літній період та повне водонасичення зразків мастичних 
асфальтобетонів з подальшим випробуванням на морозостійкість (поперемінне 
заморожування та відтавання зразків). Досліджували довговічність зразків МА-15, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, та стандартних МА-15 з 
добавкою Viatop-66. Результати випробувань представлені у таблиці 3.27 та на 
малюнках 3.22, 3.23. 
Таблиця 3.27 - Показники фізико-механічних властивостей мастичних 
асфальтобетонів після одного умовного року експлуатації 
МА-15, модиф. 
МА-15 з добавкою 
подрібненим 
Viatop-66  
Найменування керамзитовим гравієм Значення 
показника  згідно з 
кількість циклів заморожування та відтавання ДСТУ 
 
0 25 50 100 0 25 50 100 
Межа міцності при 
4,8 4,42 4,03 3,7 4,3 3,87 3,61 3,1 >2,5 
20°С, Rмрз,, МПа 
Межа міцності при 
1,94 1,77 1,63 1,46 1,85 1,63 1,5 1,3 >0,7 
50 °С, Rмрз,,, МПа 
Коефіцієнт 
морозостійкості при - 0,92 0,86 0,77 - 0,9 0,84 0,72 - 
20°С, kмрз 
Коефіцієнт 
морозостійкості при - 0,91 0,84 0,75 - 0,88 0,81 0,7 - 
50°С, kмрз 
Водостійкість, kв  0,99 0,95 0,91 0,89 0,92 0,9 0,86 0,83 >0,9 
Водостійкість при 
тривалому 0,91 0,84 0,79 0,77 0,82 0,78 0,76 0,73 >0,75 
водонасиченні, kвд  
Водонасичення, W, 
1,93 1,94 1,96 1,5-4,0 
% за обсягом 1,88 2,01 1,81 1,82 1,86 
 
79 
 
Згідно з результатами досліджень, морозостійкість зразків МА-15 склала не 
менше 100 циклів поперемінного заморожування та відтавання. Коефіцієнт 
морозостійкості при температурі 20°С, так і при температурі 50°С вище у 
мастичних асфальтобетонів, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. 
Згідно з графіками залежностей зміни міцності при стисканні при 20 і 50°С (мал. 
3.22 і 3.23) протягом усього експерименту характеристики міцності мастичних 
асфальтобетонів з традиційною стабілізуючою добавкою поступаються 
модифікованим мастичних асфальтобетонів. 
 
 
 
Мал. 3.22 – Залежність зміни міцності при стисканні R20 мастичних асфальтобетонів 
від кількості циклів заморожування та відтавання 
 
 
 
Мал. 3.23 – Залежність зміни міцності при стисканні R50 мастичних асфальтобетонів 
від кількості циклів заморожування та відтавання. 
80 
 
Таким чином, можна зробити висновок, що запропоновані мастичні 
асфальтобетони мають вищі фізико-механічні показники і морозостійкість як 
відразу після приготування, так і після одного умовного року експлуатації, що 
характеризує запропоновані матеріали як довговічніші. 
 
Висновки за розділом 3. 
1. Проаналізовано, що у ході експериментальних досліджень підтверджено 
можливість використання подрібненого керамзитового гравію для модифікації 
мастичних асфальтобетонних сумішей з метою підвищення фізико-механічних, 
структурно-механічних, технологічних та експлуатаційних властивостей 
мастичних асфальтобетонів. 
2. В результаті досліджень морфології та поверхні пористих порошкових матеріалів 
встановлено, що із запропонованих матеріалів найбільш розвиненою 
мікроструктурою та системою доби володіє керамзитовий порошок. Виявлено 
високу питому поверхню подрібненого керамзитового гравію (понад 5000 г/см2), 
яка значно вища за питому поверхню вапнякових мінеральних порошків, а також 
його високу дисперсність. Розвинена мікроструктура, висока пористість і питома 
поверхня подрібненого керамзитового гравію зумовлює високу адсорбційну та 
структуруючу здатність керамзиту до бітумного в'яжучого. 
3. В результаті математичного планування експерименту виявлено регресивну 
залежність фізико-механічних властивостей запропонованих складів мастичних 
асфальтобетонів від вмісту подрібненого керамзитового гравію. Проаналізовано 
оптимальні склади мастичних асфальтобетонних сумішей, модифіковані 
подрібненого керамзитового гравію. Встановлено оптимальний вміст подрібненого 
керамзитового гравію Ск у мастичних асфальтобетонних сумішей, який становить 
2,5 ± 0,03 % понад 100 % мінеральної частини суміші. 
4. Виявлено, що введення подрібненого керамзитового гравію в мастичних 
асфальтобетонах в оптимальній кількості сприяє підвищенню характеристик 
міцності (R0, R20, R50), водостійкості і водостійкості при тривалому водонасиченні 
(kв, kвд). 
5. Згідно з дослідженнями реологічних характеристик мастичних асфальтобетонів 
показано, що використання подрібненого керамзитового гравію в мастичних 
асфальтобетонних сумішах підвищує стійкість до зсуву і тріщиностійкість 
мастичних асфальтобетонів. Встановлено більш високі показники в'язкості та 
жорсткості при високих літніх температурах, а також нижчі в'язкість та жорсткість 
при негативних температурах мастичних асфальтобетонів, модифікованих 
подрібненим керамзитовим гравієм порівняно зі стандартними мастичних 
81 
 
асфальтобетонів. Виявлено, що включення до складів мастичних асфальтобетонних 
сумішей подрібненого керамзитового гравію не знижує зносостійкості мастичних 
асфальтобетонів. 
6. Встановлено, що застосування подрібненого керамзитового гравію в мастичних 
асфальтобетонах призводить до підвищення тріщиностійкості та зсувостійкості 
матеріалу. Максимальні показники стійкості до зсуву і тріщиностійкості виявлені у 
зразків МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, які склали : tgφ 
= 0,96, Cπ = 0,31 МПа, Rр = 6,28 МПа. 
7. Показники стікання мастичних асфальтобетонних сумішей, модифікованих 
подрібненим керамзитовим гравієм, відповідають вимогам ДСТУ. Виявлено, що зі 
збільшенням вмісту подрібненого керамзитового гравію у суміші показники 
стікання (В) мастичних асфальтобетонних сумішей стійко знижуються. 
8. В результаті експериментальних досліджень встановлена висока морозостійкість 
зразків МА-10 та МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, що 
склала понад 125 циклів поперемінного заморожування та відтавання. Коефіцієнти 
морозостійкості (kмрз) проаналізованих мастичних асфальтобетонів вище ніж kмрз 
мастичних асфальтобетонів зі стандартними стабілізуючими добавками склали для 
МА-10 – 0,75; для МА-15 - 0,76. 
9. Встановлено, що модифікація мастичних асфальтобетонів подрібненим 
керамзитовим гравієм підвищує їхню довговічність. Після закінчення одного 
умовного року експлуатації показники властивостей проаналізованих мастичних 
асфальтобетонів вищі за аналогічні показники мастичних асфальтобетонів 
традиційних складів. 
  
82 
 
РОЗДІЛ 4. ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ З АНАЛІЗОМ ПРОМИСЛОВИХ 
ВИПРОБУВАНЬ ТА ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА РЕЗУЛЬТАТИВНІСТЬ 
ТЕХНОЛОГІЇ БЕТОНІВ 
4.1 Аналіз технології виготовлення мастичних асфальтобетонних сумішей. 
4.1.1 Вплив температури перемішування мастичних асфальтобетонних 
сумішей на фізико-механічні властивості мастичних асфальтобетонів. 
 Вплив температури перемішування Тп мастичних асфальтобетонних сумішей 
на фізико-механічні властивості мастичних асфальтобетонів визначали шляхом 
оцінки показників міцності R20, теплостійкості R50 і водостійкості (kв і kвд) зразків 
МА-10 і МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. Температуру 
перемішування змінювали з кроком 5оС, температурний інтервал варіювання 155 - 
175оС. Значення одержаних фізико-механічних властивостей мастичних 
асфальтобетонів наведено у таблиці 4.1. 
Таблиця 4.1 – Вплив температури перемішування Тп на фізико-механічні 
властивості МА-10 та МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм  
Температура приготування, оС 
Показник МА-10 МА-15 
160 165 170 175 160 165 170 175 
Границя міцності при 
стисненні, МПа: 
 при 0°С, R0 8.7  8,64 8,35 8,21 8,59 9,2 8,89 8,76 
при 20°С, R20  4,3 4,71 4,55 4,42 4,37 4,78 4,62 4,53 
при 50°С, R50 1.7 1,9 1,83 1,79 1,74 1,92 1,85 1,82 
Водостійкість, kв 0,89 0,96 0,93 0,92 0,9 0,97 0,94 0,94 
Водостійкість при 
тривалому водонасиченні, 0,81 0,87 0,84 0,82 0,84 0,9 0,87 0,86 
kвд  
Водонасичення, W, % за 
2,07 1,99 
об'ємом. 2,28 2,2 2,16 2,1 2,18 2,12 
Згідно з отриманими результатами випробувань, найбільш високими 
показниками міцності та водостійкості мають суміші МА-10 і МА-15, приготовані 
при температурі Т о
п=165 С. При підвищенні температури перемішування показники 
міцності та водостійкості мастичних асфальтобетонів знижуються, водонасичення 
підвищується. При зниженні Тп нижче 165оС міцність та водостійкість значно 
знижуються, показники водонасичення практично не змінюються. 
83 
 
Одним із напрямків регулювання якості асфальтобетонів та 
бітумомінеральних композицій є підбір оптимальних технологічних параметрів та 
режимів приготування сумішей, таких як температура перемішування Тп, час 
перемішування tп, точність дозування компонентів, послідовність їх введення в 
змішувач. У роботі з метою оптимізації технології виробництва мастичних 
асфальтобетонних сумішей, досліджували вплив температури перемішування та 
послідовності введення компонентів суміші на фізико-механічні властивості 
мастичних асфальтобетонів. Найважливішою умовою отримання високоякісних 
асфальтобетонних сумішей є підбір та дотримання оптимального температурного 
режиму приготування. Відповідно до ДСТУ температура мастичних 
асфальтобетонних сумішей залежно від застосовуваного бітумного в'яжучого при 
відвантаженні споживачеві та при укладанні повинна відповідати значенням, 
зазначеним у таблиці 4.2 
Таблиця 4.2 – Температура мастичних асфальтобетонних сумішей залежно від 
бітумного в'яжучого, що застосовується. 
Температура, °С 
 Глибина проникнення голки, 0,1 мм, 
під час укладання, не 
при температурі 25°С при відвантаженні 
менше. 
Від 40 до 60 включно. От 160 до 175 150 
Понад. 60 до 90 включно. От 155 до 170 145 
Понад. 90 до 130 включно. От 150 до 165 140 
Понад 130 до 200 От 140 до 160 135 
4.1.2 Вплив послідовності введення у змішувач компонентів мастичних 
асфальтобетонних сумішей, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, на 
фізико-механічні властивості мастичних асфальтобетонів. 
Найважливішим етапом приготування асфальтобетонної суміші є поєднання 
мінеральних матеріалів з бітумом. Найбільш активний період структуроутворення 
асфальтобетону відбувається від моменту змішування компонентів суміші до їх 
укладання шаром дорожнього одягу. У процесі перемішування всі мінеральні 
складові суміші повинні покриватися рівномірно бітумною плівкою. В даний час 
приготування асфальтобетонних сумішей здійснюється за технологічною схемою, 
що передбачає одночасну подачу та перемішування щебеню, піску, мінерального 
порошку та бітуму. Основна частина бітуму поєднується з мінеральним порошком, 
що обумовлюється високою поверхневою активністю його зерен, внаслідок чого 
змочування поверхні щебеню та піску бітумом погіршується. Згідно з 
дослідженнями [5], введення мінерального порошку в змішувач одночасно зі 
щебенем і піском погіршує змочування зерен щебеню та піску з бітумом за рахунок 
84 
 
прилипання до поверхні частинок мінерального порошку. На думку Волкова М.І., 
Корольова І.В. покращити змочування бітумом кам'яного матеріалу можливо 
шляхом введення мінерального порошку після перемішування щебеню та піску з 
бітумом. В результаті цього досягається досконаліший розподіл асфальтового 
в'яжучого, що підвищує щільність, міцність і водостійкість системи [5, 6]. З метою 
оптимізації технології приготування мастичної асфальтобетонної суміші 
досліджували вплив послідовності запровадження компонентів мастичних 
асфальтобетонних сумішей на властивості мастичних асфальтобетонів. 
Дослідження проводили за двома варіантами: 
1 варіант: приготування мастичних асфальтобетонних сумішей відбувалося за 
стандартною технологією: розігрів до необхідної температури та дозування 
мінерального заповнювача (мз), активованого мінерального порошку (мп), 
подрібненого керамзитового гравію (кп) та бітуму (б); потім подача до змішувача 
та спільне перемішування всіх компонентів: мз + мп + кп + б; 
2 варіант: нагріті до необхідної температури і віддозовані мінеральний заповнювач 
(мз) і бітум (б) подаються в змішувач і перемішуються, потім додається в змішувач 
керамзитовий порошок (кп) і в укладанні в змішувач подається віддозований 
активований мінеральний порошок (мп): ((мз+б)+кп)+мп. 
З приготовлених за запропонованими варіантами модифікованих мастичних 
асфальтобетонних сумішей виготовлялися зразки, які випробовували на міцність 
при стиску при 20 і 50 0С (R20, R50), визначали водостійкість (kв і kвд) та водо 
насичення (W). Результати аналізу випробувань представлені у таблиці 4.3. 
Таблиця 4.3 – Фізико-механічні властивості МА-10 та МА-15.  
1-варіант, 2-варіант, 
Показники  мз + мп + кп + б ((мз + б) + кп) + мп 
МА-10 МА-15 МА-10 МА-15 
Межа міцності при стисканні, 
МПа: 
при 20°С, R20 4,12 4,31 4,52 4,73 
при 50°С, R50  1,61 1,67 1,8 1,88 
Водостійкість, kв  0,89 0,93 0,94 0,98 
Водостійкість при тривалому 0,79 0,82 0,8 0,84 
водонасиченні, kвд 
2,4 2,31 2,25 2,1 
Водонасичення, W % за обсягом 
 
85 
 
Найбільш високими показниками міцності та водостійкості мають мастичні 
асфальтобетони, приготовані за другим варіантом. Таким чином, послідовність 
введення компонентів мастичних асфальтобетонних сумішей у змішувач за схемою 
((мз + б) + кп) + мп (другий варіант), що передбачає попереднє перемішування 
бітуму та заповнювача з подальшою подачею керамзитового, а потім мінерального 
порошків є найбільш раціональною. 
4.1.3 Технологія приготування мастичних асфальтобетонних сумішей, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм На підставі результатів 
дослідження оптимізації технологічних параметрів приготування мастичних 
асфальтобетонних сумішей була розроблена технологія виробництва мастичних 
асфальтобетонних сумішей, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. 
Приготування запропонованих мастичних асфальтобетонних сумішей 
здійснюється наступним чином: - Щебінь, пісок з відсіву дроблення нагріваються і 
дозуються до температури 165 ± 1,5 оС; – мінеральний порошок, керамзитовий 
порошок дозуються (введення в змішувач мінерального та подрібненого 
керамзитового гравію без нагрівання знижує температуру суміші та вимагає 
нагрівання мінеральних матеріалів до вищої температури, тому рекомендується по 
можливості нагрівання мінерального порошку, тому що у мастичних 
асфальтобетонних сумішей його вміст досягає 13-15 %, що можна забезпечити 
застосуванням спеціальних агрегатів нагріву в (теплообмінниках), у яких відсутній 
контакт мінерального порошку з гарячими газами, тобто нагрівання проводиться 
через металевий екран (стінку) [40]. – нагрівання та зневоднення бітуму 
проводиться при температурах 150 – 170оС; – похибка дозування компонентів 
суміші не повинна перевищувати для щебеню та піску з відсіву дроблення ± 2 %, 
для бітуму ± 1,5; мінерального порошку ±3%, подрібненого керамзитового гравію 
±3% маси відповідного компонента. 
Технологічний процес приготування мастичних асфальтобетонних сумішей 
складався з наступних етапів: - підготовка, нагрівання до температури 165 ± 1,5оС 
та дозування щебеню, піску з відсіву дроблення та бітуму; – подача в змішувач та 
перемішування щебеню та піску з відсіву дроблення з бітумом;– дозування та 
подача подрібненого керамзитового гравію, перемішування; – дозування та подача 
активованого мінерального порошку, перемішування з подальшим вивантаженням. 
Схема приготування мастичних асфальтобетонних сумішей, модифікованих 
подрібненим керамзитовим гравієм, представлена на малюнку 4.1. 
 
 
 
86 
 
 
Мал. 4.1 – Схема приготування мастичних асфальтобетонних сумішей, які 
модифіковані подрібненим керамзитовим гравієм. 
4.2 Конструкція дорожнього одягу з покриттям із мастичних асфальтобетонів, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм 
На підставі аналізу конструкцій дорожнього одягу з покриттями із мастичних 
асфальтобетонів проаналізована розроблена оригінальна конструкція дорожнього 
одягу (мал. 4.2), що включає покриття з розроблених складів мастичних 
асфальтобетонних сумішей, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, 
що складається з: шару ущільненого піску (товщиною 360 мм); ущільненого 
щебеню (товщиною 300 мм); шару гарячого крупнозернистого пористого 
асфальтобетону (товщиною 70 мм); шару покриття із мастичного асфальтобетону, 
модифікованого подрібненим керамзитовим гравієм (товщиною 40 мм).  
87 
 
 
Мал. 4.2 – Конструкція дорожнього одягу: 1 – шар покриття із мастичного 
асфальтобетону (δ = 40 мм), модифікованого подрібненим керамзитовим гравієм; 2 
– гарячий крупнозернистий пористий асфальтобетон (δ = 70 мм); 3 – шар 
ущільненого щебеню (δ = 300 мм); 4 – шар ущільненого піску (δ = 360 мм); 5 – 
підстилаючий шар. 
4.3 Аналіз промислових випробувань мастичних асфальтобетонів, які 
модифіковані подрібненим гравієм 
Так, було випущено дослідну партію мастичної асфальтобетонної суміші 
марки МА-15, яку модифіковано. Мастичні асфальтобетонні суміші готували з 
щебеню кубовидної форми (властивості щебеню представлені в таблиці 4.5), піску 
з відсіву дроблення щебеню (властивості відсіву дроблення наведені в таблиці 4.4), 
активованого мінерального порошку марки БНД 60/90 (властивості бітуму 
представлені в таблиці 4.7), модифікованого подрібненого керамзитового гравію 
(властивості подрібненого керамзитового гравію представлені в таблиці 4.8). 
Таблиця 4.4 – Властивості піску з відсіву дроблення щебеню  
№ Найменування показників Фактичні 
п/п показники Вимоги ДСТУ 
Істинна щільність, кг/м3  - 
1 2628 
2 Середня щільність, кг/м3 2621 - 
4 Насипна щільність, кг/м3 1540 - 
Вміст пилоподібних і глинистих 
5 0,96 2 
частинок, % за масою не більше 
6 Марка за дробністю, не менше 1000 1000 
7 Марка за стиранням И1 И1 
8 Марка за морозостійкістю, не нижче F150 F50 
 
  
88 
 
Таблиця 4.5 – Властивості щебеню  
№ 
Найменування показників Фактичні 
п/п показники Вимоги ДСТУ 
Вміст подрібнених зерен по масі, % не 
1 85 85 
менше  
Вміст зерен пластинчастої та глиняної % не 
2 15 15 
більше  
Вміст зерен слабких порід за масою, % не 
4 2,8 5 
більше  
Вміст пилоподібних і глинистих частинок, 
5 1 2 
% за масою не більше  
Вміст глини в грудках, % за масою не 
6 Нет 0,25 
більше  
7 Марка по дробовості не менше  1000 1000 
8 Марка по стиранності  И1 И1 
9 Марка по морозостійкості, не нижче  F150 F50 
10 Марка за пластичністю  Пл1 Пл1 - Пл2 
11 Марка за водостійкістю  В1 В1 - В2 
12 Насипна щільність ρн, кг/м3 1318 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
89 
 
Таблиця 4.6 – Властивості активованого мінерального порошку  
№ 
Найменування показників Експеримента Вимоги ДСТУ для 
п/п льні показники МП-1  
Зерновий склад,, % за масою дрібніше 
1 1,25 100 не менше 100 
 ” 0,315 ” 98,6 не менше 90 
” 0,071 ” 83,2 не менше 80 
2 Пористість, % за обсягом, не більше  26 30 
Набухання зразків із суміші 
3 мінерального порошку з бітумом, % , 
не більше 0,38 1,8 
 
Водостійкість зразків із суміші 
4 
мінерального порошку з бітумом 0,97 
5 Показник бітумоємності, г  57,8 - 
6 Справжня щільність ρ, кг/м3  2734 - 
Середня щільність ущільненого 
7 1921 - 
порошку, кг/м3  
8 Насипна щільність, кг/м3 1215 - 
 
Таблиця 4.7 – Властивості бітуму  
Показник бітуму БНД 60/90 
№ 
 
п/п Фактичні показники 
Глибина проникнення голки, 0,1 мм: 
1 а) при 25 оС; 77 
б) при 0 оС 24 
2 Температура розм’ягчення по К та Ш, оС 50 
3 Розтяжність при 25 оС, см 94 
4 Температура хрупкості по Фраасу, оС -19 
5 Температура спалаху, оС  239 
Зміна температури розм'якшення після 
6 
прогріву, оС  3 
7 Індекс пенетрації +0,3 
 
 
90 
 
 
 
Таблиця 4.8 – Властивості подрібненого керамзитового гравію 
 
№ Експериментальні 
Найменування показників ДСТУ 
п/п показники 
для МП-1 
   
Зерновий склад, % за масою 
дрібніше 1,25 100 не менш 100 
1 
” 0,315 ” 100 не менш 90 
 
” 0,071 ” 81,5 не менш 80 
Пористість,, Vпор, % по об’єму, не 
2 36 30 
більше 
3 Насипна густина, рн, г/см3 0,88 - 
4 Питома поверхня, см2/г 5280 - 
5 Справжня щільність, р, г/см3 2,57 - 
Влаштування верхнього шару дорожнього одягу виконано (приклад 1) з 
дослідної партії мастичного асфальтобетону (МА-15), модифікованого 
подрібненим керамзитовим гравієм. Площа покриття становила 1050м2, товщина 4 
см. Виробництво дослідно-промислової партії мастичних асфальтобетонних 
сумішей було виконано за розробленою технологічною схемою (Мал. 4.2). 
Укладання суміші у верхній шар покриття здійснювалося самохідним 
асфальтоукладачем ДС-195. Мастична асфальтобетонна суміш ущільнювалася 
спочатку 7 тонним віброкатком ДУ-97 (4-5 проходів), а потім 14 тонним катком з 
гладкими вальцями ДУ-84Б до відсутності слідів від катка (4-6 проходів). Після 
укладання дослідної партії МА-15, через 2 доби було взято вирубки та випробувано. 
Фізико-механічні властивості зразків МА-15, взятих із змішувача на АБЗ та 
заформованих у лабораторії (№ 1), та вирубок (№ 2) представлені у таблиці 4.9. При 
взятті вирубок відзначено гарне прилипання верхнього шару до основи з пористого 
крупнозернистого асфальтобетону. Після 4-х років експлуатації покриття 
знаходилися в хорошому стані: відсутня колійність, інші зовнішні дефекти, 
порушення суцільності покриття, бітумні плями. 
 
 
 
 
 
91 
 
 
Таблиця 4.9 – Фізико-механічні властивості проб та вирубок дослідно-промислової 
партії МА-15 з вмістом подрібненого керамзитового гравію в кількості 2,5 % маси. 
 
№ проби  
Показники 1 2 
із змішувача 
випробувано у віці 1 з вирубки у віці 2 
доби  доби  
Межа міцності при стисканні, МПа: 
при 0°С, R0  1,85 1,69 
при 20°С, R20 4,41 4,22 
при 50°С, R50 8,87 8,14 
Водостійкість, kв  0,93 0,91 
Водостійкість при тривалому 
водонасиченні, kвд  0,8 0,79 
Набухання, Н % за обсягом  0,54 0,57 
Водонасичення, W % за обсягом  1,91 1,94 
 
4.4 Результативність виробництва зі застосування мастичних 
асфальтобетонів, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм 
Було проведено розрахунок вартості робіт з виробництва та укладання 
розроблених МА-15 у порівнянні з традиційними складами. Економічний ефект 
розраховувався за різницею собівартості виробництва та укладання розроблених 
МА-15 та традиційних складів МА-15 з добавкою Viatop-66. Розрахунок 
калькуляції собівартості приготування, виробництва та укладання мастичних 
асфальтобетонів представлений у таблицях 4.10, 4.11. Розрахунок річного 
економічного ефекту варіантів, що розглядаються, від зміни собівартості укладання 
запропонованих МА-15 вівся згідно [38,39] за формулою; 
                                Е = (Сс - Сн) × Ан ,                                             (4.1) 
 де Сс і Сн - собівартості одиниці продукції базового та розрахункового 
варіантів, грн.; Ан – обсяг випуску продукції у розрахунковому році, натуральні 
одиниці. Розрахунок вівся у реальних цінах 2025 року. Підтверджений економічний 
ефект від зниження собівартості на виробництво та укладання 100 м2 покриття із 
запропонованого МА-15, модифікованого подрібненим керамзитовим гравієм, 
порівняно із МА-15 з використанням стабілізуючої добавки Viatop-66 у цінах 2025 
року становив 1806 грн. Очікуваний економічний ефект від зміни собівартості 
92 
 
виробництва та укладання покриття (при обсязі 1000 м3) з модифікованих МА-15 
складе 426,75 тис. грн.  
 
Таблиця 4.10 – Калькуляція собівартості приготування 100 тон МА-15, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. 
Од. 
Найменування показника ціна за МА-15, модифікований 
Вим. 
од.грн.  подрібненим керамзитовим МА-15 зі стабілізуючою 
гравієм добавкою Viatop-66 
   кількість сума кількість сума 
т 10800 5 6 60480 5,6 60480 
Прямі матеріальні витрати: 
а) бітум БНД 60/90 т 1270 65 82550 65,6 83312 
б) щебінь фракції 5-15 мм 
т 400 15,5 6200 16,2 6480 
в) пісок з відсіву дроблення 
г) активований мінеральний т 1100 11,5 12650 12,2 13420 
порошок  
д) керамзитовий порошок т 3000 2,4 7200 - - 
е) стабілізуюча добавка т 43700 - - 0,4 17480 
Viatop-66 -- - 
Електроенергія грн. - - 1641,0 - 1484,0 
Вода, каналізація грн. - - 112,0 - 112,0 
Паливо (газ)  грн. - - 2570,0 - 2570,0 
Оренда землі грн. - - 2239,0 - 2239,0 
ПЗМ грн. - - 1620,0 - 1610,0 
Амортизація грн. - - 781,0 - 781,0 
Заробітна платня грн. - - 5249,0 - 5161,0 
Нарахування на з/п грн. - - 1954,0 - 1948,0 
Накладні витрати грн. - - 3771,0 - 3771,0 
Разом: грн. - - 189017,0 - 200848,0 
Рентабельність, 10% грн. - - 18902,0 - 20084,8 
Разом: грн. - - 207919,0 - 220932,8 
Разом з ПДВ 18% грн. - - 245345,0 - 263297,0 
 
  
93 
 
Таблиця 4.11 – Калькуляція на виробництво та укладання 100 м2 покриття (товщина 
шару 4 см) МА-15, модифікованим подрібненим керамзитовим гравієм та з МА-15 
зі стабілізуючою добавкою Viatop-66. 
І Дорожні робітники - 6 чол. 2. Машини та механізми: Камаз 5511 – 3, ковзанка ДУ-
84 – 1 
Обґрунтув Од. Кількіс
Найменування витрат 
ання вим. ть 
вартості МА-15 модифікований МА-15 зі 
подрібненим стабілізуючою 
керамзитовим гравієм добавкою Viatop-66 
    вартість, вартість, вартість, 
вартість, грн. грн. грн. грн. 
Планово- 2 
Вартість суміші 100 245,35 24535,0  26270,0 
розрахунко м 
Експлуатація машин та ва ціна  
Планово-
механізмів у т. ч. заробітна 317,48 7619,52 317,48 7619,52 
розрахунко м/год 3x8=24 
плата - КАМАЗ 5511 ва ціна 65,78 1578,72 65,78 1578,72 
Планово-
- Каток ДУ-84 розрахунко м/ год 8 235,32 1882,53 235,32 1882,53 
ва ціна 
65,78 526,27 65,78 526,27 
Основна заробітна плата  Планово-
розрахунко ч/ год 6x8=48 40,72 1964,40 40,72 1964,40 
ва ціна 
МАС 81-   
Разом у т.ч. з/плата  9.44 36001,45 4069,39 37796,45 4069,39 
МАС 81-  133%   
Накладні витрати  5412,29 5412,29 
25.2001 от з/п 
  95%   
Планові накопичення 3865,92 3865,92 
від з/п 
     
Разом: 45279,66 47074,66 
    
Вахтовий метод робіт 4,4% 1992,3 2071,3 
   
Разом: м2 100 47272,0 49146,0 
 
Висновки за розділом 4. 
1. В результаті дослідження впливу температури приготування на фізико-механічні 
властивості мастичних асфальтобетонів, модифікованих подрібненим 
керамзитовим гравієм, встановлено оптимальну температуру перемішування 
мастичних асфальтобетонних сумішей (Тп), яка склала 165±1,5оС. На підставі 
проведених випробувань виявлена оптимальна послідовність подачі компонентів 
мастичних асфальтобетонних сумішей, модифікованих подрібненим керамзитовим 
гравієм, в змішувач: нагріті до необхідної температури і віддозовані мінеральний 
заповнювач і бітум подаються в змішувач і перемішуються, потім додається в 
94 
 
змішувач і перемішується віддозований керамзитовий порошок активований 
мінеральний порошок. 
2. Розроблено технологію виробництва мастичних асфальтобетонних сумішей із 
застосуванням подрібненого керамзитового гравію, що дозволяє використовувати 
стандартне обладнання для виробництва мастичних асфальтобетонних сумішей. 
3. Було випущено дослідно-промислову партію суміші МА-15, модифікованої 
подрібненим керамзитовим гравієм, з якої було укладено верхній шар покриття 
автомобільної дороги. Проведені випробування проб, взятих на АБЗ, та вирубок з 
покладеного покриття показали високі фізико-механічні властивості 
проаналізованих мастичних асфальтобетонних сумішей. 
4. Підтверджений економічний ефект від зниження собівартості на виробництво та 
укладання МА-15, модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм, порівняно із 
МА-15 зі стабілізуючою добавкою Viatop-66 становив 1806 грн. на 100 м2 покриття 
у цінах 2025 року. 
  
95 
 
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 
1. Виконано огляд зарубіжної та вітчизняної наукової літератури, патентної та 
технічної документації задля обґрунтування доцільності застосування пористих 
порошкових матеріалів у складах мастичних асфальтобетонних сумішей для 
забезпечення підвищення якості мастичних асфальтобетонів та зниження сегрегації 
суміші; 
2. У результаті аналізу теоретичних досліджень виявлено напрями поліпшення 
якості мастичних асфальтобетонів за рахунок підвищення зсувостійкості, 
тріщиностійкості, морозостійкості мастичних асфальтобетонів та адсорбційної 
активності мінерального матеріалу мастичних асфальтобетонних сумішей шляхом 
управління процесами цих пористих порошкових матеріалів як структуруючих та 
стабілізуючих добавок. 
3. На підставі аналізу встановлених залежностей впливу вмісту різних пористих 
порошків на властивості мастичних асфальтобетонів встановлено, що найбільш 
ефективним модифікатором, що дозволяє істотно знизити сегрегацію в'яжучого в 
суміші і значно підвищити фізико-механічні та експлуатаційні властивості 
мастичних асфальтобетонів. Це обумовлюється виявленими на мікрорівні 
особливостями структури та топографії поверхні високодисперсних частинок 
керамзиту, які мають високорозвинену шорсткувату поверхню, ускладнену піками, 
мікротріщинами, нерівностями та великою кількістю різних за розмірами та 
формою пір. 
4. Проаналізовані раціональні склади мастичних асфальтобетонних сумішей, 
модифікованих подрібненим керамзитовим гравієм. Відмінною особливістю 
запропонованих складів мастичних асфальтобетонних сумішей є використання 
добавки з подрібненого керамзитового гравію фракцій менше 0,16 мм у кількості 
2,5 ± 0,03 % понад маси мінерального матеріалу замість рекомендованих ДСТУ 
стабілізуючих добавок. 
5. Дослідженнями залежностей реологічних параметрів мастичних асфальтобетонів 
від експлуатаційних температур виявлено, що мастичні асфальтобетони, із 
застосуванням подрібненого керамзитового гравію, мають підвищену 
деформаційну стійкість при високих експлуатаційних температурах і підвищену 
деформативність порівняно із стандартними складами мастичних асфальтобетонів. 
Результати реологічних досліджень добре узгоджуються з результатами досліджень 
зсувостійкості, тріщиностійкості, морозостійкості та довговічності запропонованих 
мастичних асфальтобетонів. Проаналізовано, що наявність подрібненого 
керамзитового гравію у складах мастичних асфальтобетонних сумішей підвищує 
зсувостійкість (зчеплення Сπ 12,5 – 29 %, коефіцієнт внутрішнього тертя tgφ на 1–
96 
 
2%), тріщиностійкість (межа міцності на розтяг при розколі Rр на 6–8%) та 
довговічність мастичних асфальтобетонів.  
6. Проаналізовано технологічну схему виробництва модифікованих подрібненим 
керамзитовим гравієм мастичних асфальтобетонів, що дозволяє використовувати 
стандартне сучасне обладнання, яке застосовується для виробництва традиційних 
мастичних асфальтобетонних сумішей. В результаті оптимізації технології 
приготування модифікованих мастичних асфальтобетонних сумішей визначено 
оптимальну температуру перемішування суміші в процесі приготування Тп, яка 
склала 165±2°С, та встановлена раціональна схема порядку введення компонентів 
мастичних асфальтобетонних сумішей мастичних асфальтобетонних сумішей 
мастичних асфальтобетонних сумішей у змішувач, що полягає в послідовній подачі 
та перемішуванні нагрітих та дозованих мінерального заповнювача (і бітумного 
в'яжучого (б), потім подрібненого керамзитового гравію (кп) і, на закінчення, 
мінерального наповнювача (мп): ((мз + б) + кп) + мп. Дотримання запропонованих 
технологічних режимів та параметрів забезпечує утворення найбільш ефективної 
структури мастичних асфальтобетонів та отримання найбільш високих значень 
фізико-механічних та експлуатаційних показників матеріалу. 
7. Підтверджений економічний ефект від зниження собівартості виробництва та 
укладання 1000м2 покриття із запропонованого мастичного асфальтобетону марки 
МА-15, модифікованого подрібненим керамзитовим гравієм, порівняно з МА-15 зі 
стабілізуючою добавкою Viatop-66, становив 1806 грн. на 100м2. Проаналізовані в 
роботі мастичні асфальтобетони, модифіковані подрібненим керамзитовим гравієм, 
можуть бути використані також для влаштування верхніх шарів покриттів 
автомобільних доріг паркінгів, експлуатованої покрівлі, мостів тощо.
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
