2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Марки и свойства битума для асфальта

Битум. Виды и состав. Применение и марки. Плюсы и минусы

Битум – это твердое или смолоподобное вещество, применяемое в качестве связующего в строительной сфере. Его отличительным качеством выступают высокая адгезия к различным поверхностям и гидрофобность. Вещество имеет темно-коричневый или черный цвет.

Технические свойства битума и его маркировка

Данное вещество не растворяется в воде. Для его растворения применяются специальные органические растворители. Вязкость материала во многом зависит от окружающей температуры. Чем теплее, тем он жиже. Битум не имеет пор, поэтому совершенно не пропускает воду. Материал подлежит маркировке, отображающей его главные физические качества. Маркировка состоит из двух цифр написанных через дробь. Первое число отображает температуру размягчения материала. Вторая цифра указывает температуру, при которой вещество начинает крошиться от механического воздействия.

Из чего состоит битум
Все виды битума являются смесью нескольких базовых веществ. К их числу относятся:
  • Нефтяные масла.
  • Смолы.
  • Асфальтены.
  • Асфальтогеновые кислоты.

Присутствующие в составе битума нефтяные масла в среднем составляют 30-60% от общего объема вещества. Именно они придают материалу характерную вязкость и термическую пластичность. Смолы в составе обеспечивают материал свойством прилипать к различным поверхностям. Доля смол в битуме может составить 20-40%. Третьим компонентом битума выступают асфальтены, часть которых колеблется в пределах 10-40%. Они дают характерную твердость и тугоплавкость материала, что и определяет его ценность в строительной сфере. Асфальтогеновые кислоты присутствуют в битуме в очень малых количествах не более 3%. Они также делают поверхность липкой.

Виды битума в зависимости от происхождения
Существует 2 категории битумов принципиально отличающиеся по способу получения материала:
  1. Природные.
  2. Искусственные.

Несмотря на разность происхождения, все они получаются из одного сырья. Для изготовления искусственного битума используется специальное оборудование, позволяющее выделить его из нефти. Природный материал образован естественным образом и добывается как ископаемое, сразу готовое к применению.

Искусственный

Данный тип битума является вторичным продуктом, получаемым при переработке нефти. При отборе из нее топлива и смазки получается гудрон. В результате продувки воздухом или нагрева он превращается в нефтяной битум. Продукт полученный таким образом называется окисленным. Его характерным качеством является достаточно высокая эластичность и тепловая устойчивость.

В том случае, если нефть поддается отгонки для вывода топлива с помощью вакуумной установки, то образованный в результате производства осадок является остаточным битумом. Его отличительным качеством выступает более высокая твердость и низкая вязкость.

Если переработка нефти осуществляется путем ее разложения для выхода бензина, что сопровождается высокими температурами, то полученный в результате осадок обладает хрупкостью. Это совершенно другой по качеству материал, который называют крекинговым битумом.

Природный

Данный материал является природным ископаемым. Он присутствует в горной породе, добывается из которой путем ее нагрева или растворения специальными растворителями. Кроме пластового битума также бывает поверхностный, выступающий на поверхность подобно водоемам. Битумы природного происхождения имеют очень высокое качество, поэтому в основном применяются для изготовления герметиков и лакокрасочных материалов.

Марки битумов применяемых в строительной сфере

Для изготовления различных стройматериалов и выполнения строительных задач применяются жидкие, полутвердые и твердые битумы. Для каждой конкретной задачи используется материал с соответствующим температурным диапазоном, определяющим порог его размягчения и приобретение хрупкости.

В зависимости от качества, битум могут использовать для:
  • Изготовления мастики и гидроизоляции.
  • Мягких кровельных материалов.
  • Дорог.

Для выполнения основных строительных работ применяются битумы нефтяных марок БН 50/50, БН 70/30 и БН 90/10. Для пропитки кровельных материалов используются битумы нефтяные кровельные. Они имеют маркировку БНК 45/180, БНК 45/90, БНК 90/40, БНК 45/180 и БНК 90/30. Данные материалы воспламеняются при температуре не менее +240°С, что делает их применение для пропитки кровельной гидроизоляции вполне безопасным. Битумы нефтяные дорожные используются для производства асфальта. В первую очередь это марки БНД 40/50, БНД 60/90, БНД 130/200, БНД 90/130.

Популярные строительные материалы на основе битума

Существует достаточно широкий ассортимент товаров для строительства, в состав которых входит битум, являющийся их незаменимым компонентом.

Примерами таких стройматериалов выступают:
  • Краски.
  • Наплавляемая кровля.
  • Герметики.
  • Мастики.
Битумные краски

Применяются крайне редко, поскольку имеют только коричневый либо черный цвет. Чаще всего их используют для защиты поверхностей постоянно контактирующих с водой. Отличительным свойством таких красок является сохранение эластичности даже спустя много времени после нанесения. Благодаря возможности снижения вязкости материала путем добавления растворителя его нанесение на поверхность возможно как ручным способом с помощью кисти или валика, так и пульверизатором.

Наплавляемая кровля

Существует очень большой ассортимент кровельных материалов, в состав которых входит битум. Несмотря на разнообразие, все они имеют примерно одинаковую структуру. Это листовые материалы, в основании которых применяется стекловолокно, бумага и т.д. Поверх него наносится пропитка из битума. Для увеличение механической прочности и износостойкости лицевая сторона такого кровельного стройматериала обсыпается каменной крошкой. Она предотвращает слипание в рулоне при скручивании.

Кровельные материалы полученные на основе битума позволяют делать плоскую эксплуатируемую кровлю. По уровню гидроизоляции она существенно превосходит подавляющее большинство кровель. При нагреве битум расплавляется, благодаря чему листы спаиваются между собой в одну непроницаемую мембрану.

Битумные герметики

Широкое распространение получили герметики на битумной основе, которые применяются для выполнения ремонтных работ по гидроизоляции. В первую очередь они предназначены для ремонта протечек. Ими также пользуются при установке мансардных окон, для заделки швов между кровельным материалом и трубой дымохода, герметизации водосточной системы, заделки трещин в бетоне и прочих минеральных поверхностях. Такой материал не нуждается в прогреве. Он просто выдавливается с помощью монтажного пистолета, а после испарения присутствующих в составе растворителей приобретает резиноподобную консистенцию.

Битумные мастики

Особо широким спросом пользуются мастики на основе битума. Они предназначены для выполнения гидроизоляции. Их используют при обустройстве наплавляемых крыш. Мастики применяется для склеивания различных поверхностей с целью предотвращения проникновения влаги между слоями. Их также применяют для покрытия частей деревянных столбов, предназначенных для вкапывания. Защищенная мастикой поверхность не впитывает влагу, поэтому получает более высокую устойчивость к гниению.

Применение битума в дорожном строительстве

Наиболее массовое применение битум получил в сфере дорожного строительства. Он используется в качестве связующего вещества для изготовления асфальта. Последний в отличие от бетона обладает более высокой устойчивостью к деформации. Уровень прочности и долговечности асфальта напрямую зависит от количества содержащегося в нем битума. Отличительным качеством асфальта является возможность начала его эксплуатации сразу после укладки, а не через 28 дней, как в случае с бетонными дорогами.

Кроме непосредственного использования битума для приготовления асфальтной смеси, он также применяется в сфере дорожного строительства в качестве клейкой основы при выполнении ямочного ремонта автодорог. Для этого в основном выбираются твердые марки битума. Материал разогревается и наносится на поврежденный участок асфальтированной дороги, после чего до момента его застывания сверху закатывается свежим асфальтом. Наличие битума между старым и новым слоем обеспечивает между ними высокую адгезию.

Недостатки битума
Это крайне специфический в работе материал, применение которого сопровождается рядом недостатков:
  • Необратимо пачкает тару и инструмент.
  • Размягчается при высоких температурах и становится хрупким при низких.
  • Постепенно пересыхает.
  • Имеет неприятный запах, усиливающийся при нагреве.

Инструмент и тара, применяемые при работе с битумом, практически всегда не подлежат восстановлению. Материал безнадежно пачкает поверхности, к которым прикасается. Чтобы бороться с этим недостатком используются специальные смывки, однако их применение в большинстве случаев экономически нецелесообразно. Они эффективны на малых загрязнениях, к примеру, кузове автомобиля, испачканном каплями битума со свежего асфальта.

Конструкции, сделанные с применением битума, имеют достаточно узкий температурный диапазон применения. При повышении температуры они размягчаются, что может повлечь деформации в случае механического давления. Понижение температуры делает их чрезмерно твердыми и хрупкими.

Марки и свойства битума для асфальта

Этот дорожный материал относится к товару, используемому в определенное время года. Работы по ремонту дорог начинаются в середине весеннего периода и завершаются осенью. Вот они и определяют уровень спроса на битум для асфальта, корректируют ценовую политику.

Что представляет собой битум

Впервые сооружения с применением битумных компонентов и асфальта для соединения и защиты от влаги возводились около пяти тысяч лет тому назад.

За прошедшее время изготовление битума для асфальта преобразовалось в высокотехнологичный процесс. По понятным причинам современный материал ничего схожего не имеет с собственным прообразом. Объединяют название и сырье, используемое для основы.

Читать еще:  Модернизированный двигатель evotech 2 7

Различают две разновидности битума дорожного:

  1. Природный – продукция естественного натурального окисления нефтяных компонентов. Почти не попадается в чистом состоянии. Как правило, доводится сталкиваться с определенными асфальтовыми компонентами – доломитом и известняком, которые пропитаны битумными смолистыми составами. Их раздрабливают и используют в виде порошка для асфальта. Второй вариант – из пород извлекают битум.
  2. Искусственный – результат промышленной нефтепереработки. Для производственного процесса необходим способ вакуумного перегона гудрона, или принудительное окисление при помощи продувания воздушными потоками.

Использование первого вида считается редким явлением, так как добыча отличается специфическими особенностями, высокой стоимостью перевозки и т. п., то второй вариант попадается постоянно. Ежедневно наступая на асфальт, мы даже не подозреваем, что для изготовления используют битумную составляющую. Кроме того, такое сырье применяют для изготовления мягких кровельных материалов, гидроизоляции подвальных помещений, обработки железобетонных коллекторов и стыковочных участков труб. Как правило, в этих случаях применяется гудрон.

Сырье обладает большой сферой применения.

Марка асфальтового битума

Состав асфальтового материала и качественные характеристики меньше всего зависимы от марки битума, применяемого для асфальта. В изготовлении данного типа смесей применяется состав, называемый автодорожным битумом и маркируемый тремя буквенными знаками – БНД. Главный показатель, с помощью которого такой материал классифицируют – температура.

От создания необходимых условий битумные составы плавятся. Когда это наступает, зависит применение материала в районах с различными климатическими условиями. Чтобы знать, где может использоваться конкретный жидкий битум для асфальта, изучают маркировку. Имеющиеся цифры означают степень вязкости данного сырья. На сегодняшний день пользуются пятью видами автодорожного битума – 40/60; 60/90; 90/130; 130/200; 200/300. Чем климатические условия жарче, тем большей вязкостью обладает сырье, применяемое в создании или ремонте дорожного полотна.

Вполне естественно, когда битумное сырье в покрытии находится в нужном объеме. Чрезмерное количество такого материала в производственном процессе, как правило, не используется. Разогретый состав обладает сыпучестью, не слипается.

При недостаточном количестве битума в дороге образуются трещины, в них проникает влага, вызывающая разрушительные процессы.

Главные параметры БНД

Кроме степени вязкости, асфальтовый битум известен следующими свойствами:

  • Дуктильностью. Данный показатель выявляется по длине, на которую возможно битум растянуть в неразрывную нить. Чем значение больше, тем лучше состав слипается. Как правило, битум обладает уровнем дуктильности более сорока сантиметров. Данный показатель определяется при температуре, равной нулю градусов по Цельсию;
  • Деформативными характеристиками. Определяя пригодность битумного состава для приготовления асфальтового материала, рекомендуется обращать внимание на особенности упругости, ползучести, пластичности, хрупкости и т. п. Только с их помощью можно определить деформативный показатель материала. В процессе нагрева битума эти значения не должны претерпевать сильных изменений.

Применение жидких составов в строительстве

Асфальтовый битум, как правило, отличается большой вязкостью. Но случается, что для заливки покрытия применяют жидкие виды такого материала. Используют их главным образом для того, чтобы продлить сезон ремонтных работ. В определенных пропорциях жидкий битум смешивают с вязким, от чего покрытие при низкой температуре воздуха застывает медленней. Жидкая битумная масса изготавливается из вязкой с добавлением дистиллятных элементов.

Кроме того, в ремонтных работах пользуются материалом среднего уровня вязкости. Им обрабатывают уже очищенную карту. Норма розлива битума при укладке асфальтобетона в данном случае мала, составляет около половины литра на квадратный метр.

В щебеночно-мастичных смесях расход битума в асфальтобетоне по массе составляет:

  • щма-10 – 65 – 75 кг;
  • щма-15 – 60 – 70 кг;
  • щма-20 – 55 – 60 кг.

В изготовлении асфальтово-бетонных составов используют большое количество материалов, добываемых карьерным способом. Точной нормы расхода битумной массы, необходимой для приготовления одной тонны материала, не существует. Достаточно поменять один компонент, и объем битума кардинально меняется.

Разновидности асфальта и их состав

В смесь для строительства и ремонта дорожного покрытия входят:

  • битум – основной компонент;
  • щебенка;
  • песок.

С применением последнего вида сырья готовят песчаный асфальт.

Порой в смесь добавляют мелкую щебенку и минеральные порошки. Такой вид асфальтового покрытия считается довольно популярным и носит название «щебневый асфальтобетон». Применяют в изготовлении и гравий. В этом случае по рецептуре добавляют минеральные добавки и мелкофракционную щебенку. Подобное покрытие называется асфальтом гравийным.

С учетом предназначения пропорциональные соотношения компонентов могут меняться. В дорожки для пешеходов закладывают асфальт, приготовленный с применением щебенки и песка. В нижнюю часть автомобильной дороги закладывают смесь иного состава.

В данном случае асфальт изготавливается с добавление щебня крупных размеров.

Верх дорожного полотна закрывается более гладкой асфальтовой массой, в которую добавляется мелкая щебенка.

Добавки для БНД

В приготовлении дорожного битумного сырья кроме основных компонентов используют различные добавочные составы. Нужны они для изменения определенных свойств асфальтового материала. Например, для холодного асфальта применяется битум, содержащий модифицирующие элементы. С их помощью при застывании асфальтовая поверхность не покрывается трещинами в морозную погоду, на жарком солнце не плавится. Применение подобных компонентов помогает окончательно набрать битуму нужные качества быстрее.

Что разрешается применять еще? С помощью цветных минерализованных порошков добиваются необычных оттенков асфальтового покрытия. Его укладывают для украшения парковых зон, велосипедных маршрутов, используют в качестве разметочных элементов.

Транспортировка битумного сырья

Это выполняется только с помощью специальных технических средств – битумовозов. Автомобиль представлен полуприцепом с цистерной, устройство которой напоминает принцип термоса. Стены емкости двойные, проложены теплоизолирующим материалом. Сделано это в следующих целях. Вязкий дорожный битум отличается жидким агрегатным состоянием только в разогретом виде. Остыв, он представлен твердой субстанцией.

Доведя материал до температуры в сто восемьдесят градусов, его перегружают в цистерну битумовоза. Чтобы сырье сохраняло нужную температуру, придумали такое устройство цистерны.

Загружают и выгружают разогретый битум самотеком, насосные установки не применяются. Если цистерна в хорошем состоянии и не имеет повреждений, то рабочая температура битумной массы, находящейся внутри, сохраняется на протяжении двух суток.

Если предстоит транспортировка битума на приличные расстояния, используют специальные элементы нагрева, носящие название «паровая рубашка». Их устанавливают в цистерны машин и вагоны. Разогревается битум перед выгрузкой за счет того, что по вмонтированным нагревательным устройствам прогоняется пар.

НЕКОТОРЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИТУМА В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Некоторые показатели качества битума, используемо­го в дорожной отрасли как вяжущее при производстве ас­фальтобетонных смесей или для приготовления битумных эмульсий, а также для устройства поверхностной обра­ботки, даже в случае его соответствия требованиям стан­дарта, по ряду причин требуют улучшения. Битум, полу­ченный окислением сырья при температуре 230-240°С (а иногда и более), склонен к старению, быстро теряет пла­стичность при понижении температуры и обладает недо­статочной адгезией к каменным материалам кислых по­род, которые как раз наиболее приемлемы по причине их прочности.

В то же время быстро нарастают осевые и динами­ческие нагрузки, а отсюда и требования к несущей спо­собности дорог и, соответственно, к качеству асфальто­бетонных смесей, которое в значительной степени зави­сит от качества вяжущего. По этой причине дорожникам на своих базах приходится улучшать качество битума добавками поверхностно-активных веществ и полимер­ных материалов.

Технология улучшения битума добавками давно и широко используется в зарубежной практике, несмотря на то, что там применяют значительно более качествен­ные битумы, а уж тем более эта технология показана для нас и не только по причине недостаточного каче­ства исходного битума. К сожалению, в России все еще сохраняется практика длительного хранения битума и делается это не лучшим образом, преимущественно в хранилищах ямного типа, где он окисляется при дли­тельном контакте с воздухом и обводняется, причем не только просачивающимися грунтовыми водами, протеч­ками осадков через неплотности укрытия, но также сор­бцией влаги из воздуха.

Представляется, что битум вообще нельзя хранить. Во всяком случае, таким образом, когда прежде, чем подать битум из хранилища в расходную емкость асфальтосме­сительной установки, его приходится выпаривать. При

длительном нагреве в котлах с открытой крышкой люка-лаза (а как иначе наблюдать за процессом выпаривания и не допустить вскипания и выброса пены?) битум в зна­чительной степени теряет полезные свойства вяжущего.

Однако широкое использование технологии улучшения битума или приготовления эмульсий на асфальтобетон­ных заводах затрудняют некоторые проблемы, которые необходимо решить, а в противном случае качество улуч­шенного битума может оказаться хуже исходного. Такие случаи нередки.

Читать еще:  Удаление воздуха из тормозной сис

Одна из проблем — нестабильность состава и свойств битума, поступающего на обработку. Ошибка считать, что для любого битума применим один и тот же рецепт композиции, например, когда приготавлива­ется полимерно-битумное вяжущее или битумная эмульсия. Некоторые скажут, что это очевидно. А меж­ду тем до последнего времени действует распоряже­ние руководства дорожной отрасли, по которому под­рядные организации обязаны до начала строительного сезона согласовывать рецепт ПБВ с ФГУ «Росдорконтроль». Это, конечно, недоразумение, на которое уже давно обращают внимание специалисты, но которое все еще действует. Например, в весьма содержательной статье [3] все же содержится вывод (пункт 1, с. 50) о необходимости «запретить» (!) применение ПБВ без предварительного согласования их составов с ФГУ «Росдорконтроль». Мало того, что по арбитражной пробе ПБВ, поступившей на контроль, определить соответ­ствие реализованного рецепта утвержденному невоз­можно, что делает согласование состава бессмыслен­ным, состав ПБВ к тому же может быть техническим сек­ретом фирмы-производителя. Дело упомянутого Управ­ления — проконтролировать качество продукта, и, если оно соответствует требованиям, удостоверить это.

Однако разработка рационального рецепта компози­ции в дорожной лаборатории в лучшем случае занимает полную рабочую смену, а иногда и не одну. Если мы заби­раем битум из приямка битумного хранилища, куда он подтекает из ямы, где накапливался в зимнее время по­ставками с разных НПЗ слоями, иногда из разных нефтей и разной предыстории, в случайном соотношении, то каж­дая заполненная емкость или битумовоз, по существу, является партией, для которой нужно разрабатывать ре­цепт, что вряд ли выполнимо.

Для решения этой проблемы на АБЗ необходимо иметь накопительную емкость, теплоизолированную и с элементами нагрева, достаточными, чтобы нагреть всю накопленную порцию до температуры 110-120°С и, например, барботажем воздуха от компрессора пе­ремешивать c целью усреднения. Тогда партией мож­но будет считать весь битум в этой накопительной ем­кости, а ее вместимость должна определяться програм­мой производства модифицированного битума или би­тумной эмульсии.

В этом случае разработка рецепта будет регулярной операцией, например, раз в две или три недели, что при­емлемо. Очевидно, что во время заполнения такой нако­пительной емкости и перемешивания, а также подбора рецепта композиции модифицированный битум или би­тумная эмульсия не производятся.

Если проблема нестабильных свойств битума, посту­пающего на технологическую переработку из своего хра­нилища дорожники могут как-то решить, то другая про­блема пока не находит решения. Дорожникам нужны раз­ные битумы. Для производства горячих асфальтобетон­ных смесей нужен битум БНД (а лучше БДУ) в основном марки 60-90 и иногда 90-130. Для устройства поверхност­ной обработки применяют битум с глубиной проникания иглы при 25°С порядка 110-140×0,1 мм. Иногда битум мар­ки 90-130 подходит, но нередко битум приходится разбав­лять гудроном. И при этом качество вяжущего ухудшает­ся. Ведь гудрон — не битум.

То же самое происходит при модифицировании биту­ма полимерами, которые заметно повышают вязкость композиции и часто приходится применять пластифика­торы, например, тот же гудрон или индустриальное мас­ло. Ранее дорожники не понимали, что использование пластификаторов затрудняет получение ПБВ высокого качества, а, соответственно, и смеси с их применением. В зарубежной практике пластификаторы при производ­стве ПБВ не применяют. Приготовляя, например, ПБВ для устройства поверхностной обработки, используют битум марки 140-160, а приготовляя ПБВ для горячих смесей — марки 100-120. Тогда, растворив в битуме полимер, по­лучают ПБВ соответственно марок 100-120 и 60-80, что и требуется. Но это все же битумы упомянутых марок: 140-160 и 100-120, а не смеси битума и гудрона, кото­рые нам предлагают НПЗ, применяющие технологию ком­паундирования.

Здесь можно предложить аналогию с производством сталей. Есть конструкционные стали, которые принима­ются по показателям механических свойств. И есть каче­ственные стали, которые принимаются по химическому составу. Когда определяют прочность балок или остойчи­вость ферм, то показатели прочности достаточны. Но если нас интересует не статическая, а ударная прочность, кор­розионная или температурная стойкость, специфика вза­имодействия стали с легирующими компонентами или ре­жимы термической обработки, то показатели прочности мало что определяют.

Количественные показатели битума, регламентиро­ванные стандартом, не вполне характеризуют его свой­ства как вяжущего. На это многократно указывали веду­щие российские специалисты, например в [4], Г.Н. Кирю­хин (СоюздорНИИ), Ю.Е. Никольский («Дорстройпроект», Санкт-Петербург) и Т.С. Худякова (ГП «Дорожный учеб­но-инженерный центр», г. Павловск Ленинградской обл.). А тем более при использовании технологии модифици­рования битума или приготовления битумных эмульсий.

Формально компаундированный битум может соответ­ствовать требованиям стандарта по своим показателям. Однако две партии битума с идентичными показателями, но полученные непосредственно с окислительной уста­новки или компаундированием базовой марки, требуют разных рецептов композиций. Это серьёзно затрудняет работу дорожных лабораторий в решении задач обеспе­чения качества вяжущих. К сожалению, эти задачи в прак­тической работе пока не находят решения без заинтере­сованного участия производителей битума, на что совер­шенно верно указывал в [4] Е.А. Смирнов («ПТФ «РАС­ТОМ», г. Москва).

И все же, несмотря на нерешенность этой проблемы, дорожникам приходится модифицировать получаемый с НПЗ битум добавками полимерных материалов и ПАВ, при­готавливать битумные эмульсии.

Улучшать битум добавками ПАВ технически достаточ­но просто. Интенсивность перемешивания, точность оп­ределения рецепта и его соблюдения не стоит так остро, как при производстве ПБВ. Фирмы-поставщики ПАВ реко­мендуют высокие концентрации их добавок. Например, фирма АМДОР предлагает вводить в битум Амдор-9 в кон­центрации 0,8-1%. Наша практика показывает, что при хо­рошем перемешивании композиции в большинстве слу­чаев для радикального улучшения адгезии рациональная концентрация лежит в пределах 0,4-0,6%. Дальнейшее увеличение содержания добавки не дает дополнительно­го эффекта. Это же относится и к БП-КСП, а также Peaгенту Азол 1001. Дорос-АП следует добавлять в количестве 0,6-0,8%, а иногда и 1%. А добавку КАП фирмы «Грик» приходится добавлять даже 1,5%. И все же радикального эффекта не достигается. А при меньших концентрациях эффект не заметен.

Здесь необходимо повторить, что для получения положительного результата необходимо хорошее перемешивание с применением эффективного смесительного оборудования, например [1], а так называемое циркуляционное перемешивание, которое рекомендуется в нормативных документах дорожной отрасли, совершенно не приемлемо по причине образования застойных зон в битумных емкостях, откуда битум не попадает в насос операционное время [2]. К тому же тихоходный битумный насос не является эффективным перемешивающим устройством.

Модифицирование битума полимерами и приготовление ПБВ требует более интенсивного смесеобразования. Получение однородной смеси, когда крупинки полимера полностью растворились, занимает больше времени.

Применение коллоидных мельниц наиболее предпочтительно. Оборудование с использованием кавитационного эффекта [5] также позволяет растворить термоэластопласты в битуме, но только при условии правильной организации циркуляции композиции через рабочий участок. Если не обеспечено вовлечение всего битума в циркуляцию, то однородной смеси не получается. Струйные смесительные устройства [1] чувствительны к свойства полимера. Но при линейной структуре молекул, например для Кратона D1101 или ДСТ 30-01, время растворения при температуре битума 160-170°С составляет 1-1,5 часа, что вполне приемлемо.

Для этой технологии, а также для приготовления битумных эмульсий необходим индивидуальный рецепт композиции применительно к данной партии битума и высокие требования к точности соблюдения рецепта и температурных режимов, а также к контролю качества готовы продуктов при производстве работ [6].

Порадек С. В. Устройство для интенсивного перемешивания гудрона и битума в горизонтальных емкостях//Авто мобильные дороги: Информационный сборник/Информавтодор. — 1996. — Выл. 12. — С. 24-28.

Порадек С. В. Технологические проблемы улучшения битума добавками/Наука и техника в дорожной отрасли. — 1999 — № 3. — С. 30-32.

Полякова С. В. Результаты контроля качества органических вяжущих материалов, полученные ФГУ «Росдорконтроль» //Новости в дорожном деле: Информационный сборник Информавтодор. — 2004. — Вып. 2. — С. 41-55.

Асфальтобетон. Проблемы, решения, перспективы / Дорожная техника. Материалы и конструкции для транспор­тного строительства. Каталог-справочник. Технология стро­ительства, ремонта, реконструкции и содержания дорог. Апрель 2004, с. 22-33.

Полякова В.И., Садиков А.И., Федоров А.П., Кобылко Ю.Б. Гидродинамический смеситель для приготовления по­лимернобитумных вяжущих // Автомобильные дороги: Ин­формационный сборник/ Информавтодор. — 1998. — Вып. 10,- С. 21-27.

Порадек С.В. Модифицированный битум. Работа над ошибками//Автомобильные дороги. — 2004. — № 3, с. 22-23

Источник: ж. Наука и техника в дорожной отрасли № 3 2004

Покрытия из асфальтобетона — состав и технология

Асфальтобетонное покрытие — уплотненный слой искусственного строительного материала, состоящего из минерального порошка, заполнителей и битумного вяжущего. Смесь обладает ценными свойствами, которые нашли применение в прокладке дорог, устройстве взлетных полос, пешеходных коммуникаций, объектов ландшафтной архитектуры.

Читать еще:  Обзор моделей с характеристиками

История асфальтобетонных покрытий уходит корнями в глубокое прошлое. Американские инки строили великолепные дороги из камней, проливая стыки природным битумом. Нововведение попало в Европу гораздо позже. На смену каменной и деревянной брусчатке появился асфальтобетон. Сегодня это наиболее распространенный материал для строительства дорог.

Виды и применение

ГОСТ 9128-2013 классифицирует асфальтобетоны на несколько видов в зависимости от минерального заполнителя:

Смеси изготавливают горячим или холодным способом. В первом случае используют вязкий или жидкий битум, а температура укладки составляет 110° и выше. Для холодного асфальтобетона применяют только жидкое вяжущее. Укладывают покрытие при температуре от 5°С.

В зависимости от характеристик компонентов различают следующие виды асфальтобетонных смесей:

  • Песчаный асфальтобетон изготавливают на основе заполнителей фракций до 10 мм. Материал слабо сопротивляется износу. Применяется для устройства тротуаров, велосипедных или пешеходных дорожек, детских площадок.
  • Мелкозернистый асфальтобетон содержит зерна крупностью до 20 мм. Используется для покрытия улиц, автотранспортных путей, аэродромов. Склонен к пластическим деформациям и образованию колеи, поэтому его модифицируют различными добавками.
  • Крупнозернистый асфальтобетон применяют для формирования нижних слоев дорожных одежд. В его составе щебень или гравий размером до 40 мм. Для заполнения пустот между крупными частицами и увеличения плотности добавляют песок.

Плотные щебеночные или гравийные составы соответствуют следующим типам асфальтобетонных смесей:

  • А — массовая доля крупного заполнителя 50-60%;
  • Б — 40-50%;
  • В — 30-40%.

Типы Г и Д содержат только песок из отсевов дробления или природного происхождения, щебня в них нет.

Для повышения прочности и улучшения связующих свойств между компонентами добавляют целлюлозные стабилизаторы. Полученный материал называют щебеночно-мастичным асфальтобетоном (ЩМА). Для его изготовления используют плотные горные породы кубовидной формы, которые образуют крепкий каркас. Благодаря стойкости к деформациям ЩМА применяют для строительства дорог с большой загруженностью.

Еще одна разновидность покрытий на органическом вяжущем — цветной асфальтобетон. При изготовлении состав подкрашивают пигментами. Используют осветленный битум, мраморную или кирпичную крошку, щебень из кварцита или гранита.

Цветным асфальтобетонным покрытием выделяют велосипедные или пешеходные дорожки, покрывают спортивные и детские площадки, оформляют ландшафты.

Состав и технические характеристики

Состав асфальтобетона многокомпонентный. Его подбирают и рассчитывают исходя из условий работы покрытия, а также доступных местных материалов.

Компоненты

На 30-60% асфальтобетонная смесь состоит из щебня или гравия, который получают при разработке месторождений осадочных или вулканических пород, из отходов металлургии. Свойства покрытия во многом зависят от физических характеристик и формы этого крупного заполнителя.

Песок — обязательный компонент асфальтобетона. Он заполняет пустоты между камнями, делая смесь более однородной и плотной. Содержание зерен ограничивают, так как излишек ухудшает износостойкость покрытия. Помимо сыпучего материала природного происхождения используют отсев дробления щебня или осадочных пород, молотый шлак.

Минеральный порошок составляет до 20% массы асфальтобетонной смеси. Это измельченные до состояния пыли осадочные или доломитовые породы, отходы промышленности, зольные шлаки ТЭС. Их применяют в неактивированном или активированном виде. При этом увеличивается водонепроницаемость, прочность и плотность асфальтобетона.

Марку битума подбирают исходя из климатической зоны и нормативной нагрузки на дорожное полотно. Расход продукта переработки нефти составляет 25-90 кг на тонну асфальтобетонной смеси и зависит от пористости заполнителей и режима укладки. Для улучшения эксплуатационных свойств битум модифицируют добавками, содержащими резиновую крошку, вторичный полиэтилен, гашеную известь и адгезионную композицию.

Основные технические характеристики

В зависимости от свойств и применяемого сырья ГОСТ выделяет 3 марки асфальтобетона:

  • к I относятся горячие высокоплотные и плотные типов А, Б, Г, пористые высокопористые щебеночные, холодные типов Бх, Вх, Гх;
  • ко II — горячие Б, В, Г, Д, пористые, высокопористые песчаные, холодные Бх, Вх, Гх, Дх;
  • к III — горячие плотные Б, Г, В, Д.

Основные физико-механические свойства асфальтобетонных смесей определяются маркой, режимом укладки и температурой при проведении испытаний:

  • предел прочности при сжатии — нормируется для 0°С — 9-13 МПа, для 20°С — 2-2,5 МПа, 50°С — 0,9-1,5 МПа;
  • плотность — 2000-2800 кг/м³;
  • водостойкость — 0,6-0,95;
  • коэффициент внутреннего трения (сдвигоустойчивость) — 0,62-0,87;
  • сцепление при сдвиге при t=50°С — 0,22-0,50 МПа;
  • трещиностойкость — 2-7,5 МПа;
  • водонасыщение — 1-4% для плотных, 4-10% для пористых;
  • пористость для холодных асфальтобетонных смесей — 18-21%;
  • морозостойкость F15-50 в зависимости от дорожно-климатической зоны.

Важнейшим показателем является коэффициент уплотнения покрытия из асфальтобетона, характеризующий качество укладки. Его определяют опытным путем. По нормативам величина для холодных составов не должна быть менее 0,96, для горячих — 0,99.

Для измерения коэффициента уплотнения смеси в покрытии вырубают керны, высушивают и находят фактический удельный вес асфальтобетона. После нагрева образцы измельчают, подвергают обработке под давлением. Искомый параметр определяют как отношение реальной плотности к стандартной, полученной в результате испытаний.

Для расчета расхода асфальтобетона на 1 м² покрытия пользуются опытными показателями на 1 см высоты:

  • мелкозернистые смеси типов А, Б, В — 24,6-25,7 кг;
  • крупнозернистые — 24,2 кг;
  • ЩМА — 25,8 кг;
  • литые плотностью 1500 кг/м³ — 15,4 кг.

Чем отличается асфальт от асфальтобетона?

Асфальтобетонная смесь — искусственный материал, который получают смешиванием твердых ингредиентов с нефтяным дорожным битумом.

Природный асфальт образуется в процессе загустевания и окисления нефти, выступившей на поверхность земли в виде пластовых залежей, отдельных жил или озер.

Слово «асфальт» в переводе с древнегреческого обозначает горную смолу. Это легкоплавкое вещество черного цвета. Излом раковистый, матовый или блестящий. Содержит до 70% нефтяного битума.

Крупнейшие источники природного асфальта — Мертвое море в Израиле, озеро Пич-Лейк в Тринидаде. Древние сирийцы добывали твердый битум, всплывавший на поверхность огромными глыбами, вес которых достигал 1000 кг.

Горную смолу применяли для гидроизоляции кораблей, стен хижин, полов зернохранилищ, а также изготовления красок или лаков. В Древнем Египте вещество использовали для бальзамирования умерших.

Запасы природного асфальта ограничены. Из высококачественного сырья изготавливают живописные краски, лакокрасочную продукцию. В дорожном строительстве при устройстве асфальтобетонного поверхностного покрытия замещают часть жидкого битума твердым. При этом значительно повышается стойкость к воздействию шипованных автопокрышек.

Технология устройства

Асфальтобетонная смесь может быть качественной, но если при укладке не соблюдались технология, покрытие быстро выйдет из строя. При выполнении каждого этапа производства работ нужно соблюдать четкие правила, которые устанавливают ГОСТ Р 54401-2011, 9128-2009, СНиП 3.06.03-85.

Подготовка

Мероприятия включают разработку технического проекта, подготовку финансовой сметы. При планировке объект привязывают к рельефу, предусматривая возможность удаления сточных вод, сохранность надземных и подземных коммуникаций.

Перед устройством асфальтобетонного покрытия вырубают большие деревья, снимают верхнюю плодородную почву. Чем выше расчетная нагрузка на дорожное полотно, тем больший объем земляных работ предстоит выполнить, чтобы создать основание с достаточной несущей способностью. Для садовых дорожек и тротуаров высота слоя составляет 10-20 см, для нагруженных трасс — до нескольких метров.

Чтобы под асфальтобетонной дорогой не застаивалась вода, организовывают дренаж. Грунт вывозят за пределы территории, чтобы при размыве избежать засорения дренажной системы.

Устройство подушки

Функция подушки — восприятие сжимающих нагрузок при эксплуатации асфальтобетонных поверхностей. Ее толщина определяется расчетом. Сначала укладывают крупные фракции до 60 мм, затем средние 20-40 мм, сверху песок с обязательной утрамбовкой каждого слоя.

В частном обустройстве для подсыпки используют различный строительный мусор, который значительно экономичнее, чем щебень или гравий. По краям асфальтобетонной дороги укладывают бордюры или другие прочные материалы.

Укладка асфальтобетона

Работы проводят в сухую погоду при температуре не ниже 5°С. В зависимости от вида асфальтобетонных смесей применяют следующие технологии:

  • Холодную смесь укладывают на подготовленное основание, желательно, пролитое битумом, слоем до 5 см. Утрамбовывают ручной трамбовкой или виброплитой. Сверху посыпают цементом или песком, чтобы уменьшить липкость поверхности дороги.
  • Горячий асфальтобетон изготавливают из расплавленного битума и заполнителей, тщательно перемешивают и выкладывают на основание. Массу укатывают или трамбуют. Эксплуатация разрешена через 6 часов.
  • Литой асфальт укладывается очень горячим — до 235°С. Подается из кохера, нагревающего и перемешивающего смесь, в бункер асфальтоукладчика. После равномерного распределения по поверхности композит остывает и затвердевает. Утрамбовка или укатка не требуются.

Заключение

Устройство дорог из различных типов асфальтобетона позволяет получить прочное и долговечное покрытие. Выбор материала зависит от нагрузки при эксплуатации полотна и климатической зоны. При укладке нужно соблюдать технологию и температурный режим.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector