Материалы для асфальтобетонных смесей (по СТБ 1033-2004)

 

Битум

 

Вид и качество вяжущего значительно влияет на качество получаемой асфальтобетонной смеси. Поэтому правильная оценка применяемого битума очень важна.

Для приготовления горячих АБС применяют следующие марки вязких нефтяных дорожных битумов:

- БНД (БН) 60/90, БНД (БН) 90/130 по ГОСТ 22245;

- БД 60/90, БД 90/130 по СТБ 1062;

- модифицированные битумы марок: БМА 70/100, БМА 100/130 по СТБ 1220.

Для приготовления теплых смесей следует применять вязкие битумы марок:

- БНД (БН) 130/200, БНД (БН) 200/300 по ГОСТ 22245;

- БД 90/130, БД 130/200 по СТБ 1062.

Для приготовления теплых смесей также применяют жидкие битумы марок СГ 130/200, МГ 130/200 и МГО 130/200 по ГОСТ 11955.

Для приготовления холодных смесей следует применять жидкие нефтяные дорожные битумы марок СГ 70/130, МГ 70/130 и МГО 70/130 по ГОСТ 11955.

Марки битумов выбирают в зависимости от вида смеси, категории дороги и категории нормальной нагрузки на покрытие аэродромов в соответствии с приложениями А и Б СТБ 1033-2004.

Особое внимание придается выбору битума при приготовлении АБС на дорогах I и II категорий с тяжелым транспортным движением. Здесь рекомендуется применять дорожные битумы с катионактивными адгезионными добавками, обеспечивающими требуемые коэффициенты водостойкости при длительном водонасыщении в агрессивной среде после 28 суток и морозостойкость после 50 циклов замораживания-оттаивания.

 

Щебень и гравий

 

Щебень – дробленый и разгрохоченный по крупности на узкие фракции (СТБ 1311) минеральный материал из монолитных горных пород или получаемый дроблением гравия из плотных горных пород (ГОСТ 8267), а также из металлургических шлаков (ГОСТ 3344).

Для получения щебня используют главным образом граниты и известняки, значительно реже – другие породы. Не допускается применять щебень из глинистых (мергелестых) известняков, глинистых песчаников.

Гравий получают разгрохоткой по фракциям песчано-гравийных смесей (ГОСТ 8268-82).

Для приготовления плотных смесей I марки требуется применять щебень фракций круглыхсит, мм:

от 2,5 до 5 включительно,

свыше 5 до 10 включительно,

свыше 10 до 15 включительно,

свыше 15 до 20 включительно.

Не допускается применять щебень в виде смесей фракций (свыше 5 до 20 мм) для горячих плотных смесей I марки.

Для приготовления плотных смесей II и III марок, а также для пористых и высокопористых смесей следует применять щебень или гравий следующих фракций круглых сит, мм:

от 5 до 10 включительно,

свыше 10 до 15 включительно, плотные смеси

свыше 15 до 20 включительно;

 

от 5 до 20 включительно, пористые и

от 15 до 20 включительно, высокопористые смеси

от 20 до 40 включительно.

 

Еще очень важным требованием является то, что для асфальтобетонов верхних слоев покрытий республиканских дорог, городских улиц, магистралей и аэродромов следует применять щебень с о граниченнымсодержанием зерен пластинчатой (лещадной) и угловатой формы (большое содержание лещадных зерен приводит к их дроблению при укатке):

- для смесей типа А и щебеночно-мастичных (С) – до 15 %;

- типа Б – до 25 %;

- типа В – до 35 %.

Желательно, чтобы форма щебеночных частиц была кубовидной.

Загрязняющих примесей не должно быть больше 1,5 % по массе.

Петрографический состав щебня влияет на силу сцепления с битумом и на шероховатость поверхности покрытия (последнее является важным показателем степени контакта колеса с покрытием).

Адгезия битума к поверхности известняковых зерен больше, чем гранитных.

Шероховатость поверхности асфальтобетонного покрытия с гранитным щебнем сохраняется более 4 лет, а покрытие на известняковом щебне становится скользким за один год эксплуатации.

 

Песок

 

Для приготовления асфальтобетонных смесей следует применять пески по ГОСТ 8736 с модулем крупности более 1,5. Песок с модулем крупности от 1,0 до 1,5 может быть использован только совместно с другим, более крупным песком. При этом суммарный модуль крупности смеси песков должен быть более 1,5. Пылеватых и глинистых частиц в природном песке должно быть не более 3 % по массе. Показатели свойств дробленых песков и песков из отсевов дробления горных пород и гравия в зависимости от марки, типа и вида смесей должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 8.3 (СТБ 1033-2004 Приложение Ж).

 

Таблица 8.3 Показатели свойств дробленых песков и песков из отсевов дробления горных пород

Наименование показателя	Нормы для смесей марок
I	II	III
Горячие, теплые и холодные типов	Пористые и высоко-пористые	Горячие, теплые и холодные типов	Пористые и высоко-пористые	Горячие, теплые и холодные типов
А, Б, Бх	Г, Гх	А, Б, Бх, В, Вх	Г	Б, В	Г
Предел прочности исходной горной породы при сжатии, МПа, не менее
Массовая доля глинистых примесей, %, не более	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	1,0	1,0	1,0
Примечание – Для смесей типа Г марок I и II следует использовать дробленые пески и пески из отсевов дробления только из изверженных горных пород.

 

В Беларуси разработаны «Рекомендации по активации минеральных материалов для приготовления асфальтобетонных смесей» (Т.А.Чистова, Я.Н.Ковалев), Активацию минеральных материалов рекомендуется производить при соответствующем технико-экономическом обосновании в случаях, когда другими способами невозможно обеспечить установленные СТБ 1033 показатели свойств асфальтобетонных смесей и асфальтобетона. Для активации минеральных материалов используют активатор, представляющий собой водный раствор поливалентных металлов.

 

Минеральный порошок

 

Минеральный порошок – компонент асфальтобетона, который существенно отличает этот материал от других битумоминеральных материалов: вместе с битумом он образует комплексное асфальтовяжущее вещество (КАВ), «склеивающее» частицы минеральных заполнителей в единый структурированный монолит.

Минеральные порошки могут быть активированными, получаемые при помоле карбонатных горных пород добавкой ПАВ, или гидрофобизированными после помола минерального сырья жидкими органическими вяжущими.

Для приготовления смесей следует применять минеральные порошки, отвечающие требованиям ГОСТ 16557.

Традиционно для изготовления минеральных порошков в качестве сырья используют карбонатные горные породы (как правило, известняки и доломиты). Отмечено, что очень опасным является присутствие в этих породах глинистых примесей (оксиды Aℓ₂O₃ + Fe₂O₃), в связи с чем ГОСТ Р 52129 количественно ограничивает их содержание. Эти примеси не должны превышать, % по массе:

- для активированных порошков – 7;

- для неактивированных порошков – 1,7.

Исследования, проведенные в Белорусском национальном техническом университете (Я.Н.Ковалев, А.В.Бусел) показали, что существуют реальные возможности также получать и широко использовать активированные минеральные порошки из кислых минеральных материалов (кварцевых песков) и отходов промышленности (отработанных формовочных смесей – побочного продукта литейного производства).

 

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) и модифицирующие добавки

 

Поверхностно-активные вещества (ПАВ)

Добавление ПАВ в асфальтобетонные смеси улучшает сцепление битума с минеральными материалами, повышает водостойкость асфальтобетона, уплотняемость асфальтобетонных смесей.

Применяют ПАВ двух классов: катионные и анионные. К катионным ПАВ относятся соли высших алифатических аминов. Наиболее доступен БП-3 – продукт на основе полиэтиленполиамина и синтетических жирных кислот. При введении в битум расход БП-3 изменяется в пределах 0,5-1,5 % в зависимости от петрографического состава каменных материалов.

Наиболее употребляемые анионные ПАВ – смола госсиполовая (хлопковый гудрон), гудрон жировой и др., которые вводят в битум в количестве 3-7 % по массе.

Для улучшения сцепления битума с гранитом и другими кислыми породами используют катионные ПАВ, с известняками – анионные.

 

Модифицирующие добавки

Адгезионныеприсадки должны соответствовать требованиям нормативных документов, повышать сцепление битума с поверхностью минерального материала и обеспечивать показатели плотного асфальтобетона по коэффициентам морозостойкости после 50 циклов замораживания-оттаивания и водостойкости при длительном водонасыщении в агрессивной среде после 28 суток без ухудшения предела прочности при сдвиге при температуре 50 °С.

Модифицирующие полимерные добавки, применяемые в дорожных битумах для повышения сдвигоустойчивости и трещиностойкости асфальтобетона, должны соответствовать требованиям нормативных документов. Битумы с полимерными добавками должны соответствовать требованиям нормативных документов на модифицированные битумы.

В настоящее время установлена возможность применения торфа в асфальтобетоне, как активирующей добавки с целью увеличения прочности адгезионной связи в системе «битум – минеральный заполнитель» (Ковалев Я.Н., Будниченко С.С.). Суть заключается в том, что поверхность горячих заполнителей (после сушильного барабана) в смесителе, взаимодействуя с торфяной добавкой, приводит к ее термической деструкции, а выделенные при этом газообразные продукты активируют поверхности заполнителей и увеличивают их адгезионную активность к битуму.