Устойчивость асфальтобетона к водно-тепловым и химическим факторам

Вода – наиболее агрессивный фактор для всех строительных материалов.

Асфальтобетонные покрытия дорог испытывают круглогодичное воздействие воды в виде атмосферных осадков и талых вод. При длительном увлажнении вследствие ослабления структурных связей асфальтобетон может разрушаться за счет выкрашивания минеральных зерен, что приводит к повышенному коррозионному износу покрытий и образованию выбоин.

Водостойкость асфальтобетона зависит от его плотности и прочности адгезии битумной пленки к поверхности минеральных заполнителей.

Вода, как полярная жидкость, хорошо смачивает все минеральные материалы и при длительном контакте с ней возможна ее диффузия под битумную пленку. Такая ситуация наиболее вероятна при контакте влаги с кислыми минеральными материалами, где нет прочного хемосорбционного взаимодействия битума с поверхностью их частиц.

При воздействии транспортных нагрузок процесс «сдирания» битумных пленок с поверхности минеральных зерен усиливается при наличии влаги.

Сорбированные молекулы воды легко мигрируют по обнаженным (от битума) поверхностям минеральных частиц, что резко снижает структурную прочность асфальтобетона. Вода, проникая в микродефекты структуры асфальтобетона, приводит к адсорбционному понижению прочности материала (проявляется эффект Ребиндера). Это происходит вследствие снижения поверхностной энергии стенок трещины и ослабления структурных связей у вершины трещины по мере ее развития.

Значительно разрушают структуру асфальтобетона его частые попеременные увлажнение и высыхание.

Перемещаясь в порах, вода вызывает неравномерное распределение напряжений, что также интенсифицирует процессы разрушения асфальтобетона.

Остаточная пористость асфальтобетона оказывает большое влияние на водостойкость асфальтобетона. Для асфальтобетонов разных типов она составляет от 1 до 5 % по объему.

Поры в асфальтобетоне могут быть открытые и замкнутые. С уменьшением размера зерен увеличивается количество замкнутых, недоступных воде пор.

Водостойкость асфальтобетона характеризуется значениями водонасыщения, набухания и коэффициента водостойкости (отношение прочности водонасыщенных образцов асфальтобетона к прочности сухих образцов).

Водонасыщение по объему для асфальтобетонов различных типов колеблется в пределах от 1 до 4 %, а набухание (также в % по объему) – от 0,5 до 1,0.

Коэффициент водостойкости должен быть при длительном водонасыщении в агрессивной среде для асфальтобетонов типов А, Б, В, Г, Д после 14 суток – не менее 0,75…0,85, а для ЩМА – не менее 0,90.

Морозостойкость

Зимой вода в порах асфальтобетона замерзает и, переходя в лед, увеличивается в объеме на 9-10 %, что создает в них давление более 20 МПа.

Наибольшие разрушения асфальтобетонных покрытий происходят в осенне-весеннее время, когда наблюдается значительное число циклов попеременного замораживания – оттаивания и перехода через нулевую температуру. Знакопеременные температуры приводят к цикловым увеличениям внутрипоровых напряжений, что приводит к образованию трещин на асфальтобетонных покрытиях.

Морозостойкость асфальтобетона оценивается коэффициентом морозостойкости, показывающим снижение прочности асфальтобетонных образцов при сжатии после установленных циклов замораживания – оттаивания.

Исследования показали, что каркасный асфальтобетон обладает меньшей морозостойкостью, чем асфальтовый раствор (песчаный асфальтобетон). Это объясняется повышенной пористостью каркасных бетонов.

Снижение морозостойкости асфальтобетона наблюдается при уменьшении вязкости битума (табл. 8.7).

Таблица 8.7 Зависимость морозостойкости асфальтобетона от вязкости (марки) битума

 

Тип системы	Марка битума	Коэффициент морозостойкости после 50 циклов
Асфальтовый раствор	БНД 60/90 БНД 90/130	0,86 0,79
Асфальтобетон	БНД 60/90 БНД 90/130	0,82 0,77

 

Морозостойкость асфальтобетона также зависит от характера взаимодействия битума с минеральным материалом. Так, морозостойкость асфальтобетона на щебне из плотного известняка (основная порода) выше, чем на гранитном щебне (кислая порода). Это объясняется тем, что природа связи в системе «битум – известняк» хемосорбционная (химическая), а природа связи «битум – гранит» - физическая. Поэтому напряжения, возникающие при замерзании воды, легко разрушают менее прочные физические связи и слабо разрушают химические.

Повысить водо- и морозостойкость асфальтобетона можно путем выбора материалов надлежащего качества, тщательного проектирования состава и применения ПАВ.

 

8.5.6. Стандартные требования к свойствам горячих, теплых и