Портландцемент для дорожного бетона. Бетон для автомобильных дорог и аэродромов.

 Портландцемент для дорожного бетона. Состав. Свойства. Бетон для автомобильных дорог и аэродромов. Условия службы дорожного бетона. Нормативные требования, предъявляемые к дорожному бетону. Требования к материалам для дорожного бетона. Состав и свойства. Определение морозостойкости дорожного бетона.

Органические вяжущие.

Определение. Общие свойства органических вяжущих. Классификация органических вяжущих материалов по происхождению, вязкости, назначению.

Органические вяжущие представляют собой группу природных или искусственных твердых, вязкопластичных или жидких веществ, состоящих из смеси органических высокомолекулярных соединений. Органические вяжущие материалы имеют ряд положительных свойств: хорошо прилипают к поверхности минеральных материалов (после соответствующей подготовки), обладают достаточной пластичностью и эластичностью, относительно стойки против атмосферных факторов, практически не растворимы в воде и являются водоотталкивающими (гидрофобными). Сырьем для производства органических вяжущих являются: нефть, каменный уголь, горючие сланцы, торф, которые подвергают физико-химической переработке (фракционной разгонке, сухой деструктивной перегонке и др.); в результате, помимо других ценных продуктов, получают смолообразующие остатки. Эти остатки подвергают дополнительной переработке с целью получения таких свойств, которые присущи органическим вяжущим материалам: хорошая когезия и адгезия. В зависимости от химического состава органические вяжущие материалы делят на битумы и дегти.

Битумы – водонерастворимые материалы, которые состоят из смеси углеводородов, и их кислородных, сернистых и азотных производных, растворимых в сероуглероде СS₂ или четыреххлористом углероде ССl4. Они бывают твердые, вязкие и жидкие.

Дегти – водонерастворимые материалы, состоящие из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных ароматического ряда. Они бывают жидкими и вязкими.

о роду сырья битумы разделяются на природные и искусственные (нефтяные и сланцевые), а дегти – только искусственные (торфяные, древесные и каменноугольные).

К органическим вяжущим материалам относятся:

1) битумы нефтяные дорожные вязкие, улучшенные;

2) битумы нефтяные дорожные жидкие, улучшенные;

3) битумы сланцевые;

4) дегти каменноугольные дорожные;

5) эмульсии битумные и дегтевые. Для улучшения свойств в битумы иногда вводят ПАВ (поверхностно-активные вещества).

Битумные эмульсии – дисперсные системы, состоящие из диспергированного вяжущего материала в водной среде с добавкой эмульгатора. При нормальной температуре эмульсии текучи и применяются в холодном или теплом состоянии, но не ниже +2^oС. При распределении эмульсии тонким слоем на поверхности каменных материалов они распадаются и выделяют вяжущий материал с первоначальными (до диспергирования) свойствами. По элементарному химическому составу все битумы достаточно близки между собой. Они состоят из 80-87% углерода, 10-12% водорода, 0,5-1,5% кислорода, 0,5-3,5% серы (в природных битумах до 10%), до 1% азота. В виде сложных соединений в битумах имеются следы металлов Ni, Co, Fe, U, V. Как видно из элементарного химического состава, в битуме количественно пре-обладают два элемента: углерод и водород. Поэтому такие соединения называются углеводородными.
В связи со сложным химическим составом битума определяют так называемый групповой состав. Разделение битумов на отдельные его группы (компоненты) основано на различной растворимости их в бензоле, ацетоне, а также избирательной адсорбируемости различными адсорбентами, например, силикогелем и последующей их десорбции органическими растворителями. Из битума обычно выделяют следующие группы углеводородов: масла, смолы (кислые и нейтральные), асфальтены и др. Каждая группа, входящая в состав битума, оказывает существенное влияние на его свойства.
Примерный групповой состав битума: масла – 40-60%, смолы – 20-40%, асфальты – 10-25%, кароены и карбоиды – 1-3%, асфальтогеновые кислоты и их ангидриты – 1%. Групповой состав каменноугольного дорожного дегтя: масла – 60-80%, вязко-пластичные смолы (растворимые в бензоле) – 10-15%, твердые смолы, растворимые в пиридине – 5-10%, свободный углерод (нерастворимая часть) – 5-25%, нафталин < 7%, антрацен < 10% и фенолы < 5%.

4.1. Нефтяные битумы. Нефть, её элементарный, фракционный составы. Основные методы переработки нефти. Битумы нефтяные вязкие, Схемы производства остаточных и окисленных битумов. Схема производства компаундированных битумов.

4.2. Состав и структура нефтяных битумов. Свойства вязких битумов. Методы определения свойств. Вязкие дорожные битумы. Марки. Области применения.

4.3. Битумы нефтяные жидкие дорожные. Методы получения. Свойства. Методы определения свойств. Область применения.

4.4. Битумы строительные, кровельные, специальные. Сланцевые битумы. Дёгти. Получение. Свойства. Применение.

4.5. Битумные и дегтевые эмульсии. Классификация. Методы производства эмульсий. Свойства дорожных эмульсий. Назначение дорожных эмульсий.

4.6. Битумы природные (асфальты). Виды и свойства природных битумов. Использование в строительстве.

4.7. Старение органических вяжущих и методы повышения их стабильности. Сущность процесса старения.

5. Добавки, улучшающие свойства органических вяжущих. Полимербитумное вяжущее. Битуморезиновые вяжущие. Транспортирование и хранение органических вяжущих материалов.

Асфальтобетон

6.1. Определение и общие сведения об асфальтобетонах. Классификация, область применения асфальтобетона. Материалы для приготовления асфальтобетона и технические требования к ним. Зерновой состав минеральных материалов и влияние его компонентов на свойства асфальтобетон. Распределение битума в асфальтобетоне. Строительно-технические свойства и методы испытаний асфальтобетона. Нормативные требования к асфальтобетону.

6.2. Проектирование составов асфальтобетона. Общие принципы приготовления асфальтобетонных смесей.

6.3. Основные технологические процессы при приготовлении асфальтобетонной смеси. Заводы непрерывного и периодического действия. Сушка исходных материалов.

6.4. Организация битумного хозяйства на асфальтобетонных заводах (АБЗ). Методы подачи и перемешивания исходных компонентов асфальтобетонных смесей. Температурный режим приготовления смесей Холодный асфальтобетон. Его состав, свойства, технология приготовления. Области применения. Литой асфальтобетон. Его состав, свойства, особенности производства. Область применения. Щебеночно-мастичный асфальтобетон. Состав, свойства и области применения. Дёгтебетон, исходные материалы, состав, свойства, области применения. Современные пути и методы улучшения свойств асфальтобетонов. Применение ПАВ и различных добавок, активация минеральных материалов.

Гидроизоляционные материалы

Классификация кровельных и гидроизоляционных материалов. Классификация. Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы. Мастики. Герметики. Гидроизоляционные материалы в дорожном строительстве.

Геосинтетические материалы представляют собой класс строительных материалов, различающихся по структуре, технологии производства, показателям свойств, составу сырья. Их объединяет удобная форма поставки (рулоны, блоки, плиты), возможность обеспечения высокого качества геосинтетические материалов в условиях заводского изготовления, то есть возможность создания дополнительных слоев (прослоек) гарантированного качества при минимальных трудозатратах на месте производства работ и минимальных относительных транспортных расходах.

Их назначение, области применения, выполняемые функции различаются. Для упрощения возможного предварительного выбора представлена классификация геосинтетических материалов по структуре-технологии производства, достаточная для регламентации их применения в названной области.

Область, эффективность и целесообразность применения синтетических рулонных материалов определяются их свойствами, которые зависят от состава сырья, технологии производства и структуры.

Общая характеристика геосинтетических материалов по наиболее распространенному сырью изготовления (полиамид, полиэфир и полипропилен) приведена в табл. 2.1.

Предпочтительным видом сырья для изготовления геосинтетических материалов дорожного назначения является полиэфир. Следует ограничивать применение полиамидных геосинтетических материалов в кислотных средах (рН < 5,0), полипропиленовых – в условиях длительного действия значительной по величине нагрузки, полиэфирных – на контакте со слоями, содержащими известь, цемент, в других щелочных средах с рН ≥ 9.

Следует также предъявлять более жесткие требования по транспортировке и укладке полипропиленовых и полиамидных геосинтетических материалов с точки зрения светового воздействия или использовать разновидности геосинтетических материалов из сырья, стабилизированного по отношению к воздействию ультрафиолетового излучения. Геосинтетические материалы из вторичного сырья, в том числе содержащего несинтетические компоненты, могут быть использованы только в качестве временной прослойки, например, для защиты откосов на период формирования биологического типа укрепления. Требуемые минимальные значения показателей свойств по п. 3 настоящих Рекомендаций должны при этом соблюдаться.

Наиболее распространенная группа материалов из состава геосинтетических – геотекстильные, прежде всего, нетканые, а также тканые и прочие – трикотажные (вязаные), плетеные нитепрошивные, биотекстили из несинтетического сырья.

Тканые материалы имеют регулярную структуру, повышенную прочность, высокий модуль упругости, но не обладают достаточной водопроницаемостью в плоскости полотна. Такие материалы целесообразно применять в случаях, когда прослойки должны выполнять функции армирования, защиты, но не дренирования. Различают одноосные тканые геосинтетические материалы (усиленные в одном, обычно продольном, направлении) и двухосные, имеющие близкие значения механических характеристик в продольном и поперечном направлениях.

Свойства нетканых геотекстильных материалов, представляющих собой хаотичное переплетение коротких или длинных волокон, зависят от способа упрочнения (соединения волокон). Нетканые геотекстильные материалы упрочняют механическим, термическим или химическим способами. Механические упрочненные (иглопробивные) нетканые материалы отличаются достаточной прочностью, высокой деформативностью, защитными свойствами, водопроницаемостью в плоскости полотна и направлении, ей нормальном. Их основные функции – дренирование и защита, в отдельных случаях при возникновении больших деформаций – армирование (например, при укладке в основание тонкой насыпи временной дороги). Термически упрочненные нетканые материалы имеют небольшую деформативность, применимы для выполнения функций зашиты, в отдельных случаях армирования, но не дренирования. При химическом упрочнении (склеивании) свойства получаемых полотен определяются видом связующего. Такие материалы могут быть подвержены быстрому старению в условиях эксплуатации, в связи с чем срок их службы должен быть технически обоснован. При комбинированном упрочнении сочетают обычно механический и термический способ упрочнения, что дает возможность улучшить механические характеристики при некотором ухудшении водно-физических свойств по отношению к механически упрочненным нетканым материалам.

Плоские георешетки (геосетки) отличаются высокими механическими характеристиками и применяются для создания армирующих прослоек. Полимерными геосетками армируют основания дорожных одежд из крупнофракционных материалов, откосы насыпей, геосетками из стекло- или базальтового волокна – верхние слои дорожных одежд из разного вида асфальтобетонов. Геосетки обычно имеют ячейки с линейными размерами 5 – 40 мм. Наличие и размер ячеек, толщина элементов определяют механические характеристики материалов и степень их связи с материалами контактирующих слоев.

Геосетки из стекло- или базальтового волокна имеют более высокие механические характеристики, однако их свойства менее стабильны в сравнении с полимерными геосетками по отношению к возможным агрессивным воздействиям в процессе эксплуатации. Они должны иметь специальную обработку – пропитку, обеспечивающую необходимый срок службы.

Различают одноосные и двухосные георешетки (аналогично тканым геосинтетическим материалам).

Пространственные георешетки имеют сотовую структуру при размере ячеек в плане 200 – 400 мм и высоте 50 – 200 мм. Они поставляются в блоках в сложенном виде, в разложенном виде размеры в плане обычно 2,5×(6 – 15) м. Применяются для укрепления откосов в сочетании с различным заполнением ячеек, армирования нижних слоев дорожных одежд, насыпей.

Стенки ячеек могут иметь рифление, отверстия по отдельным стенкам для пропуска полимерных тросов с последующим созданием анкерного удерживающего крепления на поверхности откоса и для пропуска воды.

Геокомпозиты в виде геодрен – многослойные рулонные или блочные материалы, обладающие высокой водопропускной способностью в плоскости полотна. Используются как дренирующий слой при создании плоскостного дренажа в дорожной конструкции, перехватывающего дренажа в обводненных выемках и др. Основная разновидность – два слоя фильтра из нетканого геотекстильного материала с жестким каркасом между ними из полимерной геосетки или менее жестким из высокопористого нетканого материала толщиной обычно 10 – 30 мм. Имеются разновидности с заменой слоя (слоев) фильтра на геомембрану (перехватывающий дренаж) с устройством фильтра только по одной плоскости материала.

Геокомпозиты из нетканого геотекстильного полотна и объединенной с ним геосетки из стекло- или базальтового волокна применяются для армирования покрытий (армогеокомпозиты). Наличие нетканого полотна обеспечивает лучшие условия по контакту с материалами окружающих слоев и лучшее выполнение функций по исключению (снижению) процесса проявления «отраженных» трещин, наличие геосетки обеспечивает армирование вышележащего слоя асфальтобетонного покрытия.

Геооболочки в виде геоматов – объемные из нерегулярно сплавленных волокон или объединенные в отдельных местах два слоя нетканых геотекстильных материалов с образованием открытых с одной стороны емкостей для заполнителя. Заполнение геоматов выполняется, как правило, на месте производства работ. Основное назначение – укрепление откосов.

Геооболочки габионов – плоские геосетки, поставляемые в виде многослойных блоков, собираемых на месте производства работ в объемные элементы с линейными размерами, как правило, 2×3÷6 м, толщиной 0,4 – 1,0 м, разделенные на секции с линейными размерами 0,5 – 1,0 м. Геооболочки габионов заполняются на месте производства работ минеральным заполнителем и служат для повышения общей и местной устойчивости откосов. Имеются различные разновидности, в частности, обеспечивающие заделку габиона в тело насыпи.

Геомембраны – гидроизоляционные материалы на основе пленочных или обрабатываемых вяжущим, как правило, на месте производства работ, нетканых геосинтетических материалов. Последние отличаются большей надежностью вследствие, прежде всего, повышенной стойкости к возможным местным повреждениям в процессе строительства и эксплуатации. Кроме того, геомембраны на основе нетканых геотекстильных материалов имеют более широкую область применения – помимо создания гидроизолирующих прослоек для снижения притока воды в рабочий слой земляного полотна применимы также для укрепления сооружений поверхностного водоотвода.

Разновидность геомембран – нетканые геотекстильные материалы, выпускаемые с заполнителем в виде порошка бентонитовой глины, образующей при увлажнении водонепроницаемый слой.