Разновидности асфальтовых бетонов

 

К разновидностям асфальтобетона относятся теплый и холод­ный. Специфическими особенностями обладают еще две других раз­новидности горячего асфальтобетона — литой и цветной. Более редким в строительстве является дегтебетон.

Теплый асфальтобетон используют при строительстве дорожных покрытий капитального типа и для устройства нижних слоев в по­крытиях.

Для приготовления теплого асфальтобетона используют вязкие нефтебитумы марок БНД 200/300 и БНД 130/200 или жидкие биту­мы; известняковый порошок более тонкого помола, чем в горячих смесях; щебень и искусственный песок, получаемые дроблением основных пород, — габбровых или диабазовых; прочные шлаки. Составы теплого асфальтобетона проектируют общим методом, ис­пользуемым в теории искусственных строительных конгломератов. Температура готовой теплой массы при ее выходе из смесителя дол­жна быть 90—130°С в зависимости от исходной вязкости битума. Допустимые пределы температур массы при ее уплотнении в покры­тии: нижний — 50°С при работах в теплую погоду и при марке биту­ма СГ 70/130; верхний — 100°С при работах в холодную погоду и при марке битума СГ 130/200. Уплотнение производят легкими и тя­желыми (12т) катками; при холодной погоде рекомендуется уплот­нять массу сразу же после ее укладки в покрытие, чтобы не остудить массу и не потерять ее удобообрабатываемость. Толщину рыхлого слоя назначают на 15—20% больше проектной толщины покрытия, что регулируется положением выглаживающей плиты укладчика.

Холодный асфальтобетон (холодный асфальт) содержит жидкий или разжиженный вязкий битум, что позволяет укладывать массу холодного асфальта при температуре окружающего воздуха. Могут использоваться также битумные эмульсии.

Приготовление холодного асфальта осуществляется в горячем и холодном состояниях. При приготовлении массы в горячем состоя­нии применяют жидкий или разжиженный битум, в холодном — би­тумную эмульсию. Более распространен в строительстве холодный асфальт на основе жидкого или разжиженного битума. Его приме­няют для создания верхних слоев дорожных покрытий и при произ­водстве ремонтных работ, в частности, при восстановлении сильно износившихся покрытий. Если холодный асфальт употребляется в строительных работах непосредственно после его изготовления на АБЗ, то укладку массы предпочтительнее производить еще в теплом состоянии. В этом случае раскладка упрощается, слой массы ложит­ся компактнее, а при уплотнении слоя быстрее формируется моно­литное покрытие. При работах во влажную погоду используют хо­лодный асфальт, приготовленный на битумной эмульсии.

Отвердевание монолитного слоя связано не в малой степени с испарением растворителя из разжиженного вязкого битума или лег­ких фракций — из жидкого. Поэтому слишком значительная его уплотненность в первый период эксплуатации дорожного покрытия может принести вред. Рекомендуется не допускать высокой грузо­напряженности при движении автотранспорта, так же как нельзя до­пускать и слишком слабой интенсивности движения транспорта, по­скольку окончательное формирование покрытия происходит именно под действием этого движения.

Холодный асфальт может длительное время оставаться в рых­лом состоянии в складских условиях (до 8—10 месяцев). Поэтому холодную асфальтобетонную массу обычно приготовляют в зимнее время года с тем, чтобы ее раскладку в покрытие произвести с на­ступлением весны. Зимняя заготовка массы позволяет работать АБЗ практически в течение полного года, тогда как при производстве то­лько одной горячей массы оборудование завода в зимний период простаивает или работает с низкой производительностью. При чрезмерно длительном хранении рыхлая масса холодного асфальта постепенно слеживается, образуются комочки или даже глыбы. Тог­да использовать массу становится затруднительным, требуется предварительное рыхление ее. Однако механическое рыхление ухуд­шает качество массы вследствие обнажения отдельных частиц, покрытых пленкой битума. Слеживаемость холодного асфальта при длительном хранении уменьшают, добавляя на последней стадии пе­ремешивания массы ССБ, хлорное железо, водный раствор соапсто-ка и некоторые другие специальные вещества (добавки) в количест­ве до 2—3%. Эти же вещества способствуют лучшему сцеплению битума с поверхностью не полностью просушенного минерального материала.

Холодный асфальт приготовляют с применением щебня из мо­розостойких карбонатных пород (известняков, доломитов) и домен­ных шлаков с пределом прочности при сжатии не менее 80 МПа, а при использовании изверженных и метаморфических пород — не менее 100 МПа. Чтобы покрытие не становилось скользким при его эксплуатации, к известняковому щебню принято добавлять до 30% мелкого (8—10 мм) гранитного или получаемого из других извер­женных пород (диабаза, базальта) щебня или искусственного дроб­леного песка из тех же пород камня. Песок должен быть чистым, од­нородным, морозостойким, без органических примесей или глинистых частиц, способных набухать в воде. Кроме щебня и песка в состав холодного асфальта входит минеральный (известняковый) порошок для повышения вязкости и клеящей способности разжи­женного или жидкого битума. При тонких пленках битума слеживаемость массы меньше и прочность плотного покрытия выше. При выборе вяжущего учитывают, что чем холоднее погодные условия, длительнее срок хранения массы, ниже прочность камня, тем вяжу­щее вещество должно быть более жидким. Наиболее распространен­ными вязкостями являются 120—180 с, определяемые по стандарт­ному вискозиметру (при отверстии 5 мм и температуре 60°С). Такая вязкость соответствует маркам СГ 130/200, СГ 70/130 и МГ 130/200, МГ 70/130. При использовании битумной эмульсии рекомендуется средняя скорость ее распада при содержании в ней вяжущего веще­ства в пределах 50—60% по массе. В загородных условиях допуска­ется применять дегтевые эмульсии.

Доля вяжущего вещества в составе холодного асфальта устанав­ливается проектированием оптимального состава, но обычно нахо­дится в пределах 6—8% для песчаного и 5—7% для мелкозернисто­го. Качество холодного асфальта в покрытиях характеризуется его прочностью при сжатии в сухом и водонасыщенном состояниях при 20°С соответственно 1,5—2,0 и 1,0—1,5 МПа, коэффициентом водо­устойчивости не менее 0,6—0,8 и некоторыми другими показателя­ми свойств, указываемыми в ТУ. В целом следует отметить, что эта разновидность асфальтового бетона изготовляется и применяется пока в весьма ограниченных размерах, но покрытия из него несо­мненно относятся к перспективным.

Литой асфальтовый бетон (литой асфальт) выделяется из других горячих аналогов тем, что все межзерновые поры в нем заполнены асфальтовым вяжущим веществом. При этом отношение Б/П неско­лько больше, чем в вяжущем веществе обычного (пластичного) ас­фальтобетона. После укладки массы и ее уплотнения в монолите практически отсутствуют остаточные поры и пустоты, поэтому по­крытия из него водонепроницаемые.

Преимущество литого асфальта состоит в том, что работы по его укладке можно производить при сравнительно низких темпера­турах (до -10°С) воздуха. Не требуется также, как уже отмечалось, продолжительного уплотнения массы катками или трамбования при ямочном ремонте. Достаточно прикатать его легкими (0,5—1,5 т) катками или уплотнить вибробрусом асфальтоукладчика. Преиму­ществом покрытий из литого асфальта является также их относите­льно высокая долговечность, износостойкость и шероховатость. Последняя придается покрытию либо распределением по поверхно­сти сухого песка высевок или первых фракций мелкого щебня (5—8 мм), лучше предварительно очерненных битумом (1—1,2%), и последующей их прикаткой, либо устройством тонкослойного по­крытия толщиной 0,8—1,5 см из специально подготовленной смеси. В некоторых странах шероховатость достигают применением кат­ков с рифлеными вальцами. Литой асфальтобетон не лишен, одна­ко, и некоторых недостатков: податливостью к сдвиговым деформа­циям в жаркое летнее время и склонностью к трещинообразованию от неравномерных тепловых напряжений в период отрицательных температур воздуха. В последние годы эти традиционные недостат­ки были резко ослаблены за счет привлечения к проектированию оптимальных составов общей методики их расчета, излагаемой в те­ории ИСК, и устройства покрытий способом вибролитья[47]. В полу­чаемых составах литого асфальта содержится минеральных частиц крупнее 5 мм 50—55%, асфальтовяжущего вещества (Б+П) 20—25% с отношением Б/П, равным 0,46—0,55, причем порошок содержит 100% частиц мельче 0,071 мм. Слой уложенной массы не требует до­полнительного уплотнения после вибрационного приглаживания его брусом асфальтоукладчика. С понижением температуры покры­тия с 200°С до атмосферной литой асфальт в покрытии отвердевает и пригоден к эксплуатации.

Достоинства покрытий из вибролитых смесей отмечены при их укладке на дорогах высоких категорий, мостах, путепроводах, эста­кадах и взлетно-посадочных полосах аэродромов. Строительный се­зон по их устройству может быть расширен за счет использования универсальных термосов-миксеров грузоподъемностью от 8,5 до 16т.

По технологии вибролитья используют подогретые зернистые минеральные материалы температурой 280—300°С, если порошок поступает холодным; температуру нагрева их снижают на 12—14%, если порошок в мешалку подается подогретым до температуры 120—140°С. Битум подогревают до температуры 150—170°С. Темпе­ратура смеси должна быть 190—200°С, если температура воздуха выше -10°С; не ниже 220°С, если температура воздуха +10—15°С. Технические свойства смеси и асфальтобетона: пористость минера­льной смеси не более 20%, подвижность смеси при 200°С — не менее 25 мм (определяют с помощью металлического конуса); водонасы-щение уплотненных образцов — 1,0% от объема; глубина вдавлива­ния штампа в образцы при температуре 40°С — не более 4 мм.

Цветной асфальтовый бетон состоит из мелкого щебня (5—7 мм), песка, минерального порошка, связующего, пластификатора и пиг­мента. В качестве вяжущего вещества в нем выступает структурный элемент, слагаемый из связующего и минерального порошка с добав­лениями пластификатора и пигмента, поскольку все их частицы прак­тически соизмеримы. В качестве щебня применяют измельченные отходы белого мрамора и известняка. Песок должен быть чистым и светлым, а минеральный порошок — из тонко измельченного белого мрамора. Связующим в цветном асфальте обычно служат кумароно-вые, глифталевые полимеры, а также полиэтилен, поливинилхлорид, поливинил ацетатная эмульсия и др. Из пигментов более цветостойкими являются железный сурик, крон желтый, оксид хрома.

Цветной асфальтобетон применяют для оформления площадей, скверов, остановок городского транспорта, пешеходных переходов и других объектов города.

ДЕГТЕБЕТОНЫ

 

Дегтебетон — искусственный строительный конгломерат, анало­гичный асфальтобетону, в котором в качестве органического связу­ющего вещества применяют каменноугольный деготь. Оптималь­ный состав проектируют общим методом. Чтобы улучшить эластические свойства и снизить температурную чувствительность, в дегти вводят порошкообразные наполнители и определяют физи­ко-механические свойства (в первую очередь прочность) наполнен­ного дегтя при оптимальной структуре. Можно вводить в деготь олигомер или полимер, а также ту или иную комплексную добавку, например полимер и активный дисперсный наполнитель с получе­нием наполненного дегтеполимерного вяжущего вещества. С этой целью используют дегти марок от Д-2 до Д-5, а в качестве полимер­ного вещества — полистирол, поливинилхлорид. Наполнителями служат молотые каменные угли — длиннопламенные, коксовые, ан­трацитовые и другие лиофильные порошки, например древесный гидролизный лигнин, фталевый ангидрид. Чаще применяют напол­нители — минеральный порошок известняковый, доломитовый и др., а в качестве связующего вещества — чистый и притом обычно составленный деготь, получаемый сплавлением пека и антраценово­го масла. Соотношение их масс в дегте определяют главным обра­зом по условному показателю вязкости, соответствующего маркам Д-5 — Д-8. Заполнителем в дегтебетоне служат минеральные мате­риалы — щебень и песок, которые используют в асфальтобетоне, но можно применять щебень из более кислых пород — кварцевых пес­чаников, гранита с повышенным содержанием кварца и др.

В процессе приготовления дегтебетонной смеси придерживаются строгого температурного режима: деготь марки Д-5 нагревают до температуры 80—100°С и не выше, дегти марок Д-6, Д-7 и Д-8 — до 100—130°С, минеральные материалы — до ПО—130°С. Вследствие повышенной температурочувствительности смеси при выпуске ее из смесителя следует поддерживать температуру на уровне 100—120°С. Технические требования к свойствам горячего дегтебетона: предел прочности при сжатии при 50°С — не менее 0,8 МПа, при 20°С — не менее 2 МПа, то же в водо-насыщенном состоянии — не менее 1,5 МПа, коэффициент водостойкости — не менее 0,7, коэффициент теплостойкости — не более 4. При этом диаметр и высота образца равны 5 см; давление при уплотнении образцов — 30 МПа.

Кроме горячего в строительстве применяют и холодный дегте­бетон. Требования к нему несколько понижены: прочность при 20°С — не менее 1,2 МПа, а в водонасыщенном состоянии,— не ме­нее 0,8 МПа, коэффициент водостойкости — не менее 0,4. Холод­ный дегтебетон выпускают двух марок и используют либо без подо­грева, либо после прогрева при температуре 90°С.

Горячий дегтебетон применяют для верхнего слоя покрытия до­рог III категории и нижнего слоя дорог III и IV категорий, а также для ямочного ремонта дорог. Устройство таких покрытий разреша­ется только вне населенных пунктов, так как из дегтя могут вымы­ваться вредные компоненты (фенолы).

Кроме крупно-, средне- и мелкозернистого дегтебетона выпуска­ют дегтевый раствор, применяя в нем в качестве заполнителя только песчаную фракцию (песок) с размером частиц от 5 до 0,074 мм в ко­личестве до 25% по массе; она засчитывается как микронаполни­тель.

Для аналогичных бетонов и растворов вместо каменноугольно­го дегтя иногда используют сланцевый деготь (битум) и торфяной. Лучшим качеством обладает сланцевый, по физико-химическим свойствам близкий к нефтебитумам. Обычно обе эти разновидности относятся к местным материалам.