Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подбор состава асфальтобетона и характеристика компонентов смеси

Различают несколько типов асфальтобетона, состав которых заметно отличается. В отдельных случаях состав и качества исходных ингредиентов оказываются связанными с методом производства.

В общем виде АБ состоит из трех основных частей: вяжущего, минерального компонента и каменного. Последнее, однако, не касается песчаных модификаций асфальта, где каменная составляющая исключена.

О том, что входит по ГОСТУ в состав холодного, теплого и горячего, мелкозернистого и крупнозернистого асфальтобетона, а также песчаного и пористого, расскажем вам далее.

Вяжущее вещество

В производстве АБ в качестве вяжущего применяют битум. Несколько ранее использовался также деготь, но сегодня от его применения отказались.

Главная особенность этого ингредиента – вязкость. Она должна быть достаточной, чтобы при смешении покрывать щебень или гравий, но недостаточной, чтобы стекать с них. Вяжущее должно обладать приличной стойкостью, чтобы противостоять деформации, но при этом оставаться пластичным и не формировать трещины. Битум рекомендованных марок вполне подходит для этой задачи.

Может использоваться разжиженный битум – праймер, или эмульсия. В первом случае вещество разводят растворителем, во втором – смешивают с водой и эмульгатором. Цель такой операции – обеспечить высокую текучесть битума, что требуется при работе в морозы. Вода и растворитель по мере охлаждения состава испаряются, а битум сохраняет свои качества.

Кроме того, используют и специальные разработки – полимерно-битумные вяжущие, повышающие коэффициент упругости готового покрытия, модифицированные битумы и так далее. Эти варианты регламентирует не ГОСТ, а ТУ.

Количество битума по массе или объему занимает разную долю в разных АБ.

Вид и тип АБСодержание битума, % по массе
Горячие
Высокоплотные и плотные4,0–6,0
А4,5–6,0
Б5,0–6,5
В6,0–7,0
Г, Д6,0–9,0
Пористые3,5–5,5
Высокопористые щебеночные2,5–4,5
Высокопористые песчаные4,0–6,0
Холодные Б3,5–5,5
Холодные В4,0–6.0
Холодные Г, Д4.5–6,5

В щебеночно-мастичных асфальтах и литом асфальтобетоне содержание его выше: 5,5–7,5 в первом случае и до 9,5% во втором.

Состав минеральной части асфальтобетона, а также щебень и гравий рассмотрены ниже.

Видео ниже посвящено гранулированному резинобитумному вяжущему веществу для модификации битумов в составе асфальтобетонов:

Каменный наполнитель

Под ним подразумевают не только собственно камень – гравий или щебень, но и любые минеральные ингредиенты, в том числе и песок, и отсев. Важным здесь является буквально все: процентное содержание, форма , размер камня, происхождение, собственное сопротивление износу и много другое.

Для каменного материала значимым является зерновой состав. Причем именно соотношение зерен разного диаметра, количество пылевых частиц, глины и так далее определяет дальнейшее использование наполнителя.

Наиболее губительными для качества готового покрытия выступают пластинчатые и игольчатые зерна. Содержание подобных регулирует ГОСТ 8267 и ГОСТ 3344:

  • не более 15 % по массе для АБ типа. А и АБ высокой плотности:
  • не более 25% для типа Б горячего и холодного;
  • не более 35% для типа. А горячего и холодного.

Зерновой состав гравия и песка регулирует ГОСТ 23735. Происхождение его в немалой степени влияет на твердость и прочность асфальта, а также не износостойкость и морозостойкость.

  • Так, для получения высокоплотных типов материала, применяют щебень из метаморфических горных пород и из изверженных – базальт, диабаз, перидотит, серпентин, габбро. Также допускается камень из осадочных пород – известняк, доломит, марка дробимости которого должна быть не менее 1200.
  • Материал с меньшими параметрами используют для всех остальных типов АБ. Щебень из металлургического шлака для получения высокоплотного слоя не используется, но для плотного холодного типа и других применяют камень марки 1200, 1000 и ниже.
  • Щебень из гравия тоже неприменим для изготовления высокоплотного АБ.

Этот же материал проходит проверку на соответствие параметров по морозостойкости.

  • Так, для 1–3 климатического пояса плотные и высокоплотные АБ изготавливают из щебня, чей класс морозостойкости равен F50. Пористые и высокопористые – из камня классом F 15 и F25.
  • Для зон 4 и 5 только высокоплотный горячий асфальт выполняют на основе щебня классом F 50

Про роль песка в составе асфальтобетона поговорим ниже.

Песок

Добавляется в любые виды АБ, но в некоторых – песчаный асфальтобетон, он выступает как единственная минеральная часть. Песок применяют как природный – из карьеров, так и получаемый отсевом при дроблении. Требования к материалу диктует ГОСТ 8736.

Асфальтобетонные смеси

Виды асфальтобетонных смесей, выпускаемые АО «АБЗ КАПОТНЯ»:

КРУПНОЗЕРНИСТЫЕ – для нижних слоёв двухслойных асфальтобетонных покрытий.

МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ – для строительства магистральных федеральных дорог и улиц с высокой интенсивностью движения.

ПЕСЧАНЫЕ – для пешеходных дорожек и тротуаров, стоянок легковых автомобилей, торговых площадей.

СМЕСИ НА ПОЛИМЕРНО-БИТУМНОМ ВЯЖУЩЕМ – для увеличения долговечности покрытий.

СМЕСИ НА РЕЗИНО-БИТУМНОМ ВЯЖУЩЕМ(БИТРЭК).

СМЕСИ С МОДИФИКАТОРОМ УНИРЕМ.

РЕЗИНОАСФАЛЬТОБЕТОННЫЕ СМЕСИ – покрытия пониженной жёсткости, например для покрытия стадионов, беговых дорожек.

ЦВЕТНЫЕ – мощение покрытий площадей у важных государственных, административных, культурно-просветительных учреждений, площадей парков и т.д.

ХОЛОДНЫЕ СКЛАДИРУЕМЫЕ СМЕСИ(ХОЛОДНЫЙ АСФАЛЬТ) – для ямочного ремонта, транспортируются на любые расстояния в полиэтиленовых мешках.

ЛИТЫЕ – могут использоваться для работ в зимнее время и ямочного ремонта, разогреваются до высокой температуры, перевозятся в специальных машинах – кохерах.

ЩЕБЁНОЧНО-МАСТИЧНЫЕ – долговечные и трещиностойкие с повышенным содержанием щебня мелких фракций, особо прочные.

ЧЁРНЫЙ ЩЕБЕНЬ – для устройства оснований.

ТЁПЛЫЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫЕ СМЕСИ — для работы при пониженных температурах.

Марки растворов

На рынке строительных материалов представлены две марки. Первая марка предполагает использование щебня 1000-1200. Для второй марки — применяют щебенку 800-1000. Перед тем как воспользоваться той или иной смесью, необходимо определить ее марку. Горячие составы, которые укладываются при определенной температуре, имеют следующую маркировку (i):

  • раствор марка;
  • высокоплотные; i;
  • плотные;
  • А; i, ii;
  • Б, В; i, ii, iii;
  • Г, Д. ii, iii;
  • пористые i, ii.

Вернуться к оглавлению

Состав асфальтобетона

Классическая основа дорожной смеси:

  • минеральный наполнитель;
  • вяжущее вещество из битума.

Подробный состав асфальтобетонной смеси:

  • Заполнитель:
    • щебень;
    • гравий;
    • керамзит для керамзитобетона;
    • шлак или продукты переработки горнорудных производств.
  • Песок. Материал природного происхождения:
    • горный;
    • кварцевый.
  • Минеральный порошок. Отвечает за структурную организацию асфальта. Способствует повышению вяжущих свойств битума и заполняет мелкие, образовавшиеся поры покрытия.
  • Вяжущее вещество. Применяется продукт нефтепереработки — битум. Различаются такие:
    • вязкие;
    • жидкие;
    • модифицированные и плотные на основе полимерных соединений.

Материал изготавливается на основе ряда составляющих.

Укладка асфальтобетонного состава и температурный режим

Важно! Асфальтовый бетон, по способу укладки, бывает нескольких видов: горячим и холодным. В горячем содержится вязкий дорожный битум, укладка и уплотнение которого осуществляется при температуре смеси 120 градусов. В холодном АБ используется жидкий битум, который можно уплотнять при температуре окружающей среды начиная от 10 градусов.

Укладка асфальтобетона спецтехникой на щебеночной подушке

Материал приобретает собственные характеристики после прессования и охлаждения в месте кладки специально отобранного асфальтобетонного состава, в котором содержатся минеральные наполнители и нефтяные дорожные битумы.

Асфальтовый бетон активно используется не только во время проведения дорожного строительства. Его также применяют во время строительства и обустройства покрытия в аэродромах. Также, асфальтобетон можно использовать в качестве покрытия для обустройства эксплуатируемой плоской кровли. Нередко его используют в качестве основного материала при проведении гидротехнического строительства.

Виды асфальтобетонных смесей по составу

По размеру зерен заполнителя различают три разновидности асфальтобетона, каждая из которых имеет определенную область применения:

  • Крупнозернистый. Этот материал востребован для устройства нижних слоев дорожного пирога. Для его изготовления используется щебень крупных (20-40 мм) и мелких фракций (5-15 мм).
  • Мелкозернистый. Заполнителем такого асфальтобетона является мелкозернистый щебень 5-15 мм. В двухслойных дорожных покрытиях мелкозернистый материал используют для устройства верхнего слоя дороги.
  • Песчаный. Этот искусственный асфальт подходит для обустройства тротуаров. Основной заполнитель в нем – песок. Также в составе присутствуют мелкофракционный щебень и немного минерального порошка.

По составу также разделяют следующие виды асфальтобетонов:

  • Классические. Предназначены для строительства городских и поселковых дорог, тротуаров.
  • Щебеночно-мастичные. Имеют в составе стабилизирующие добавки волокнистого типа. Применяются для создания высокопрочных дорожных покрытий автомагистралей с высокой интенсивностью движения.
  • Полимерасфальтобетонные. Содержат сополимеры и пластификаторы, повышающие прочность и безремонтный период дорожных покрытий. Полимерасфальтобетоны эффективны для устройства покрытий мостов, аэродромов, проездов, по которым передвигается тяжелая техника.

Прочный асфальтобетон с низкой себестоимостью

Продлить срок службы часто используемого дорожного покрытия (например, трасса между городами) можно путем долевого изменения состава классической асфальтобетонной смеси. Увеличение количества измельченного щебня повышает износостойкость полотна и усиливает сцепление. ГОСТ 31015-2002 определяет пропорциональную составляющую щебня, она может доходить до 80%. Также в состав добавляется мастика, ее доля составляет до 7,5%. Для снижения расхода материала используются целлюлозосодержащие добавки.

Основные составляющие заявлены в названии: «щебеночно-мастичный асфальтобетон», укладка производится в горячем виде. Высокое качество дорожного полотна из ЩМА является причиной приоритетного использования именно этой смеси для укладки международных трасс и взлетных площадок аэропортов.

Основные принципы проектирования структуры дорожного покрытия

Проектирование состава асфальтобетонной смеси заключается в расчете оптимального соотношения компонентов, в результате которого показатели основных характеристик асфальтобетона заданного вида и соответствующей марки будут отвечать техническим нормам и требованиям ГОСТ 9128-13.

Разработаны и используются различные методы проектирования составов асфальтобетона.

В современном строительстве наиболее распространен способ построения предельных кривых зерновой структуры минеральной части дорожных бетонов (см. фото), в основу которого заложена следующая инструкция:

  1. С целью обеспечения прочности, экономичности и долговечности покрытия его минеральная составляющая должна обладать достаточной плотностью, которая обеспечивается определенным содержанием зерен крупной и мелкой фракции в общем составе заполнителей.
  2. Структура зерновой части ограничивается предельными кривыми допустимого количества заданной фракции зерен.
  3. Минимальное содержание битума должно соответствовать физическим и механическим свойствам асфальтобетона необходимой марки с учетом технических требований ГОСТ 9128-13. Оптимальный объем компонента устанавливается экспериментально на основании таблиц и графиков проведенных испытаний.

Процесс проектирования состава состоит из следующих этапов:

  • определение характеристик и качества исходных компонентов, оценка их соответствия для заданной марки;
  • расчет минеральной части из выбранных материалов;
  • определение рационального количества битума;
  • спецификация состава смеси по данным детального исследования ее физико-механических качеств.

Необходимым условием проектирования состава является обоснованное и точное техническое задание.

Для составления ТЗ необходимо иметь следующие строительные, проектные и эксплуатационные данные, это:

  • проектная конструкция дорожной одежды с указанием толщины слоев всех покрытий;
  • техническая категория автомобильной дороги;
  • характеристика режима движения автомобильного транспорта на проектируемом участке дороги;
  • ожидаемые изменения дорожно-климатических условий в процессе строительства и эксплуатации объекта.
  • сбалансированные характеристики всех имеющихся исходных материалов.

Асфальтобетон: характеристики и свойства

Асфальтобетон является неоднородным материалом, причем его свойства определяются не только параметрами составляющих, но и методикой приготовления, температурными показателями, способом укладывания и воздушного охлаждения. Чтобы оценить свойства асфальта, применяются лабораторные исследования. Рассмотрим основные свойства асфальта, технические и эксплуатационные, от которых зависит его использование.

Плотность

Плотность можно вычислить или выяснить экспериментально, используя опытные образцы, получаемые из проверяемой смеси в условиях лаборатории. Пробы могут быть отобраны из смесителя при подготовке асфальта, а также из уложенного покрытия дороги (керны). Достаточно просто определить среднюю плотность, по которой может быть вычислена средняя пористость и плотность твердой составляющей:

  • производится взвешивание проб на воздухе;
  • пробы опускаются в воду при 20оС, где находятся 30 минут для пропитывания водой, взвешиваются в воде;
  • пробы вынимают из воды, вытирают тканью и повторяют взвешивание в воздушной среде.

В результате измерений могут быть получены два показателя плотности:

  • Плотность остова, в качестве которого выступает минеральная составляющая асфальта, причем учитывается наличие пор. Это показатель применяется в некоторых расчетах. Он вычисляется по замеренной средней плотности с учетом состава смеси – сколько в нем имеется минеральных компонентов и сколько используется битума.
  • Истинная плотность асфальта, в которой объем пор не учитывается. Данный показатель определяют по плотности отдельных составляющих смеси или замеряют экспериментальным путем. Если исследуется керн, истинная плотность устанавливается опытным методом.

Пористость

Этот показатель определяется объемом пор. Его можно вычислить по показателям истинной и средней плотности. В условиях лаборатории используется также опытная методика:

  1. пробы взвешиваются в воздухе, а также в H2O;
  2. помещенные в 20-градусную воду пробы отправляют в вакуумную установку;
  3. устанавливается давление в 2000 атм и удерживается целый час для асфальта горячего и теплого типов и полчаса – для асфальта холодного;
  4. 30 минут поддерживается давление 94250-104150;
  5. производится взвешивание в воде и на воздухе.

Данными измерениями можно точно узнать пористость образца.

Масса

При проведении лабораторных исследований массу образца измеряют на воздухе. Поскольку практически это невозможно, производится вычисление удельной массы на основе полученных экспериментально данных о плотности и об объеме исследуемого материала.
Плотность, или объемный вес, получается опытным путем и используется в качестве исходного параметра для различных вычислений. Этот показатель можно установить расчетным путем, имея значение плотности минерального наполнителя и содержание битума. Учитывается также количество растворителя, испарившегося при застывании асфальта.

По-другому рассчитывается вес разобранного покрытия из асфальта. Этот показатель важен при подборе

дорожных фрез, для расчета параметров выполняемой работы, грузоподъемности машин, используемых для вывоза лома, и для расчетов экономических показателей.
Расчет веса при разборке асфальта производят по формуле:
Q = S х H х s х Kп , где
Q — общая масса снятого при фрезеровании материала, т;
S — площадь обработанной территории, м2;
H — глубина фрезерования, м;
S — плотность извлеченного материала, т/м3. Она обычно составляет 2,2 т/м3, но данный показатель желательно уточнить не ведомственном уровне;
Кп — коэффициент корреляции, как правило принимаемый 0,9.
При разработке финансовых показателей 80% рассчитанной массы считается вторично используемым материалом, а 20% составляет мусор, ничего не стоящий.

Пожаробезопасность

Асфальт представляет собой трудногорючее вещество, которое при воздействии высокой температуры либо огня способно тлеть, обугливаться и даже воспламеняться. Если внешняя причина устраняется, тление или горение прекращается. Условие соблюдается, если в материале содержится не менее 8% связующего вещества органического происхождения – битума.

Экологичность

Готовое покрытие дороги из асфальта абсолютно безвредно. Ни минеральные, ни органические компоненты никаких испарений в атмосферу не выделяют и окружающую среду не загрязняют. При производстве асфальта унифицируются промышленные отходы в виде минерального порошка, что на общий уровень экологичности влияет положительно. Тем не менее, в процессе укладывания асфальта выделяются горячие пары, способные отрицательно повлиять на слизистые оболочки. В развитых странах эти работы выполняются с использованием средств для индивидуальной защиты.

Прочность

Этот параметр оценивается несколькими величинами:

  1. Устойчивость асфальтового слоя под воздействием нагрузок вертикальных (от колес автомобилей) и горизонтальных (при торможении).
  2. Устойчивость к трещинообразованию, определяемая осенью и зимой, когда осадка дороги увеличивается.
  3. Прочность на изгиб, определяемая весной, когда нижние слои асфальта в максимальных количествах поглощают воду и могут накапливаться усталостные микроразрушения, причиной которых являются неоднократные нагрузки. Если прочность оказывается недостаточной, возможно превращение микроразрушений в трещины.
  4. Сохранность дороги определяется не только величиной прикладываемой к покрытию нагрузки, но и длительностью ее. Оценить данный фактор невозможно, поэтому используется показатель предельной прочности, указывающий напряжение, приводящее к разрушению асфальта.

Продолжительность эксплуатации

Время службы покрытия автодороги определяется значительным числом факторов, в которые входят не только показатели самого асфальтобетона, но и многочисленные факторы внешнего происхождения – активность движения по дороге, состояние грунта под полотном и другие. В зависимости от предназначения долговечность покрытия может достигать 10-20 лет.

Водостойкость

Если вода оказывает на покрытие длительное воздействие, структурные контакты между минеральными частицами могут оказаться нарушены, начнут выкрашиваться, а покрытие начнет разрушаться. Если дорога смачивается и высыхает периодически, это ускоряет разрушение полотна.

Водостойкость асфальта рассматривают как соотношение прочностных характеристик образца сухого и пропитанного водой. Спустя две недели насыщения водой показатель должен быть равен 0,8. Самые хорошие показатели водостойкости имеют асфальты, обладающие минимальной пористостью.

Морозостойкость

Способность асфальта выдерживать мороз непосредственно увязана с количеством открытых пор. Если в них попадает и замерзает вода, асфальт начинает растрескиваться. Морозостойкость определяется коэффициентом, отражающим понижение прочности на растяжение при проведении заданного количества циклов замораживания с последующим размораживанием образцов. Важное значение при этом имеет контакт минерального заполнителя с битумом.

Связь щебня из гранита с битумом осуществляется на физическом уровне, поэтому морозостойкость асфальта на основе гранита невелика. А вот щебень из известняка входит с битумом в химическую реакцию, обеспечивая повышенную морозостойкость асфальта.

Износостойкость

Данный параметр зависит от трения, создаваемого при перемещении по покрытию автомобильных колес. Износ происходит вследствие выпадения отдельных частиц содержащегося в асфальте песка или щебня. В этом отношении гранитный щебень в асфальте проявляет лучшие свойства, чем известняковый. Практически износ асфальта около 0,3 -1,0 миллиметра в год.

Технические показатели

Структурные связи асфальта являются обратимыми. То есть он способен проявить различные качества при различной температуре и при изменении нагрузки. Асфальт может находиться в трех состояниях:

  • упруго-хрупком, напоминающем цемент, когда прослойки битума фиксируют минеральную структуру асфальта;
  • упруго-пластичном, когда битумные прослойки, связывающие зерна, обладают эластичностью и упругостью;
  • вязко-пластичном, когда соединяющий минеральные элементы битум находится в полужидком состоянии и деформируется под нагрузкой.

Важнее всего, насколько асфальт, находящийся во всех трех состояниях, способен сохранять свои свойства.

Общие свойства асфальта

Прочность – самый важный показатель асфальтобетона. Ее отлично отражают физико-механические показатели, описанные ниже:

  1. Деформативность, измеренная в сравнении с эталоном способность деформироваться при изгибе и растяжении. Нормальным можно считать относительное удлинение на 0,004–0,008 (при 0оС) и 0,001–0,002 при +20оС.
  2. Ползучесть, под которой понимают малозаметную деформацию, происходящую в течение долгого времени. При испытаниях непрерывная нагрузка прикладывается к образцу.
  3. Релаксация – свойство асфальта, состоящего из частей, пребывающих в различных агрегатных состояниях, изменять свою структуру под нагрузкой, вследствие чего ее влияние на материал уменьшается. При нагревании способность к релаксации повышается, а при снижении ее – уменьшается. Интенсивностью понижения напряжения определяется устойчивость асфальтобетона к деформации.
  4. Шероховатость – серьезный показатель асфальтобетона, от которого зависит сцепляемость с поверхностью автомобильных колес. Оценкой служит коэффициент сопротивления скольжению. Этот показатель зависит от влажности: сухое покрытие наиболее шершаво, и коэффициент скольжения равен 0,7 – 0,9. На мокром сопротивление снижается и достигает 0,5 – 0,7. Если показатель снижается до 0,4 и ниже, это является недопустимым, поскольку дорога перестает удовлетворять условиям безопасности.

Специальные свойства асфальта

Параметры асфальтобетонных смесей все время изучаются. Они могут быть различными для разных видов асфальта, а также отличаются при разных условиях эксплуатации: в дождливых и засушливых районах, в местах зимних холодов и т.д. Обязательные требования по составу и технике приготовления асфальтовых смесей могут опираться на требования, предусмотренные ГОСТом.

Для любых типов асфальта должны выдерживаться показатели сцепляемости минерального наполнителя с вяжущим веществом – расслоение является недопустимым.

Читать еще:  Армирование кирпичной кладки: виды и порядок проведения
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector