Теплый асфальтобетон: состав, технологические особенности, использование в строительстве

Теплый асфальтобетон: прорывная технология или обычная смесь?

Технология производства теплого асфальтобетонного покрытия (ТАБ) позволяет добиться улучшения сразу нескольких параметров при устройстве дорожного покрытия, по ряду моментов ТАБ даже превосходит горячий асфальтобетон. В изготовлении теплая смесь не сложнее горячей, требуется лишь вода и специальная установка или химические добавки. При всех видимых плюсах технология пока не получила широкого распространения в России, подрядчики неохотно верят в экономию битума и топлива, однако подтверждения ее эффективности есть, в том числе и в нашей стране.

Что такое ТАБ?

Теплым асфальтобетоном принято считать смесь с температурой от 100 до 150 градусов, что примерно на 30-40 градусов меньше, чем обычный горячий асфальтобетон. Понижая температуру производства смеси, удается добиться снижения окисления и вязкости битума, а также улучшения качества уплотнения на стадиях производства, транспортировки и укладки смеси. Это позволяет расширить рамки дорожного сезона, поскольку укладывать теплый асфальтобетон можно при более низких температурах воздуха, нежели горячий асфальт, и в целом увеличить срок службы дорожного покрытия.

Подобные технологии разрабатывались в Советском Союзе и в Европе еще в прошлом веке, однако отечественные разработки были практически забыты, тогда как за рубежом в XXI веке работы в этом направлении активно набирали обороты. Лидером стали США, которые сохраняют этот статус и по сей день. Чуть менее 10 лет назад, в 2009 году, в США выпустили почти 19 млн тонн теплого асфальтобетона. Уже в 2014 году этот показатель дорос до 110 млн тонн, а в 2017 году доля ТАБ в США составила почти 39% или 147 млн тонн. Европа такими показателями похвастаться не может (за весь 2016 год было выпущено только 6,5 млн тонн ТАБ), как и Россия (с 2012 по 2018 годы в России произвели более 2 млн тонн ТАБ по технологии механического вспенивания, данных по другим технологиям нет).

Технологии производства

Сегодня существует несколько технологий производства ТАБ, и все они в основном связаны со снижением вязкости битума, что позволяет снизить температуру выпуска асфальтобетона. Самой распространенной и надежной технологией считается механическое вспенивание, когда в коллектор через специальные форсунки поступает вода. В данном случае не происходит никакого изменения химических реакций, что дает стабильный результат. Плюс этого метода в возможности сохранения существующей рецептуры смеси, в которую надо просто особым способом добавить воды. При добавлении органических, вспенивающих или химических добавок результат может быть непредсказуемым, что подтверждено, в том числе, испытаниями АНО «НИИ Транспортно-Строительного Комплекса».

«Самый предсказуемый результат — это вспенивание. При органических добавках окисление хоть и меньше, вяжущее становится жестким. Химические добавки вообще не предсказуемы, относительно исходной смеси показатели прыгают в разные стороны, невозможно предсказать, в какую сторону повернутся свойства асфальтобетона. Когда мы работаем со вспениванием, тут всё ясно. Вода делает менее вязкое вяжущее, после чего испаряется. Никаких изменений химических реакций не происходит, поэтому результат и свойства асфальтобетона получаются более предсказуемыми», – отмечает представитель АНО «НИИ ТСК» Кирилл Жданов.

Более 80% теплой смеси в США производится при помощи механического вспенивания, технологию которого компания Astec представила на рынке в 2006 году. Доля добавок мала и в странах ближнего зарубежья, в частности, в Польше, Украине, Казахстане и Киргизии. Здесь предпочитают механическое вспенивание. Тем же путем пошли и в России. В частности, один из крупных дорожных подрядчиков, который уже уложил более 650 км теплых смесей в девяти регионах РФ, также использует метод вспенивания битума. АБЗ компании оборудованы системой механического вспенивания Green System Pac от компании Astec. Вспенивающую установку этого типа можно поставить на любой завод, как циклического, так и непрерывного типа.

Принцип технологии заключается в том, что в специальном коллекторе смешивается вода и битум, в результате чего образуется пена. Впрыск воды выполняется через специализированные форсунки, что создает микроскопические пузырьки пара, это увеличивает толщину битумной пленки и уменьшает его вязкость. Как результат, работоспособность смеси остается дольше, чем у горячего асфальтобетона.

Российский опыт

В России одни из первых участков дорожного полотна, где применялся вспененный битум, появились еще в 2012 году на трассе Р-120 «Орел – Брянск – Смоленск – граница с Белоруссией»: с 42-го по 56-й км в Орловской области и с 56-го по 68-й км в Брянской области. По результатам эксплуатации дороги продольных трещин не образовалось, а поперечных было меньше, чем при применении горячей смеси. За эту трассу отвечает ФКУ Упрдор «Москва – Бобруйск», которое в ходе работы с теплым асфальтобетоном выявило ряд преимуществ этой технологии над горячими смесями.

«Повысился срок службы дорожного покрытия, в том числе за счет увеличения адгезии между битумом и каменным материалом и получения ровности асфальтового покрытия. Было выявлено снижение себестоимости строительства за счет применения энергосберегающих технологий», – рассказал ведущий инженер ФКУ Упрдор «Москва – Бобруйск» Андрей Акимов. – Теплая асфальтобетонная смесь подобна горячей за исключением того, что она производится и укладывается при более низких температурах. Как правило, это понижение от 28-ми до 35-ти градусов. ТАБ не изменяет подбора смеси, и одни и те же составы мы используем как для горячей асфальтобетонной смеси, так и для теплой. При ТАБ только добавляется небольшое количество воды либо добавок».

Акимов отметил, что за счет более медленного остывания теплой смеси удалось увеличить плечо перевозки и проводить укладку в холодное время, а, следовательно, расширить дорожный сезон. Упрдор «Москва – Бобруйск» с каждым годом наращивает производство ТАБ. В 2012 году было уложено 130 тыс. кв. м покрытия, в 2018 году эта цифра увеличилась до 610 тыс. кв. м.

Положительные стороны теплых асфальтобетонов отмечают и сами подрядчики, которые используют его на своих объектах. Так, по словам представителя отдела контроля качества крупной дорожно-строительной компании, при производстве теплых асфальтобетонных смесей резко уменьшается температурное старение битума, увеличивается температурный диапазон его эксплуатационных свойств, что приводит к увеличению эластичности битума и срока службы покрытия.

«При укладке ТАБ значительно улучшается уплотнение асфальтобетонных смесей. Теплая смесь является более «подвижной» и поддается уплотнению при значительно более низких температурах, чем горячая. В весенние-осенние периоды, когда температура воздуха примерно +5 – +10 градусов, теплый асфальтобетон намного лучше укатывается», – отметил собеседник.

ТАБ имеет более толстую пленку вяжущего вокруг зерен наполнителя по сравнению с горячим асфальтом, что приводит к тому, что количество энергии, затрачиваемой на разрушение покрытия, растет, то есть асфальтобетонное покрытие служит гораздо дольше.

Что выгоднее, теплый или горячий асфальтобетон?

Помимо улучшения качественных показателей теплая асфальтобетонная смесь позволяет экономить энергетические ресурсы, поскольку нагревать инертные материалы нужно до менее высокой температуры, нежели при технологии горячих смесей. Некоторые отмечают снижение расхода топлива при производстве ТАБ на 10-20%. Минимальная температура, при которой выпускалась теплая смесь ЩМА-20, составляла 120 градусов, другие смеси возможно выпускать при температуре 100 градусов.

Также при производстве теплого асфальтобетона можно снизить и затраты битума. Некоторые подрядчики фиксировали снижение расхода битума при производстве ТАБ по технологии вспенивания примерно на 1%. По расчетам специалистов компании Astec, при понижении температуры нагрева смеси на 30 градусов и выпуске 117 тыс. тонн ТАБ в год прибыль компании может составить порядка 19,6 млн рублей в год. В этих расчетах учитывается использование специального оборудования по механическому вспениванию, которое возможно окупить за 3,5 месяца.

Помимо экономии подрядчиков, которые задумываются о производстве ТАБ, интересует и физико-механические характеристики асфальтобетона, влияет ли как-то на них вспененный битум. По словам тех, кто использует теплый асфальтобетон, практически ничего не меняется, однако некоторые замечали уменьшение колеи на проезжей части. По мнению президента ассоциации «Росасфальт» Николая Быстрова, свойства асфальтобетона и не должны меняться при использовании технологии ТАБ. «Мы меняем вязкость битума только на технологическом этапе, не залезая в его групповой химический состав. Это временное понижение вязкости не самого битума, а его объемного состояния», – отмечает Николай Быстров.

«Использование ТАБ выгодно как подрядчику, так и заказчику. Например, если мы говорим о продлении срока службы дорожного покрытия, это скорее плюс для подрядчика. Но если мы скажем, что это увеличение межремонтного срока, то это больше плюс для заказчика. Или же экономия топлива, это больше интересно подрядчику, однако снижение стоимости асфальтобетона – это уже плюс заказчика», – считают в компании Astec.

О теплых смесях в последнее время думают не только российские дорожники, но и чиновники федерального уровня. Эта тема становится всё актуальнее.

«Сейчас по заказу Федерального дорожного агентства проводится работа по разработке предварительных национальных стандартов по теплым асфальтобетонным смесям. Первый этап уже закончен. ПНСТ будут учитывать требования Технического регламента Таможенного союза, а также основные положения нормативных документов, которые разработаны по методологии «Супер Асфальт» (прежнее название Superpave)», – рассказал представитель АНО «НИИ ТСК» Кирилл Жданов.

Это большой шаг, но в России практически не собирают статистику по использованию теплого асфальтобетона, что, как считают специалисты, тормозит развитие технологии. Например, в США на протяжении пяти лет был застой в развитии ТАБ. В начале дорожные агентства штатов способствовали росту производства теплого асфальтобетона, после чего произошла некоторая стабилизация, и процесс серьезно затормозил. Позже специалисты решили собрать статистику, увидели положительные тенденции и стали активнее применять ТАБ на федеральных трассах, и отрасль вновь пошла вверх. В связи с этим Николай Быстров считает важным вести статистическую работу, Росавтодор и «Росасфальт» должны заняться обобщением опыта применения теплых асфальтобетонных смесей в России с целью выработки рекомендаций по дальнейшему развитию ТАБ.

Теплый асфальтобетон – технология изготовления и применение

Асфальтобетон теплый – это наиболее распространенный материал, применяемый для возведения транспортной инфраструктуры в виде дорог. Сегодня невозможно представить выполнение благоустройства дорожного покрытия без использования такого материала. Это обусловлено свойствами, которые он обеспечивает.

Область использования

В основном сфера использования теплого асфальтобетона представляет собой строительство и ремонт дорожного полотна:

  • Любых типов автотранспортных дорог (в придомовой территории, в городских дорогах, а также федеральных трасс);
  • Создание покрытия тротуарных, переходных дорожек, обустройство детских либо бытовых площадок и иные виды работ по благоустройству территорий, которые прилегают к многоквартирным домам;
  • Обустройство покрытия в аэропортах, а также иных видах сооружений, имеющих производственное назначение. В этом случае использование технологии теплого асфальтобетона конкурирует исключительно с созданием покрытия из монолитного бетона, а также железобетонных плит.

Укладка смеси не проводится без заранее подготовленного основания, состоящего из слоя утрамбованного песка, а также гравийной подушки.

Состав и классификация

В процессе применения теплого асфальтобетона в дорожном строительстве, основным связующим элементом является битум. Кроме этого, в состав подобной смеси входит песок, разная фракция щебня либо гравия и различные минеральные добавки или иные наполнители, исходя из потребности к свойствам. Все перечисленные компоненты, за исключением битума могут заменяться, а также изменяться их количество в зависимости от потребности в характеристиках теплого асфальтобетона, которые обеспечиваются за счет особенности состава. Так, песок в составе такой смеси, выполняет функцию наполнителя и мелкой основы, которая позволяет более равномерно распределить давление от проезжающих машин на основание. В случае отсутствия песка наблюдалось бы вытекания основного связующего элемента наверх.

При создании специальных типов теплого асфальтобетона, технологические особенности заключаются во внесении в состав цемента. В этом случае песок принимает участие в цементации, благодаря чему обеспечивает твердость покрытия. Дополнительно используются различные минеральные добавки для теплого асфальтобетона, которые имеют форму пылеобразных элементов. В качестве таковых применяется известняк, мел либо песчаник. Их использование обусловлено потребностью заполнения мелких пустот. Из них самым универсальным элементом считается песчаник, за счет своей инертности к различным химическим воздействиям.

Еще одним элементом, который в последнее время часто добавляется в состав асфальта, является резиновая крошка. При производстве теплого асфальтобетона с таким компонентом, повышается его гидроустойчивость, а также пластичность. В результате образуется меньше трещин, увеличивается длительность срока службы и снижается частота требуемых ремонтов. Главным недостатком создания таких смесей считается высокая стоимость, что ограничивает применения этого материала.

Классификация

Основным свойством, по которому дифференцируют подобные смеси, является размер фракции используемого щебня. В таких случаях смеси разделяются на группы:

  • Плотные. Данный материал применяется для обустройства верхнего слоя покрытия, а состав плотный, за счет содержания мелкого гравия. Смеси, имеющие элементы с фракцией менее 5 мм, используются для обустройства покрытий, на которые оказывается наибольшая нагрузка и их называют мелкозернистыми;
  • Пористые. Применяются для создания нижней части асфальтового покрытия, за счет меньшего содержания битума и средней фракции (от 15 мм до 25 мм);
  • Высокопористые. Считаются наиболее предпочтительными для основания высоконагруженных дорог. В процессе их создания используют крупный щебень, достигающий размеров 40 мм. Эти размеры позволяют создавать требуемый уровень водопроницаемости, что важно для нижних слоев дорожного покрытия. Кроме этого, снижается вероятность сдвигов полотна, его вымывания, а также проседания из-за больших нагрузок.

Технология изготовления

Первым этапом создания по ГОСТу теплого асфальтобетона является процесс подготовки компонентов. Дальше происходит их смешивание в специальных нагреваемых бункерах при нужной температуре. Из-за этого важным является наличие близкого расположения самих заводов к строительству. Причиной тому необходимость доставить до места укладки дорожного покрытия еще горячий материал. В случае его остывания, проблематичным будет его равномерная укладка, а также последующее утрамбовывайте. К тому же такое покрытие будет недостаточно прочным.

Подготовка компонентов

Первым делом проводится просушка песка, щебня и других компонентов, которые поступают во влажном состоянии. Из-за наличия даже незначительно в них влаги, снижается прочность будущего дорожного покрытия, а также сопровождается брызгами разогретого битума, когда на него попадает влага. Для исключения таких ситуация происходит просушка материалов при температуре воздуха в 150 С. Дополнительно проводится просеивание щебня, а также измельчение элементов до фракции требуемой величины.

Смешивание компонентов

Дальше происходит поступление измельченных и высушенных компонентов (щебня, а также песка) на конвейер, доставляющих их в общий бункер, где происходит их смешивание с битумной массой. Этот процесс проводится при поддерживаемых показателях температуры в емкости на величине порядка 170 С, после чего происходит смешивание всех компонентов. Когда состав достигает консистенции, его помещают в бункер для хранения, где смесь может находиться в нагретом состоянии порядка 4 дней. За этот период её требуется отгрузить для использования, в противном случае она будет терять свои прочностные параметры.

По технологии приготовления, добавление различных элементов для улучшения свойств асфальтобетонной смеси осуществляется в процессе его перемешивания. А при потребности сделать резиново-асфальтную смесь, внесение каучуковой крошки в состав осуществляется уже в готовый для использования продукт.

Доставка

Чтобы доставить произведенную смесь на место строительства, используется автотранспорт в виде обычных самосвалов, имеющих повышенную устойчивость, необходимую для транспортировки горячего асфальта. А для его транспортировки на значительные расстояния рекомендуется использование кохеров, которые представляет собой термосберегающие контейнеры.

За счет использования кохеров, асфальтобетонная смесь может доставляться на место строительства несколько дней.

Рециклинг

Еще одним способом возведения либо ремонта дороги считается рециклинг. Он представляет собой повторное использование старого дорожного покрытия. Здесь стоит отметить, что теплый асфальтобетон – это технология приготовления смеси, поэтому повторное применение старого асфальта используется в качестве основного компонента в процессе смешивания элементов. Для этого используют стационарные либо мобильные установки рециклеры. Проводится это в несколько этапов:

  • Фрезой снимается старый слой;
  • Происходит дробление полученных кусков до размеров обычного щебня;
  • В специальной печи происходит нагрев элементов;
  • Добавляются новые порции битума, а также различных полимерных добавок.

Преимуществом такого способа – это снижение себестоимости ремонта дороги. Однако гарантий, сколько продержится подобное покрытие, производители дать не смогут из-за наличия посторонних элементов в составе.

Укладка асфальтобетона

Когда семь приготовлена и доставлена на место стройки, начинается её укладка. Это важнейший этап возведения дорожного покрытия, определяющий её надежность. Проводится он следующим образом:

  • Подготовка в виде очистки основания, после чего проводится грунтовка;
  • Укладка. Для этого используется специальная техника в виде асфальтоукладчиков. Они равномерно распределяют смесь по поверхности, обеспечивая создание ровной поверхности за короткий промежуток времени. Более редко используют полумеханический метод, что характерно для небольших участков, где применение тяжелой техники невыгодно;
  • Уплотнение теплого асфальтобетона. Для этого применяются специализированные пневмоколесные катки, позволяющие придать покрытию нужную плотность и жесткость. Когда обустройство проводится на маленьких либо труднодоступных участках, используется полумеханический метод трамбовки, но делается это редко. Причиной тому крайне низкий уровень уплотнения смеси.
Читайте также:  Полистиролбетонные блоки с облицовкой: использование в строительстве

Для возведения дорог применение асфальтобетонных смесей по стоимости не имеет серьезных конкурентов. Единственный из вариантов, который превосходит его в прочности и долговечности – это бетонные покрытия. Однако создание таких дорог обходится в несколько раз дороже, хотя в результате их срок службы составляет порядка 30-40 лет, против 10-15 у покрытия из асфальтобетона.

Проверка качества

Для предотвращения приобретения некачественных смесей асфальтобетона, рекомендуется ознакомиться с государственным сертификатом соответствия, который должен иметь продавец. Получить его можно только по результатам комплексного испытания, подтверждающего соответствие выпускаемой продукции ГОСТам. Дополнительно можно воспользоваться услугами лабораторий.

Создание асфальтобетонных дорог теплым способом – это распространенный метод возведения дорог. С его помощью возводят покрытия, с разными показателями плотности. Важно после создания смеси оперативно её использовать, ведь хранение дольше 4 дней снижает параметры будущей дороги.

Состав асфальтобетонной смеси: компоненты, проектирование

Асфальтобетон — строительный материал, формируемый путем укладки и уплотнения готовой асфальтобетонной смеси. Состав асфальтобетонной смеси — это рационально подобранная группа компонентов, состоящая из щебня различной крупности, дробленого или природного кварцевого песка, дорожного битума, специального минерального порошка, и перемешанная в нагретом состоянии в определенных пропорциях.

Свойства и виды асфальтобетона

Основным вяжущим компонентом асфальтобетонных смесей является битум. Его характеристики оказывают существенное влияние на качество материала.

Чрезмерная вязкость продукта, при низких температурах, может привести к образованию трещин, а недостаточная вязкость, в жаркую погоду, будет способствовать пластическим деформациям покрытия. Подбор состава асфальтобетонной смеси начинается с определения эксплуатационных свойств покрытия и характеристик используемых материалов.

Свойства

В зависимости от типа вяжущих, и условий эксплуатации, дорожные бетоны подразделяются на следующие виды:

  1. Классические асфальтобетонные смеси служат для устройства дорожных одежд автомобильных дорог и различных городских дорожных и тротуарных покрытий;
  2. Полимерасфальтобетонные — это бетоны на основе битума и других классических компонентов с добавлением сополимеров, и пластификаторов. Применяются для оборудования проезжей части промышленных предприятий, устройства дорожных покрытий мостов и аэродромов.
  3. Щебеночно-мастичные смеси. Состав асфальтобетонной смеси ЩМА отличается от представленных видов бетона наличием в структуре раствора стабилизирующей волокнистой добавки (целлюлоза и др.). Применяется для строительства магистралей с высокой пропускной способностью.

По виду заполнителей смеси бывают:

  • щебеночные;
  • гравийные;
  • песчаные (без щебня и гравия).

Учитывая температуру укладки и вязкость вяжущих, разделяются на:

  1. Горячие, изготовленные на основе жидких и вязких битумов, с температурой укладки >110°С.
  2. Холодные, приготовленные с применением жидких дорожных битумов, с температурой использования не ниже 5°С.

В зависимости от величины зерен заполнителей различают:

  1. крупнозернистые (до 40 мм);
  2. мелкозернистые (до 20 мм);
  3. песчаные (до 10 мм).

По суммарному объему содержания щебня делятся на следующие категории:

  1. А — 50%—60%;
  2. Б — 40%—50%;
  3. В — 30%—40%.
  4. Г и Д — без щебня (песчаные).

Помимо этих видов, существуют еще высокоплотные горячие асфальтобетонные смеси — это растворы с содержанием щебня или гравия более 50%.

Для асфальтобетонов предусмотрены следующие марки (см. таблицу).

Для технологически верного проектирования структуры асфальтобетонной смеси нужно досконально знать состав асфальтобетона. Кроме того, рецепт асфальтобетонной смеси зависит от экономической составляющей (это цена материалов), а на основании этого — целесообразность использования той или иной марки бетона для конкретного покрытия и для конкретных условий эксплуатации.

Материалы

Проектирование состава асфальтобетона проводят с учетом нормативных требований и физико-химических характеристик следующих материалов:

  • песок;
  • гравий или щебень;
  • минеральный порошок;
  • битум.
Гравий или щебень

Для повышения долговечности асфальтобетонных покрытий, снижения ползучести важно, чтобы вяжущее имело прочное сцепление с зернами заполнителя. Для асфальтобетонных дорожных смесей, в качестве крупных заполнителей, используют щебень, полученный путем измельчения горных пород, крупного гравия или плотных металлургических шлаков.

Наиболее распространенный щебень метаморфических основных и горных карбонатных пород (доломиты, известняки), так как кислые виды плохо схватываются с битумом. Предпочтительней щебень в форме куба и с минимальным содержанием, по массе, зерен лещадной (плоской) фактуры.

По маркам, количество пластинчатых зерен не должно быть больше:

  • А — 15%;
  • Б — 25%;
  • В — 35%.

Также строго ограничивается количество глинистых и пылеватых включений. Их объем в заполнителях не должен превышать 1–2%.

Увеличение объема щебня снижает ползучесть и повышает трещиностойкость покрытий.

С учетом конструктивных особенностей проектируемых покрытий, щебень изготавливается с размерами зерен равными 10–40 мм. Причем, величина зерен для нижних слоев не должна превышать значения коэффициента 0,75 (оптимальная толщина слоя в плотном состоянии), а в верхних — соответственно 0,6.

Оценку пригодности и качества заданного вида крупного заполнителя определяют испытаниями, учитывая при этом, категорию дороги и конструкцию дорожной одежды.

Песок

Для приготовления асфальтобетона применяют природные пески или отсев дробления щебня.

Желательно использовать песок разной зернистости, так как одноразмерные фракции увеличивают пористость асфальтового покрытия. Речной песок использовать не рекомендуется.

Подсказки: отсев дробления щебня способствует повышению внутреннего трения за счет большого содержания в структуре частиц остроугольной формы.

По величине зерен (модуль крупности) различают следующие виды песков:

  • Мк 2,5 — крупнозернистые;
  • Мк 2,0–2,5 — средней зернистости;
  • Мк 1,0–2,0 — мелкозернистые.

Марка по прочности мелких заполнителей не должна быть ниже 1000, а объем глинистых частиц, определяемых способом набухания — Объем глинистых и пылеватых включений ограничен:

  • для природного песка — 3 %;
  • искусственного — 5 %.

Использование износостойкого высокопрочного щебня и дробленого природного песка обеспечивает требуемую шероховатость асфальтового покрытия.

Минеральный структурирующий порошок

Минеральный порошок выполняет роль лигатуры, структурирующей битум и создающей вместе с ним асфальтобетонное вяжущее, которое существенно влияет на плотность, теплоустойчивость и прочность асфальтобетона. Тонкомолотый минеральный порошок производят методом дробления и помола доломитов, известняков, доменных шлаков и др.

Важными характеристиками данной добавки являются коэффициент гидрофильности и уровень измельчения. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при влажном рассеве минеральный порошок свободно проходил через специальное сито с величиной отверстий 1,25 мм. Значение коэффициента гидрофильности не должно быть более единицы.

При должной технико-экономической аргументации допускается использование вместо минеральной смеси пыль из пылеуловителей смесительных установок.

Подсказки: содержание в минеральной пудре мелких глинистых включений усиливает набухание асфальтового бетона при увлажнении, увеличивает расход битума и усложняет приготовление и укладку смесей.

Качество и количество порошка, при одной и той же марке битума, существенно влияет на структуру вяжущего. Избыточное количество минерального порошка приводит к снижению прочности покрытия, особенно при отрицательных температурах.

Для более глубокого ознакомления с видами различных заполнителей рекомендован просмотр видео в этой статье.

Дорожный битум

Битум представляет собой продукт переработки нефти и совместно с порошком выполняет функции вяжущего. Он склеивает в единую композицию зерна песка и щебня. Кроме того, заполняя собой промежутки между частицами заполнителя, придает асфальтобетону необходимую прочность и водостойкость.

В целях максимального снижения сезонных разрушений дорожного покрытия заводы, выпускающие асфальтобетонные смеси, в разных климатических условиях применяют различные виды материалов, отличающиеся:

  • вязкостью;
  • температурой размягчения;
  • пластичностью;
  • хрупкостью.

По своему аморфному состоянию, битум может быть двух видов — жидкий и вязкий.

Значение вязкости указывает на физико-механические качества битума и зависит от состава компонентов и температуры. При увеличении температуры этот показатель снижается, а с понижением возрастает. При отрицательной температуре воздуха битум застывает и становится хрупким.

Вязкие дорожные битумы могут быть следующих марок: БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60. Данные марки вяжущего отличаются прочным сцеплением с заполнителями и имеют высокую пластичность.

Вязкий продукт применяется для приготовления горячих, холодных и теплых асфальтобетонных смесей, а также используется в качестве основного сырья для получения жидких битумов, используя при этом различные виды растворителей.

Зимой наиболее востребован жидкий битум. В его состав входят специальные присадки и разжижители, которые в момент твердения асфальтобетона испаряются, превращая битум в обычное вязкое состояние.

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.

Производство и укладка асфальтового бетона

Приготовление асфальтобетона начинают с заводского производства асфальтовой смеси и завершают ее укладкой и уплотнением в дорожное покрытие на строительном объекте.

  1. Исходные минеральные компоненты сушат и нагревают до рабочей температуры 180—200°С.
  2. Затем делят на фракции, дозируют и загружают в смеситель непрерывного или периодического действия, при этом, одновременно заливают, предварительно разогретый до 150–170 °С, битум.
  3. Далее, готовую смесь в автосамосвалах отправляют к месту укладки.
  4. Укладку асфальтобетона проводят на подготовленное основание при помощи специальных машин — асфальтоукладчиков.

  1. Горячую или теплую смесь раскладывают таким образом, чтобы толщина уложенного слоя на 15–20% превышала проектное значение. Для холодных смесей, данный параметр равен 50–60%
  2. Уложенные объемы уплотняют статическими моторными (масса 5–14 т) или вибромоторными катками (масса 0,5–4,5 т).

Рассмотрев вышеописанную технологию, можно сделать вывод, что производить асфальтобетон в домашних условиях своими руками просто нецелесообразно, учитывая трудоемкость, связанную с разогревом и смешиванием необходимых компонентов.

Индивидуальные застройщики для обустройства придомовой территории обычно применяют холодные смеси заводского приготовления. Данный состав асфальтобетона позволяет вести укладку даже при отрицательных температурах.

Обзор технологий приготовления тёплых асфальтобетонных смесей

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Дата публикации: 12.08.2019 2019-08-12

Статья просмотрена: 443 раза

Библиографическое описание:

Алшахван, Аладдин. Обзор технологий приготовления тёплых асфальтобетонных смесей / Аладдин Алшахван, Ю. И. Калгин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 32 (270). — С. 102-107. — URL: https://moluch.ru/archive/270/61981/ (дата обращения: 28.02.2021).

Применение технологии теплой асфальтобетонной смеси (ТАС)– это возможность для асфальтовой промышленности улучшить качество своей продукции и производительность труда, эффективность строительства и защиту окружающей среды. Более низкая температура производства снижает старение битума на стадии производства, что повышает стойкость смеси к термическому и усталостному растрескиванию. Данная статья представляет собой обзор различных технологий, используемых в производстве ТАС, описывает их преимущества и недостатки, а также подчеркивает необходимость дальнейших исследований в этой области.

Ключевые слова: теплая асфальтобетонная смесь, асфальтобетон, технология теплой асфальтобетонной смеси, парниковый газ.

1- Введение

Асфальтовая промышленность способствует увеличению выбросов CO2 в связи с потребностью в энергии на этапе производства. В настоящее время горячая асфальтобетонная смесь (ГАС) является доминирующим типом среди производимых асфальтобетонных смесей. Производство ГАС проходит в несколько этапов, включая сушку и нагрев агрегата, нагрев вяжущего и смешивание всех компонентов. Конечная температура перемешивания асфальтобетонной смеси обычно составляет около 165°С [1]. При таких повышенных температурах потребляется значительное количество энергии, а в атмосферу выбрасывается большое количество парниковых газов и загрязняющих веществ.

ТАС — это технический термин, используемый для описания асфальтобетонных смесей, производимых при температурах ниже традиционных ГАС обычно на 10–40°C [1].

Преимущества технологий ТАС заключаются в их экономичности и экологичности. Снижение температуры производства асфальта гарантирует экономические и экологические выгоды. Чем ниже температура смешивания, тем ниже выбросы парниковых газов и расход топлива. Многие исследования продемонстрировали преимущества технологий ТАС. К ним относятся снижение выбросов CO2 и расхода топлива, увеличение срока службы дорожного покрытия вследствие уменьшения времени отвердения вяжущего на этапе производства, возможность включения высокого содержания восстановленного асфальтобетона (ВА), улучшение условий труда на асфальтовых заводах и увеличение времени на транспортировку, укладку и уплотнение асфальтобетонных смесей. Технологии ТАС могут снизить выбросы парниковых газов примерно на 33 % по сравнению с ГАС и потребление энергии на этапе производства примерно на 18 % [2,3].

В настоящее время существует три ведущих технологии, которые могут быть реализованы для производства ТАС: использование химических добавок, органических добавок и методов вспенивания [4,5]. Каждая из названных технологий, несмотря на ряд недостатков, имеет много преимуществ как с точки зрения технологии производства, так и с точки зрения технологических и эксплуатационных характеристик. Выбор подходящей технологии связан с экономическим аспектом и рядом факторов (в том числе с классификацией дорог, климатических зон, экологическими и транспортными факторами), которые влияют на качество дорожного покрытия в течение эксплуатационного периода.

2- Цель изадачи

Определение различных технологий, используемых при приготовлении теплых асфальтобетонных смесей, и их различных характеристик, что облегчает производителю выбор подходящей технологии для условий реализуемого проекта.

3- Технология производства ТАС сиспользованием химических добавок

Один из вариантов технологии производства ТАС связан с использованием химических добавок. Химические добавки — это продукты, которые не зависят от пенообразования или уменьшения вязкости для снижения температуры смешивания и уплотнения. Вместо этого они обычно включают комбинацию эмульгирующих агентов, поверхностно-активных веществ, полимеров и добавок для улучшения покрытия, обрабатываемости смеси и уплотнения, а также стимуляторы адгезии (антискользящие агенты). Химические добавки часто используются в США, Франции и Норвегии. Снижение температуры смешивания колеблется в зависимости от типа добавки: например, от 15 до 30°С при применении REVIX и от 50 до 75 °С — при Evotherm ET [7].

Инновационная технология Evotherm ® была разработана в США компанией MeadWestvaco Asphalt Innovations (г. Чарльтон, Южная Каролина). Смесь приготавливают на битумной эмульсии с добавками, предложенными компанией, которые предназначены для улучшения смачиваемости и сцепления битума с каменным материалом, а также для удобоукладываемости смеси. Количество добавок составляет около 0,5 % от массы битумной эмульсии. Концентрация битума в эмульсии — около 70 %. Для смешения каменного заполнителя с эмульсией может быть использован обычный смеситель. Вода, содержащаяся в эмульсии, при смешении с нагретым каменным материалом испаряется. Смесь приготавливают при температуре 80–105°C, а уплотняют при температуре 60–80°C. В связи с этим компания MeadWestvaco сообщает о возможном сокращении затрат топлива на 55 % и снижении количества CO2 и SO2 на 45 %, оксидов азота — на 60 % [7].

Согласно научному докладу, опубликованному Национальным центром исследований асфальта США (NCAT Report 06–02) в 2006 году [3], добавление Evotherm ® значительно уменьшило способность асфальтобетонных смесей к колееобразованию по сравнению с контрольными смесями без добавки, полученными при той же температуре, как показано на рисунке 1. Колеи увеличивались с уменьшением температуры смешивания и уплотнения, и это, как полагают, связано с уменьшением старения вяжущего. Однако смеси, содержащие Evotherm ® , были менее чувствительны (с точки зрения колееобразование) к пониженным температурам производства, чем контрольные смеси. Улучшенная производительность Evotherm ® в некоторых случаях значительно коррелировала с улучшенным уплотнением.

Рис. 1. Глубины колеи для агрегата известняка [3]

4- Технология производства ТАС сиспользованием органических добавок

Читайте также:  Пена для газобетона: кладка, особенности, отзывы

Технологии с использованием органических добавок предусматривает применение в смеси воска. Когда температура поднимается выше температуры плавления восков, обычно происходит снижение вязкости. По мере охлаждения смеси эти добавки затвердевают и образуют микроскопически мелкие и равномерно распределенные частицы, которые увеличивают жесткость вяжущего точно так же, как и армированные волокном материалы. Тип воска должен быть тщательно выбран, чтобы избежать возможных проблем с температурой. Другими словами: если температура плавления воска ниже температуры эксплуатации, это может привести к осложнениям. Правильный выбор воска сводит к минимуму охрупчивание вяжущего при низких температурах. Таким образом, воски должны быть прочными и твердыми при рабочей температуре. Температура, при которой воск плавится, находится в прямой зависимости от длины углеродной цепи (C45 или более) [6]. Количество добавляемого воска обычно составляет 2–4 % от общей массы. Снижение температуры, обычно достигаемое добавлением этих восков, составляет 20–30°С [3]. В настоящее время существуют три основные технологии, которые различаются по типу воска, используемого для уменьшения вязкости: воск Фишера-Тропша, амид жирной кислоты и воск Монтана.

Воск Фишера-Тропша представляет собой метод синтеза углеводородов и других алифатических соединений из газов (CO/H2). Эта добавка представляет собой чистый углеводород без функциональных групп и характеризуется высокой химической стабильностью и устойчивостью к старению. Хотя воск плавится при температуре около 100°С в чистом виде, при смешивании с битумом его температура плавления понижается до 80–85°С, что позволяет уплотнять асфальтобетонную смесь при температуре менее 100°С [6].

Другой технологический процесс с брендовой добавкой Sasobit ® был предложен компанией Sasol Wax (бывшая компания Schümann Sasol из Южной Африки). Sasobit называют средством для увеличения текучести битума. Парафиновый воск Sasobit характеризуется преобладающей длиной углеводородных цепей в диапазоне от 40 до 115 атомов углерода. Для сравнения: у содержащихся в битумах парафинов длина этих цепей — 22–45 атомов углерода. Поэтому Sasobit, в отличие от содержащихся в битумах парафинов, имеет высокую температуру плавления — 102 °C. Sasobit поставляется в виде гранул или порошка. При температуре выше 120 °C он полностью растворяется в битуме, а при температуре же ниже 102 °C образует в битуме кристаллообразную сетчатую структуру. Добавка Sasobit в количестве от 1 до 3 % по массе битума снижает его вязкость, что позволяет понизить температуру приготовления смеси на 18–50°C, а также улучшает уплотняемость смеси [6].

G. Zhao в 2012 году [3,6] исследовал образцы горячего и теплого асфальтобетона при температуре смешения соответственно 175°C и 145°C. Исследователь обнаружил, что разница в процентном содержании пустот в горячей и теплой смесях невелика, а добавка Sasobit может снизить температуру уплотнения смеси примерно на 30°C, о чем свидетельствуют данные таблицы 1.

Характеристики образцов [3,6]

Тип смеси

Температура уплотнения (℃)

Теоретическая максимальная плотность (g/cm 3 )

Объемная плотность (g/cm 3 )

Состав асфальтобетона

От дорожного покрытия требуется прочность и надежность, оно должно выдерживать многотонную нагрузку и не деформироваться под воздействием природных явлений. Асфальтобетон обладает именно такими свойствами и поэтому используется при строительстве дорог. Асфальтобетонная смесь различается по составу, каждый вид предназначен для определенных дорожно-строительных работ. “Все об асфальтобетоне: состав, использование, ГОСТы” – так звучит тема данной статьи.

Общие сведения об асфальтобетонной смеси

Во всем мире асфальтобетон является самым оптимальным материалом для создания и ремонта пешеходных и проезжих зон, территорий при аэродромах и взлетных полос. Качество покрытия зависит от многих факторов: соблюдены ли технологии укладки и состава смеси, добавляются ли в нее дополнительные компоненты, повышающие стойкость и пластичность материала. Основу асфальтобетонной смеси составляют измельченный в крошку гравий (или щебень) и песок, связывает эти компоненты битум. Подбор компонентов неслучаен, каждый отвечает за определенные задачи:

  1. Битум исполняет роль «клея», связывающего твердые и сыпучие компоненты. Получить битум можно при разработке природных асфальтовых залежей или путем химического синтеза нефтепродуктов.

  1. Щебень и песок заполняют пустоты, усиливая конструкцию и обеспечивая ее долговечность. Если данных компонентов в смеси недостаточно, асфальт не держит форму уже на этапе укладки, а в дальнейшем механическая прочность становится еще меньше.

Внимание! Слишком большое количество щебня и песка также пагубно для состава асфальтобетона. В этом случае покрытие крошится и быстро изнашивается.

  1. Минеральный порошок получают при размалывании известняка, шлаков и доломитов. Он необходим для придания битуму меньшей текучести. Кроме того, порошок позволяет существенно сократить расход битума.

Нужно отметить, что асфальтобетонные смеси используются не только для создания нового дорожного полотна, литой асфальт подходит для ремонта – он не требует уплотнения и выравнивания и не создает перепадов с уровнем старого покрытия.

Современные технологии изменили асфальтобетон

Современный мир диктует свои правила. Ремонт дорог (или укладка новых) желательно проводить быстро, без погрешностей и делать это в любую погоду. Литой асфальтобетон отвечает всем требованиям. Соответствующий ГОСТ Р 54401-2011 регламентирует технологию укладки без уплотнения.

Пластичность смеси обеспечивается ее высокой температурой – 190 и повышается за счет еще большего нагревания.

Состав включает большее количество полимерных добавок и битума, но при этом уменьшается доля минералов, что минимизирует зернистость. Повышенная тягучесть позволяет не уплотнять смесь.

Для связки всех компонентов литого асфальта применяется полимерно-битумная смесь. Она также усиливает покрытие, наделяя его повышенной износостойкостью, не допуская быстрого появления трещин в течение эксплуатации.

Важно! Только неукоснительное соблюдение технологии производства литого асфальтобетона позволит получить прочное покрытие. Любое нарушение состава ведет к изменению свойств.

Декорирование дорожных покрытий, тротуаров, площадок

Асфальтобетон может использоваться не только для стандартных типов покрытий, но и при создании особого дизайна пешеходных зон. С помощью цветного асфальта наносится разметка на проезжей части.

Нестандартный вид покрытия получается путем тиснения или рифления, цвет придают минералы и цветные инертные материалы. Яркость оттенков регулируется осветлением битума или использованием искусственного.

Главным недостатком данной технологии является ее высокая стоимость. Для сокращения расходов цветные гранулы не добавляются в основную смесь на стадии изготовления. Крошку втирают в верхний слой уже положенного, но не застывшего асфальта.

Физико-механические характеристики

ГОСТ 9128-97 фиксирует нормативы физических параметров, соблюдение которых влияет на качество полученной асфальтобетонной смеси:

  1. Плотность состава варьируется в зависимости от типа песка. Шлаковый дает плотность 2300 кг/м3, а кварцевый – 2100 кг/м3. Как видно, шлаковый песок лучше уплотняет смесь. Данные показатели важны при количественных расчетах материала перед его изготовлением.
  2. Нормы расхода материала при укладке прописаны в СНиПе 3.06.06-88.

ГОСТ 9128-97 регулирует вес смеси, он не должен превышать 2000-2200 кг/м3.

Важно! Возможны погрешности ввиду геодезических особенностей участка и используемой марки асфальта.

Расход дорожной смеси

При выведении средней величины расхода материала учитываются толщина слоя и площадь участка, структура исходной и конечной поверхностей.

Основная формула для горячего материала выглядит так: 1м 2 участка требует 25 кг асфальтобетона для укатки слоя толщиной 1 см.

Расход холодного асфальтобетона выше в 4 раза, но это компенсируется его эксплуатационными характеристиками и особенностями укладки.

Несмотря на наличие формулы и регулирующих стандартов, расчеты объемов производятся специалистами после тщательного изучения участка. Нередко требуется лично посетить место будущей стройки, чтобы учесть все геодезические нюансы.

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.

Что входит в состав асфальтобетона?

Состав смеси предусматривает пропорциональные изменения в зависимости от характеристик строящегося участка и используемого на нем асфальтобетона.

Вяжущее вещество

Для связки сыпучих компонентов применяется смолоподобный продукт – битум. Каждая марка асфальта предусматривает свою величину, но не более 6% битума на всю смесь. Задача битума в обеспечении прочности, пластичности и влагостойкости дорожного покрытия.

Использование битума в разных пропорциях приводит к получению асфальтобетонной смеси с различными характеристиками. Делается это для облегчения работы с материалом в разных климатических зонах, а также для повышения прочности готового дорожного полотна.

Битум может быть вязким или жидким. При нагревании материала вязкость уменьшается. Жидкий битум используется в зимнее время. Добавляются растворители и присадки, которые возвращают битум в вязкое состояние при затвердевании.

Каменный наполнитель

Основа любой асфальтобетонной смеси – это различный по фракциям щебень и гравий. На консистенцию влияет каждая мелочь: размер и форма камней, их происхождение, характеристики сопротивляемости. Не последняя роль у процентного соотношения компонентов.

  • Осадочные и метаморфические породы подходят для производства материалов высокой плотности.
  • Щебень из шлака или гравия невозможно использовать для высокоплотного слоя покрытия.

Зерновой состав тщательно проверяется. Соотношение зерен по диаметру, процент пыли и глины в составе влияет на качество покрытия. Недопустимо чрезмерное количество пластинчатых или игольчатых зерен. Согласно ГОСТу 8267, а также ГОСТу 3344 процентное содержание таких зерен не должно превышать 15% для плотной смеси, 25% для типа Б и 35% для типа А.

Песок

Нормативные данные прописаны в ГОСТ 8736. Песок обязательно входит в состав любой разновидности асфальтобетонной смеси. При том одинаково возможно использование отсева или карьерного материала.

  • В зависимости от необходимой пористости используется материал разного класса прочности, чем выше пористость, тем ниже класс: от 800 или 1000, до 400.
  • Глина в смеси влияет на морозостойкость, поэтому диаметр таких частиц не превышает 0,16 мм. Плотные смеси допускают содержание до 0,5 %, а пористые 1%.

Минеральный порошок

Цементная пыль применяется для заполнения мельчайших пустот в асфальтобетоне для обеспечения прочности покрытия. Зерна в размере не превышают 0,074 мм. Основные производители этого компонента – цементные и металлургические предприятия. Материал собирается при помощи системы пылеуловителей. ГОСТ 16557 регламентирует основные характеристики.

Дополнительные компоненты

Изменение классического состава возможно для придания асфальтобетону специфических особенностей. В этом случае добавляются компоненты, которые можно разделить на 2 типа:

  1. Специально разработанные для стабилизации или продления срока эксплуатации, пластификаторы. Этот тип компонентов дороже.
  2. Вторичное сырье, например, переработанные покрышки и сера. Стоимость таких компонентов ниже.

Как проходит производство асфальтобетонных смесей?

Прежде, чем приступить к производству смеси, проводится анализ будущего покрытия согласно его основному назначению. Состав асфальтобетонной смеси для тротуара будет существенно различаться от смеси для автобана.

Технологический процесс состоит из следующих этапов:

  1. Подготовка минеральных материалов, в нее входит сушка и нагрев.
  2. Подготовка битума. При подаче вяжущее вещество распыляется для равномерного обволакивания каждой фракции.
  3. Порционное деление всех компонентов.
  4. Смешивание всех компонентов, длительность варьируется в зависимости от зернистости. Очередность добавления компонентов влияет на качество смеси. Лучший эффект достигается единовременным смешиванием всех составляющих.
  5. Погрузка смеси в специальные бункеры или сразу в кузова самосвалов.

Что из себя представляют асфальтобетонные смеси и где применяются

Асфальтобетонная смесь – один из наиболее распространенных современных материалов, применяемых в дорожном строительстве, который состоит из щебня разной фракции, кварцевого песка, особого минерального порошка и битума. Все это перемешивается в нужных пропорциях в горячем виде, а потом выкладывается в качестве дорожного покрытия. Классифицируется по ГОСТу 9128-2009.

Благодаря своему составу стройматериал обеспечивает оптимальную фактуру поверхности, может использоваться сразу же после укладки, легок в работе, эксплуатации, ремонте, обладает длительным сроком службы и прекрасными техническими характеристиками.

Что такое асфальтобетон – определение

Асфальтобетон – это безобжиговый искусственный стройматериал, который получают при уплотнении оптимально подобранной и приготовленной специально для укладки на подготовленное основание смеси минерального материала (песок, щебенка, минеральный порошок и другие) и битума (иногда дегтя). В зависимости от фракции материалов и их пропорции дорожный материал делится на несколько видов, каждый из которых демонстрирует определенные свойства и характеристики.

Применение

Асфальтобетонные смеси применяют для создания твердого покрытия пешеходных зон, автомобильных дорог, рулежных дорожек и взлетно-посадочных полос аэродромов, различных площадок и иных поверхностей. Часто жидкая асфальтовая смесь применяется в ямочном ремонте. Она не требует уплотнения и выравнивания после укладки, дает возможность точно совместить поверхности покрытия старого и свежеуложенного, быстро застывает, позволяя через минимальный промежуток времени открывать движение.

Для покрытий тротуаров, декорирования пешеходных дорожек, разделительных полос, выделения определенных участков дорожного полотна используют цветной материал. Нужного эффекта удается достичь за счет рифления, тиснения, а также добавления в состав разноцветных минералов (песок из гранита, мрамора, цветной камень, пигменты).

Виды смесей

Смеси асфальтобетонные дорожные дифференцируются на виды в соответствии со свойствами, составом, пропорциями компонентов и т.д.

1) По объему содержания щебня в составе – марка А (50-60%), Б (от 40% до 50%), В (30-40%). Марки Г и Д – песчаные, в них щебня нет вообще. Также выделяют горячие асфальтобетонные смеси с высокой плотностью, в которых объем гравия или щебня превышает 50-60%.

2) По фракции минеральных зерен – песчаные композиции (максимальное зерно песка составляет 5 миллиметров), крупнозернистые (до 40 миллиметров), мелкозернистые (зерно меньше 20 миллиметров).

3) По используемому материалу – щебеночные, гравийные, песчаные композиции.

4) По температуре в момент укладки асфальта – холодные (при распределении температура должна быть равна примерно +5С), горячие (распределяются при температуре минимум +120С).

5) По плотности – пористость минеральной части холодной смеси составляет 6-10%, горячих существует несколько: высокоплотные (остаточная пористость 1-2.5%), плотные (от 2.5 до 5%), пористые (около 5-10%), высокопористые (10-18%).

По типу вяжущих и условий эксплуатации:

  • Классические смеси – используются для устройства автомобильных полотен, городских тротуарных и дорожных покрытий.
  • Щебеночно-мастичная смесь – в нее добавляются стабилизирующие волокнистые добавки (это может быть целлюлоза и т.д.), актуальна для строительства магистралей, отличающихся высокой пропускной способностью.
  • Полимерасфальтобетонные – в состав вводятся пластификаторы, сополимеры, позволяющие сделать более прочными и долговечными дорожные покрытия аэродромов, мостов, проезжие части промышленных предприятий и т.д.
  • Отдельно стоит выделить органоминеральные смеси, которые создают благодаря смешиванию известняка и битума, а применяют в процессе ремонта дорожного полотна.

Состав

Рассчитывая, из чего состоит композиция, стоит выделить две группы компонентов: органическое вяжущее вещество и минеральный наполнитель. Проектирование конкретного состава осуществляют с учетом физико-химических свойств материала и нормативных требований.

Основные компоненты смеси асфальтно-бетонной:

1) Щебень либо гравий – для предотвращения ползучести, повышения срока службы нужно, чтобы вяжущее вещество хорошо сцеплялось с зернами заполнителя. Для этого используется чаще всего щебень плотных горных пород и метаморфических карбонатных (чаще известняки, доломиты), в форме куба. Количество пластинчатых зерен должно составлять максимум: 15% для марки А, 25% для Б, 35% для марки В. Объем пылеватых или глинистых включений не должен превышать 1-2%. Щебенку берут с размером зерна 10-40 миллиметров.

Песок и гравий, включенные в состав композиции, должны соответствовать нормам, указанным в ГОСТ8736-93. «Песок для строительных работ.» (106кБ) и ГОСТ 8267-93. «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ.» (179кБ).

2) Песок – отсев дробления щебня или природные залежи (не речной песок) разных фракций ввиду того, что фракции одного размера увеличивают пористость слоя. Песок может быть крупнозернистым (Мк 2.5), среднезернистым (Мк 2.0-2.5) и мелкого зерна (Мк 1.0-2.0). По прочности мелкие заполнители не должны быть марки ниже 1000, максимальный объем глинистых частиц – 0.5%.

Дробленый природный песок и износостойкий высокопрочный щебень обеспечивают нужную шероховатую фактуру покрытия. Песок с минеральным порошком выступает в качестве лигатуры, которая структурирует битум, влияет на устойчивость к теплу, вес и плотность, дает необходимую прочность дороги.

3) Минеральный порошок – должен быть достаточно мелкого помола, чтобы при рассеве во влажном состоянии легко проходил через сито с отверстиями 1.25 миллиметров. Коэффициент гидрофильности не должен превышать единицу. Количество и качество порошка при одинаковых пропорциях других составляющих напрямую влияют на структуру вяжущего. Если порошка слишком много, покрытие будет менее прочным (особенно при минусовых температурах).

Читайте также:  Заливка пола пескобетоном

4) Битум – продукт переработки нефти, выступает в роли вяжущего, склеивая все крупные компоненты и заполняя промежутки между ними, делая асфальтовую смесь водостойкой и прочной. Битум может быть вязким и жидким, уровень вязкости указывается в документации, зависит от температуры и составляющих. Нужно помнить, что при повышении температуры показатель вязкости понижается, при понижении – вырастает. При минусе вяжущее схватывается и становится очень хрупким.

Марки дорожного битума – БНД 40/60, 60/90, 90/130, 130/200. Вязкие составы применяются для создания смесей любой температуры, выступают главным сырьем для приготовления жидкого продукта при условии добавления разных растворителей. Зимой обычно используют жидкий продукт, со специальными разжижителями и присадками, они в процессе твердения покрытия испаряются и придают битуму обычное состояние.

Требования к смесям

Государственные стандарты требуют, чтобы содержание пластинчатых зерен в щебне (гравии) составляло максимум 15% для марки А и высокоплотных растворов, 25% для марки Б и Бх, 35% для марки В и Вх.

Производиться стройматериал должен на производстве с соблюдением всех правил и норм, отгружаться в самосвал, поставляться лишь после тщательных испытаний и просчета свойств будущего покрытия с учетом требований и особенностей эксплуатации. Чтобы избежать появления неровностей и выбоин, материал нельзя подвергать расслоению (сегрегации), которое становится причиной неверного распределения вяжущего, пузырьков воздуха и зерен в композиции и ведет к быстрому разрушению слоя после завершения работ.

Марки и типы асфальтобетона

Существует всего две марки асфальтобетона и их характеристики довольно существенно отличаются, что объясняется разной прочностью каменного материала. В составах первой марки используют щебень 1000-1200, второй – 800-1000.

Характеристика и типы асфальтобетонных смесей:

Марка I – структура асфальтобетона разная, эта категория объединяет непохожие материалы. Сюда относятся песчаные, гравийные, пористые и высокопористые (горячие и холодные аналоги), плотные А, Б, Г и высокоплотные составы, Бх, Вх, Гх. Общий знаменатель – максимальная прочность материала для своего состава. Такие марки применяются там, где нужно обеспечить очень высокую прочность, обычно в качестве нижнего слоя полотна.

II – «обыкновенный» асфальтобетон, который используется в самых разных сферах строительства и эксплуатации. Сюда относят пористые, плотные А, Б, В, Г, Д, высокоплотные асфальты, Бх, Вх, Гх, Дх. Ими покрывают верхний слой дорог, актуально для ремонтных работ, благоустройства парков и дворов, обычных дорог и т.д.

III – наименее прочный и самый плотный (Б, В, Г, Д) материал, в котором нет щебня, но есть минеральные порошки и песок. Обычно используется для ремонта и устройства дорог, которые не будут выдерживать серьезных испытаний и нагрузок – тротуары, пешеходные дорожки, приусадебные площадки, ямочный ремонт в дорожном строительстве.

Особенности

Подбирая композицию, необходимо учитывать в первую очередь свойства асфальтобетона, которые определяются составом. Основные задачи: уплотнение горячего материала, определение уровня пористости, испытания для подтверждения соответствия требованиям. При проектировании соблюдают все нормы и стандарты в поисках оптимальных характеристик дорожного покрытия и его долговечности.

Этапы проектирования композиции:

1. Определение качества и просчет характеристик исходных ингредиентов, оценка их соответствия требованиям указанной марки

2. Просчет объема минеральной части

3. Вычисление оптимального объема битума

4. Составление спецификации композиции по данным подробного исследования ее физико-механических характеристик

Все виды асфальтобетона производятся так:

  • Подбор сырья и определение его качества
  • Просчет объема необходимых компонентов для нужного количества продукта
  • Просчет стоимости заказа
  • Загрузка сырья в специальный бункер для предварительной дозировки
  • Сушка минеральных материалов, прогревание до нужной температуры
  • Сортировка по фракциям, подача на высокоточный весовой дозатор
  • Прогрев вяжущего вещества до нужной температуры (в соответствии с типом композиции), взвешивание, дозировка
  • Подача всех компонентов в смеситель

Рекомендации по укладке

Сначала очищается от пыли и грязи основание с привлечением поливных систем и машин со специальными щетками. Устраняются все неровности, основание обрабатывается битумной мастикой. Материал производят в заводских условиях либо в передвижных установках, отгружают в кузов самосвала, транспортируют на место, загружают в бункер укладочной машины.

Рабочие укладывают покрытие собственноручно или специальной машиной-укладчиком, которая распределяет, выравнивает, уплотняет. Кладут 1-2 слоя на основание с содержанием гравия или щебня. Толщина нижнего слоя составляет 4-5 сантиметров, его выполняют из смеси со средней или крупной фракцией с пористостью 5-10%. Наружный слой укладывается толщиной в 3-4 сантиметра из асфальта мелкой или средней фракции с пористостью 3-5%. Окончательно уплотняется машиной.

Если речь идет о высоких нагрузках и интенсивном движении, покрытие кладут в 3-4 слоя общей толщиной 11-15 сантиметров.

При укладке тротуаров порядок работ такой же, но с некоторыми нюансами: установка бортовых камней для разделения дороги и тротуара, укладка основания (асфальтобетон из шлака, камня, кирпичного боя, крошка из старого материала) толщиной 10-15 сантиметров, разравнивание, уплотнение, покрытие наружным слоем толщиной 3-5 сантиметра.

Щебень

В работе с щебеночно-мастичной смесью нужно проявлять осторожность, так как ее температура равна примерно +150С. Классификация асфальтобетонных смесей по фракции щебня указана выше. Стоит упомянуть литые смеси, которые используются в ремонте и строительстве разных покрытий круглый год, в качестве верхнего слоя. Температура отгружаемой композиции составляет 220 градусов, поэтому работы можно проводить даже на морозе.

Материал транспортируется в специальном теплоизоляционном бункере, где работают горелки и смесители, подогревающие и перемешивающие ингредиенты. Стелить такой асфальт можно даже на мокрое основание.

Правила приемки

Для создания запаса раствора используют перегружатели – специальные машины, обеспечивающие бесперебойную работу укладчика или людей, которые выполняют работу. Именно этот транспорт применяют в процессе приемки асфальтобетона из автотранспорта непосредственно в укладчик.

При приемке нужно учитывать такие нюансы. Сам процесс проводят партиями односоставного материала, который производился в одну смену на заводе. Вес горячих составов, принимаемых за один раз, не должен превышать 600 тонн, холодных – максимум 200 тонн. Объем раствора считается по весу (для его определения применяют специальные весы). При погрузке на корабль по завершении приемки обязательно измеряется осадка судна.

Чтобы подтвердить соответствие продукта требованиям, проводят ряд испытаний: предел прочности при разной температуре, стойкость к внешним воздействиям, водонасыщение, определение зернового состава. Завершив их, покупателю выдают документ соответствия, отдельный для каждой партии груза.

Расход и плотность стройматериала

Уплотнение и качество асфальта зависят от определяемых государственным стандартом свойств. На плотность и вес кубического метра состава влияет используемый песок: кварцевый дает вес 2200 килограммов на 1м3, шлаковый – 2350 1м3. Бетон с крупной фракцией щебня весит больше, в среднем около 2100 килограммов. Расчет веса важен для определения нужного объема материала, просчета его стоимости, привлечения соответствующей техники, подготовки основания и т.д.

Расчет расхода раствора:

  • Определение площади территории и толщины покрытия – для примера можно взять 100 квадратных метров и толщину в 1 сантиметр.
  • Для покрытия 1 квадратного метра дороги слоем указанной толщины (1 сантиметр) нужно 25 килограммов асфальта. Для площадки в 100 м2: 25 х 100 = 2500 килограммов.
  • Один кубический метр вмещает около 2250 килограммов материала – значит, на покрытие площадки из примера нужно: 2500 : 2250 = 1.10-1.11 м3 состава.

Вывод

Конкурентоспособных аналогов у асфальтобетонной смеси сегодня не существует. Оптимальная стоимость, прекрасные эксплуатационные и функциональные характеристики, простота в работе, возможность менять свойства путем варьирования составляющих и их пропорций делают материал самым популярным и подходящим для обустройства дорожных покрытий разнообразного назначения и типа.

Покрытия из асфальтобетона — состав и технология

Асфальтобетонное покрытие — уплотненный слой искусственного строительного материала, состоящего из минерального порошка, заполнителей и битумного вяжущего. Смесь обладает ценными свойствами, которые нашли применение в прокладке дорог, устройстве взлетных полос, пешеходных коммуникаций, объектов ландшафтной архитектуры.

История асфальтобетонных покрытий уходит корнями в глубокое прошлое. Американские инки строили великолепные дороги из камней, проливая стыки природным битумом. Нововведение попало в Европу гораздо позже. На смену каменной и деревянной брусчатке появился асфальтобетон. Сегодня это наиболее распространенный материал для строительства дорог.

  1. Виды и применение
  2. Состав и технические характеристики
  3. Чем отличается асфальт от асфальтобетона?
  4. Технология устройства
  5. Заключение

Виды и применение

ГОСТ 9128-2013 классифицирует асфальтобетоны на несколько видов в зависимости от минерального заполнителя:

  • песчаные;
  • гравийные;
  • щебеночные.

Смеси изготавливают горячим или холодным способом. В первом случае используют вязкий или жидкий битум, а температура укладки составляет 110° и выше. Для холодного асфальтобетона применяют только жидкое вяжущее. Укладывают покрытие при температуре от 5°С.

В зависимости от характеристик компонентов различают следующие виды асфальтобетонных смесей:

  • Песчаный асфальтобетон изготавливают на основе заполнителей фракций до 10 мм. Материал слабо сопротивляется износу. Применяется для устройства тротуаров, велосипедных или пешеходных дорожек, детских площадок.
  • Мелкозернистый асфальтобетон содержит зерна крупностью до 20 мм. Используется для покрытия улиц, автотранспортных путей, аэродромов. Склонен к пластическим деформациям и образованию колеи, поэтому его модифицируют различными добавками.
  • Крупнозернистый асфальтобетон применяют для формирования нижних слоев дорожных одежд. В его составе щебень или гравий размером до 40 мм. Для заполнения пустот между крупными частицами и увеличения плотности добавляют песок.

Плотные щебеночные или гравийные составы соответствуют следующим типам асфальтобетонных смесей:

  • А — массовая доля крупного заполнителя 50-60%;
  • Б — 40-50%;
  • В — 30-40%.

Типы Г и Д содержат только песок из отсевов дробления или природного происхождения, щебня в них нет.

Для повышения прочности и улучшения связующих свойств между компонентами добавляют целлюлозные стабилизаторы. Полученный материал называют щебеночно-мастичным асфальтобетоном (ЩМА). Для его изготовления используют плотные горные породы кубовидной формы, которые образуют крепкий каркас. Благодаря стойкости к деформациям ЩМА применяют для строительства дорог с большой загруженностью.

Еще одна разновидность покрытий на органическом вяжущем — цветной асфальтобетон. При изготовлении состав подкрашивают пигментами. Используют осветленный битум, мраморную или кирпичную крошку, щебень из кварцита или гранита.

Цветным асфальтобетонным покрытием выделяют велосипедные или пешеходные дорожки, покрывают спортивные и детские площадки, оформляют ландшафты.

Состав и технические характеристики

Состав асфальтобетона многокомпонентный. Его подбирают и рассчитывают исходя из условий работы покрытия, а также доступных местных материалов.

Компоненты

На 30-60% асфальтобетонная смесь состоит из щебня или гравия, который получают при разработке месторождений осадочных или вулканических пород, из отходов металлургии. Свойства покрытия во многом зависят от физических характеристик и формы этого крупного заполнителя.

Песок — обязательный компонент асфальтобетона. Он заполняет пустоты между камнями, делая смесь более однородной и плотной. Содержание зерен ограничивают, так как излишек ухудшает износостойкость покрытия. Помимо сыпучего материала природного происхождения используют отсев дробления щебня или осадочных пород, молотый шлак.

Минеральный порошок составляет до 20% массы асфальтобетонной смеси. Это измельченные до состояния пыли осадочные или доломитовые породы, отходы промышленности, зольные шлаки ТЭС. Их применяют в неактивированном или активированном виде. При этом увеличивается водонепроницаемость, прочность и плотность асфальтобетона.

Марку битума подбирают исходя из климатической зоны и нормативной нагрузки на дорожное полотно. Расход продукта переработки нефти составляет 25-90 кг на тонну асфальтобетонной смеси и зависит от пористости заполнителей и режима укладки. Для улучшения эксплуатационных свойств битум модифицируют добавками, содержащими резиновую крошку, вторичный полиэтилен, гашеную известь и адгезионную композицию.

Основные технические характеристики

В зависимости от свойств и применяемого сырья ГОСТ выделяет 3 марки асфальтобетона:

  • к I относятся горячие высокоплотные и плотные типов А, Б, Г, пористые высокопористые щебеночные, холодные типов Бх, Вх, Гх;
  • ко II — горячие Б, В, Г, Д, пористые, высокопористые песчаные, холодные Бх, Вх, Гх, Дх;
  • к III — горячие плотные Б, Г, В, Д.

Основные физико-механические свойства асфальтобетонных смесей определяются маркой, режимом укладки и температурой при проведении испытаний:

  • предел прочности при сжатии — нормируется для 0°С — 9-13 МПа, для 20°С — 2-2,5 МПа, 50°С — 0,9-1,5 МПа;
  • плотность — 2000-2800 кг/м³;
  • водостойкость — 0,6-0,95;
  • коэффициент внутреннего трения (сдвигоустойчивость) — 0,62-0,87;
  • сцепление при сдвиге при t=50°С — 0,22-0,50 МПа;
  • трещиностойкость — 2-7,5 МПа;
  • водонасыщение — 1-4% для плотных, 4-10% для пористых;
  • пористость для холодных асфальтобетонных смесей — 18-21%;
  • морозостойкость F15-50 в зависимости от дорожно-климатической зоны.

Важнейшим показателем является коэффициент уплотнения покрытия из асфальтобетона, характеризующий качество укладки. Его определяют опытным путем. По нормативам величина для холодных составов не должна быть менее 0,96, для горячих — 0,99.

Для измерения коэффициента уплотнения смеси в покрытии вырубают керны, высушивают и находят фактический удельный вес асфальтобетона. После нагрева образцы измельчают, подвергают обработке под давлением. Искомый параметр определяют как отношение реальной плотности к стандартной, полученной в результате испытаний.

Для расчета расхода асфальтобетона на 1 м² покрытия пользуются опытными показателями на 1 см высоты:

  • мелкозернистые смеси типов А, Б, В — 24,6-25,7 кг;
  • крупнозернистые — 24,2 кг;
  • ЩМА — 25,8 кг;
  • литые плотностью 1500 кг/м³ — 15,4 кг.

Чем отличается асфальт от асфальтобетона?

Асфальтобетонная смесь — искусственный материал, который получают смешиванием твердых ингредиентов с нефтяным дорожным битумом.

Природный асфальт образуется в процессе загустевания и окисления нефти, выступившей на поверхность земли в виде пластовых залежей, отдельных жил или озер.

Слово «асфальт» в переводе с древнегреческого обозначает горную смолу. Это легкоплавкое вещество черного цвета. Излом раковистый, матовый или блестящий. Содержит до 70% нефтяного битума.

Крупнейшие источники природного асфальта — Мертвое море в Израиле, озеро Пич-Лейк в Тринидаде. Древние сирийцы добывали твердый битум, всплывавший на поверхность огромными глыбами, вес которых достигал 1000 кг.

Горную смолу применяли для гидроизоляции кораблей, стен хижин, полов зернохранилищ, а также изготовления красок или лаков. В Древнем Египте вещество использовали для бальзамирования умерших.

Запасы природного асфальта ограничены. Из высококачественного сырья изготавливают живописные краски, лакокрасочную продукцию. В дорожном строительстве при устройстве асфальтобетонного поверхностного покрытия замещают часть жидкого битума твердым. При этом значительно повышается стойкость к воздействию шипованных автопокрышек.

Технология устройства

Асфальтобетонная смесь может быть качественной, но если при укладке не соблюдались технология, покрытие быстро выйдет из строя. При выполнении каждого этапа производства работ нужно соблюдать четкие правила, которые устанавливают ГОСТ Р 54401-2011, 9128-2009, СНиП 3.06.03-85.

Подготовка

Мероприятия включают разработку технического проекта, подготовку финансовой сметы. При планировке объект привязывают к рельефу, предусматривая возможность удаления сточных вод, сохранность надземных и подземных коммуникаций.

Перед устройством асфальтобетонного покрытия вырубают большие деревья, снимают верхнюю плодородную почву. Чем выше расчетная нагрузка на дорожное полотно, тем больший объем земляных работ предстоит выполнить, чтобы создать основание с достаточной несущей способностью. Для садовых дорожек и тротуаров высота слоя составляет 10-20 см, для нагруженных трасс — до нескольких метров.

Чтобы под асфальтобетонной дорогой не застаивалась вода, организовывают дренаж. Грунт вывозят за пределы территории, чтобы при размыве избежать засорения дренажной системы.

Устройство подушки

Функция подушки — восприятие сжимающих нагрузок при эксплуатации асфальтобетонных поверхностей. Ее толщина определяется расчетом. Сначала укладывают крупные фракции до 60 мм, затем средние 20-40 мм, сверху песок с обязательной утрамбовкой каждого слоя.

В частном обустройстве для подсыпки используют различный строительный мусор, который значительно экономичнее, чем щебень или гравий. По краям асфальтобетонной дороги укладывают бордюры или другие прочные материалы.

Укладка асфальтобетона

Работы проводят в сухую погоду при температуре не ниже 5°С. В зависимости от вида асфальтобетонных смесей применяют следующие технологии:

  • Холодную смесь укладывают на подготовленное основание, желательно, пролитое битумом, слоем до 5 см. Утрамбовывают ручной трамбовкой или виброплитой. Сверху посыпают цементом или песком, чтобы уменьшить липкость поверхности дороги.
  • Горячий асфальтобетон изготавливают из расплавленного битума и заполнителей, тщательно перемешивают и выкладывают на основание. Массу укатывают или трамбуют. Эксплуатация разрешена через 6 часов.
  • Литой асфальт укладывается очень горячим — до 235°С. Подается из кохера, нагревающего и перемешивающего смесь, в бункер асфальтоукладчика. После равномерного распределения по поверхности композит остывает и затвердевает. Утрамбовка или укатка не требуются.

Заключение

Устройство дорог из различных типов асфальтобетона позволяет получить прочное и долговечное покрытие. Выбор материала зависит от нагрузки при эксплуатации полотна и климатической зоны. При укладке нужно соблюдать технологию и температурный режим.

Ссылка на основную публикацию