Серополимерные бетоны в дорожном строительстве
Разработаны составы полимер-асфальтобетонов, предназначенных для ремонта верхних слоёв асфальтобетонных покрытий проезжей части улиц, дорог, площадей и тротуаров, а также для приготовления литых полимер-асфальтобетонов, и выпущены «Технические условия» на их производство и применение. При изготовлении полимер-асфальтобетонов следует иметь в виду следующее.
При смешивании расплава модифицированного полимера с битумом при 120-140 оС образуется эмульсия с размером частиц менее 5 мкм. Исследование свойств песчаных и гравийных полимер-асфальтобетонов, приготовленных на основе полимерного и битумного вяжущих показали, что добавка полимера позволяет значительно (до 35-45%) повысить прочность дорожного покрытия по сравнению с асфальтобетонным и значительно повысить модуль упругости покрытий с 2100 до 4200 Мпа. Использование полимера позволяет сократить расход битума при производстве дорожного покрытия до 50%, в то время, как стоимость используемого полимера на порядок ниже стоимости битума.
Для приготовления полимер-асфальтобетонных смесей могут быть использованы низкосортные загрязнённые заполнители, которые недопустимы при изготовлении обычного асфальтобетона. Перемешивание компонентов производится при более низких температурах, благодаря пониженной вязкости смеси. Температура укладки смесей на 30 оС ниже, чем температура асфальтобетона. Уплотнение смеси также производится при меньших температурах.
Полимер-асфальтобетоны характеризуются благоприятными эксплуатационными свойствами при действии повышенных и пониженных температур. Они стойки к действию бензина и дизельного топлива, долговечные, обладают повышенной износостойкостью и стойкостью в условиях попеременных замораживания и оттаивания и свойствами улучшающимися с течением времени. Коррозия арматуры не обнаруживается даже при малой толщине покрытия. Имеется опыт армирования полимер-асфальтобетона стекловолокном и органическими волокнами, что существенно (до 2-х раз) повышает прочность материала на изгиб.
Применение модифицированного полимера перспективно для приготовления полимер-асфальтобетонов, используемых для дорожных покрытий, защитных покрытий гидротехнических сооружений – дамб, плотин, различных хранилищ жидких продуктов.
Песчано-полимерные асфальтобетоны характеризуются высокой плотностью, коррозионной стойкостью и износоустойчивостью, поэтому их можно применять для защиты других конструкций. Они особенно эффективны в качестве основания и покрытия рабочих площадок, при монтаже оборудования на грунтах низкой несущей способности, так как отпадает необходимость в устройстве дополнительных слоёв. Поскольку коэффициент теплопроводности песчано-полимерного асфальтобетона в три раза ниже, чем у обычного асфальтобетона, он является хорошим теплоизоляционным материалом.
Использование полимер-асфальтобетона особенно эффективно при ремонте дорожных покрытий, заполнении вырубок, швов, устройстве полов. Благодаря высокой текучести, эти асфальтобетоны могут просто наливаться и разравниваться, а движение транспорта может быть возобновлено непосредственно после остывания смеси. Одним из преимуществ таких смесей является возможность их укладки независимо от погодных условий и климатических зон.
Для изготовления полимер-асфальтобетона может быть использовано технологическое оборудование, применяемое при изготовлении дорожного асфальта, только последнее доукомплектовывается эмульгатором и ёмкостью для хранения полимера. Укладка смеси в покрытие дорог производится стандартным оборудованием.
Исследования показали перспективность технологии изготовления дорожных покрытий и бетонов с применением полимера без использования битума. Основной особенностью предлагаемого полимербетона по сравнению с асфальтобетоном является различие в физико-механических свойствах применяемых вяжущих, то есть полимера и битума, которые отличаются по свойствам, как в расплавленном состоянии, так и после отверждения. Прогноз срока службы полимербетона составляет более 20 лет.
Производственная технология полимербетона принята по технологической схеме асфальтобетонного завода, в которую внесены следующие изменения и дополнения:
- На складе полимерного вяжущего предусмотрен участок дробления до крупности не более 6 мм.
- Смеситель оборудован обогревающей установкой и теплоизоляцией, обеспечивающими регулирование температуры в пределах 145+- 5 оС. Выдача горячей смеси полимербетона осуществляется в транспортную термоёмкость или термобункер-накопитель.
- Изделия из полимербетона формуются на термовиброплощадке в предварительно нагретых до 140 оС формах.
- Дробильное и смесительное отделения как и термовиброплощадка оборудованы принудительной вентиляцией, подключённой к системе пылегазоочистки.
Была произведена производственная апробация составов полимербетона на действующей технологической линии асфальтобетонного завода ДС-117-2Е. В соответствии с заводской технологией отходы камнедробления были высушены и подогреты до 220 оС в сушильном барабане. Горячие фракционированные заполнители и наполнители после дозировки были загружены в асфальтобетонный смеситель. При непрерывном их перемешивании в смеситель был подан через боковой люк порошковый полимер рассчитанного количества. Перемешивание длилось 180 сек, при этом полимер расплавился за счёт тепла заполнителей, и образовалась горячая смесь полимербетона, которая после выгрузки в самосвал имела температуру 145 оС и хорошую подвижность.
Самосвалом горячая смесь была подана на расстояние 100 метров и уложена на участке проезжей части дороги, предварительно подогретом газовой горелкой. Уложенная смесь уплотнялась площадочным вибратором через деревянную прокладку (фанеру). Исследование свойств полученного покрытия показало, что полимербетон обладает высокими физико-механическими характеристиками. Плотность материала составляла 2100-2200 кг/куб.м, пределы прочности на сжатие и изгиб соответственно -40-50 Мпа и 7-10 Мпа, термостойкость – не ниже 80 оС, морозостойкость – 400 – 500 циклов замораживания и оттаивания, водопоглащение – 0,05 – 0,2% по массе.
Сухой асфальтобетон.
Применение сухой массы асфальтобетона поможет существенно облегчить ремонтные работы различных дорожных покрытий.
Доставленный к месту ремонта в мешках (в отличие от традиционного асфальта, доставляемого специальным транспортом в горячем состоянии) распределённый на повреждённом участке дорожного полотна и разогретый сухой асфальтобетон, обладающий хорошей пластичностью, проникает в трещины и, обладая хорошей адгезией, надёжно связывает старое покрытие в монолит. Введением в сухую смесь дополнительной упрочняющей добавки можно температуру размягчения асфальтового покрытия увеличить до 60-80 оС, что также приведёт к повышению морозоустойчивости покрытия.