Строительство конструктивных слоев дорожных одежд из эмульсионно-минеральных смесей
Использование эмульгированного битума для приготовления смесей дает большой технико-экономический эффект в том, что из технологической схемы исключается процесс сушки и нагрева каменных материалов и нагрева вяжущего (за исключением обратных эмульсий), поэтому установки для приготовления смесей существенно упрощаются по сравнению с асфальтобетонными заводами.
Эмульсионно-минеральные смеси могут быть различного зернового состава: щебеночные пористые и плотные, гравийные и гравийно-песчаные и песчаные. Смеси различного зернового и минералогического состава требуют применения эмульсий различного класса (табл. 16.14.).
Эмульсионно-минеральные смеси отличаются от горячих битумоминеральных более длительным сроком формирования. Процесс формирования зависит от активности взаимодействия эмульгатора с минеральными материалами и возможности удаления воды из смеси. Катионные эмульсии активно взаимодействуют с минеральными материалами, обеспечивая хорошую адгезию битумной пленки и быстрое формирование материала.
Таблица 16.14
Класс и количество эмульсии для приготовления эмульсионно-минеральных смесей
| Смесь | Класс битумных эмульсий | Количество эмульсии, %, в пересчете на битум |
| Пористые щебеночные | ЭБК-2, ЭБК-3; ЭБА-2, ЭБА-3; ЭО-В и ЭО в сочетании с ЭБА-2 или ЭБА-3 | 3,5-5,5 |
| Плотные щебеночные | ЭБК-3, ЭБА-3 | 4,5-6,0 |
| Гравийные и гравийно-песчаные | ЭБК-3, ЭБА-3 | Крупнозернистые 3,5-5,0. Мелкозернистые 4,5-6,0 |
| Песчаные | ЭБК-3, ЭБА-3 | Для оснований 5-6. Для покрытий 6-7 |
Эмульгаторы анионных эмульсий малоактивны или даже инертны по отношению к поверхности минеральных материалов. Для усиления адгезионных и когезионных связей в эмульсионно-минеральных смесях на анионных эмульсиях в их состав вводят известь или цемент, с которыми эмульгатор вступает в химическое взаимодействие, стимулируя тем самым распад эмульсии и образование адгезионных связей. При этом часть воды уходит на гидратацию этих активаторов. Все это ускоряет процесс формирования смесей и улучшает их физико-механические свойства. Особенно эффективно использовать в качестве добавки цемент. Он реагирует с водой длительное время, постепенно отбирая ее из пленки и из пор и образуя в структуре материала жесткие связи, способствующие значительному увеличению его прочности. Использование цемента особенно эффективно в эмульсионно-минеральных смесях из гравийных и песчаных материалов, не обогащенных дроблеными зернами.
Область применения эмульсионно-минеральных смесей различных видов приведена в табл. 16.15.
Приготовление смесей. Смеси минеральных материалов с эмульгированными органическими вяжущими (в том числе и совместно с неорганическими вяжущими) приготовляют в смесителях, предназначенных для приготовления холодных смесей с принудительным перемешиванием периодического или непрерывного действия, оборудованных дозирующими устройствами для всех компонентов смеси.
Таблица 16.15
Область применения эмульсионно-минеральных смесей
| Вид смесей | Дорожно-климатическая зона | Интенсивность воздействия расчетной нагрузки, ед./сут | Конструктивный слой | ||
| покрытие | основание | ||||
| верхний слой | нижний слой | ||||
| С эмульгированными органическими вяжущими | II-V | 2000 и менее | - | - | + |
| 1000 и менее | - | + | + | ||
| 500 и менее | + | + | + | ||
| 100 и менее | + | - | - | ||
| То же, совместно с минеральными активаторами | II-V | 2000 и менее 1000 и менее | - | - | + |
| - | + | + |
Порядок дозирования компонентов смеси в смеситель следующий: сначала взвешивают и подают минеральные материалы, затем цемент или известь (если это требуется для обеспечения необходимой прочности и водостойкости), перемешивают их, а затем вводят эмульсию. Длительность перемешивания зависит от состава смеси, свойств эмульсии, влажности минеральных материалов, типа смесителя и определяется по пробным замесам.
Если смесь каменных материалов (пористые щебеночные смеси) приготовляют с применением обратных эмульсий, то при температуре воздуха ниже 15°С минеральный материал должен быть нагрет до температуры 40-60°С, а эмульсия до 60-70°С.
Концентрация битума в прямой эмульсии может меняться от 60 до 45 % в зависимости от влажности и чистоты минерального материала. Концентрацию уточняют по пробному замесу. При изменении концентрации эмульсии количество вводимого в смесь битума должно быть постоянным. Обратную эмульсию применяют 70-80 %-ной концентрации.
Готовые смеси каменных материалов, обработанных эмульгированными вяжущими, можно укладывать в конструктивный слой сразу после приготовления или хранить в штабелях на складе или в валиках на месте строительства и использовать по мере необходимости. Высота штабеля должна быть не более 2 м. Срок хранения в штабеле пористых смесей не должен превышать 4 мес., плотных - 1 мес.; срок хранения смесей в валиках не должен превышать 2-7 сут. Смеси, содержащие неорганические вяжущие в количестве более 4 % по массе, хранению не подлежат. Смеси каменных материалов, обработанных эмульгированными органическими вяжущими (в том числе совместно с минеральными вяжущими), должны соответствовать ГОСТ 30491-97.
Строительство покрытий и оснований. Покрытия и основания из смесей нерудных материалов, обработанных анионными эмульсиями, устраивают при температуре воздуха не ниже 10°С, катионными эмульсиями не ниже 5°С, обратной - не ниже -5°С.
Перед укладкой смеси поверхность нижележащего слоя необходимо обработать эмульсией из расчета 0,5-0,8 л/м2. Укладку смесей производят преимущественно асфальтоукладчиком или автогрейдером. Толщина слоя укладываемой смеси должна быть на 40-50 % больше проектной.
Смеси уплотняют самоходными катками на пневматических шинах или моторными катками массой 6-8 т или 8-10 т при толщине слоя до 5 см, массой 8-10 т или 10-18 т при толщине слоя более 5 см. Уплотнение производят до исчезновения волн перед вальцом катка или следа катка.
При устройстве оснований и покрытий на обочинах автомобильных дорог через 5-7 суток после укладки требуется производить повторное уплотнение слоя тяжелыми катками. При производстве работ в жаркую сухую погоду свежеуложенный и уплотненный слой смеси, содержащий цемент, необходимо предохранить от испарения воды, разлив по поверхности битумную эмульсию из расчета 0,8-1 л/м2 и присыпав песком.
Движение транспортных средств открывают сразу после уплотнения, регулируя его по ширине покрытия, ограничивая скорость до 40 км/час и запрещая длительные остановки на свежеуложенном покрытии в течение первых двух суток.
Устройство других конструктивных слоев или поверхностной обработки на слоях из смесей каменных материалов, обработанных эмульгированными вяжущими, допускается не ранее чем через 5-7 суток при сухой теплой погоде для плотных смесей и 3-5 суток для пористых. Степень уплотнения готовых покрытий проверяют по величине коэффициента уплотнения, который определяют на образцах, взятых из покрытия (из расчета 1 вырубка на 1 км). Вырубки из покрытий отбирают через 15-20 суток после их устройства. Коэффициент уплотнения должен быть не менее 0,96.