Разновидности асфальтобетона
К разновидностям асфальтобетона относят теплые и холодные асфальтобетонные смеси (асфальтобетоны), а также литой и цветной асфальтобетоны.
Теплый асфальтобетон предназначен для дорожных покрытий капитального типа и устройства нижних слоев покрытий. Исходные материалы: менее вязкие нефтяные битумы БНД 200/300, БНД 130/200, а также жидкие битумы СГ 130/200; СГ 70/130. В качестве минерального порошка используется известняковый порошок более тонкого помола. В качестве заполнителей: щебень и дробленый песок, а также прочные шлаки. Эти компоненты должны обладать шероховатой поверхностью для улучшения связей с битумным вяжущим. Температура укладки теплого асфальтобетона должна быть не менее 70°С. Для этого температура смеси на выходе из смесителя должна быть в пределах 90-130°С. Допустимые пределы температуры смеси при ее уплотнении в покрытии: не менее 50°С – в теплую погоду и при марке битума СГ 70/130; не более 100°С – в холодную и при марке битума СГ 130/200. Закономерности формирования структуры теплого асфальтобетона связаны с применением вязких или жидких битумов. На вязких битумах структура образуется при уплотнении и охлаждении смеси, и при этом набирается проектная прочность. На жидких битумах формирование структуры происходит длительное время, и после охлаждения набирается около 80 % марочной прочности. Последующее твердение происходит в результате постепенного испарения легких фракций и доуплотнения асфальтобетона колесами транспортных средств.
Холодные асфальтобетонные смеси укладываются с температурой, равной температуре окружающего воздуха (не ниже 5°С). Этого добиваются использованием жидких или разжиженных вязких битумов. Иногда используют битумные эмульсии. Разжижают вязкий битум с помощью органического растворителя, а битумные эмульсии получают на основе воды, которая выступает в роли разбавителя. Холодный асфальтобетон изготовляют в горячем или холодном состоянии. В горячем состоянии его получают на разжиженном вязком или жидких битумах. В холодном – на основе битумной эмульсии. Если смесь готовят непосредственно перед укладкой, то стремятся укладывать ее в теплом состоянии. В этом случае, вследствие большой пластичности, смесь лучше распределяется по поверхности покрытия и дает более прочный слой. Особенностью холодного асфальтобетона является то, что эти смеси можно хранить длительное время на складе (до 8-10 месяцев). При чрезмерно длительном хранении эти смеси могут слеживаться, что резко ухудшает возможность уплотнения и получения качественного покрытия. С целью недопущения этого явления в смесь вводят добавки ПАВ и других модифицирующих веществ: ЛСТ (ССБ), хлорное железо и другие (до 2 %). Эти же вещества улучшают адгезию битума с поверхностью не полностью просушенного минерального заполнителя.
При укладке холодного асфальтобетона не стремятся использовать интенсивное уплотнение, чтобы не замедлить набор прочности. Набор прочности происходит вследствие испарения растворителя из разжиженного вязкого битума или легких фракций из жидкого битума, а интенсивное уплотнение будет препятствовать этому процессу. Холодный асфальтобетон на битумной эмульсии можно укладывать во влажную погоду. После укладки с необходимым уплотнением (легкими катками) в определенный период не допускается интенсивное движение. Но в то же время учитывают необходимость дополнительного уплотнения асфальтобетона при движении транспортных средств. Холодные асфальтобетонные смеси типов Бx, Вx и Гx подразделяют на две марки (I и II), типа Дх могут быть только II марки. Свойства холодного асфальтобетона: предел прочности на сжатие при 20°С составляет до 2 МПа; водостойкость – не менее 0,8. Асфальтобетоны из холодных смесей должны иметь остаточную пористость от 6 до 10 %. Такие показатели достигаются за счет использования фракционированного заполнителя, в качестве которого применяется щебень и дробленый песок, обладающие шероховатой поверхностью, а также известнякового минерального порошка.
Холодный асфальтобетон в настоящее время применяется реже, чем другие виды асфальтобетона, но он, несомненно, перспективен ввиду того, что при соблюдении необходимой технологии покрытие из этого материала по качеству не уступает другим асфальтобетонам; при этом имеется возможность круглогодичной загрузки асфальтобетонных заводов.
Литой асфальтобетон характеризуется высокой пластичностью смеси, что позволяет легко уложить эту смесь с небольшим уплотнением или даже без него. Таких свойств смеси добиваются за счет базальной структуры материала («плавающего» заполнителя), при которой нет непосредственного контакта между зернами заполнителя, и последние разделены достаточно толстой пленкой битумного вяжущего. Этот материал приготавливается в горячем состоянии, и после изготовления (перед укладкой) не должно пройти длительное время. В противном случае масса подогревается в специальных машинах – термосах. При укладке производят легкое уплотнение, но иногда обходятся и без него. Уплотнение повышает качество покрытия за счет создания необходимой шероховатости его поверхности (с помощью рифленых вальцов). Кроме того, для повышения шероховатости и прочности верхнего слоя дополнительно посыпают покрытие мелким заполнителем (предварительно обработанным битумом). В целом этот материал требует повышенного расхода битума, а его свойства хуже, чем уплотняемого асфальтобетона (пониженная прочность, малые сдвигоустойчивость в теплую погоду и трещиностойкость в холодную). Эффективность применения этой разновидности асфальтобетона может быть связана с определенными ремонтными работами.
Цветной асфальтобетон изготавливают на основе заполнителя светлых тонов и белого минерального порошка (щебень из отходов дробления мрамора или белого известняка, светлый кварцевый песок, минеральный порошок, получаемый помолом мрамора). В составе этого материала используются пигменты и пластификаторы. Цветной асфальтобетон – это система с достаточно сложной структурой, в частности, асфальтового связующего, что обусловлено близкими размерами частиц минерального порошка, пластификатора и пигмента. Для такой системы характерна мозаичная микроструктура, наилучший вариант которой достигается оптимальным соотношением средних размеров частиц этих компонентов и оптимальным соотношением их по массе. В качестве пигментов должны использоваться цветостойкие материалы (охра, крон желтый; железный сурик; оксид хрома). Для улучшения связывания дисперсных частиц в микроструктуре применяется комплексное связующее, при полной или частичной замене битума полимерами. Данный материал вследствие высокой стоимости применяют при необходимости обеспечения декоративных свойств покрытия на площадях, скверах, а также для оформления остановок городского транспорта, пешеходных переходов.
Изготовление
Асфальтобетонную смесь готовят по следующей технологической схеме: минеральные материалы (щебень и песок) из открытых складов и минеральный порошок из закрытого склада подают в дозаторы, после чего отвешенный на один замес (массой 3...3,5 т) материал транспортером подают в бункер, откуда при открытии затвора он самотеком поступает во вращающийся барабан смесителя. Последний разделен на два отделения: сушильное для просушивания и подогрева минеральных материалов до 170...190°С и смесительное для объединения минеральных материалов и расплавленного битума, поступающего через дозатор по трубам из битумоплавильных котлов. На один цикл работы затрачивается 12...15 мин. Производительность смесителя Д-138 при приготовлении крупнозернистой асфальтобетонной смеси составляет 90...110 т в смену. Далее готовую асфальтобетонную смесь обычно в автосамосвалах отправляют на место укладки. Укладку асфальтобетонной массы производят на подготовленное основание специальными машинами— асфальтоукладчиками. Горячую и теплую смесь раскладывают слоем, на 15...20% превышающим толщину покрытия, а для холодных смесей— 50...60%. Уложенный слой массы уплотняют моторными статическими (массой 5...14 т) или более эффективными вибромоторными катками (массой 0,5...4,5 т).
Вяжущим в холодных смесях служит нефтяной битум с добавкой наполнителя и растворителя. В отличие от горячих смесей в холодных желательно применять гравий и щебень, обладающие значительной пористостью (из известняка и доломита). Холодную смесь готовят в мешалках с подвижным дном при подогреве смеси до температуры около 100° С. Перемешанную смесь развозят, распределяют по основанию слоем в 5-8 с, а затем укатывают легким катком (1,5 т). Окончательное уплотнение заканчивается через несколько дней в результате движения транспорта, отчего толщина слоя уменьшается примерно на 40% от первоначальной. Твердение холодных смесей продолжается несколько суток: они на 20-40% дешевле горячих; однако качество холодного асфальтобетона ниже, он менее прочен и долговечен.
Применение
Основное применение асфальтовые бетоны нашли в дорожном строительстве. Крупнозернистые бетоны используют для устройства нижнего слоя дорожного покрытия; среднезернистые — однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойного покрытия; мелкозернистые— для верхнего слоя покрытий с интенсивным движением. Песчаный асфальтобетон применяют для покрытия тротуаров, полов в промышленных зданиях, устройства плоских кровель, гидроизоляционных слоев и т. п.
Асфальтобетон применяется для строительства дорог, покрытия полей аэродромов и взлетно-посадочных полос, в гидротехническом строительстве, при строительстве ирригационных каналов, для устройства полов в промышленных сооружениях, для строительства эксплуатируемых плоских кровель, для изготовления штучных изделий.
Асфальтовые растворы и бетоны применяют «горячими» и «холодными». Горячий состав можно укладывать только на сухое основание; он должен иметь температуру не ниже 150°С; укладывая, его уплотняют (раствор — слегка, бетон — сильнее); после остывания он приобретает нужные свойства. Кроме дорожных покрытий, из горячего асфальтобетона выполняют слои гидроизоляции значительной толщины (при большом напоре воды), фундаменты под машины и полы специальных сооружений. Качество бетона проверяют испытанием кубов на сжатие, цилиндров на устойчивость и восьмерок на растяжение.
В отличие от горячего и теплого холодный асфальтобетон можно укладывать в сырую и холодную погоду, его можно длительное время хранить на складах, создавая запас на заводе зимой, а раскладывать с наступлением весны. Холодный состав укладывают и на влажное основание; уплотняют его меньше, чем горячий состав; твердеет он значительно медленнее, причем не от понижения температуры смеси, а из-за испарения летучих составляющих. Применяют холодный асфальтобетон для ремонтных работ на дорогах, для покрытия полов промышленных зданий.
Для устройства покрытий на дорогах облегченного типа используют мелкозернистые асфальтобетонные смеси холодного типа. Крупнозернистые холодные бетоны применяют для устройства оснований и нижнего слоя двухслойных покрытий. Холодные бетоны проще и дешевле в изготовлении и удобнее в укладке, особенно в сырую и холодную погоду, чем обычные асфальтовые бетоны.
В строительной практике наряду с горячими, теплыми и холодными асфальтовыми бетонами применяют также литой асфальтобетон. Уплотняют его в горячем состоянии утюгами или легкими (0,5...1,5 т) катками. Литой асфальт используют в стесненных условиях, где нельзя использовать тяжелые катки и вибраторы, или при малых объемах работ (для устройства покрытий на тротуарах, плоских кровель, полов в складских и производственных помещениях, а также для гидроизоляции).