Асфальтовые бетоны и растворы: состав, особенности свойств, применение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Асфальтовые бетоны и растворы: состав, особенности свойств, применение

Асфальтовым бетоном называют материал, получаемый в результате затвердевания уплотненной и рационально подобранной однородной смеси асфальтового вяжущего и минеральных заполнителей. Под асфальтовым вяжущим понимают смесь битума с минеральным наполнителем - тонкодисперсным порошком. В качестве минеральных заполнителей служат песок и щебень или гравий.

Асфальтовые бетоны классифицируют по структурным признакам - зернистости и пористости, температуре при укладке, физическому состоянию и назначению. В зависимости от максимальной крупности зерен смеси заполнителей различают крупнозернистые (до 40 мм.), среднезернистые (до 25 мм.) и мелкозернистые (до 15 мм.) асфальтовые бетоны. Максимальная крупность заполнителей не должна превышать 0,6-0,7 толщины асфальтобетонного покрытия. При отсутствии в массе зерен крупного заполнителя (более 3-5 мм.) материал называют песчаным асфальтовым бетоном или асфальтовым раствором. При пористости менее 5% асфальтовые бетоны считают плотными, а более 5% - пористыми. По температуре массы при укладке различают горячие, теплые и холодные асфальтовые бетоны. Первые укладывают при температуре массы не ниже 120°С, вторые - не ниже 60°С. Холодные асфальтовые бетоны укладывают при температуре массы 25-30°С и окружающего воздуха не ниже 10°С. Положительными особенностями горячих асфальтовых смесей является высокая скорость затвердевания, а холодных - длительная сохранность и небольшая стоимость.

Асфальтобетонные смеси в зависимости от удобоукладываемости бывают жесткие, пластичные и литые. По мере уменьшения жесткости смесей затрудняется раскладка массы, однако облегчается ее уплотнение.

По назначению асфальтовые бетоны классифицируют на дорожные, аэродромные, кислотостойкие, декоративные и гидротехнические. Гидротехнический асфальтобетон предназначен для постоянной работы в воде и должен отличаться повышенной водонепроницаемостью, водоустойчивостью, эластичностью и теплостойкостью.

Для изготовления горячих асфальтобетонов применяют вязкие дорожные битумы марок БНД90/130, БНД60/90, БНД40/60. При этом более вязкие битумы применяют при необходимости обеспечить повышенную теплоустойчивость и водоустойчивость покрытия. В теплых смесях используют битумы пониженной вязкости БНД200/300 и БНД 130/200, а также жидкие быстро и средне густеющие битумы. Холодные асфальтобетоны приготавливают на основе жидких средне и медленногустеющих битумов. Для асфальтобетонов, применяемых в гидроизоляции, эффективно использование битумно-полимерных вяжущих.

Важнейшим компонентом асфальтобетонов является наполнитель, который улучшает основные свойства материала, связывает битум на своей поверхности и структурирует его. Минеральный наполнитель способствует повышению плотности асфальтобетона и снижению расхода битума. В качестве наполнителя применяют тонкоизмельченные низко гидрофильные порошки из основных материалов - известняков, доломитов и асфальтовых пород. Иногда используют также пылеватые отходы промышленности. Содержание глинистых частиц в наполнителе должно быть не более 5%. Оптимальной является дисперсность порошка, при которой его удельная поверхность составляет 4000-5000 см²/г.

Минеральный порошок, полученный из кислых горных пород, не оказывает на битум необходимого структурирующего влияния. Для снижения содержания битума пористость минеральных порошков должна быть не более 35%. Набухание в воде смеси порошка с битумом не должно превышать 2,5%. Эффективный способ улучшения качества наполнителя - его активизация обработкой битумом и поверхностно-активными веществами в процессе измельчения.

Теплоустойчивость и трещиностойкость асфальтобетона существенно улучшаются при добавке 2-3% волокнистого наполнителя - низкосортного асбеста. Избыток асбеста приводит к отрицательному эффекту, повышается пористость и снижается водоустойчивость бетона.

Песок и щебень или гравий для асфальтовых бетонов применяются обычно такие же, как и для цементных бетонов. При этом важно создать такой гранулометрический состав минеральной части асфальтобетона, который обеспечивал бы минимальную пористость смеси.

Из методов проектирования составов асфальтобетона наиболее распространен метод подбора по кривым плотных смесей, включающий:

- определение гранулометрического состава щебня, песка и наполнителя;

- выбор соотношения между минеральными материалами из условия 100% суммарного содержания всех фракций;

- назначение ориентировочного количества вяжущего с последующим корректированием пробными замесами и испытанием образцов.

В таблице 1 приведены ориентировочные составы песчаных и мелкозернистых смесей, рекомендуемых для гидротехнического асфальтового бетона.

Основные свойства асфальтового бетона тесно связаны с его структурой, которая, в свою очередь, определяется структурой минерального остова, особенностями взаимодействия минеральных материалов с битумом.

Таблица 1:

Физико-механические свойства асфальтового бетона связаны прежде всего с его плотностью. Так, наибольшей плотности соответствует и наибольшая прочность материала. Воздействие влаги на асфальтовый бетон усиливается при увеличении количества сообщающихся между собой пор. Объем этих пор характеризуется косвенно как водопоглощение.

Битум имеет наиболее высокие вязкость и прочность в адсорбированном состоянии, т. е., в зоне контакта с поверхностью минеральных компонентов. Увеличение количества не адсорбированного свободного битума приводит к ослаблению структуры асфальтового бетона. Однако определенное количество свободного битума необходимо для придания асфальтовому бетону пластичности и коррозионной стойкости.

Предел прочности асфальтового бетона определяется при испытании на сжатие образцов-цилиндров при температуре 0, 20 и 50°С.

Отношение прочности при нормальной температуре к прочности при температуре 50°С называют коэффициентом теплоустойчивости, а отношение прочностных показателей при 20 и 0°С - коэффициентом эластичности.

При недостаточной теплоустойчивости в покрытиях развиваются деформации сдвига, вызывающие оплывание асфальтового бетона на откосах, а при недостаточной эластичности снижается способность к деформации и трещиностойкость этого материала при низких температурах. Улучшить структурно-механические свойства асфальтовых бетонов можно добавками некоторых полимеров и в особенности каучуков.

Подобные полимеры в количестве 2-3% массы битумов увеличивают интервал пластичности асфальтобетонных смесей до 100-120°С, понижают на 10-20°С температуру хрупкости, существенно повышают их эластичность в широком диапазоне температур, улучшают ряд других свойств. Для обеспечения температурной устойчивости асфальтового бетона важно также обеспечить в нем оптимальное содержание битума и минерального наполнителя.

Водоустойчивость асфальтового бетона характеризуется отношением пределов прочности на сжатие водонасыщенных и сухих образцов при 20°С, а также водопоглощением и набуханием под вакуумом. На водоустойчивость положительно влияют повышение плотности и улучшение сцепления битума с минеральными компонентами.

Таблица 2:

Водоустойчивость зависит от количества и химического состава битума и минерального порошка. В гидротехническом асфальтобетоне рекомендуется содержание битума и порошка на 1-2% более высокое, чем в дорожном. Основные технические требования к свойствам гидротехнических асфальтовых бетонов приведены в таблице 2.

Крупнозернистый асфальтобетон контактной структуры применяют для устройства нижнего слоя покрытия, шероховатая и пористая поверхность которого обеспечивает хорошее сцепление с верхним слоем.

Средний зернистый и мелкозернистый асфальтобетон поровой структуры применяют для устройства верхнего слоя покрытия на участках дороги с большими продольными уклонами при тяжелом и интенсивном движении. Покрытие из этих типов асфальтобетона обладают повышенной шероховатостью, что обеспечивает хорошее сцепление с автомобильными шинами. асфальтовый бетон битум

Мелкозернистый асфальтобетон базальной структуры применяют для устройства верхнего слоя двухслойных покрытий при интенсивном движении. Асфальтобетон этого типа обладает достаточно высокой сопротивляемостью механическим воздействиями атмосферным факторам.

Песчаный асфальтобетон поровой структуры применяют для устройства верхнего слой покрытия на дорогах со средней интенсивностью движения на участках, где требуется создание водонепроницаемого слоя. Песчаный асфальтобетон базальной структуры на природном песке с малым содержанием зерен фракции 5,0-1,25 мм., обладает меньшей сопротивляемостью усилиям, возникающим при движении транспортных средств, чем перечисленные выше типы асфальтобетонов, поэтому его применяют для устройства покрытий на автомобильных дорогах с легким движением, тротуаров и т. д.

Битумоминеральные смеси, приготавливаемые на минеральных материалах пониженного качества (по сравнению с материалами для асфальтобетона), применяют для устройства покрытий на дорогах с небольшой интенсивностью движения, покрытий облегченного типа, для устройства оснований и др.

Размещено на Allbest.ru