32.Требования к асфальтобетонным смесям и материалам для них.

Требования к асфальтобетонным покрытиям должны меняться: от экс­плуатационных условий (интенсив­ности и состава движения, наибо­лее высокой температуры местности, наличия фиксированных остановок), от коэффициента трения и пластич­ности применяемых смесей. Повыше­ния предела прочности при сжатии и уменьшения пластичности достига­ют надлежащим подбором зернового состава, увеличением крупности и уменьшением окатанности зерен, по­нижением содержания битума. По­ристые смеси, содержащие сравни­тельно мало битума, обладают боль­шим сопротивлением трению и мень­шей пластичностью по сравнению с плотными. Их недостаток — мень­ший срок службы за счет понижен­ного сцепления и водостойкости.

При выборе и обосновании ас­фальтобетонных смесей можно, не прибегая к лабораторным испыта­ниям, сопоставить сопротивление сдвигу покрытия, определяемое по данным, приведенным в табл. 19.2, с наибольшими сдвигающими уси­лиями от автомобилей. Эти усилия, как указано выше, могут достигать 0,75 вертикального давления (0,5— 0,7 МПа).

Сопоставив сопротивление сдвигу и наибольшее сдвигающее напряже­ние, получим следующее неравенство для устойчивой смеси:

Действие воды на асфальтобе­тонное покрытие уменьшает сцеп­ление вяжущего с минеральным материалом, особенно если между ними нет химического взаимодейст­вия. Кроме того, вода может вымы­вать из вяжущего растворимые сое­динения или при содержании некото­рых солей образовывать эмульсии, также удаляемые водой. Поэтому всегда необходимо проверять проч­ность образцов покрытия в водонасыщенном состоянии. При этом проч­ность образцов в зависимости от свойств минерального материала и вяжущего будет в той или иной степени понижаться. Гидрофильные ми­неральные материалы, обычно из кис­лых горных пород, хуже выдержи­вают испытание водонасыщением.

Оценкой прочности при низкой температуре является наибольшее относительное удлинение покрытия, которое характеризует его сопротив­ляемость разрыву.

Образование трещин в асфальто­бетонных покрытиях — следствие влияния ряда факторов, которые мо­гут действовать порознь или сово­купно. Из них главнейшие: дефор­мация изгиба при размягчении осно­вания за счет его избыточного увлаж­нения в весенний период; деформа­ция основания покрытия зимой при неравномерном взбугривании при промерзании; резкие колебания тем^ пературы и влажности покрытия в осенне-зимний период; недостаточ­ная деформативная способность покрытия в момент его постройки или в результате старения.

Борьба с образованием трещин ведется путем увеличения прочности дорожных одежд и регулирования водно-теплового режима основания, улучшения деформативных свойств покрытия за счет изменения его структуры и применения более де­формативных битумов или их смесей с соответствующими материалами, например каучуком.

Появления трещин в покрытии можно избежать, если непосредст­венно под тонким покрытием не допускать размягчающихся слоев, например грунтощебня или гравий­ного материала, содержащих значи­тельное количество мелкозема, а также материалов, дающих усадку (цементированные материалы). Об­разования трещин при резких изме­нениях температуры осенью можно избежать при строительстве покры­тий с применением смесей на орга­ническом вяжущем, укладываемых слоями толщиной не менее 10—12 см.

Неравномерное поднятие грунта земляного полотна, вызывающее чрезмерные для данного покрытия относительные удлинения, может возникнуть зимой при самой низкой температуре покрытия, в начале весны в момент наибольшей глуби­ны промерзания, при осадках, ополз­нях и т. д.

Предупреждать образование тре­щин в покрытиях в результате оса­ док или подвижек земляного полот­на нужно более качественным вы­полнением основания, т. е. надлежащим уплотнением насыпей, при кото­ром осадка насыпей не вызовет не­равномерных деформаций при весенне-зимнем подъеме влаги или за счет разуплотнения земляного полот­на. Теоретические основы прочности и устойчивости асфальтобетонных покрытий отражены в виде норма­тивов на физико-механические свой­ства (прочность на сжатие, допусти­мое уменьшение прочности водонасыщенного асфальтобетона, порис­тость минерального остова и оста­точная пористость) в ГОСТ 9128—84 «Смеси асфальтобетонные дорож­ные, аэродромные и асфальтобетон».

Показатели этих свойств в сумме прямо или косвенно характеризуют прочность при сжатии и сдвиге, трещиностойкость асфальтобетона в покрытиях, изменение свойств в раз­личных условиях движения, климата и погоды.

Прочность при сжатии нормируют при 50, 20 и 0 °С, что соответствует температуре покрытий в жаркий лет­ний день и в южных районах страны, обычному состоянию покрытия в районах с умеренным климатом, прочности в осенне-зимний период.

Прочность при 0 °С косвенно ха­рактеризует и трещиностойкость асфальтобетона при низкой темпе­ратуре.

Предел прочности при сжатии при температуре 20 °С установлен рав­ным 2,5—2,0 МПа для горячего асфальтобетона, 2,2—1,6 МПа для теплого, 1,2—2,0 МПа для холод­ного. Пределами требований учтены климатические условия в различных дорожно-климатических зонах, типы и марки смесей.

При температуре 50 °С прочность горячих смесей нормирована преде­лами 0,8—1,6 МПа, теплых 0,6— 1,2 МПа; прочность при 0 °С должна быть не более 9—13 МПа у горя­чего асфальтобетона и 7—9 МПа — у теплого. Более высокие значения прочности означают недопустимую хрупкость материала, что ведет к об­разованию температурных трещин в покрытиях при резком понижении температуры.

Температурные трещины в покры­тии образуются только при резком понижении температуры, когда ско­рость релаксации материала не успе­вает за увеличением напряжений охлаждающегося асфальтобетона.

Коэффициент водостойкости при обычном и длительном водонасыщении нормируют пределами 0,95—0,60 для горячего, 0,90—0,50 для теплого и 0,75—0,60 для холодного асфаль­тобетона, что характеризует адге­зионные и когезионные свойства ма­териалов, сцепление битума с по­верхностью минеральных зерен, на­бухание битума при увлажнении.

Водостойкость асфальтобетона прямо пропорциональна его морозо­стойкости.

Структура всех типов асфальто­бетона, предусмотренных ГОСТ 9128—84, является каркасной, так как объем пор в каркасе из щебня и песка равен или больше объема асфальтового вяжущего вещества (минеральный порошок + битум), при этом коэффициент раздвижки зерен щебня и песка асфальтовым вяжущим веществом равен или мень­ше единицы и зерна каркаса не раздвинуты пластичным клеем, чем и объясняется повышенная сдвигоустойчивость покрытий из такого асфальтобетона.

Смеси типа А, содержащие 50— 65 % щебня и минимально допусти­мое количество минерального порош­ка (4—10 %), наиболее сдвигоустойчивы, так как масса асфальтового вяжущего вещества в них, равная 4 + 5 = 9 % (минимум) или 10-f-6 = = 16% (максимум), занимает объем 9-1,3=11,7% (минимум) или 16- 1,3 = 20,8 % (максимум), тогда как объем пустот в щебеночно-песчаном каркасе равен 15—20 %. В смесях типов Б и В щебня меньше, чем в смесях типа А (соответствен­но 35—50 и 20—35 % ), поэтому они менее сдвигоустойчивы.

Остаточная пористость в асфаль­тобетоне у смесей типа А больше, чем в других типах (соответственно 2—7 и 1—6%), поэтому они менее водостойки.

Такие свойства и структура ас­фальтобетона различных типов при­водят к тому, что в северных райо­нах с повышенной влажностью и сравнительно низкой температурой предпочтительнее смеси типа В, тог­да как в южных сухих районах лучше применять смеси типа А.

Наиболее универсален по физико-механическим свойствам асфальто­бетон типа Б, поэтому он наиболее распространен.

Таким образом, рассмотрение тео­ретических основ прочности и устой­чивости асфальтобетона показывает, что этот материал настолько уни­версален и в то же время так изменчив по прочности и пластич ности, что его использование возмож­но в любых дорожно-климатических зонах и при любых возможных тран­спортных нагрузках.