14.8. Перевозка и хранение органических вяжущих и материалов

Перевозка твердых битумов и пеков осуществляется в крытых вагонах и платформах. Вязкие битумы и дегти перевозят в цистернах, оборудованных змеевиками для разогрева, а также в бункерных полувагонах. Для перевозки органических вяжущих в жидком состоянии на расстояние до 35 км используют автобитумовозы.

Каждая партия органического вяжущего сопровождается паспортом, в котором указывается наименование завода и его адрес, характеристика материала и его марка, номер партии и ее масса, дата отправки.

Важными условиями при разгрузке материалов из транспортных средств являются минимальные затраты времени на выполнение разгрузочных работ, отсутствие загружения, обводнения и потерь.

Разогрев органических вяжущих до рабочего состояния (табл. 14.8.) осуществляют водяным паром, газами от сжигания топлива, циркулирующими по трубам или каналам, и электричеством. При изготовлении разжиженных битумов и составленных дегтей с применением жидких и летучих разжижителей подогревают только вязкий битум или пек, разжижитель добавляют в холодном состоянии. В процессе добавления компоненты тщательно перемешивают с помощью насоса или мешалкой.

Таблица 14.8. Температура нагрева битума для асфальтобетонных смесей

Марка битума	Температура нагрева, °С
	без ПАВ	с ПАВ
БНД 90/130, БН 90/130, БНД 60/90, БН 60/90, БНД 40/60	130-150	110-130
БНД 200/300, БНД 130/200, БН 200/300, БН 130/200,	100-120	90-110
СГ 130/200	90-100	90-100
МГ 70/130, Г 70/130	80-90	80-90
БГ 70/130	70-80	70-80

Приемку доставленного материала выполняют по прилагаемому к нему паспорту, определяя массу партии, а также по данным контрольных испытаний образцов. При перевозке кускового материала в вагонах или автомобилях их взвешивают на весах и определяют объем материала и его среднюю плотность, на основании чего подсчитывают массу всего материала.

Массу материала в цистернах и бункерных полувагонах определяют взвешиванием или по степени заполнения емкости тары и истинной плотности материала.

Для контрольных испытаний свойств материала отбирают среднюю пробу и испытывают в лаборатории в соответствии с государственными стандартами.

Хранение органических вяжущих организуют в специально оборудованных резервуарах с подводом водяного пара и электроэнергии для обогрева и сжатого воздуха для перемешивания. Суммарная вместимость резервуаров зависит от потребления и производительности завода. Она колеблется от 1000 до 5000 м³. Для облегчения слива днище резервуара делают наклонным.

Для внутризаводского транспортирования битумов применяют поршневые, шестеренчатые, реже ротационные насосы. Трубопроводы и насосы тщательно изолируют от потери тепла, оборудуют паровыми рубашками или применяют электрообогрев.

Основные мероприятия по охране труда.

Для предохранения от ожогов при внезапном выбросе разогреваемых материалов рабочие, обслуживающие котлы, должны быть снабжены спецодеждой, а котлы оборудованы крышкой на загрузочных люках и спускными лотками. Для загрузки твердых кусков пека или битума в котлы должны быть устроены пологие лотки или трубы, устраняющие разбрызгивание горячего материала. Котлы для разогрева требуется снабжать противопожарным оборудованием.

При разгрузке цистерн и транспортировании по трубам температура разогрева органических вяжущих материалов может быть принята в следующих пределах: нефтяные вязкие битумы 90-100°С, дегти вязкие 30-60°С, битумы жидкие 30-50°С.

15. АСФАЛЬТОВЫЙ БЕТОН И ДРУГИЕ БИТУМО- И ДЕГТЕМИНЕРАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

15.1. Определение и классификация

Асфальтовым бетоном называется строительный материал, получаемый в результате уплотнения рационально подобранной и приготовленной при определенной температуре смеси из щебня (гравия) песка, минерального порошка и битума (для улучшения свойств асфальтобетона в его состав могут вводиться различные добавки ПАВ, полимеры, олигомеры и др.). Если вместо битума, связывающего каменные материалы в единый монолит, использовать дегти или полимеры, то, соответственно, материал называют дегтебетоном или полимербетоном. При использовании минеральных материалов пониженного качества получаются битумоминеральные смеси. На рис. 15.1 приведена классификация асфальто-дегтебетонов и битумно-дегтеминеральных смесей.

Бетоны и смеси на битумах (дегтях)

Асфальтовые (дегтевые) бетоны						Битумно-( дегте)-минеральные Смеси
Плотный			Пористый		Улучшенные		Рядовые		Грунтовые
Крупнозернистые	Мелкозернистый	Песчаный	Крупнозернистые	Мелкозернисты	Крупнозернисты	Мелкозернисты	Крупнозернистые	Мелкозернисты	Мелкозернисты	Рядовые

Рис. 15.1. Классификация бетонов и смесей, изготовляемых на битумах (дегтях) и укладываемых в горячем, теплом и холодном состояниях

По ГОСТ 9128-84 асфальтобетонные смеси в зависимости от вязкости битума и условий применения подразделяются на виды:

1) горячие, приготовленные на вязких битумах при температуре 140-180°С и укладываемые в покрытие при температуре не ниже 120°С;

2) теплые, приготовляемые на битумах пониженной вязкости при температуре 90-160°С и укладываемые в покрытие при температуре не ниже 70°С;

3) холодные, приготовляемые на жидких битумах при температуре 80-120°С и применяемые при температуре не ниже 5°С. К холодным относятся также асфальтобетонные смеси на битумных эмульсиях.

Асфальто-дегтебетонные смеси подразделяют на щебеночные, гравийные и песчаные.

По крупности зерен каменного материала асфальто-дегтебетон классифицируют на:

- крупнозернистый с размерами зерен до 40 мм;

- мелкозернистый с размерами зерен до 20 мм;

- песчаный с размерами зерен до 5 мм.

Асфальтобетоны из горячих и теплых смесей по величине остаточной пористости делятся на плотные (2-7%), пористые (7-12%) и высокопористые (12-18%).

Щебеночные и гравийные смеси в зависимости от количественного содержания щебня или гравия имеют типы: А (50-65%), Б (35-50%), В (2-35%). Песчаные смеси типа Г содержат дробленый песок или отсевы дробления, типа Д - природный песок. Холодные смеси имеют типы Бх, Вх, Гх, Дх. Дегтебетонные смеси подразделяются на те же типы, что и асфальтобетонные смеси.

15.2. Материалы для асфальто- и дегтебетона

Выбор материалов и технические требования к ним в асфальто-дегтебетоне обусловлены их ролью, видом и типом смеси, назначением бетона и т.д.

Щебень получают дроблением прочных и морозостойких магматических, метаморфических и осадочных горных пород (гранит, сиенит, кварцит, известняк, доломит и др.), а также металлургических шлаков прочностью не ниже 80 МПа.

Марка щебня по прочности должна быть 600-1200 в зависимости от типа гранулометрии и марки асфальто-дегтебетона. Во многощебенистых бетонах к щебню предъявляют более высокие требования.

Показатель прочности при износе в полочном барабане для щебня из изверженных горных пород установлен не более 25-35%, а осадочных пород и шлаков - не более 45%.

Щебень должен быть чистым (содержание пылевато-глинистых частиц должно быть не более 2%). Наилучшей для щебня является форма, приближающаяся к кубовидной и тетраэдрной, а поверхность - шероховатая, что обусловливает повышение внутреннего трения в минеральном каркасе бетона.

Содержание лещадных и игловатых зерен допускается до 15-20%. Щебень должен выдерживать без разрушений не менее 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

При использовании гравия для приготовления асфальто-дегтебетонных смесей в нем должно быть дробленых зерен не менее 80%.

Гравий и гравийно-песчаные смеси отличаются от щебня окатанной формой зерен и гладкой поверхностью. Асфальто-дегтебетонные смеси имеют поэтому меньшую прочность и сдвигоустойчивость, чем бетоны на щебне.

Песок в асфальто-дегтебетонах используется природный и дробленый, применяются отсевы дробления горных пород, гравия, кристаллических металлургических шлаков, отходы промышленности. Песок не должен содержать пылевато-глинистых частиц более 3%. Природные пески могут быть с различным химико-минералогическим составом: кварцевые, аркозовые, глауконитовые и др. Дробленый песок имеет две марки (800 и 400) в зависимости от прочности при сжатии исходной горной породы (соответственно не ниже 80 и 40 МПа). Отсевы, получаемые как отходы дробления затронутых выветриванием изверженных и слабых осадочных горных пород (прочностью ниже 60 МПа) повышают расход битума, снижают износостойкость и долговечность бетона.

Зерновой состав песка должен обеспечить с другими, каменными материалами получение бетонной смеси с максимальной плотностью. Для этого применяют крупные и среднезернистые пески (Мк - 2,4-3,5 и 1,9-2,5).

Минеральный порошок получают размолом карбонатных горных пород (известняков, доломитов, доломитизированных известняков) с прочностью не менее 20 МПа, битуминозных карбонатных горных пород. Эти породы не должны содержать глинистых примесей более 5%. Тонкость помола должны обеспечить при мокром рассеве содержание частиц мельче 1,25 мм - 100 %, мельче 0,315 мм – 90%, мельче 0,071 мм-70%, а пустотность порошка после уплотнения нагрузкой 40 МПа должна быть не более 35%.

В качестве минерального порошка используют также многие пылевидные отходы промышленности: пыль уноса цементных заводов, золу уноса ТЭС, доломитовую пыль и другие, а также измельченные основные металлургические шлаки. Для характеристики отношения минерального порошка к действию воды используют степень набухания в воде смеси порошка с битумом, коэффициент водостойкости, содержание водорастворимых соединений, влажность. Показатель би-тумоемкости (г, не более 100) характеризует расход битума. Ограничивается содержание оксидов щелочных металлов (Na₂O+K₂O) (не более б % для пыли уноса цементных заводов), потери при прокаливании (% по массе), содержание свободного оксида кальция (% по массе) и др. В каждом случае применения новых минеральных порошков из отходов промышленности проверяют свойства их и приготовленных смесей, расход битума, технологические свойства смесей и долговечность асфальто-дегтебетона.

Битумы для приготовления асфальтобетонных смесей используют нефтяные, сланцевые и природные, которые подразделяются на марки (жидкие на классы и марки). Марка битума выбирается в зависимости от вида и типа асфальтобетона, категории дороги, климатических условий районы строительства (для холодного асфальтобетона учитываются также условия и сроки хранения смеси на складе).

Для изготовления горячих смесей используются вязкие дорожные нефтяные битумы марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БH 60/90, БН 90/130.

Добавки используют для улучшения асфальто-дегтебетонных смесей и бетонов поверхностно-активные вещества (ПАВ) и активаторы. ПАВ улучшают смачивание и растекание битума по поверхности каменных материалов, усиливают сцепление битума и минеральных частиц, снижают расход вяжущего, сокращают время перемешивания, улучшают удобоукладываемость и уплотняемость смесей, уменьшают энергоемкость производства бетона и др.

ПАВ для асфальто-дегтебетонов применяются ионогенные (катионактивные и анионактивные) и неионогенные. Катионактивные ПАВ (БП-З, октадециламин и др.) применяют для кислых каменных материалов (гранит, сиенит и др.), анионактивные (СЖК, гиссиполовая смола, окисленный петролатум, каменноугольная смола и др. для основных материалов (известняков и др.). Концентрация ПАВ для катионактивных составляет 0,5-1,5%, для анионактивных 3-5%, для неионогенных азотсодержащих - 1-2%. ПАВ могут вводиться в битум, на поверхность каменных материалов, в асфальто-дегтебетонную смесь. При малой активности битума, загрязненной или влажной поверхности генеральных частиц кислых пород, слабой смачиваемости их битумом для увеличения адгезии применяются активаторы (известь, цемент, сланцевую золу и др.), с которыми смешиваются каменные материалы.

Для улучшения свойств битума в его состав вводятся полимеры (наиболее экономичны их отходы производства): поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен и др. Наилучшими для модификации битумов являются эластомеры и термоэластопласты, обладающие высокой прочностью и эластичностью в широком диапазоне температур. Для этих целей применяют также олигомеры (.изобутилена, олефинов, стирола., жидких каучуков и др.), мономеры (бутадиена, стирола, пентадиена и др.), эластомеры в виде латекса и др. При растворении полимеров до коллоидного состояния и при определенной концентрации полимеры образуют в битуме пространственную сетку, что увеличивает его прочность и эластичность при различных температурах, а свойства асфальтобетона, резко улучшаются (растет прочность, сдвиго- трещиноустойчивость и т.д.).

Улучшают свойства асфальто-дегтебетона волокнистые отходы промышленности: асбеста, стекловолокна, лавсана и др.

Дегтебетонные смеси подразделяются на щебеночные, гравелистые и песчаные, а по вязкости каменноугольного дегтя- на горячие с вязкостью дегтя более 150 с и холодные с вязкостью менее 150 с. Для горячих смесей используют дегти марки Д-б (ГОСТ 4641-80), окисленные дегти марки ДО-б, АО-7, дегтеполимерное вяжущее марок ВДП-б и ВДП-7, а также дегти марок Л-5 и Д-б с добавлением 10-15% дорожных вязких битумов.

15.3. Распределение органических вяжущих в бетонной смеси

В результате межмолекулярных взаимодействий на минеральных частицах образуются структурированные слои битума в виде тонкой оболочки, в которой происходит перераспределение составляющих битума (масел, смол и асфальтенов): на поверхности частиц возрастает концентрация наиболее высокомолекулярных и активных смолисто-асфальтеновых компонентов битума, а в периферийной части оболочки наблюдается более высокая концентрация менее активных масел с постепенным переходом в объемный (свободный) битум. Структурированный битум обладает повышенными значениями вязкости, плотности, прочности, тепло-, водо-, газонепроницаемости и другими свойствами. Чем больше в асфальтобетоне структурированного битума, тем лучше его физико-механические свойства (прочность при различных температурах, сдвиго- и трещиноустойчивость, теплоустойчивость, меньше водонасыщение и др.).

Наиболее развитые слои структурированного битума возникают на поверхности карбонатных горных пород (известняков, доломитов), содержащих более 50 % оксидов СаО, которые являются активными по отношению к битуму в отличие от кислых пород (например, гранита), которые содержат СаО менее 30% и являются инактивными. Используя различные по химико-минералогиче-скому составу и структуре каменные материалы, изменяя их количественное соотношение между собой и с битумом, применяя битумы различной активности и структуры, можно целенаправленно регулировать структуру и свойства асфальтобетона.

Толщина битумной пленки зависит от размера каменных частиц. С увеличением размера частиц она возрастает по закону, близкому к линейному, прямопропорциональна вязкости битума. При увеличении размера зерна в 10 раз толщина пленки возрастает в 4-5 раза. С уменьшением размера зерен битумоемкость растет, а толщина пленок уменьшается, увеличивается содержание ориентированного битума и уменьшается объемного. В асфальтовяжущем (зерна мельче 0,071 мм) содержание структурированного битума составляет 81,5% массы битума, в асфальтовом растворе -33,5%, в асфальтобетоне с крупностью зерен до 10 мм - 19,2%. В черном щебне фракций 25-15 и 15-10 мм ориентированный битум составляет лишь 5%.

15.4. Структура и свойства асфальто- и дегтебетона

Свойства асфальто- и дегтебетона зависят от их состава, структуры и состояния. Структура определяется количеством и качеством всех составляющих компонентов бетона, их взаимным расположением и характером связей между ними.

Щебень (гравий) образует каменный каркас (макроструктуру бетона). С увеличением количества щебня растет внутреннее трение, прочность и сдвигоустойчивость бетона. Во многощебенистых бетонах (зерна крупнее 5 мм более 50% по массе) образуется скелет из зерен щебня, которые соприкасаются друг с другом через тонкие прослойки битума.

Малощебенистый бетон (зерен крупнее 5 мм 20-35% по массе) обладает структурой раствора с "плавающими" зернами щебня, которые разделены толстыми прослойками раствора. Среднещебенистый бетон (зерен крупнее 5 мм находится 35-50%) занижает промежуточное положение между много- и малощебенистыми бетонами. Песчаная составляющая (зерна мельче 5 мм) в смеси с минеральными порошком и битумом дает асфальтовый раствор (мезоструктуру). Смесь минерального порошка и битума составляет асфальтовяжущее вещество, имеющее коагуляционно-тиксотропную микроструктуру, которая в зависимости от температуры может приобретать различное состояние: упруго-хрупкое при низкой температуре, упруго-пластичное при положительной температуре и вязко-пластичное при более высоких температурах.

Свойства асфальто-дегтебетона зависят от свойств его макро-, мезо- и микроструктур, но особенно от последней, так как минеральный порошок обладает наибольшей поверхностью (90% от всех минеральных составляющих), наибольшей адсорбционной способностью к битуму. На поверхности раздела фаз "минеральный материал-битум" наиболее интенсивно протекают сложные физико-химические процессы взаимодействия, характер которых определяется свойствами минеральных частиц (их химико-минералогическим составом и структурой), битума, их количественным соотношением.

Структура дегтебетона аналогична структуре асфальтобетона, однако, отличие ее обусловлено свойствами дегтя. По своим свойствам дегтебетон уступает асфальтовому бетону: он обладает меньшей водоустойчивостью, износо- и теплоустойчивостью, менее пластичен, более хрупок, в большей мере "стареет" и др.

Свойства асфальто-дегтебетонов зависят от температуры: с повышением ее прочность понижается, а пластичность увеличивается. Поэтому в летнее время на бетонном покрытии под действием автомобильного транспорта могут появиться сдвиги (наплывы, келейность, волны и т. д.), а при низких температурах - трещины.

Асфальто-дегтебетон подвержен также действию атмосферных факторов, важнейшим из которых является действие воды. Она проникает в поры бетона, ослабляет связь вяжущего с каменными материалами. А поэтому прочность асфальто-дегтебетонов определяется при различных температурах: повышенных (50ºС), низких (-10ºС и -20ºС) и средних (20ºС), при которых бетон в наибольшей мере подвержен действию воды.

У асфальто-дегтебетонов определяются показателя прочности на сжатие, изгиб, растяжение, сдвиг при различных температурах. Прочность характеризует способность бетона воспринимать нагрузки от проезжающего транспорта и надежно работать под их воздействием. При выборе необходимой разновидности бетона основным критерием является качество, выражаемое в конкретных показателях его технических свойств (технологических и строительно-эксплуатационных). Показатели технических свойств определяют в лабораторных и полевых условиях. Технические свойства подразделяются на механические, физические, химические и технологические. В зависимости от производственного назначения для асфальто-дегтебетонов могут иметь преимущественное значение различные группы свойств. Для бетонов дорожного и аэродромного строительства важнейшие значение имеют механические свойства, для гидроизоляционного - физические (водонасыщение, набухание и др.).

Механические свойства подразделяются на прочностные и деформационные. Прочностные свойства отражают способность бетона в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим под действием силовых, тепловых, усадочных и других факторов. Испытания проводят на специально изготовленных образцах (цилиндрах, призмах и др.). Важнейшими являются показатели прочности на сжатие и изгиб при различных температурах (50, 20, 0 и -10ºС). Прочность на сжатие определяется при одноосном сжатии на механических и гидравлических прессах, а также при трехосном сжатии. Последние более точно воспроизводят схему напряженного состояния бетона при сжатии.

Прочность на сжатие определяется на образцах в сухом и водонасыщенном состояниях. Цилиндрические образцы могут подвергаться сжатию по образующей - "бразильский" метод испытания. Он характеризует прочность асфальто-дегтебетона на растяжение.

С понижением температуры прочность бетона резко увеличивается. На растяжение прочность в 6-8 раз меньше, чем прочность при сжатии.

Асфальто-дегтебетон обладает способностью к длительному вязкому сопротивлению и нагрузках ударного действия, что существенно отличает его от упруго-хрупких материалов из цементного бетона.

Стабильность прочностных характеристик оценивается по изменению при циклическом замораживании и оттаивании водонасыщенных образцов. Получаемая характеристика отражает морозостойкость асфальто-дегтебетона.

Стабильность прочности при изменении температуры определяется коэффициентом теплоустойчивости (Кт), как отношение прочности при 20 и 50ºС (Кт должен находиться в пределах 2,5-3,0).

Деформационные свойства асфальто-дегтебетона характеризуются: обратимыми и необратимыми деформациями. К обратимым относятся упругие, спадающие мгновенно, и эластические, спадающие длительное время после снятия нагрузки. К необратимым относятся пластические деформации и ползучесть (последняя может протекать после снятия нагрузки под действием собственной массы). В сложных условиях под действием силовых факторов одновременно проявляются обратимые и необратимые деформации, которые называются упруго-пластическими. Деформации ползучести постепенно нарастают под влиянием небольших силовых факторов. Интенсивность роста их увеличивается с возрастанием приложенных сил, температуры, водонасыщения и т.д. Ползучесть снижается с повышением вязкости вяжущего, содержания минерального порошка, песка, щебня. В результате ползучести асфальто-дегтебетонное покрытие копирует неровности основания.

Асфальто-дегтебетоны способны постепенно снимать внутренние напряжения за счет молекулярных перемещений и перестройки структуры до состояния равновесия в новых условиях. Этот процесс называется релаксацией напряжений.

Деформационные свойства бетона выражаются рядом показателей или коэффициентом - пластичность, текучесть, подвижность и др. Для характеристики пластичности при положительных температурах, когда возможно образование на дорожном покрытия волн, наплывов и других пластических деформаций используется показатель пластичности Кпл.

Асфальтобетон считается непластичным, если К=0,10, нормальной пластичности при К=0,15-0,24 и пластичным при К=0,25.

Основным критерием качества асфальто-дегтебетона при отрицательных температурах является деформативные свойства, характеризующие устойчивость против образования трещин. Для предотвращения образования трещин необходимо, чтобы бетон при отрицательных температурах деформировался под действием растягивающих напряжений без нарушения сплошности. Для оценки этого используют различные критерии: предельные деформации при заданной температуре, абсолютное значение предела прочности на растяжение или изгиб, критическую температуру перехода в хрупкое состояние, кинетические параметры по А.М.Богуславскому и др. При использовании относительной деформации асфальтобетонных образцов при испытании на изгиб или растяжение покрытие будет устойчивым против образования трещин, если относительное удлинение образцов при О°С не менее 0,004-0,008, а при минус 20°С не менее 0,001-0,002 (при скорости деформирования 5-10 мм/мин).

Износостойкость характеризует сопротивление асфальто-дегтебетона истирающим усилиям со стороны шин автомобилей (в дорожном покрытии). Она характеризуется потерей в массе образцов с площади 1 см².

Большую и важную группу составляют физические свойства асфальто-дегтебетона: средняя плотность минерального остова и бетона, пористость каменного каркаса, остаточная пористость бетона, водонасыщение, набухание, морозостойкость и др. Пористость оказывает большое влияние на долговечность материала. Если поры замкнутые (в них защемлен воздух), то даже при пористости 4-5% бетон может быть практически водонепроницаемым. Если поры открытые, то в них проникает вода, отслаивая пленки битума или дегтя от минеральных частиц, а также проникает воздух, кислород которого окисляет вяжущее, вызывая старение асфальто-дегтебетона.

Для дорожных покрытий важное значение имеет звукопоглощаемость, характеризующая способность материала поглощать часть звуковых колебаний, что имеет существенное значение при борьбе с шумом в городах и населенных пунктах. Коэффициент звукопоглощения показывает долю звуковой энергии волны, поглощенной поверхностью материала на площади I м². В зависимости от пористости бетона и частоты звука коэффициент звукопоглощения находится в пределах 0,4-0,5 что во много раз больше, чем у цементных бетонов (0,06-0,01).

При использовании асфальтобетона для устройства бесшовных полов (толщина 2-3 см) учитываются его основные положительные свойства - прочность, водонепроницаемость, антикоррозионность. Для этих целей лучше всего использовать литой бетон, Демпфирующая способность монолитного бетона возрастает с понижением вязкости вяжущего, повышением пористости бетона. Для асфальто-дегтебетонов нижних слоев дорожных покрытий важное значение имеет их фильтрующая способность,

Химические свойства асфальтобетона характеризуют способность его сохранять постоянным групповой химический состав битума и характеризуются химической стойкостью, биостойкостью и стойкостью вяжущего к синерезису. Химическая стойкость характеризует также способность битума и дегтя сопротивляться процессам старения. Основным фактором старения является окисляющее действие кислорода воздуха. Тепло, свет (особенно его ультрафиолетовая часть спектра), вода являются факторами, ускоряющими окисление. Старение проверяется испытанием образцов бетона в лабораторных и. натурных условиях. Лабораторные испытания проводятся при длительном воздействии повышенной температуры (60-70°С), нагрева и периодического орошения водой с одновременным воздействием ультрафиолетовых лучей от кварцевых, ксеноновых и других ламп. Натурные испытания на старение предполагают длительное выдерживание образцов бетона под действием атмосферных факторов.

При применении асфальто-дегтебетонов в гидротехническом строительстве для устройства облицовок, экранов, гидроизоляционных обмазок и штукатурок учитывается влияние минерализованной воды. Эта вода всегда агрессивна к асфальтовым и дегтевым материалам. Наиболее агрессивными к битумным материалам солями, растворенными в воде, являются сульфаты магния и натрия. Их присутствие в воде до 1% может сравнительно быстро разрушить структуру асфальтового материала. Пониженной агрессивностью обладают хлористый натрий, хлористый магний и другие соли. По степени агрессивности к битумным материалам соли можно расположить в ряд:

Биохимическая стойкость характеризует способность асфальто-дегтебетона противостоять биологическим процессам под воздействием низших организмов (микробов и бактерий). Это важно для гидроизоляции, которая подвержена органическому выветриванию. Микробы и бактерии разлагают сложные органические соединения битумов и дегтей с выделением кислот, что вызывает появление микропористости и преждевременного старения.

Важными технологическими свойствами асфальто-дегтебетонной массы являются их удобообрабатываемость и уплотняемость.

15.5. Стандартные требования, предъявляемые к асфальто-дегтебетонам

Свойства асфальтобетонных смесей и асфальтобетона должны соответствовать ГОСТ 9128-84. Стандартные классификационные признаки асфальтобетонных смесей приведены в табл. 15.1.

Таблица 15.1. Свойства асфальтобетонных смесей и асфальтобетона

Типы смесей		Количество щебня (гра-	Песок
Горячие и теплые для плотного асфальтобетона	Холодные	вия), % по массе
А	-	Свыше 50 до 65	-
Б	Бх	От 35 до 50	-
В	Вх	От 20 до 35	-
Г	Гх	-	Дробленный или отсевы дробления
Д	Дх	-	Природный

Горячие и теплые смеси типа А в зависимости от качественных показателей подразделяются на две марки (1 и II), типов Б и В - на три марки (1, II, III), типа Д - на две марки (II и III) Холодные смеси типов Бх и Вх подразделяют на две марки, типа Гх могут быть только 1 марки, типа. Дх - только П марки.

Показатели физико-механических свойств плотных асфальтобетонов из горячих и теплых смесей в зависимости от марок смесей и дорожно-климатических зон должны соответствовать табл. 15.2.

Пористость минерального остова плотных асфальтобетонов из смесей типов А и Е должна быть 15-18% по объему, типов В, Г и Д - 18-22% по объему. Остаточная пористость и водонасыщение плотных асфальтобетонов в зависимости от дорожно-климатической зоны должны соответствовать данным табл. 15.3.

В 1 дорожно-климатической зоне, характеризуемой холодными условиями, предъявляются повышенные требования к остаточной пористости и водопоглощения асфальтобетонов.

В теплом и жарком климате (IV и V зоны) эти показатели допускаются большими по величине, но более жёсткие требования к прочности при 50ºС, которые характеризуют сдвигоустойчивость асфа.льтобетона в летнее время.

Таблица 15.2. Физико-механические свойства плотных асфальтобетонов

Показатели	Нормы для асфальтобетонов из смесей марок
	I				II				III
	для дорожно-климатических зон
	I	II, III	IV, V	I		II, III	IV, V	I		II, III	IV, V
Предел прочности при сжатии, МПа, при температурах:
20ºС, не менее для асфальтобетонов всех типов	2.5 2.2	2.5 2.2	2.5 1.9	2.2 2.0		2.2 1.8	2.2 1.8	2.0 1.6		2.0 1.6	2.0 1.6
50ºС, не менее, для асфальтобетонов типов:
А	0.9 -	0.9 -	0.9	0.8 -		0.8 -	0.8 -	- -		- -	- -
Б, В	0.9 0.9	1.1 0.9	1.3 1.0	0.8 0.8		1.0 0.8	1.2 0.9	0.8 0.7		0.9 0.7	1.1 0.8
Г	1.0 1.0	1.3 1.0	1.6 1.2	0.9 0.9		1.2 1.0	1.4 1.1	0.8 0.8		1.1 0.9	1.3 1.0
Д	- -	- -	- -	1.0 0.8		1.2 0.9	1.2 1.0	0.8 0.6		0.9 0.7	1.0 0.8
в 0ºС, не более, для асфальтобетонов всех типов	9 7	11 7	13 8	10 7.5		12 7.5	13 8.5	10 8		12 8	13 9
Коэффициент водостойкости, не менее	0.95 0.90	0.90 0.80	0.85 0.75	0.90 0.75		0.86 0.75	0.80 0.70	0.85 0.80		0.75 0.70	0.70 0.60
Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, не менее	0.90 0.85	0.85 0.75	0.75 0.70	0.85 0.80		0.75 0.65	0.70 0.60	0.75 0.70		0.65 0.60	0.70 0.50
Набухание, % по объему, не более	0.5 0.5	0.5 0.7	0.5 0.7	1.0 1.0		1.0 1.5	1.5 1.7	1.0 1.0		1.0 1.5	1.5 1.7

Примечание: в числителе даны требования к асфальтобетону из горячих смесей, в знаменателе – из тяжелых.

Стандартные требования к физико-механическим свойствам плотных дегтебетонов приведены в табл. 15.4.

Водонасыщение всех плотных дегтебетонов из горячих смесей должно быть 1,5-4,5%. Пористость минерального остова плотных дегтебетонов из мелкозернистых горячих смесей типа Е должна быть 15-19% по объему, типа В и дегтебетонов из песчаных смесей 18-22%.

Стандартные требования к физико-механическим свойствам дегтебетонов из холодных смесей приведены в табл. 15.5.

Таблица 15.3. Остаточная пористость и водонасыщение плотных асфальтобетонов в зависимости от дорожно-климатической зоны

Показатели	Нормы для дорожно-климатаческих зон
	Ι	ΙΙ, ΙΙΙ	ΙV, V
Водопоглощение, % по объему для асфальтобетонов типов:
А	2.0-3.5	2.0-5.0	3.0-7.0
Б и Д	1.5-3.0	1.5-4.0	2.5-6.0
В и Г	1.0-2.5	1.0-1.0	2.5-4.0
Остаточная пористость, % по объему	2.0-3.5	2.0-5.0	3.0-7.0

Таблица 15.4.

Показатели	Нормы для дегтебетонов из смесей марок
	Ι	ΙΙ
Предел прочности при сжатии, МПа, при температурах: 20ºС для всех дегтебетонов:
не менее	2.2	1.6
не более	6.0	6.0
50ºС для дегтебетонов из щебеночных и гравийных смесей типов, не менее:
Б	0.8	0.6
В	0.9	0.7
из песчаных смесей	0.9	0.7
Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, не менее	0.7	0.5
Набухание, % по объему, не более	1.0	2.0

Таблица 15.5.

Показатели	Нормы для дегтебетонов из смесей марок
	I	II
Предел прочности при сжатии при температуре 20ºС, МПа, не менее	1.2	0.7
Коэффициент водостойкости, не менее	0.65	0.50
Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, не менее	0.50	0.45
Набухание, % по объему, не более	5-9	5-9
Пористость минерального остова, % по объему, не более	20	22
Остаточная пористость, % по объему	6-10	6-10

Слеживаемость холодных дегтебетонных смесей, определяемая числом ударов, необходимых для разрушения образца, не должна быть более 10.

15.6. Проектирование состава асфальто- и дегтебетона

Методы технического проектирования асфальто- и дегтебетона классифицируются на экспериментальные, расчетно-экспериментальные, аналитические, кибернетические и др.

Экспериментальные .методы громоздки и малоэффективны, расчетно-экспериментальные - используют определенные, зависимости эмпирического характера, позволяющие проводить некоторый теоретический расчет, проверяемый испытанием образцов, аналитические - прогнозируют свойства асфальтобетона на статьи проектирования.

Цель метода, разработанного П.В. Сахаровым - получение асфальтобетона с требуемыми техническими характеристиками за счет свойств асфальтовяжущего (сцепления, водопотребности, термической устойчивости). Состав асфальтового раствора устанавливается по лучшему сочетанию прочности его на сжатие, растяжение, пластичности, термической устойчивости и уточняется по графику "состав-свойства" асфальтового раствора. Соотношение между асфальтовым: раствором и крупным заполнителем определяется на пробных замесах с учетом возможности получения плотного минерального остова с наибольшей средней плотностью, при этом не исключается подбор остова по кривым плотных смесей при непрерывной и прерывистой гранулометрии. Положительная сторона метода - вскрытие взаимосвязи между отдельными типами структур асфальтобетона (микро-, мезо- и. макро-) в жестких условиях испытаний образцов, недостаток - большой объем экспериментальных работ, отсутствие зависимостей н виде уравнений.

Главный принцип методов, используемых в Англии и Бельгии - наибольшая прочность асфальтобетона, должна обеспечиваться наибольшей плотностью минерального остова, наибольшей плотностью и прочностью асфальтовяжущего. Расчет асфальтовяжущего осуществляется на основе заполнения битумом пустот в уплотненном минеральном порошке. При введении песка подбирается состав асфальтового раствора, щебня - асфальтобетона по показателям оптимальной прочности и плотности. Данным методам присущи все положительные сторон и недостатки метода П.В. Сахарова.

Метод проектирования состава асфальтобетона по предельным кривым плотных смесей разработан Н.Н. Ивановым с использованием работ В.В. Охотина, впоследствии значительно усовершенствованы и принят в практику проектирования под названием метода СоюзДорНИИ. Теоретическая концепция этого метода - получение асфальтобетона с наибольшей плотностью упаковки минерального остова при минимальном содержании битума. Для достижения этого использованы математические зависимости, между плотностью, упаковки. минеральных зерен и их гранулометрическим составом, полученных в работах многих исследователей: Фуллера, Боломея, Граффа, Телбота-Ричарда, Китт-Пефа, В.В. Охотина, Н.Н. Иванова, М.В. Горелышева и др.

Проектирование включает выбор вида и типа асфальтобетона с учетом работы его в дорожном покрытии и способа производства работ в зависимости от погодно-климатических условий районов строительства, выбор минеральных материалов и битума с проверкой их качества. Рекомендуются наиболее предпочтительные качественные характеристики минеральных компонентов (размеры частиц, тип гранулометрии для получения наиболее плотного остова бетона, соотношение зерен щебня и песка для получения каркасного бетона, тонкость помола минерального порошка, пористость частиц и др.), битума, ПАВ, активаторов поверхности минеральных материалов и др.

Расчет гранулометрического состава осуществляется с применением кривых плотных смесей при типах гранулометрии А, Б, В, Г, Д. Доказано, что наиболее плотными являются составы, содержащие зерна различного размера, диаметры которого уменьшаются в два раза, а соотношение соседних фракций по массе, называемое коэффициентом сбега, равно 0,81. Учитывая сложность расчета минеральной смеси по такому коэффициенту сбега, Н.Н. Иванов предложил применение его равным 0,7-0,9, также обеспечивающих достаточную плотность смесей. Кривые плотных смесей построены и приведены в ГОСТ 9128-84. Составы, рассчитанные по коэффициенту сбега 0,7, содержат незначительное количество минерального порошка, по коэффициенту 0,9 - повышенное. Высокие эксплуатационные показатели дают смеси с повышенным содержанием крупного заполнителя и уменьшенным количеством минерального порошка, а нормативные документы разрешают применение составов, вписывающихся между предельными кривыми с коэффициентом сбега 0,б5-0,8, и имеющих пористость минерального остова в пределах требований ГОСТ 9128-84.

Необходимая плотность каркаса подбирается также по принципу прерывистой гранулометрии. В этих составах нет фракций 5-0,63 мм. Прерывистая гранулометрия позволяет получать жесткий каркас за счет меньшей раздвижки крупных зерен более мелкими, что повышает внутреннее трение смеси. Оптимальное содержание битума подбирается опытным путем (на 3-5 замесах, отличающихся друг от друга содержанием вяжущего). Применяются и расчетные методы по пустотности минерального остова, остаточной пористости асфальтобетона, битумоемкости минеральных компонентов и др.

Метод проектирования состава асфальтобетона по растворной части разработан А.З. Окниным и Г.А. Козловским, позднее усовершенствован А.Я. Тихоновым. Основной принцип метода - предположение того, что асфальтовый раствор обладает достаточно постоянной структурой при различных количестве и крупности щебня (гравия), а прочность асфальтового раствора и асфальтового бетона изменяется прямо пропорционально содержанию минерального порошка при оптимальном количестве битума. В итоге расход минерального порошка и битума должен быть таким, чтобы обеспечивались требуемые значения прочности и водонасыщения бетона. Для покрытия битумом зерен щебня предусматривается увеличение расхода вяжущего до 1% от массы щебня. Для получения требуемой удобообрабатываемости окончательный состав асфальтобетона должен содержать на 5-10% растворной части больше, чем пустотность щебня.

Метод проектирования состава асфальтового бетона по модулю насыщения предложен М. Дюрье. Основной принцип его - установление рационального гранулометрического состава минеральной смеси и оптимального расхода битума, являющегося функцией удельной поверхности минеральной части. Принцип достаточной упаковки минерального остова заключается в последовательном заполнении пустот в более крупных зернах фракциями меньших размеров с учетом раздвижки минеральных частиц.

Для получения плотной минеральной части рекомендуется использовать кривые плотных смесей. Состав минеральной части характеризуется не только гранулометрией, но и удельной поверхностью в м²/кг. Величиной модуля насыщения( ) регулируется содержание вяжущего в асфальтобетоне в зависимости от типа покрытия, основания, водонепроницаемости слоя бетона и др. Для обычного асфальтобетона = 3,75, аэродромного - 4, песчаного 3,25 и т.д. Назначение величин зависит от вязкости битума: при глубине проникания 80-100=3,75, при 180-200=3,75 и т. д. При более интенсивном перемешивании величина назначается меньше. В целом рекомендуемые значения модуля насыщения назначаются на основании научных исследований и производственного опыта с учетом вида вяжущего, условий его работы в дорожном покрытии и др.

Метод проектирования состава асфальтового бетона по Маршаллу разработан в США. Он состоит в проведении комплекса экспериментальных испытаний образцов, содержащих различное количество битума, и определении ряда свойств асфальтового бетона: средней плотности, пустотности минерального остова и пористости асфальтобетона, устойчивости и текучести по Маршаллу.

По результатам испытаний образцов отроят графики зависимостей указанных выше свойств от расхода битума. Центральной характеристикой является устойчивость по Маршаллу при 60ºС. Оптимальное количество битума устанавливается при анализе полученных графических зависимостей и сопоставления их с соответствующими требованиями по качеству к асфальтобетону, принятыми американской корпорацией инженеров. Одновременно при испытаниях может изменяться и гранулометрический состав асфальтобетона.

Расчетно-экспериментальный метод проектирования состава асфальтобетона по керосиновому эквиваленту (К':) разработан Хвимом в Калифорнии (США), широко используется во многих штатах Америки. Свое назначение он получил по способу определения содержания вяжущего в асфальтобетоне. Основная цель метода - установление состава асфальтобетона, устойчивого к механическим воздействиям, в том числе, к сдвигу. Главный принцип метода направлен на получение максимальной плотности минерального остова и наибольшей его устойчивости к действию нагрузок, а также установление оптимального содержания битума, обеспечивающего наибольшую прочность асфальтового бетона.

Коэффициент К определяется по специально разработанному Хвимом методу ОКЕ (керосиновому эквиваленту), состоящему в установлении его с помощью систем номограмм и количества оставшегося после центрифугированы керосина.

Проектирование состава состоит из испытания исходных материалов и оценки пригодности их для асфальтобетона, подбора наиболее плотной минеральной части (любым способом), определения зернового состава (при большем числе выделенных фракций точнее рассчитывается величина К), вычисления удельной поверхность. После определения коэффициента К рассчитывается оптимальное содержание битума в асфальтовом бетоне.

По полученным данным о расходе составляющих компонентов, изготовляются к испытываются образцы асфальтобетона с определением ряда свойств (в том числе и на сдвиг при трехосном сжатии), делается корректировка состава.

Метод проектирования состава асфальтового бетона по заданным эксплуатационным условиям работы покрытия разработан И.А. Рыбьевым. Главная принципиальная особенность метода - применение к асфальтовому бетону как к материалу с ярко выраженной коагуляционной структурой обобщенного уравнения прочности, зависящего от структурных, механических и температурных факторов.

Метод проектирования асфальтобетона, разработанный А.М. Богуславским, учитывает реологическое поведение бетона (при высоких летних и отрицательных зимних температурах) с помощью дифференциальных уравнений. Дифференциальными уравнениями реологических моделей (тела Бюргерса, Лесерсича. Максвелла, Кельвина, Бингама и других, полученных сочетанием простых идеальных тел Гука (упругое), Ньютона (жидкое), Сен-Венана (упруго-вязкое) описаны упруго-вязко-пластические свойства асфальтового бетона.

Развитие деформаций в асфальтобетоне зависит от значений этих параметров. Соотношение их определяет свойства бетона, в том числе величины упругой и упруго-вязкой компонент деформации.

Безразмерный параметр принят для характеристики деформативных свойств асфальтобетона при +50 и -10ºС, обусловливающий кинетику развития деформаций в различных условиях для достаточной сдвигоустойчивости асфальтобетона необходимо, чтобы величина Т(50) не превышала 0,005, а трещиноустойчивости Т(-10) - была не менее 0,0003.

Метод проектирования асфальтобетона А.В. Руденского состоит в установлении исходных параметров для проектирования (климатических характеристик района строительства, интенсивности движения транспорта), требований к асфальтобетону (исходя из условий эксплуатации), практическом выборе вяжущего (марки, интервала пластичности), типа смеси (вид гранулометрии, размера наибольшей фракции), соотношения Б/П, наличия местных материалов и требований проекта. После испытания образцов устанавливается прочность на изгиб (R_из=250 мм/мин), прочность на сжатие, степень пластичности и коэффициент неоднородности асфальтобетона. При необходимости корректируется соотношение компонентов для получения составов, удовлетворяющих условиям эксплуатации. В производственных условиях состав асфальтобетона, как правило, не проектируется, а подбирается опытным путем, чтобы удовлетворить требованиям стандартов, в которых нормируется зерновой состав минеральной части, прочность при сжатии и ряд требований, связанных с пористостью и водоустойчивостью, а также прочности на изгиб и модули упругости при различных температурах.

15.7. Технология производства асфальто- и дегтебетонных смесей

Асфальтобетонные смеси (горячие, теплые и холодные) изготавливают на стационарных или передвижных асфальтобетонных заводах (АБЗ). Продолжительность транспортирования горячей и теплой смесей должна быть не более 1,5 ч, а поэтому целесообразный радиус обслуживания строящихся автомобильных дорог с одного АЕЗ должна составлять 60-80 км.

В состав АБЗ входят: смесительный цех, состоящий из машин и агрегатов, предназначенных для приготовления асфальтобетонной смеси из подготовленных соответствующим образом материалов: битумное хозяйство, включающее битумохранилище, битумоплавильные котлы, насосные станции, битумопроводы; помольная установка; перерабатывающая минеральные материалы (известняк, доломит, доменные шлаки) в минеральный порошок: склады щебня, песка и минерального порошка; лаборатория, контролирующая качество материалов, технологию производства и качество выпускаемой продукции; энергосиловое и паросиловое хозяйства; средства для внутризаводского транспортирования материалов и др.

Поступающие на завод минеральные материалы выгружают на специальные площадки, которые должны иметь твердое покрытие. Рекомендуется устраивать крытые склады или навесы для хранения 10-15-дневного запаса щебня мельче 20 мм и песка. Каменные материалы для производства минерального порошка после просушки во вращающемся барабане размалывают в шаровых или трубных мельницах. Хранят минеральный порошок в закрытых помещениях бункерного типа или в силосах. Для механизации складских операций обычно применяют автопогрузчики, ленточные конвейеры, транспортные эстакады, другие машины и механизмы.

Битум поступает на АЕЗ в бункерных полувагонах или цистернах и сливается в хранилища. При расположении нефтеперерабатывающего завода на расстоянии до 300 км битум можно доставлять на АБЗ автобитумовозами.

Технологический процесс получения асфальтобетонной смеси включает следующие основные операции (рис. 15.1.):

- подготовку минеральных материалов (подача и предварительное дозирование, высушивание и нагрев до требуемой температуры, дозирование);

- подготовку битума (подача из хранилища в битумоплавильню, удаление содержащейся влаги и нагрев до рабочей температуры, а в необходимых случаях введение поверхностно-активных добавок или разжижителя, дозирование перед подачей в мешалку смесителя);

- перемешивание минеральных материалов с битумом и выгрузку готовой асфальтобетонной смеси в накопительные бункеры или автомобили-самосвалы .

Основным агрегатом на асфальтобетонном заводе является асфальтосмеситель. В настоящее время асфальтосмесительное оборудование представляет собой комплект, включающий агрегат питания, сушильный и смесительный агрегаты, накопительный бункер, емкости для битума, минерального порошка и мазута, кабину управления и все необходимые средства вертикального и горизонтального транспорта компонентов смесей. Производительность асфальтосмесителей составляет 25-50 или 100-200 т/ч. Они могут работать в автоматическом и дистанционном режимах управления.

Асфальтосмесительные установки принудительного перемешивания периодического действия предназначены для выпуска всех типов и видов смесей.

В асфальтосмесителе автоматизированы основные технологические операции: дозирование материалов, перемешивание, выпуск готовой смеси. Рабочие органы смесителя приводятся в движение пневматической системой. В связи с этим смеситель снабжен компрессорной установкой. Изменение состава асфальтобетонной смеси может быть осуществлено в течение 30-60 с. Машинист смесителя работает в закрытой кабине, оборудованной пультом управления.

15.8. Структурно-механические и технологические свойства. теплого асфальтобетона

Теплый асфальтобетон - это материал, получаемый уплотнением при температуре 40-90ºС рассчитанной и приготовленной при температуре 90-130°С смеси щебня, песка, минерального порошка и битумов марок БНД 130/200, БНД 200/300, БН 130/200, БН 200/300 или СГ 130/200. Для разжижения вязкого битума используется керосин, антраценовое масло, кубовые остатки ректификации сырого бензола и др.

Теплый асфальтобетон на полувязких битумах удовлетворяет требованиям, предъявляемым к горячим асфальтобетонам, но в то же время позволяет вести дорожные работы при отрицательных температурах.

Т еплый асфальтобетон з зависимости от вязкости битума и скорости формирования структуры подразделяется на два вида - ТАБ-1 и ТАБ-11. Структура ТАБ-1 формируется за счет уплотнения и охлаждения материала в покрытии. Битумы пластифицируются тяжелыми разжижителями. Структуры ТАБ-11 длительно формируется в результате испарения разжижителя и упрочнения микроструктурных связей при постепенном увеличении вязкости битумных пленок. Битумы смешивают с легкими разжижителями (начало кипения 160-180°С, конец - 260-300°С) до вязкости (по прониканию иглы) 800-400 °П и 130/200 с. Асфальтобетон после уплотнения и охлаждения набирает около 40-50% проектной прочности и 70-80% проектной плотности. После испарения легких фракций и доуплотнения автомобильным транспортом за осенне-зимне-весенний период обеспечивается набор проектной прочности и плотности к моменту высоких летних температур.

Для теплого асфальтобетона используют каменные материалы высокого качества: щебень из плотных и прочных горных пород, песок дробленый, получаемый при переработке изверженных горных пород прочностью не ниже 120 МПа, минеральный порошок - только известняковый (лучше активированный) с содержанием частиц мельче 0,071 и не менее 80%.

Важнейшими свойствами теплого асфальтобетона являются прочность его при температуре 50 и 0ºС. Прочность при 50ºС позволяет судить о сопротивляемости вдавливанию и образованию пластических деформаций, при 0ºС - регламентирует жесткость материала. Прочность асфальтобетона при 50ºС зависит от структуры бетона (контактная, поровая, базальная), типа гранулометрии (А, Б, В, Г, Д), марки битума и находится в пределах 0,8-1,5 МПа, а коэффициент пластичности по Ч.Н. Иванову - в пределах 0,1-0,15, что говорит о низкой пластичности материала и его достаточной сдвигоустойчивости при температуре 50ºС. Прочность асфальтобетона при 20°С лежит в пределах 1,8-4,0 МПа, при 0ºС - 6-10 МПа.

Важнейшими физическими свойствами теплого асфальтобетона являются водо- и морозостойкость, скорость старения. Водостойкость бетона зависит от вязкости битума и типа гранулометрии минеральной смеси. Наиболее водостоек асфальтобетон типа ТАБ-1 с гранулометрией Б, В, Г и БЩ1 130/200, БНД 200/300 при остаточной пористости 1-5%, водонасыщении до 4% и коэффициента длительной водостойкости 0,75-0,85.

Менее водостоек теплый асфальтобетон на битуме с пенетрацией при 25°С от 300 до 400 градусов и на ОГ 130/200. Но через шесть месяцев водостойкость его приближается к водостойкости горячего асфальтобетона.

Коэффициент морозостойкости К_мрз (при 50 циклах попеременного замораживания - оттаивания) у TAB-1 типа Б равен 0,62, а у ТАБ-П типа Г-0,5.

Теплый асфальтобетон более устойчив к старению, чем горячий бетон, так как битумы пониженной вязкости стареют медленнее, чем высоковязкие. Критическая прочность теплого асфальтобетона достигается за большее время, чем горячего.

Технологические свойства асфальтобетонных смесей определяются скоростью распределения битума в смеси минеральных материалов (скорость перемешивания), транспортабельностью, удобоукладываемостью и уплотняемостью. При полувязких и жидких битумах обволакивание зерен каменных материалов вяжущим происходит быстрее, чем при вязком битуме, ниже температура приготовления (80-130°С) и время смешивания (45-65°С). Распределение битума и обволакивание минеральных зерен улучшается на 20% при использовании пластификатора.

Уплотняемость, как способность материала приобретать плотную структуру, зависит от вязкости битума и гранулометрического состава минеральных зерен. Уплотняемость повышается на 20-25% при введении пластификатора. Наиболее низкая температура укладки теплых смесей не ниже -15ºС на битуме с пенетрацией при 20°С 300/400 и СГ 130/200.

15.9. Холодный асфальтобетон

Холодные асфальтобетонные смеси, в отличие от горячих и теплых, после приготовления длительное время (до 12 месяцев) могут находиться в рыхлом состоянии. Их легко можно перегружать в транспортные средства и распределять тонком слоем при устройстве дорожных покрытий. ГОСТ 9128-84 на холодные асфальтобетонные смеси подразделяют их на типы Бх, Вх, Гх, Дх и две марки. Марка I приготовляется на жидких битумах класса. СГ, марка II- на медленногустеющих битумах МГ.

Для холодного асфальтобетона используют преимущественно дробленые каменные материалы, имеющие угловую форму зерен с шероховатой поверхностью. Это повышает внутреннее трение в каменном каркасе и компенсирует уменьшение прочности асфальтобетона за счет пониженной вязкости битумов. Щебень получают дроблением скальных горных пород и металлургических шлаков. Они должны обладать прочностью при сжатии не менее 80 МПа, а для марки II - не менее 60 МПа. Применяют также карбонатные горные породы. Для повышения коэффициента сцепления в карбонатные материалы добавляют до 30% мелкого гранитного щебня или щебня из основных горных пород (диабаза, базальта и др.).

Жидкие битумы должны иметь вязкость в пределах =70-130 с, что соответствует маркам СГ 90/130, МГ 70/130, МГО 70/130. Вязкость и класс битума выбирается с учетом предполагаемого срока хранения смеси на складах, температуры воздуха и качества минеральных материалов.

Кроме щебня и песка в холодном асфальтобетоне применяют минеральный порошок для придания повышенной вязкости и клеящей способности разжиженному или жидкому битуму. Тонкодисперсные частицы переводят битум в пленочное состояние, что уменьшает слеживаемость массы.

Для холодного асфальтобетона в качестве вяжущего могут использоваться холодные эмульсии (скорость распада, которых должна быть более 12-15% и содержание битума 50-60%. Для лучшего сцепления битума после распада эмульсии вводят до 0,5-1,0% гашеной извести или ПАВ. Для снижения слеживаемости холодного асфальтобетона на последней стадии перемешивания вводят ССБ, хлорное железо, водный раствор соапстока и другие вещества в количестве до 2-3%. Эти вещества способствуют лучшему сцеплению битума с поверхностью не полностью просушенного минерального материала.

Для загородных дорожных покрытий применяют дегтевые эмульсии. Для улучшения качества эмульсий в них вводятся латекс, полимеры и другие добавки.

Холодную асфальто- или дегтебетонную смесь уплотняют катками на пневматических шинах за б-8 проходов по одному следу. Остальное уплотнение достигается движением автомобильного транспорта.

15.10. Разновидности битумо-дёгтеминеральных материалов

Разновидности битумо-дёгтеминеральных материалов резко отличаются от асфальто-дегтебетона по составу, структуре и свойствам.

Асфальтовая мастика - смесь высоковязкого битума и минерального порошка, в которой "плавают" зерна песка. Смесь не содержит воздушных пор.

Литой асфальт в отличие от асфальтовой мастики содержит небольшое количество щебня фракции 10-15 мм. Смесь не имеет воздушных пор и не нуждается в уплотнении. Применяется также литой асфальт с повышенным содержанием щебня, который легко уплотняется легкими катками.

На дорогах западноевропейских стран с тяжелым и интенсивным движением эффективно применяется литой асфальт по "берлинскому" рецепту. Укатываемый литой асфальт с поверхности обрабатывается россыпью щебня, который втапливается при уплотнении. Асфальтобетон имеет замкнутую структуру, межзерновые поры полностью заполнены асфальтовяжущим веществом, а поверхность шероховатая.

Черная щебеночная смесь готовится на маловязких битумах и содержит значительное количество зерен размером от 5 до 20 (40)мм, малое количества песка и минерального порошка. Она имеет пониженный расход битума и наибольшее количество пор. Эти смеси наиболее трудноуплотняемы. По вязкости битума или дегтя и способу укладки черный щебень разделяют на три вида: горячки, изготовленный на битумах БНД 60/90, БНД 90/130 и дегте Д-б, укладываемый в горячем состоянии при 120-140°С; теплый, изготовляемый на битумах Ш 130/200, БНД 200/300, СГ 130/200 и дегте Д-5, укладываемый при 50-80^оС; холодный, изготовленный на холодных битумах МГ 130/200, МГ 70/130 и дегте Д-4, укладываемый в холодном состоянии в сухую погоду при температуре воздуха 10-25^оС. Для приготовления черного, щебня применяется щебень, полученный из горных пород с прочностью не ниже 80 МПа.

Черный щебень делят на крупный с размером зерен 40-25 мм, средний - 25-15 мм, мелкий - 15-5 мм, высевки мельче 5 мм. Количество вяжущего принимают в пределах 2-4%.

Битумоминеральные смеси (БМС) получают смешением в нагретом состоянии щебеночных (гравийных) материалов, природного или дробленого песка, минерального порошка и битума, взятых в определенных соотношениях. В зависимости от марки битума к температуры смесей при укладке в покрытие их подразделяют на горячке, теплые и холодные. Для БМС применяют материалы более низкого качества, чем для асфальто-дегтебетона. Марка щебня из изверженных и метаморфических горных пород по дробимости при сжатии в цилиндре допускается не ниже 600, а из осадочных - не ниже 300, износ в полочном барабане для щебня из изверженных пород - не более 55%, а из осадочных – 60%.

В качестве минерального порошка наилучшим является известняковый, но допускаются и пылевидные отходы промышленности: отходы асбестоцементного производства, зола уноса ТЭС, фильтр-прессные отходы, пыль уноса доломитных заводов. Горячие и теплые БМС по структуре подразделяются на плотные и пористые. Плотные должны содержать в составе частицы мельче 0,071 мм, в пористых эти частицы не обязательны.

15.11. Регенерация бетонов на органических вяжущих

Регенерация асфальтобетона в стационарных смесительных установках так же, как и на дороге, заключается в восстановлении свойств вяжущего, подвергшегося старению в процессе эксплуатации, путем введения пластификаторов, новых минеральных материалов и битума, получая при этом конечную продукцию более высокого качества.

Технология производства работ зависит от способа разработки находившихся в эксплуатации асфальтобетонных покрытий к типа стационарной смесительной установки.

Регенерацию асфальтобетона производят в обычных смесительных установках периодического действия и специально предназначаемых для этой цели установках непрерывного действия.

Смесительные установки периодического действия при незначительных затратах переоборудуют в регенерационные. для этого устанавливают агрегат дробления, питания и конвейер для подачи измельченного асфальтобетона в дозатор смесительной установки. Нагретые до рабочей температуры в сушильном агрегате новые минеральные материалы подаются в накопительный бункер (по обычной схеме), дробленый асфальтобетон подается в отсек накопительного бункера, при температуре окружающей среды и естественной влажности. В процессе смешивания отдозированных горячих минеральных материалов и дробленого асфальтобетона происходят теплообмен между ними, при этом оплавляется битум на минеральных материалах старого асфальтобетона и частично обволакивает новые минеральные материалы. Затем в смесительный агрегат подают нагретый до рабочей температуры битум и при необходимости пластификатор. Готовую асфальтобетонную смесь выгружают з автомобильные самосвалы или подают в накопительный бункер. Количество дробленого старого асфальтобетона при такой схеме составляет 20%. Использование дробленого материала, полученного сразу после горячего фрезерования покрытий, увеличивается до 30%.

При поступлении на завод асфальтобетона в кусках, полученного после взлома покрытия, производят предварительное дробление в молотковой дробилке или в линии щековая дробилка - молотковая дробилка.

Асфальтобетонная регенерационная установка непрерывного действия включает в себя: агрегат дробления (питатель, щековую дробилку, молотковую дробилку и ленточные конвейеры), агрегаты питания дробленого старого асфальтобетона и новых минеральных материалов; агрегаты минерального порошка; сушильно-смесительный агрегат; пылеулавливающую систему (система водоснабжения, барабанно-вихревой пылеулавливатель); оборудование для хранения и внутризаводского транспортирования готовой смеси, кабину управления.

Асфальтобетон в кусках со склада подается через питатель в щековую и затем в молотковую дробилки. Измельченный асфальтобетон, новые щебень и песок подают через агрегаты питания и соответственно по весовому ленточному конвейеру, непосредственно на который подается минеральный порошок из агрегата, в сушильно-смесительный агрегат, где они нагреваются горячим газом от сжигания мазута в форсунке. Нагретые материалы перемешиваются с битумом, поступающим из емкости через распылители в первую половину второго отсека сушильно-смесительного агрегата. Мелкие частицы поднимаются потоки горячего газа, осаждаются в барабанно-вихревом пылеуловителе. Готовую асфальтобетонную смесь выгружают в ковшовые подъемники, которые подают ее непосредственно в автомобили-самосвалы через бункер или в накопительный бункер.

Асфальтосмесительная регенерирующая установка этого типа позволяет перерабатывать до 100% старого асфальтобетона с добавлением (или без этого) новых минеральных материалов, битума и пластификаторов.