Дорожно-строительные материалы. Учебное пособие. Практикум. Учебное пособие для обучающихся по специальности 08.03.01 «Строительство», направление под

−Н – смеси, предназначенные для строительства для дорог

снормальными условиями движения (от 0,5 до 1,8 млн приложений расчетной нормативной нагрузки АК-11,5 за расчетный срок службы конструктивного слоя);

−Т – смеси, предназначенные для строительства для дорог

стяжелыми условиями движения (более 1,8 млн приложений рас-

четной нормативной нагрузки АК-11,5 за расчетный срок службы конструктивного слоя).

К разновидностям асфальтобетона относят теплые и холодные асфальтобетонные смеси (асфальтобетоны), а также литой и цветной асфальтобетоны.

Для дорожных покрытий капитального типа, для устройства нижних слоев покрытий предназначен теплый асфальтобетон, при устройстве которого применяются следующие 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, а в качестве заполнителей: щебень и дробленый песок и прочные шлаки.

Температура укладки теплого асфальтобетона должна быть не менее 70 , чтобы этого достичь, необходимо, чтобы температура смеси на выходе из смесителя была в пределах 90–130 . Допустимые пределы температуры смеси при ее уплотнении в покрытии: не менее 50 – в теплую погоду при марке битума СГ 70/130; не более 100 – в холодную погоду 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 темпе-

ратурой, равной температуре окружающего воздуха (не ниже 5 ). Этого добиваются использованием жидких или разжиженных вязких битумов. Иногда используют битумные эмульсии. Разжижают

11

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 его можно хранить длительное время на складе (до 8–10 месяцев). При чрезмерно длительном хранении асфальтобетонные 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 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 кото-

12

рого применяется щебень и дробленый песок, обладающие шероховатой поверхностью, а также за счет использования 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, после его изготовления (перед укладкой) не должно пройти много времени. 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).

Вцелом этот материал требует повышенного расхода битума,

аего свойства хуже, чем свойства 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.

13

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.

2.3Деструкция (разрушение, рассыпание) асфальтобетона

впроцессе его эксплуатации и меры борьбы с ней

Все виды асфальтобетона в той или иной степени подвергаются деструкции в результате тепловых колебаний, влажностных и механических факторов. При этом происходит расшатывание структуры и ухудшение свойств материала.

Под действием тепловых факторов постоянно меняется концентрация твердой фазы (спонтанное увеличение при охлаждении, уменьшение при нагревании, размягчение поверхности). При отрицательных температурах битум становится хрупким, появляются микро- и макротрещины. Кроме того, старение асфальтобетона происходит под действием ультрафиолетовых лучей, которое ведет к окислению молекул битума и уменьшению адгезии его к минеральным частицам.

Действует и влажностный фактор – полярные молекулы воды способны вытеснять неполярные молекулы битума с поверхности минеральных компонентов. При вымерзании воды повышается пористость, снижается прочность покрытия.

14

Комплексное воздействие тепла, холода, воды, ультрафиолета ведет в конечном счете к деструкции асфальтобетона. С целью снижения влияния указанных факторов целесообразно использовать асфальтобетон с оптимальной структурой, лучше уплотнять покрытие, производить поверхностную обработку с целью его гидрофобизации, своевременно производить ремонт покрытия.

ГЛАВА 3 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА (ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8)

3.1Контроль качества строительства асфальтобетонных покрытий

Качество строительства асфальтобетонных покрытий контролируют в соответствии с требованиями СП 78.13330.2012. Контроль качества работ подразделяют на выпускной (на АБЗ), операционный (при производстве работ) и приемочный.

Перед началом устройства асфальтобетонных слоев дорожной одежды и в процессе работ проверяют ровность, плотность и чистоту поверхности нижележащего слоя, а при наличии бортовых камней – правильность их установки.

Технический контроль асфальтобетонных покрытий городских улиц и дорог осуществляется в полном соответствии с требованиями утвержденных проектов и действующих нормативно-техниче- ских документов.

В процессе устройства асфальтобетонного покрытия и в период его формирования контролируют:

а) качество восстановления разрытия; б) ровность, плотность и состояние основания, правильность

установки бортовых камней, решеток и люков колодцев подземных сетей;

в) температуру смеси на всех стадиях устройства покрытия; г) ровность и равномерность толщины устраиваемого слоя

с учетом коэффициента уплотнения; д) режим уплотнения;

е) качество сопряжения полос асфальтобетонного покрытия; ж) соответствие поперечного и продольного уклонов проекту.

15

Ширину и поперечный профиль покрытий проверяют через 100 м. Ровность покрытия в продольном и поперечном направлении проверяют через 30–50 м. Замеры производят параллельно оси дороги на расстоянии 1–1,5 м от бортового камня.

Для контроля качества готового асфальтобетонного покрытия (пробы, вырубки и керны) берут не ближе 1,5 м от бортового камня. Пробы отбирают не ранее, чем через 3 суток после окончания уплотнения и открытия движения автомобильного транспорта по покрытию из расчета: одна проба с каждых 3000 м2 покрытия или 3 пробы с каждых 7000 м покрытия. Пробы отбирают по полосе движения не менее 1 м от края покрытия на участках, расположенных в непосредственной близости от сопряжений.

При отборе проб измеряют толщину слоя покрытия и визуально оценивают прочность сцепления между слоями покрытия и покрытия с основанием.

На покрытиях из литого асфальтобетона контролируют качество поверхности основания перед укладкой, в том числе:

−ровность, плотность и чистоту поверхности;

−правильность установки упорных брусьев или бортового

камня.

В процессе работы контролируют:

−температуру смеси в каждом прибывающем автомобиле;

−равномерность распределения и заданную толщину укладываемого слоя;

−качество отделки стыков (сопряжений) смежных полос. Толщину укладываемого слоя контролируют в процессе

укладки металлическим щупом с делениями. Равномерность распределения укладываемого слоя и качество отделки стыков (сопряжений) смежных полос проверяют визуально.

Впроцессе работы систематически контролируют поперечные

ипродольные уклоны, а также ровность покрытия.

При уплотнении контролируют заданный режим уплотнения слоя, ровность, поперечный и продольный уклон.

Рекомендуется использовать различные экспресс-методы и приборы (порометрический, радиоизотопный, акустический и др.). В начальный период формирования покрытия из холодных асфальтобетонных смесей следят за правильностью регулирования движения по заданному графику. Качество асфальтобетонной смеси и ас-

16

фальтобетона покрытий и оснований оценивают по соответствию требованиям ГОСТ 9128-2013.

Степень уплотнения асфальтобетона в конструктивных слоях оценивают по показателю «коэффициент уплотнения», который должен быть не ниже:

−0,99 – для плотного асфальтобетона из горячих смесей типов

Аи Б;

−0,98 – для плотных асфальтобетонов типов В, Г и Д, а также пористого и высокопористого асфальтобетона;

−0,96 – для асфальтобетона из холодных смесей.

На готовом покрытии не допускается наличие каких-либо визуально определяемых дефектов и загрязнений. Выявленные дефекты должны устраняться до приемки покрытия в эксплуатацию.

3.2 Отбор кернов (вырубок) из конструктивного слоя дорожной одежды

Контроль качества асфальтобетона в слоях покрытия и прочности сцепления между слоями осуществляют согласно требованиям п. 10.40 СниП 3.06.03. Для этого отбирают и испытывают пробы в виде кернов или вырубок из расчета три пробы на 7000 м покрытия. Отбор проб асфальтобетона из конструктивных слоев дорожных одежд из горячих асфальтобетонов осуществляют через одни – трое суток после их уплотнения, из холодных – через 15–30 суток. Пробы отбирают в виде высверленных цилиндрических кернов или вырубки прямоугольной формы на расстоянии не менее 0,5 м от края покрыли или оси дороги. Керны высверливают на всю толщину конструктивного слоя дорожной одежды вместе с нижележащим конструктивным слоем в целях определения прочности сцепления слоев. Разделяют слои в лаборатории.

Масса вырубки или кернов, отобранных с одного места, должна быть не менее чем указанно в таблице 1.

17

Диаметр кернов, отбираемых из конструктивного слоя дорожной одежды, должен быть, не менее чем указано в таблице 2.

Таблица 2 Зависимость диаметра керна от вида асфальтобетона

ЧАСТЬ II ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

4.1 Практическая работа № 1 «Выбор марки битумного вяжущего. Выбор битумов

для эксплуатации в различных дорожно-климатических зонах»

Цель работы

Познакомиться с битумными вяжущими веществами, определить их марку.

Теоретические положения

Теоретические основы работы рассмотрены в первой части данного учебного пособия.

18

Ход работы

По данным таблицы 3, в зависимости от варианта, выданного преподавателем, студент выбирает значения и определяет марку битума. Область применения битумов в дорожном строительстве указана в таблице 4.

Таблица 4 Область применения битумов нефтяных дорожных вязких

в дорожном строительстве

Вывод

После того как будет определена марка битума, в выводе необходимо написать, в какой из климатических зон его можно использовать.

Контрольные вопросы

1.Что такое битумы?

2.В каком состоянии могут находиться битумы при обычных температурах?

3.Классификация битумов.

4.Состав битумов.

5.Применимость нефтяных дорожных битумов.

6.Что такое БН и БНД?

7.Происхождение битумов.

8.Модификаторы битумов.

4.2 Практическая работа № 2 «Выбор марки битума по условиям движения»

Цель работы

Определить марку битума для эксплуатации в различных до- рожно-климатических зонах.

Теоретические положения

Теоретические основы работы рассмотрены в первой части данного учебного пособия.

Битумы должны соответствовать требованиям ГОСТ 33133- 2014 по основным физико-химическим показателям. Выбор рекомендуемых к применению марок битумов осуществляется с учетом прогнозируемых климатических условий эксплуатации и прогнозируемых транспортных нагрузок (условий движения).

Климатические условия эксплуатации определяются максимальной и минимальной расчетными температурами конструктивных слоев дорожных одежд по приложению А ГОСТ Р 58400.3- 2019. Условия движения определяются по ГОСТ Р 58406.2-2020.

Для применения в конструктивном слое дорожной одежды выбирается битум, максимальная расчетная температура эксплуатации которого не ниже максимальной расчетной температуры данного

20