8.2 Асфальтовые растворы и бетоны, дегтебетоны

Асфальтовым раствором называют уплотненную смесь битума, минерального порошка и песка, а дегтевым раствором – уплотненную смесь дегтя ( или дегтя и пека) с тонкодисперсными наполнителями и песком. Асфальтовыми и дегтевыми бетонами называют уплотненные смеси минеральных составляющих ( щебня, гравия, песка и минерального порошка) с битумами или дегтями и песками.

Асфальтовые растворы широко применяют в строительстве для гидроизоляции в виде слоев штукатурки на изолируемых поверхностях и для устройства асфальтовых полов. После затвердевания асфальтовый раствор должен иметь достаточную прочность, плотность , водонепроницаемость и теплостойкость, не должен размягчаться, под действием солнечных лучей или повышенных (до известного предела) температур. При введении в асфальтовый раствор битумов с низкой температурой размягчения или в чрезмерно большом количестве теплостойкость раствора понижается.

Для асфальтовых растворов применяются чистые природные и искусственные пески с наибольшей крупностью зерен 5 мм и содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% по массе, по возможности правильной сферической формы, что гарантирует меньший объем пустот и большую плотность песка. Как правило асфальтовые растворы изготовляются на специализированных заводах, но при небольших объемах работ можно их изготовлять непосредственно на стройках. Технология изготовления следующая. Битум и смесь сухих подогретых минеральных заполнителей загружают в варочный котел и при постоянном перемешивании нагревают до 180⁰С. По достижении полной однородности раствора его в горячем состоянии подают на место укладки. Укладывают раствор на сухое хорошо уплотненное основание слоем толщиной 20-25мм, уплотняют и заглаживают его механическими катками.

Асфальтовые бетоны подразделяются по назначению на гидротехнические, дорожные и аэродромные, для устройства полов в промышленных цехах и складских помещениях, плоской кровли, стяжек. Гидротехнические асфальтовые бетоны используются для устройства экранов и в уплотняющих конструкциях швов сооружений в качестве гидроизоляционных слоев при строительстве каналов, шлюзов, ирригационных сооружений. Специальные виды плотного бетона, изготовленные на химически стойких заполнителях применяются для создания кислотно- и щелочестойких покрытий. Имеются декоративные асфальтовые бетоны(цветные и офактуренные), из которых выполняются разделительные полосы на дорогах, переходы, полы вестибюлей гражданских зданий.

Основные свойства асфальтового бетона зависят от примененного асфальтового вяжущего, состава и пористости.

Пористость асфальтового бетона обычно колеблется от 5 до 7 %. Плотные бетоны (с пористостью не более 5 %) практически водонепроницаемы. Пористость ухудшает долговечность асфальтового бетона в связи с возрастанием водопоглощения, снижением морозостойкости и увеличением химической коррозии. Наиболее агрессивными слоями по отношению к битуму, которые могут содержаться в воде, являются сульфаты натрия и маг­ния.

Биохимическая стойкость характеризует сопротивление "органическому выветриванию" под влиянием бактерий, вызывающих разложение сложных органических веществ, составляющих битум. Для повышения биостойкости в состав битумного вяжущего вводят антисептики.

Асфальтовый бетон можно представить как смесь асфальтового раствора и крупного заполнителя - щебня. Количество асфальтового раствора берут с расчетом заполнения пустот в щебне и небольшого избытка (10-15 %) для получения плотного бетона. Примерные составы асфальтовых растворов и бетонов даны в таблице 8.3.

В отличие от цементного бетона на показатели асфальтового бетона сильно влияет температура. Например, если предел прочности при сжатии асфальтобетона при 20⁰С – 2,2 – 2,4МПа, то при 50⁰С – только 0,8 – 1,2 МПа. Зато асфальтовые бетоны и растворы лучше, чем цементные, противостоят коррозии.

В зависимости от температуры укладки асфальтобетонной массы различают асфальтобетоны горячие, теплые и холодные. Соответственно используют битумные материалы более вязкие при горячем асфальтобетоне, более мягкие с повышенной пенетрацией – при теплом и жидкие, высокоподвижные битумы или битумные эмульсии – при холодном асфальтобетоне. Горячие и теплые асфальтобетоны подразделяются на плотные с остаточной пористостью от 2 до 7% и пористые – для нижних слоев покрытий и основания – с пористостью 7 – 12% и высокопористые с пористостью 12-18%.

Таблица 8.3 - Примерные составы асфальтовых растворов и бетонов

Наименование	Состав, % по массе
	битум	пек	каменноугольная смола	наполнитель	песок	щебень	асбест
Асфальтовый раствор	18	-	-	20	55	-	7
Пекосмоляной раствор	-	15	4	11	62	-	8
Асфальтобетон	7	-	-	3	30	60	-
Пекобетон	-	8-12	2-3	5-10	40-35	45-40	-

По технологическому признаку асфальтобетонной массы в процессе ее укладки и уплотнения асфальтобетоны и растворы могут быть жесткими, пластичными и липкими. Для уплотнения жестких и пластичных масс используют тяжелые и средние катки; литую асфальтобетонную массу уплотняют специальными валками, легкими катками или приглаживанием укладочными машинами. С увеличением пластичности массы, снижается расход энергии, затрачиваемой на уплотнение смеси, но при этом снижается прочность готового покрытия, возрастает способность его к пластическим деформациям, особенно при нарушенной оптимальной структуре асфальтобетона.

Производство асфальтобетонной массы осуществляется на специаль­ных заводах стационарных и временных.

Заводы по производству горячей (она является основной продукцией заводов) асфальтобетонной массы относятся к высокомеханизированным предприятиям. На современных заводах достигнута не только полная механизация, но и автоматизация основных технологических операций. В состав завода входят: смесительный цех, машины и оборудование которого предназначены для приготовления асфальтобетонной массы, дробильно-сортировочный цех для изготовления щебня и его фракционирования, помольный цех для изготовления минерального порошка, цех битумного хозяйства, энергосиловое и паросиловое отделения, складское хозяйство, ре-монтно-механические мастерские и лаборатория при отделе технического контроля качества. Современные заводы, в целях избежания излишней запыленности территории, ориентируются на централизованное снабжение их материалами с каменно-заготовительных и нефтяных баз. Основная операция технологии - смешение исходных и подготовленных материалов, принимаемых в определенных количествах по проектному составу. Температура выпускаемой из смесительного аппарата массы 150-180 °С или ниже у теплых и холодных масс. Чтобы не остудить асфальтобетонную массу в пу­ти следования к месту ее укладки, особенно в холодную и ветреную или при большой дальности перевозки (более 20 км), кузов автомобиля-самосвала рекомендуется покрывать брезентом, матами, деревянными щи­тами или оборудовать двойными стенками для обогрева выхлопными газа­ми. Температуру массы, прибывшей на строительный объект, контролиру­ют не менее чем в трех точках кузова на глубине 10-15 см от поверхности.

Укладывают горячую массу механическими укладчиками, а при уст­ройстве покрытий на большой площади или при большой ширине проезжей части (покрытия) - двумя или более асфальтоукладчиками одновременно. Чем выше температура воздуха и лучше участок защищен от ветра, тем больше длина укладываемой полосы. Самый распространенный способ уп­лотнения распределенной горячей массы при больших масштабах строи­тельства дорожных и аэродромных покрытий - укатка катками (статическо­го действия, вибрационными, пневмоколесными), а в помещениях - площа­дочными вибраторами. Первичное уплотнение уложенного слоя произво­дится трамбующим брусом асфальтоукладчика. Монолитный асфальтобе­тон в покрытии должен удовлетворять определенным техническим требо­ваниям.

В производственных работах механическую прочность асфальтобето­на обычно характеризуют пределом прочности при сжатии стандартных об­разцов, испытанных при заданных температуре и скорости приложения на­грузки. При одноосном сжатии предел прочности асфальтобетона опреде­ляют на цилиндрических образцах размерами (диаметр и высота) 50,5x50,5 или 71,4x71,4 мм (в зависимости от крупности минерального заполнителя). Испытания проводят при температурах 20, 50 °С и скорости приложения нагрузки, равной 3 мм/мин.

При температуре 20 °С предел прочности при сжатии асфальтобетона составляет около 2,5 МПа, а при растяжении - в 6-8 раз меньше. С пониже­нием температуры предел прочности при сжатии возрастает (до 15-20 МПа при -15 °С), а с повышением - снижается (до 1,0-1,2 МПа при +50 °С).

Важными техническими характеристиками являются износостойкость и водостойкость. Износостойкость определяют по потере массы образцов, испытываемых на кругах истирания или в барабанах (с определением изно­са). Горячий асфальтобетон в дорожных покрытиях изнашивается в преде­лах 0,2-1,5 мм в год. Водостойкость характеризуют величиной набухания и коэффициентом водостойкости, равным отношению пределов прочности при сжатии образцов в водонасыщенном и сухом состояниях при темпера­туре 20 °С. Он должен быть в пределах 0,6-0,9; величина набухания в воде - не более 0,5 % (по объему).

К разновидностям асфальтобетона относятся теплый и холодный.

Теплый асфальтобетон используют при строительстве дорожных покрытий капитального типа и для устройства нижних слоев в покрытиях. Для его приготовления используют вязкие нефтебитумы марок БНД 200/300 и БНД 1300/200 или жидкие битумы; известняковый порошок более тонкого помола, чем в горячих смесях; щебень и искусственный песок, получаемые дроблением основных пород, - габбровых или диабазовых; прочные шлаки. Температура готовой теплой массы при ее выходе из смесителя должна быть 90-130 °С в зависимости от исходной вязкости битума.

Холодный асфальтобетон (холодный асфальт) содержит жидкий или разжиженный вязкий битум, что позволяет укладывать массу холодного асфальта при температуре окружающего воздуха. Могут использоваться также битумные эмульсии.

Приготовление холодного асфальта осуществляется в горячем и холодном состояниях. При приготовлении массы в горячем состоянии применяют жидкий или разжиженный битум, в холодном - битумную эмульсию. Более распространен в строительстве холодный асфальт на основе жидкого или разжиженного битума. Его применяют для создания верхних слоев до­рожных покрытий и при производстве ремонтных работ, в частности, при восстановлении сильно износившихся покрытий. При работах во влажную погоду используют холодный асфальт, приготовленный на битумной эмульсии.

Холодный асфальт может длительное время оставаться в рыхлом состоянии в складских условиях (до 8-10 месяцев). Поэтому холодную массу обычно приготовляют в зимнее время года с тем, чтобы ее раскладку в покрытие произвести с наступлением весны. Зимняя заготовка позволяет работать асфальтобетонные заводы (АБЗ) практически в течение полного года, тогда как при производстве только одной горячей массы оборудование завода в зимний период простаивает или работает с низкой производительностью.

Для холодного асфальта применяют щебень из морозостойких карбонатных пород с пределом прочности при сжатии не менее 80 МПа; чистый песок без органических примесей и глинистых частиц, способных набухать в воде; минеральный (известняковый) порошок для повышения вязкости и клеящей способности разжиженного или жидкого битума. Доля вяжущего вещества в составе холодного асфальта устанавливается проектированием оптимального состава, но обычно находится в переделах 6-8 % для песчаного и 5-7 % для мелкозернистого. Качество холодного асфальта в покрытиях характеризуется его прочностью при сжатии в сухом и водонасыщенном состоянии при 20 °С соответственно 1,5-2,0 и 1,0-1,5 МПа, коэффициентом водоустойчивости не мене 0,6-0,8. Необходимо отметить, что эта разновидность асфальтового бетона изготовляется и применяется пока в весьма ограниченных размерах, но покрытия из него, несомненно, относятся к перспективным.

Дегтебетон - материал, аналогичный асфальтобетону. В качестве вя­жущего для его приготовления используют смесь каменноугольного дегтя (или пека) с тонкомолотым минеральным порошком. Однако дегтевые бе­тоны по сравнению с асфальтными обладает меньшими водо- и износостой­костью, теплоустойчивостью и долговечностью, поэтому их применяют в строительстве для устройства покрытий на дорогах второстепенного значе­ния и для ремонта.

В процессе приготовления дегтебетонной смеси придерживаются строго температурного режима: деготь марки Д-5 нагревают до 80-100 °С и выше, дегти марок Д-6, Д-7 и Д-8 - до 100-130 °С. Вследствие повышенной температурочувствительности смеси при выпуске ее из смесителя следует поддерживать температуру на уровне 100-120 °С.