Асфальтобетонные смеси

Асфальтобетонной смесью (ГОСТ 9128—84*) называют мате­риал, получаемый в результате смешивания в асфальтосмесительных установках в нагретом состоянии щебня (гравия), песка, минерального порошка и битума, взятых в определенных соотно­шениях. Такие смеси широко используют для устройства по­крытий и оснований автомобильных дорог, городских улиц и площадей. Асфальтобетонная смесь, уложенная в дорожное покрытие и уплотненная до заданной плотности, называется асфальтобетоном.

В качестве вяжущего материала, способного в результате физи­ко-химических процессов связывать смешанные с ним минераль­ные частицы в одно целое, в асфальтобетонной смеси используют битумы. Отличительная особенность битумов заключается в том, что они хорошо прилипают к поверхности минеральных частиц, обладают достаточной пластичностью и эластичностью, что поз­воляет устраивать бесшовные покрытия, характеризующиеся вы­сокими эксплуатационными показателями и способностью смяг­чать вибрацию и шум при проезде транспорта.

Для приготовлении асфальтобетонных смесей применяют неф­тяные дорожные вязкие и жидкие битумы, различающиеся вяз­костью. Вязкость битума изменяется в зависимости от температу­ры. При пониженной температуре (—20, —10 °С) вязкость битума относительно велика и он приобретает свойства твердого тела. С увеличением температуры вязкость уменьшается, и битум переходит в жидкое состояние.

Для определения этого свойства у вязких битумов пользуются условным показателем — глубиной проникания стандартной иглы (пенетрацией) в битум при действии на нее груза массой 100 г в течение 5 с при температуре 25 °С и при О °С (массой 200 г) в течение 60 с. Глубину проникания определяют на приборе — пенетрометре. Она выражается в градусах (1 ° = 0,1 мм); обозна­чается изб (индекс показывает температуру битума при испыта­нии). Для приготовления асфальтобетонных смесей используют вязкие нефтяные битумы, которые разделяют на пять марок (ГОСТ 22 245—76*): БНД 220/330, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60 (цифры характеризуют вязкость битума).

Вязкость жидких дорожных битумов характеризуется временем истечения 50 мл битума через калиброванное отверстие диаметром 5 мм. Определяют вязкость при температуре 60 °С стандартным вискозиметром и выражают в секундах. Для приготовления асфальтобетонных смесей используют среднегустеющие (СГ) и медленногустеющие (МГ) жидкие нефтяные битумы следующих марок (ГОСТ 11 955—82): СГ 70/130, СГ 130/200, МГ70/130 (цифры характеризуют вязкость битума).

Асфальтобетонную смесь в зависимости от вязкости битума и температуры при укладке подразделяют на горячую, теплую и холодную.

Горячую асфальтобетонную смесь приготовляют на вязких битумах БНД 40/60...БНД 90/130 и укладывают при температуре не ниже 100... 120 °С. Формирование структуры асфальтобетона в основном заканчивается в период уплотнения самоходными дорожными катками. Такую смесь применяют для строительства верхних и нижних слоев покрытия практически во всех климатических районах страны.

Теплую асфальтобетонную смесь приготовляют на вязких битумах пониженной вязкости (БНД 130/200, БНД 200/300) и жидком битуме СГ 130/200 и укладывают при температуре не ниже 70...80 °С. Структура асфальтобетона в зависимости от битума и погодных условий может формиро­ваться от нескольких часов до нескольких недель. Такой асфаль­тобетон обладает меньшей прочностью и водостойкостью, но большей трещиностойкостью. Это определяет его применение в холодном климате.

Холодную асфальтобетонную смесь приготов­ляют на жидких битумах СГ 70/130 и МГ 70/130 и укладывают при температуре окружающего воздуха, но не ниже 10 °С. Структу­ра асфальтобетона формируется медленно (20...40 сут) в зависи­мости от скорости загустевания битума, погодных условий и интенсивности движения автомобилей. Отличительная особен­ность холодных асфальтобетонных смесей — их способность дли­тельное время оставаться рыхлыми, что позволяет заготовлять смесь впрок (до 8 мес).

Этот материал применяют для покрытий на дорогах с малой интенсивностью движения и особенно широко — для ремонта асфальтобетонных покрытий.

Асфальтобетонные смеси в зависимости от наибольшего разме­ра зерен щебня (гравия) или песка подразделяют на крупно­зернистые — наибольший размер зерен до 40 мм; среднезернистые — до 20; мелкозернистые — до 15 (10); песчаные — до 5 мм.

Крупнозернистые асфальтобетонные смеси применяют только для устройства нижнего слоя покрытия, шеро­ховатая и пористая поверхность которого обеспечивает хорошее сцепление с верхним слоем.

Среднезернистые и мелкозернистые асфаль­тобетонные смеси применяют для устройства верхнего слоя покрытия на участках с большими продольными уклонами при тяжелом и интенсивном движении. Покрытия из этих видов смеси имеют повышенную шероховатость, что обеспечивает хорошее сцепление с автомобильными шинами.

Песчаную асфальтобетонную смесь, приготов­ленную на дробленом песке с большим содержанием зерен Г)...1,25 мм, используют для устройства верхнего слоя покрытия на дорогах со средней интенсивностью движения и на участках, где требуется создание водонепроницаемого слоя.

Асфальтобетоны в зависимости от вида каменного материа­ла подразделяют на щебеночные (состав: щебень, песок, мине­ральный порошок и битум), гравийные (состав: гравий, песок или гравийно-песчаный материал, минеральный порошок и битум) и песчаные (состав: песок, минеральный порошок и битум).

Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют ще­бень или гравий, разделенный на следующие фракции: 20...40, 10...20, 5(3)...Ю мм.

Зерновой состав песка должен обеспечивать получение смеси с другими каменными материалами при наибольшей плотности. По­этому для приготовления асфальтобетонных смесей применяют крупные (М_к более 2,5) и средние (М_к 2,5...'2) пески. Наиболее широко используют природный кварцевый песок, состоящий из окатанных зерен кварца.

Минеральный порошок получают размолом известняков, доло­митов (прочностью не менее 20 МПа), доменных шлаков, а также битуминозных известняков. Тонкость помола порошков должна быть такой, чтобы при рассеве сквозь сито с отверстиями 1,25 мм проходило 100 %, 0,315 мм — не менее 90 % и 0,071 мм — не менее 70 % порошка. В ряде случаев в качестве минераль­ного порошка применяют местные материалы — порошкообраз­ные отходы промышленности (пыль уноса цементных заводов, золы уноса, отходы асбестоцементного производства).

Битум неодинаково прилипает к поверхности частиц разных горных пород. Чтобы улучшить это его свойство, в минеральный порошок вводят активирующую смесь, состоящую из вязкого нефтяного битума с веществами типа карбоновых кислот и желез­ных солей карбоновых кислот (1,5...2,5 %) к массе порошка.

Асфальтобетоны, получаемые из горячих и теплых смесей, разделяют на плотные с остаточной пористостью 2,5...6 % (они обязательно содержат минеральный порошок) и на пористые с остаточной пористостью 5..Л0 %.

В зависимости от содержания щебня и песка горячие и теплые асфальтобетоны могут быть следующих типов: А —50...65 % щеб­ня; Б — 35...50 % щебня (гравия); В —20...35 % щебня (гравия); Г — не менее 33 % фракции 1,25...5 мм в дробленом песке; Д — не менее 14 % фракции 1,25...5 мм в природном песке.

Холодные плотные асфальтобетоны в зависимости от содержа­ния щебня и песка подразделяют на типы: Б_х —35...50 % щебня (гравия); В_х —20...35 % щебня (гравия); Д_х — не менее 33% фракции 1,25...5 мм в дробленом песке или не менее 15 % фракции 1,25...5 мм в природном песке.

Важной характеристикой работы самоходных дорожных катков является достигаемый коэффициент уплотнения асфальтобетонной смеси, который вычисляют как отношение средней плотности образцов из асфальтобетонного покрытия (кернов или вырубок) к средней плотности образцов, переформированных из тех же кернов или вырубок. Для приготовления переформированных образцов вырубку или керн нагревают в термостате, полученную массу укладывают в формы и уплотняют на прессе. На уплотняемость смеси влияют качество и вязкость битума, а также свойства каменных материалов.