Асфальтобетони

Властивості матеріалів у значній мірі визначають властивості асфальтобетонних шарів і технологію їх улаштування. Чим вища в’язкість в’яжучого, тим вища температура суміші повинна бути під час укладання та ущільнення, і тим більше часу потрібно для впливу ущільнюючих засобів. Вид в’яжучого визначає температуру приготування і укладання суміші.

Органічні в’яжучі. В якості в’яжучого при приготуванні асфальтових бетонів застосовують нафтові дорожні бітуми – в’язкі та рідкі. Марка бітуму призначається в залежності від типу асфальтобетону та його марки, категорії дороги, району території України за кліматичними умовами роботи асфальтобетонних покриттів. У відповідності з цим районуванням територія України поділена на 7 районів: Волинська, Рівненська та північ Житомирської області відносяться до району А-1, а Крим, Херсонська і південь Запорізької областей відносяться до району А-7. Для приготування гарячих сумішей використовують в’язкі нафтові дорожні бітуми марки БНД 40/60; 60/90; 90/130; 130/200, а для холодних сумішей рідкі нафтові дорожні бітуми марок СГ 70/130; 130/200 та МГ 70/130; 130/200.

Для холодних сумішей, що застосовуються для асфальтобетонів марки І необхідно використовувати бітуми класу СГ. Використання бітумів класу МГ допускається за умови попередньої активації мінеральних матеріалів.

Для асфальтобетонів марки І, за умови технічного обґрунтування, рекомендується використання бітумів, які модифіковані полімерами.

У випадку незадовільного зчеплення бітуму з поверхнею кислих кам’яних матеріалів, що не дозволяє забезпечити необхідне значення коефіцієнта водостійкості, потрібно використовувати катіонні ПАР, активацію поверхні кам’яних матеріалів або інші технологічні заходи.

Кількість бітуму, яка необхідна для заповнення всіх пустот у мінеральній суміші

асфальтобетонний суміш бітум

де По – пористість ущільненої мінеральної суміші у % за об’ємом, яка дорівнює різниці між пористістю мінеральної суміші та залишковою пористістю асфальтобетону;

γо – об’ємна маса ущільненої мінеральної суміші.

Орієнтовний вміст бітуму у гарячих асфальтобетонних сумішах складає 5,0-7,5 % за масою для верхніх шарів покриттів; 4,5-6,5 % – для нижніх і підстильних шарів. У холодних асфальтобетонних сумішах орієнтовний вміст бітуму складає 3,5-6,5 %.

Щебінь та гравій. Для гарячих та холодних сумішей застосовується щебінь, який отримують при дробленні міцних масивних гірських порід, валунного каменю, та різних металургійних шлаків, що не розпадаються.

Щебінь повинен бути однорідним за міцністю. Вміст зерен пластинчатої форми не повинен перевищувати 10 % для сумішей типу А, 20 % – типів Б, Бх, 30 % – типів В, Вх. Кількість пилуватих та глинистих часток не повинна перевищувати 2 %.

Гравій, який застосовується для дроблення на щебінь, повинен мати розмір зерен не менше за 40 мм і містити зерен слабких порід не більше 10 % за масою.

Для приготування сумішей необхідно застосовувати щебінь або гравій фракції: 5-10 мм; 10-20 мм (15 мм); 20-40 мм. Дозволяється застосовувати щебінь і гравій у вигляді суміші суміжних фракцій.

Розмір фракцій щебеню та його природа мають значний вплив на коефіцієнт зчеплення колеса автомобіля з поверхнею асфальтобетонного шару. Так, вапняковий щебінь забезпечує гірше зчеплення колеса з покриттям у порівнянні з гранітним. Під дією навантаження він лущиться, внаслідок чого коефіцієнт зчеплення зменшується. Кращі результати дає застосування однорозмірного гранітного щебеню вузьких фракцій 5-10 мм; 10-15 мм; 15-20 мм. Не дозволяється застосовувати щебінь із глинистих (мергелистих) вапняків, глинистих піщаників та глинистих сланців.

Товщина ущільненого шару асфальтобетону повинна бути не меншою 2,5 діаметрів максимального розміру зерна щебеню.

Пісок. Пісок у суміші призначений головним чином для заповнення порожнин між більш крупними частинами, які складають кам’яний кістяк матеріалу. У піщаному асфальтобетоні пісок сам є кістяком.

Для асфальтобетонів головним чином застосовуються крупні піски з модулем крупності більше 2,5 та вмістом зерен крупніших за 0,63 мм більше 50 %.

До пісків пред’являються наступні вимоги: забрудненість органічними домішками не повинна перевищувати 5 %; вміст глинистих часток дрібніших 0,005 мм не більше 0,5 % для І та ІІ марок

Вміст зерен крупніших 5 мм у відсівах подрібнення гірських порід не повинен перевищувати 5 % за масою.

При застосуванні активованого піску підвищується його зчеплення з бітумом. Активований пісок готується у так званих вібромлинах відцентрованої дії. У млин завантажують пісок та 2-3 % вапна. Коли ротор млина обертається з кутовою швидкістю 3000 об/хв., частини піску ударяються одна об одну та об стінки статору. Поверхня піщинок дещо розпушується і слабо взаємодіє з вапном. Такий пісок суттєво краще взаємодіє з бітумом. Міцність асфальтобетону з таким піском в 2 рази вище звичайного.

Мінеральний порошок. Найкращі мінеральні порошки отримують із доломіту, вапняку, природного асфальту. Поруч із ними застосовують також золу, колосниковий пил.

Мінеральний порошок повинен мати достатньо тонкий помел (70 % частинок повинні проходити повз сито 0,071 мм) і міцне зчеплення з бітумом.

Як допускається використовувати мінеральний порошок:

для щільних АБ марки І – цемент низької активності не вище марки 300, за умови відповідності його гранулометричного складу вимогам до складу мінерального порошку;

для щільних АБ марки ІІ з гарячих та холодних сумішей, гарячих П і ПВ асфальтобетонів І і ІІ марки – молоті основні металургійні шлаки, а також низькоактивні цементи не вище марки 300;

для щільних АБ ІІ марки з гарячих сумішей, П і ПВ асфальтобетонів І та ІІ марок – порошкоподібні відходи промисловості.

Великі переваги перед звичайним мінеральним порошком має бітумований (активований) порошок. Його дроблять за допомогою ультразвуку у водяному середовищі або емульсії.

Застосування активованих порошків дозволяє знизити витрати в’яжучих, підвищити зручноукладальність та ущільнювальність асфальтобетонної суміші.