Асфальтобетон

Цветной асфальтовый бетон  состоит из мелкого щебня (5-7 мм), песка, минерального порошка, связующего, пластификатора и пигмента. В качестве вяжущего вещества в нем выступает  структурный элемент из связующего и минерального порошка с добавлениями пластификатора и пигмента. В качестве щебня применяют измельченные отходы белого мрамора и известняка. Песок  должен быть чистым и светлым, а минеральный  порошок - из тонко измельченного  белого мрамора. Связующим в цветном  асфальте обычно служат полимеры, полиэтилен, поливинилхлорид, и др. Из пигментов  более цветостойкими являются железный сурик, крон желтый, оксид хрома.

Цветной асфальтобетон применяют  для оформления площадей скверов, остановок  городского транспорта, пешеходных переходов  и других объектов города.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Составляющие материалы асфальтового бетона

При изготовлении асфальтобетонной массы используют щебень, гравий, песок, минеральный порошок и битум.

Щебень применяют из изверженных  и метаморфических горных пород  с пределом прочности при сжатии не менее 100,0-120,0 МПа или пород  осадочного происхождения с пределом прочности не менее 60,0-80,0 МПа (в водонасыщенном состоянии); для дробления горных пород на щебень чаще всего используют граниты, диабазы, базальты, известняки и доломиты, а также прочные  доменные шлаки. Щебень или гравий должны быть чистыми, разделенными по фракциям 20...40, 10... 20 и 5... 10 мм с морозостойкостью не менее Мрз25; в мягких климатических  условиях - не менее Мрз15 [8].

Песок природного происхождения  или полученный в результате дробления  горных пород с прочностью не ниже прочности щебня. Природные пески  должны быть разнозернистые, чистые с  модулем крупности более 2,0 и содержанием  пылевато-глинистых частиц не более 3% (по массе).

Минеральный порошок изготовляют  путем измельчения известняков  и доломитов с пределом прочности  при сжатии не менее 20,0 МПа, а также  доменных шлаков или асфальтовых  пород. По степени измельчения необходимо, чтобы порошок проходил (при мокром рассеве) через сито с отверстиями 1,25 мм, содержание же частиц мельче 0,071 мм было не менее 70% по массе, а частиц мельче 0,315 мм - не менее 90% [8].

Битумы бывают природные  и нефтяные. Природные являются продуктом  естественного видоизменения нефти. Они встречаются иногда в чистом виде, образуя озера, в виде твердых  скоплений - асфальтитов, но чаще пропитывают  горные породы - известняки, доломиты, песчаники. Содержание битрумав них 10-80%. Из этих пород битум получают путем  экстрагирования с помощью различных  растворителей.

В основном применяют нефтяные битумы. Их стоимость в 5-6 раз ниже природных.

По способу получения  нефтяные битумы делят на:

- остаточные (остаток после  отгонки из нефти бензина, керосина  и части масел);

- окисление (нефтяные  остатки окисляют кислородом  воздуха в конвекторах периодического  или непрерывного действия или  в трубчатых реакторах, называемые  окислительными колонками.

Кроме указанных компонентов  в процессе приготовления асфальтобетонной массы иногда добавляют ПАВ, улучшающие качество готового асфальтобетона. Эти  вещества позволяют удлинить сроки  строительного сезона, облегчить  технологические операции и увеличить  долговечность материала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технология производства  асфальтового бетона

2.1. Общие сведения

Производство асфальтобетонной массы осуществляется на специальных  заводах: стационарных и временных. Стационарный асфальтобетонный завод (АБЗ) выпускает массу в больших  количествах и предназначен для  строительства асфальтобетонных покрытий на крупных строительных объектах, работы на которых выполняют в  течение нескольких лет, например АБЗ  для строительства городских  дорожных покрытий. Временные АБЗ  предназначены для обслуживания асфальтобетонной массой небольших  объектов или крупных, но сильно растянутых в одном направлении, -- магистральных  автомобильных дорог и др.

Заводы по производству асфальтобетонной массы относятся к высокомеханизированным предприятиям. На современных заводах  достигнута полная механизация 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, помольный  цех для изготовления минерального порошка, цех битумного хозяйства, энергосиловое и паросиловое  отделения, складское хозяйство, ремонтно-механические мастерские и лаборатория при  отделе технического контроля качества [4].

Известно, что одним из важнейших компонентов асфальтобетонной смеси является минеральный порошок, без которого невозможно получить асфальтобетон, отвечающий требованиям ГОСТа. Для  получения минерального порошка  используется часть песчаной фракции  минерального состава асфальтобетонной смеси, предварительно прошедшей через  сушильный барабан, затем измельченной в мельнице, и поданной через накопительный  бункер в смеситель.

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. Иногда в  состав асфальтобетонной массы одновременно с битумом вводят поверхностно-активную добавку, дозируемую с помощью специального дозатора.

Наиболее часто используют лопастные смесители. Быстрое перемешивание  в смесителях этого типа достигается  при турбулентно-вращательном движении массы за счет повышенной частоты  вращения валов лопастей мешалки - до 200 об/мин. Облегчает и ускоряет перемешивание  песчаной асфальтобетонной массы предварительное  активирование минерального порошка  или введение активных добавок в  смеситель в период перемешивания. При производстве асфальтобетонной смеси используют ковшовые конвейеры. Их применяют для подъема материалов по вертикали на высоту до 50 м. На бесконечной  цепи установленной на двух звездочках, ведущей и ведомой, или бесконечной  ленте, установленной на двух барабанах, закрепляют рабочие органы - ковши. На таких элеваторах можно транспортировать как сыпучие, так и кусковые материалы. Сыпучие и мелкокусковые материалы  загружают предварительно в загрузочный  башмак, из которого его забирают ковши. Крупнокусковые материалы необходимо подавать непосредственно в ковши.

Элеваторы бывают быстроходные (со скоростью тягового органа 1,25-2,0 м/с) и тихоходные (со скоростью 0,4 - 1.0 м/с).

Ковши с цилиндрическими  днищами для транспортирования  сухих материалов (земли, песка, мелкого  каменного угля) и мелкими для  транспортирования плохо высыпающихся материалов (влажного песка, молотого гипса, извести, цемента).

Остроугольные ковши с  бортовыми направляющими применяют  для транспортирования абразивных и кусковых насыпных материалов.

Чтобы не остудить асфальтобетонную массу в пути следования к месту  ее укладки, кузов автомобиля-самосвала  рекомендуется покрывать брезентом, деревянными щитами и др.

Укладывают горячую массу  механическими укладчиками. Чем  выше температура воздуха и лучше  участок защищен от ветра, тем  больше длина укладываемой полосы. Так, например, при температуре более +25°С и хорошей защите от ветра  длина полос составляет 100-200 м, при +5-10°С она составляет 25-60 м. Самый  распространенный способ уплотнения горячей  массы при больших масштабах  строительства дорожных 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.

Реальные свойства асфальтобетона не остаются постоянными, так как  внешние условия могут быстро изменяться, а вместе с ними должны изменяться и свойства покрытия из асфальтового бетона. При обычной  температуре (20-25°С) четко проявляются  упруго- и эластичновязкие его  свойства, при повышенных температурах - вязкопластические, а при пониженных, отрицательных температурах асфальтобетон  становится упругохрупким телом. Но он чувствительно реагирует не только на колебания температуры (t°), но также  на изменение скорости (v) приложения механических усилий (нагрузки) или  скорости деформирования. Чем выше значения v, тем при более высоких  напряжениях разрушается асфальтобетон.

В производственных работах  обычно механическую прочность асфальтобетона 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) 50,5Ч50,5 или 71,4Ч71,4 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).

Из других технических  характеристик следует отметить 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).

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

При различных температурах и эксплуатационных воздействиях, работоспособность  асфальтобетона может описываться  различным» показателями его свойств. Из этого следует, что данный материал должен обладать определенным комплексом свойств, который, в свою очередь, определяется условиями эксплуатации дорожного  покрытия.

  Для обеспечения необходимой работоспособности, асфальтобетона количественные значения его свойств должны находиться в некоторой области, при выходе за пределы которой может наступить отказ (существенное ухудшение свойств). При этом долговечность может характеризоваться кинетикой изменения свойств асфальтобетона под воздействием эксплуатационных факторов.

 Таким образом, при  оценке долговечности, асфальтобетона  необходимо выбирать такие показатели  и условия, которые характеризует  напряженное состояние дорожного  покрытия при наиболее характерных  возможных причинах его разрушения. При этом целесообразно выделить  в самостоятельную группу все  основные показатели, которые характеризуют  напряженное состояние асфальтобетона  в определенный температурно-влажностный  период, К таким основным показателям  могут быть обнесены:

- предел прочности на  растяжение при изгибе при  +10 С и, модуль упругости при  +10 °С;

- коэффициент трещиностойкости, представляющий собой соотношение  прочностных и деформативных  свойств материала; 

- показатель износостойкости,  характеризующий сопротивляемость  асфальтобетона износу.

 

 Следует отметить, что  перечисленные показатели имеют  тенденцию к уменьшению своих  значений после воздействия на  асфальтобетон факторов, моделирующих  условия эксплуатации этого матери-ада  в слое дорожного покрытия - поэтому  данные показатели свойств асфальтобетона  должны определяться. После проведения  дополнительных испытаний в климатологической  камере в условиях искусственного  старения асфальтобетона.

Необходимо отметить, что  при проектировании составов асфальтобетонных смесей, свойства которых отвечают условиям их работы в конструктивных слоях дорожной одежды, необходимо учитывать, что:

- воздействие химически  агрессивной среды вызывает необратимые  изменения в структуре асфальтобетона. Уменьшается среднее количество  элементарных контактов в единице  объема и средняя прочность  единичного контакта;

- при агрессивном воздействии  противогололедных реагентов снижаются  структурно-механические свойства  асфальтобетона, увеличивается пористость, снижается прочность, наблюдается  шелушение и выкрашивание поверхности  асфальтобетона;

- наиболее агрессивной  по отношению к асфальтобетону  с химической точки зрения  является нитратная среда; 

- деструктивные процессы  в поверхностном слое материала  протекают динамичнее, чем во  всем объеме материала. 

Одной из главных причин ускоренного старения битума в асфальтобетонных покрытиях является несовершенство существующей высокотемпературной  технологии подготовки битума на отечественных  асфальтобетонных заводах. В процессе хранения, обезвоживания, нагрева происходит интенсивное старение битума и снижение его качественных показателей. Учитывая цепной характер процессов окисления, протекающих в битуме, интенсивность  старения не снижается и после  введения органического вяжущего в  асфальтобетонную смесь. Поэтому реализация на асфальтобетонных заводах конструктивных и технологических решений по внедрению низкотемпературной технологии подготовки битума позволит замедлить  старение асфальтобетонных покрытий и  повысить их усталостную долговечность.