Аэрационный способ перемещения

При аэрацнонном способе транспортирования пылевидных материалов расход электроэнергии намного ниже, чем при обычных механических способах перемещения. К достоинствам аэрационного способа следует отнести полную герметичность, исключающую потери материала и загрязнение окружающего воздуха, отсутствие движущихся изнашиваемых деталей, что значительно удешевляет эксплуатацию установки, а также легкость всей конструкции. К недостаткам относится необходимость придания аэрожелобу продольного уклона, что не всегда удобно.
Для транспортировки минерального порошка может быть использован в необходимых случаях, и комбинированный способ: подъем вверх ковшовыми элеваторами, а далее аэрожелобами.
Экономичность, простота конструкции и полная герметизация процесса транспортирования должны привлечь внимание работников асфальтобетонных заводов к аэрационному способу перемещения минерального порошка. Следует, однако, еще раз отметить, что в данном случае имеется в виду сухой, кондиционный минеральный порошок.
Аэрирование минерального порошка может с успехом применяться для подачи этого материала со склада в транспортные линии. В этом случае по дну склада прокладываются аэрокоробки.
Аналогичный способ, использованный на складах цемента, дал хорошие результаты.
Помимо того, что аэрирование минерального порошка сообщает ему текучесть, обеспечивающую перемещение, оно является также хорошим средством для рыхления слежавшегося материала. С этой точки зрения представляется также целесообразным оборудование больших бункеров, предназначенных для минерального порошка, аэрирующими приспособлениями. При необходимости эти приспособления могут включаться и рыхлить слежавшийся минеральный порошок.
Применяемые в настоящее время способы подачи минерального порошка со склада в транспортные линии характерны тем, что они не в полной мере ликвидируют ручной труд непосредственно на складе. Аэрационный способ совершенно исключает применение ручного труда.
Приготовление смесей в машинах с принудительным перемешиванием дает возможность улучшить качество перемешивания и одновременно избежать при этом воздействия горячих газов сушильного барабана на вяжущее. В этих машинах более длительное перемешивание, необходимое для улучшения свойств холодного асфальтового бетона, не скажется на свойствах вяжущего.
Важным элементом технологического процесса приготовления холодного асфальтового бетона является охлаждение смеси до ее складирования. Складирование горячей смеси, выходящей из смесителя с температурой 110-120° С, способствует ее «слеживанию». Поэтому перед поступлением на склад температура смеси должна быть снижена до 50-60° С. Достигается это одним из следующих способов.
1. Устройством так называемого барабанного охладителя, в котором смесь, выпущенная из мешалки, охлаждается под воздействием потока холодного воздуха, подаваемого вентилятором. Для улучшения условий охлаждения смеси внутри барабана устанавливаются лопасти. Из барабана охлажденная смесь выгружается в транспортные средства.
При приготовлении холодного асфальтового бетона в зимнее время на смесителе Д-138 сам барабан этой машины может быть одновременно использован как охладительный. Когда перемешивание закончено, выключается подача топлива к форсунке и воз-
Душное дутье форсунки охлаждает смесь во вращающемся бара- бане. В зимних условиях благодаря быстрому охлаждению стенок барабана температура смеси понижается быстрее.
2. Устройством дополнительной мешалки принудительного действия у асфальтобетонных машин Д-138, в которой выпущенных из смесителя материал дополнительно перемешивается и одновременно охлаждается.
3. Выпуском смеси из асфальтобетонной машины на движущуюся ленту транспортера. За время движения по ленте до места разгрузки снижается температура смеси.
Для области отрицательных температур особенностями релаксации напряжений, возникающих в асфальтовом бетоне вследствие температурного градиента или неравномерных поднятий оснований дорожной одежды, определяется склонность покрытий к возникновению трещин. Если, например, возникающие напряжения окажутся полностью или в значительной степени отрелаксированными к концу периода резкого снижения температуры, то вероятность возникновения трещин в этом случае будет ничтожной.
Несмотря на очевидное значение рассматриваемого вопроса, исследования в этой области почти отсутствуют. Известны лишь исследования релаксации напряжения в асфальтовом бетоне при отрицательных температурах, предпринятые Н. М. Распоповым и А. М. Богуславским. Н. М. Распоповым сопоставлялись скорости нарастания и релаксации напряжений при понижении температуры. Однако работа содержит небольшое количество данных и дальнейшего развития не получила.
Применительно к другим упруго-вязким материалам различные аспекты этого вопроса исследовались достаточно подробно. В основном исследованию подвергались весьма малые образцы и поэтому методика их проведения не может быть применена для асфальтового бетона. Особенности приборов, необходимых для исследования релаксации — напряжений, рассмотрены в работах.
В проведенном нами исследовании релаксации напряжений в асфальтовом бетоне (совместно с Э. А. Казарновской) была применена испытательная машина МРС-250.
Песчаный асфальтобетон известен как наиболее ранний битумоминеральный материал, получивший применение в строительстве дорожных покрытий. Однако с ростом интенсивности движения автомобильного транспорта большое распространение получают щебеночный и гравийный асфальтобетоны. В последние годы к песчаному асфальтобетону снова проявляется большой интерес дорожников во многих странах мира.
Большие масштабы дорожного строительства и наличие песчаных материалов в СССР выдвигают как одну из наиболее актуальных задач — широкое применение, песчаного асфальтобетона. В связи с этим целесообразно рассмотреть некоторые вопросы, связанные с его применением.
Основные положительные особенности этого материала:
1. Стоимость песчаного асфальтобетона, как правило, значительно ниже стоимости других видов плотного асфальтобетона.
2. Для приготовления песчаного асфальтобетона не требуется дефицитного для многих районов СССР каменного материала фракционированного щебня прочных горных пород, который необходим для приготовления мелко- и среднезернистого асфальтобетонов.
3. По устойчивости против износа и коррозии этот материал не только не уступает, а часто превосходит мелкозернистые асфальтобетоны.
Положительная особенность песчаного асфальтобетона, во многом определяющая его высокие эксплуатационные свойства, состоит и в том, что по своей структуре он является наиболее однородным материалом среди всего семейства асфальтовых бетонов. В однородном материале равномерно распределяются возникающие напряжения, что значительно улучшает условия его работы в дорожном покрытии. Этим объясняется тот факт, что по износоустойчивости, а также по устойчивости против коррозийного воздействия влаги и знакопеременных температур покрытия из песчаного асфальтобетона успешно конкурируют с покрытиями из щебенистого асфальтобетона.
Из приводимых данных видна существенная разница в свойствах песчаных асфальтовых бетонов, приготовленных с активированными и неактивированными порошками:
1. Процессы структурообразования протекают в теплых асфальтовых бетонах с активированными порошками значительно интенсивнее. Это отчетливо видно по нарастанию плотности, прочности и водоустойчивости. Для этих асфальтовых бетонов характерна высокая водоустойчивость в раннем возрасте. Это приобретает большое значение, поскольку это свойство асфальтовых бетонов теплого типа оказывает большое влияние на скорость формирования дорожного покрытия.
Получению высоких показателей асфальтовых бетонов с активированными порошками в раннем возрасте (помимо отмечавшихся выше факторов) способствует их высокая уплотняемость.
2. Асфальтовые бетоны с активированными порошками отличаются более высокой плотностью, прочностью, теплоустойчивостью и, особенно, морозоустойчивостью.
3. Как и в горячем асфальтовом бетоне, отмечается резкое снижение количества битума при применении активированного порошка.
Холодный асфальтовый бетон. Как и в предыдущем случае, были исследованы асфальтовые бетоны одинакового гранулометрического состава- с активированными (А-6) и неактивированными (А-1) порошками и тем же разжиженным битумом (С, = = 145 сек).
Смеси были приготовлены при температуре не выше 70-75° С, а затем охлаждены до комнатной температуры. Через 24 ч из них были изготовлены образцы. Условия формования приняты обычные для холодного асфальтового бетона; комнатная температура, давление — 400 кГсм2, время выдерживания образца под нагрузкой — 3 мин.
На следующий день образцы были испытаны по стандартной методике, а также с предварительным прогревом при температуре 90° С в течение 2 ч.
Проведенными недавно исследованиями установлено, что принятый в настоящее время режим перемешивания в лопастных мешалках как по длительности перемешивания, так и по порядку загрузки материалов в мешалку не является оптимальным. Выше уже рассматривалось влияние времени перемешивания на физико-механические свойства асфальтового бетона.
В. Я. Мещеряков и П. В. Коновалов, а также В. Н. Кононов и Я. А. Грибков установили, что при загрузке минерального порошка после того как песок и щебень уже перемешаны с битумом значительно улучшаются условия перемешивания: при прочих равных условиях сокращается время, необходимое для этого, и улучшаются физико-механические свойства асфальтового бетона.
Выпускаемая асфальтобетонная смесь должна иметь температуру от 140 до 180° С. В прохладное время и при дальних перевозках необходимо придерживаться верхнего предела. Для литых смесей, укладываемых вручную, следует придерживаться верхнего температурного предела при любой погоде.
Отличие технологического процесса приготовления холодного асфальтового бетона касается температурного режима. Так как в холодном асфальтовом бетоне используются вяжущие материалы с пониженной вязкостью, температура смеси должна быть ниже, чем для смесей, применяемых в горячем состоянии, и составляет обычно 110-120 С.
К моменту объединения с битумом минеральные материалы должны быть просушены и иметь температуру в пределах, допустимых для смеси. Вяжущие материалы нагреваются до допустимых для них температур.
В связи с тем, что в состав холодного асфальтового бетона обычно входит большее количество мелких фракций и меньшее количество битума, для равномерного объединения материалов требуется более тщательное перемешивание. С этой точки зрения более приспособленными для производства холодного асфальтового бетона являются смесители с принудительным перемешиванием. Они позволяют также избежать излишнего перегрева вяжущего материала во время перемешивания.
Исправление поперечного профиля путем укладки выравнивающего слоя иногда имеет место при использовании в качестве оснований старых каменных покрытий. Следует иметь в виду, что такой способ выравнивания приводит к перерасходу асфальтобетонной смеси и не всегда экономически оправдан.
Для устройства выравнивающего слоя рекомендуется применять асфальтобетонные смеси с наибольшим размером щебня 25 мм (обычно без минерального порошка).
Прочное сцепление асфальтобетонного покрытия с основанием является одним из условий устойчивости покрытия против сдвигающих усилий, появляющихся при движении транспорта.
Надлежащее сцепление создается за счет шероховатости поверхности основания и обработки его битумом или битумными материалами. В ряде случаев принимаются специальные меры для повышения шероховатости поверхности основания (бетонные основания, старые брусчатые и мозаиковые мостовые).
При использовании в качестве основания старой брусчатой или мозаиковой мостовой, находившейся длительное время в эксплуатации, целесообразно предварительно перемостить брусчатку или мозанковую шашку постелью вверх: в результате длительной эксплуатации лицевая сторона брусчатки шлифуется, становится слишком гладкой и не обеспечивает надлежащего сцепления с асфальтобетонным покрытием. Особое значение это имеет из участках со значительными продольными уклонами.
Хорошее сцепление должно быть создано не только между покрытием и основанием, но и между слоями покрытия.
Очистка основания и обработка его поверхности битумными материалами. Одним из непременных условий получения надлежащего сцепления асфальтобетонного покрытия с основанием является тщательная очистка последнего от грязи и ныли.
Наивысшие показатели механической прочности (при данном оптимальном количестве битума) можно получить только при определенной интенсивности перемешивания.
Если смесь, содержащую оптимальное количество битума, соответствующее обычному времени перемешивания 1 мин., перемешивать в течение большего времени, например 3-4 мин., то она окажется чрезмерно пластичной; показатель водонасыщения снизится ниже допустимого предела, прочность также понизится, особенно при температуре +50° С; ухудшится показатель теплоустойчивости.
Асфальтобетонные смеси с увеличенным временем перемешивания (с соответствующим снижением количества битума) отличаются повышенной удобообрабатываемостью и уплотняемостью.
Смеси были приготовлены в асфальтобетонной машине Д-152. В песчаном асфальтовом бетоне содержание битума было принято меньше на 1%, а в мелкозернистом — на 0,8%, чем в соответствующих смесях, обычно перемешиваемых в течение 1 мин.
Проверка качества асфальтового бетона, приготовленного при длительном перемешивании (с соответствующим снижением количества битума), осуществлена на ряде опытных участков. Во всех случаях обращают на себя внимание значительно лучшая удобообрабатываемость и уплотняемость таких смесей.
Коэффициент уплотнения составляет 1,30-1,35, а в некоторых случаях доходит до 1,35-1,40 (в среднем на 0,03-0,05 выше но сравнению с однотипным асфальтовым бетоном, который перемешивался 1 -1,5 мин.).
Сопоставляются показатели свойств песчаного асфальтового бетона, уложенного на одном из опытных участков (время перемешивания 3,5 мин., содержание битума 6,2%), и однотипного асфальтового бетона, выпущенного в тот же день, из тех же материалов (время перемешивания 1 — 1,5 мин., содержание битума 7,0%).
Наиболее ощутимо проявляются свойства активированных минеральных порошков в асфальтовых бетонах.
Для исследований был принят песчаный асфальтовый бетон, являющийся наиболее однородным материалом, в котором более отчетливо проявляются особенности взаимодействия битума с минеральным порошком. Во всех случаях применялись одинаковые по гранулометрическому составу минеральные смеси, удовлетворяющие требованиям оптимальной плотности.
Для приготовления асфальтобетонных смесей был использован песок Дмитровского карьера, битум БН-П-У (согласно ГОСТ 1544-52) Московского нефтеперерабатывающего завода со следующими показателями:
глубина проникания при 25° С — 92; » » » 0°С- 8;
температура размягчения по К и Ш — 50° С;
растяжимость при 25° С — 78 см.
Для приготовления асфальтобетонных смесей с битумами пониженной вязкости битум БН-П-У разжижался соответствующим количеством жидкого битума Б-6 (ГОСТ 1972-52) этого же завода (вязкость по стандартному вискозиметру Cg0 = 162 сек).
Как видно из приводимых данных, применение активированных порошков вызывает существенное повышение прочности асфальтового бетона при температуре + 50° и увеличение теплоустойчивости. При этом резко снижается битумоемкость смесей. Особенно эффективным оказался порошок П-6, обработанный в процессе размола активирующей смесью, состоящей из битума БН-Ш-У и поверхностно-активной добавки ФР (взятых в весовом соотношении 1:1). На основе этого порошка, имеющего наименьшую пористость (20,3%), получен асфальтовый бетон, в котором пористость минеральной части составляет минимальную величину-13% против 18,2% у асфальтового бетона, приготовленного с неактивированным порошком. Это в свою очередь обусловило резкое снижение количества свободного битума в асфальтовом бетоне: общий расход битума снизился на 24% с учетом количества битума, затраченного на обработку порошка. На основе этого минерального порошка оказалось возможным приготовить с маловязкими битумами асфальтовые бетоны, характеризующиеся высокими показателями прочности при температуре + 50° С.
Плотность асфальтового бетона характеризуется величиной остаточной пористости, определяемой соотношением объемного и удельного весов. Косвенным показателем плотности является величина водонасыщения, которая регламентируется пределами от 1 до 5% объема в зависимости от типа асфальтового бетона (согласно ГОСТ 9128-67). Нижний предел водонасыщения нормируют, исходя из соображений обеспечения деформационной устойчивости при высоких температурах.
Для южных районов страны величина водонасыщения может быть принята по верхнему допускаемому пределу. Для районов с избыточным увлажнением и частыми оттепелями, для которых коррозионная устойчивость является одним из решающих условий долговечности покрытия, желательно применять асфальтовые бетоны с остаточной пористостью и водонасыщением, приближающимися к нижним допускаемым пределам.
В последнее время наблюдаются совершенно неоправданные тенденции к применению так называемых открытых асфальтобетонных и других битумо-минеральных смесей (характеризующихся повышенной пористостью в уплотненном состоянии) для устройства верхних слоев дорожной одежды. Опыт эксплуатации и наблюдения за поведением покрытий с различной пористостью показывают, что в центральных районах СССР, характеризующихся часто повторяющимися знакопеременными температурами, чрезмерно пористый асфальтовый бетон быстро разрушается. Это же подтверждается и проведенными исследованиями зависимости морозо- и водоустойчивости асфальтового бетона от его пористости.
В этой связи следует отметить, что даже в условиях Франции, отличающейся достаточно теплым климатом, по мнению Дюрье, «ненормально и часто опасно оставлять в течение долгого времени покрытие с пористостью выше 2,3 или 4%».
Водонасыщаемость асфальтового бетона регламентируется пределами от 1 до 3 и/о объема (для городских дорог и дорог в южных районах СССР -в пределах от 1,5 до 3%). Как уже указывалось, нижний предел водонасыщения нормируется исходя из соображений обеспечения деформационной устойчивости при высоких температурах.
По указанным выше соображениям, для асфальтовых бетонов с большим содержанием щебня (50-60%) и небольшим количеством минерального порошка верхний предел водонасыщения может быть увеличен на 1%.
Для южных районов страны величина водонасыщения может быть принята по верхнему допускаемому пределу. Для районов с избыточным увлажнением и частыми оттепелями, для которых коррозионная устойчивость является одним из решающих условий долговечности покрытия, желательно применять асфальтовые бетоны с остаточной пористостью и водонасыщением, приближающимися к нижним допускаемым пределам.
Что же касается степени уплотнения покрытия, то она характеризуется обычно соотношением объемных весов образцов-вырубок, взятых из покрытия, и стандартных переформованных лабораторных образцов (уплотненных под максимальной для данной смеси нагрузкой). Объемный вес образца-вырубки должен быть не ниже 0,97-0.99 объемного веса стандартных переформованных образцов.
В зависимости от прочности сцепления битума с поверхностью минеральных частиц асфальтовый бетон при одной и той же пористости будет иметь различную водоустойчивость. Чем лучше сцепление, чем устойчивее пленка битума на поверхности каменного материала, тем выше водоустойчивость асфальтового бетона.
Применение материалов, не имеющих хорошего сцепления, приводит к получению недостаточно водоустойчивого асфальтового бетона.
Из-за большой подвижности асфальтобетонной смеси под вращающимися вальцами катка на уплотняемом покрытии могут появиться трещины и наплывы (наслоения). Особенно часто такие явления можно наблюдать при укатке песчаных асфальтобетонных смесей, имеющих высокую температуру.
Практически установлено, что наиболее эффективное уплотнение асфальтобетонной смеси обычными катками происходит в интервале температур от 120 до 80° С. Если остывшая смесь имеет температуру ниже 60-70° С, то ее невозможно уплотнить даже тяжелыми катками.
На качество уплотнения и на ровность готового покрытия оказывает влияние температурная неоднородность укладываемой смеси. Если порции асфальтобетонной смеси, уложенные в покрытие рядом, будут иметь резко отличающуюся друг от друга температуру, то условия уплотнения такого слоя будут различными. Впоследствии это вызывает неровности покрытия. Укатку следует начинать, как правило, сразу же после укладки. Разложенная и неуплотненная асфальтобетонная смесь быстро охлаждается. Снижение температуры смеси, уложенной вручную, но неуплотненной, составляет в летнее время ориентировочно 1-5° в минуту. Охлаждение укатываемой смеси происходит значительно медленней и составляет приблизительно 0,5° в минуту.
Асфальтобетонная смесь, уложенная асфальтоукладчиком, благодаря полученному начальному уплотнению охлаждается до начала уплотнения катком примерно на 1° в минуту. В прохладное осеннее время разложенная и неуплотненная смесь быстро охлаждается, теряя 5-7° в минуту. Поэтому при производстве работ в прохладное время укатку покрытия следует производить непосредственно за укладкой, причем использовать главным образом тяжелые катки.
Были исследованы песчаные асфальтовые бетоны с активированными и неактивированными порошками одинакового гранулометрического состава. Важно было сопоставить характер изменения вязкости названных асфальтовых бетонов в зависимости от вязкости применяемого битума. Для этой цели были исследованы асфальтовые бетоны, приготовленные на битуме БН-П (пе-нетрация 92) Люберецкого нефтеперерабатывающего завода и на битуме БН-І (пенетрация 174). Для того чтобы исключить влияние исходного сырья, битум БН-І был получен разжижением битума БН-И. В качестве разжижителя использован жидкий битум с вязкостью (по стандартному вискозиметру) Cg0 =83 сек того же завода. Количество разжижителя 25%. Количество битума в асфальтовых бетонах: с активированным порошком 4,6%, с неактивированным порошком 6,7%. Был использован упоминавшийся выше активированный порошок А-6 и однотипный неактивированный A-I.
Прозвучиванию подвергались асфальтобетонные образцы размером 4X4X16 см (по наибольшему измерению). Акустический контакт между торцами образца и пьезодатчиками осуществлялся через тонкий слой смазки. Считалось, что потери звуковой энергии, связанные с прохождением ультразвука через контактный слой, были постоянны на всех стадиях эксперимента и поэтому не учитывались. В данном случае были применены ультразвуковые датчики с частотой собственных колебаний 933 кгц.
В асфальтовых бетонах с неактивированным порошком вязкость уменьшается с повышением температуры более интенсивно, чем в асфальтовых бетонах с активированным порошком. Особенно это выражено в смесях с менее вязким битумом БН-І. При низких температурах различие в вязкости сопоставляемых асфальтовых бетонов (с одинаковыми битумами) ничтожно. При наивысших температурах ( + 60° С) в обоих случаях асфальтовые бетоны с активированным порошком характеризуются более высокой вязкостью. Сопоставляемые асфальтовые бетоны существенно различаются по теплочувствительно-сти. Особенно резко это ощущается в асфальтовых бетонах на битуме БН-І. В этом случае коэффициент теплочувствительности — асфальтового бетона с неактивированным порошком в 4 с лишним раза выше, чем у однотипного асфальтового бетона на активированном порошке.
Продукт совместного размола песка с известняковым отсевом при определенных соотношениях этих материалов является по существу готовым полуфабрикатом, который после объединения с битумом обеспечивает получение асфальтобетонной смеси. Нетрудно видеть, что в этом случае существенно упрощается технология приготовления асфальтобетонной смеси за счет полного исключения процессов, связанных с приготовлением (в шаровой мельнице) и транспортировкой минерального порошка. Качество же перемешивания минеральных материалов значительно лучше, чем при обычной технологии.
Приготовленные асфальтобетонные смеси (как из активированного известью песка, так и из продукта совместного размола песка с известняковым отсевом) были уложены на опытных участках покрытия.
Асфальтобетонные смеси из активированного известью песка обнаружили хорошую удобообрабатывае-мость (укладка производилась вручную и асфальтоукладчиком) и исключительно высокую уплотняемость при укатке. После нескольких проходов катка уложенный слой приобретал большую плотность. Покрытие по внешнему виду отличается большой однородностью.
Описанная выше экспериментальная установка не приспособлена к широкому проведению опытных работ, поскольку она не была включена в технологическую линию асфальтобетонного смесителя.
В 1964 г. создана другая экспериментальная установка для активации песка, работающая в составе асфальтобетонного смесителя Д-325.
Высушенные и доуплотненные образцы из асфальтовых бетонов, содержащих активированные порошки, имеют улучшенные физико-механические показатели. Так же как и в горячих асфальтовых бетонах, здесь проявляются более плотная упаковка минеральных зерен и повышенное структурирование битума.
Иллюстрируют изменение прочности асфальтобетонных образцов в зависимости от величины уплотняющей нагрузки. Асфальтобетонные смеси были приготовлены на эмульсии МХГ и КП. Характер изменения прочности связан с устойчивостью битумной эмульсии. В случае применения средне-распадающейся эмульсии на мыле хлопкового гудрона (МХГ) отмечается плавное нарастание прочности. Такой же характер имеет и кривая изменения плотности в зависимости от величины уплотняющей нагрузки. В смесях на такой эмульсии происходит распад эмульсии в процессе перемешивания с минеральными материалами. Битум, выделившийся из эмульсии, сообщает смеси, на стадии ее уплотнения (при формовании образцов), характерные вязко-пластичные свойства. Частицы битума фиксируются на поверхности минеральных частиц. В смесях же, приготовляемых на основе медленно распадающейся эмульсии (КП), общее количество жидкой фазы в начальный пе- риод несколько выше. При сравнительно малых давлениях (25-50 кГсм2) прочность резко повышается. При дальнейшем увеличении уплотняющей нагрузки прочность остается примерно одинаковой. Такой же характер имеет зависимость плотности минеральной части асфальтобетонных образцов от уплотняющей нагрузки.
Графики иллюстрируют интенсивность процессов структурообразования в асфальтовых бетонах на активированном и неактивированном минеральных порошках при выдерживании образцов на воздухе до 30 суток. В обоих случаях для приготовления асфальтобетонных смесей была принята эмульсия МХГ. Особенно ощущается пониженная прочность водонасыщенных образцов асфальтового бетона- с неактивированным минеральным порошком. Малопрочные структурные связи в этом асфальтовом бетоне существенно снижаются в условиях водонасыщения под вакуумом (водонасыщению подвергались образцы различного возраста).
Объемный вес подбираемой минеральной смеси должен быть наибольшим.
Из подобранной минеральной смеси и битума изготовляют опытные асфальтобетонные смеси. Обычно готовят 3-4 смеси с разным содержанием битума, назначаемого в пределах, (с интервалом 0,5%). Смеси приготовляют в лабораторных мешалках при определенном времени перемешивания.
Минеральный материал предварительно просушивают и нагревают до температуры +160° С, а битум обезвоживают путем выпаривания и нагревают до той же температуры.
Из полученных смесей приготовляют стандартные цилиндрические образцы для испытаний. Для каждой смеси определяется объемное водонасыщение и сопротивление сжатию при температурах + 50 и +20° С.
Количество битума, содержащегося в смеси, которая имеет наилучшие результаты испытаний, соответствующие техническим требованиям, считается оптимальным.
После установления оптимального количества битума из выбранной смеси изготовляют контрольные образцы, подвергая их всесторонним испытаниям, согласно требованиям ГОСТа. На основании результатов испытаний устанавливают окончательный состав асфальтового бетона и его соответствие техническому заданию.
Методика подбора состава холодного асфальтового бетона та же, что и для смесей, применяемых в горячем состоянии. Гранулометрический состав подбирается по тем же кривым оптимальной плотности, но в данном случае, в связи с меньшей вязкостью битума, количество мелких фракций (мельче 0,071 мм) в смеси должно быть большим, чем в смесях, применяемых в горячем состоянии. Количество частиц мельче 0,71 мм принимается ближе к верхнему пределу. Наибольший размер частиц — обычно 6-8 мм.
В качестве примера дано сопоставление свойств песчаного асфальтобетона с высевками (смесь № 1) и без них (смесь № 2). Повышение сцепления асфальтобетона за счет применения более вязких битумов (а точнее- битумов, обладающих более высокой когезионной прочностью) возможно только до определенных пределов. Выбирая вязкость битума, практически ориентируются не на максимальную прочность, а на оптимальную, при которой достигаются как достаточная сдвигоустойчивость при высоких температурах, так и необходимая деформативная способность при низких. Для центральных районов СССР наиболее приемлемыми являются битумы БНД-90130 и БНД-6090. В южных районах, а также для грузонапряженных дорог в центральных районах целесообразно применять битумы БНД-4060 и БНД-6090. При использовании битумов, выпускаемых в соответствии с ГОСТ 1544-52 для песчаного асфальтобетона, необходимо применять только битумы улучшенных марок.
Повышение степени структурирования битума. Если сопоставить особенности песчаного и щебенистого асфальтобетонов, становится очевидным, что роль сцепления в первом из них значительно выше, чем во втором. Следовательно, отношение количества порошка к количеству битума в песчаном асфальтобетоне должно быть больше, чем в щебенистом. В среднем количество битума в песчаном асфальтобетоне составляет от 6 до 8%, а количество минерального порошка (частиц мельче 0,071 мм) — 15-17%. Во всяком случае количество порошка должно быть достаточно для обеспечения прочности асфальтобетона на сжатие при температуре + 50° С в пределах 12-16 кгсм2 (в зависимости от условий движения транспорта). Требования к прочности песчаного асфальтового бетона должны быть на 20- 30% выше, чем для щебеночного.
Однослойные покрытия имеют толщину от 3,5 до 5 см. Толщина слоев назначается конструктивно. В двухслойных покрытиях нижний слой устраивается для компенсации мелких неровностей основания и для повышения общей устойчивости покрытия, главным образом против сдвиговых деформаций. Он является переходным по жесткости между верхним слоем покрытия и основанием.
Нижний слой устраивается обычно из жестких асфальтобетонных смесей, главным образом крупнозернистых, причем для уменьшения стоимости — без минерального порошка или же с небольшим его количеством.
Для увеличения жесткости нижнего слоя допускается применение в асфальтобетонной смеси более жесткого битума по сравнению с используемым для устройства верхнего слоя.
Количество фракций крупнее 2 мм в крупнозернистом асфальтовом бетоне, применяемом для устройства нижнего слоя, колеблется в пределах от 50 до 75%. При этом наибольший размер частиц не должен превышать 0,7 проектной толщины слоя. Большое количество щебня в асфальтобетонной смеси повышает устойчивость нижнего слоя, а также уменьшает требуемое количество е битума. Это способствует также получению шероховатой поверхности, что улучшает сцепление с верхним слоем покрытия. Расход битума в асфальтобетонной смеси для нижнего слоя обычно составляет 5-6%.
Условия работы верхнего слоя асфальтобетонного покрытия являются более сложными. Верхний слой подвергается не посредственному воздействию транспорта, а также атмосферным влияниям. Он должен хорошо противостоять передающимся на него вертикальным и горизонтальным усилиям (достигающим в верхнем слое максимальных значений) и быть устойчивым против истирающего действия колес. Требования, предъявляемые к асфальтовому бетону для устройства верхнего слоя дорожных покрытий, рассмотрены выше.
Последний, хотя и является наиболее сдвигоустойчивым, однако, по своей структуре принадлежит к числу неоднородных материалов. Отдельные щебенки в данном случае могут рассматриваться как элементы структурной неоднородности, вследствие чего они являются своего рода «концентраторами» напряжении, возникающих в слое асфальтобетона. Зоны сопряжений растворной части с поверхностью щебенок представляют собой наиболее уязвимые места в щебеночном асфальтобетоне. Особенно это проявляется при использовании щебня кислых пород, обладающих плохим сцеплением с битумами. В таких случаях резко снижается водоустойчивость и морозоустойчивость асфальтового бетона. Именно поэтому на дорожных покрытиях, сделанных из щебеночных асфальтобетонов чаще наблюдаются процессы выкрашивания, охватывающие большие площади и неизбежно приводящие к преждевременному разрушению покрытий.
Дорожные покрытия из песчаного асфальтобетона являются наиболее гигиеничными по сравнению со всеми другими типами дорожных покрытий. Они легко очищаются от пыли и грязи. Это обстоятельство приобретает особое значение для городских дорог.
Если применять для приготовления песчаного асфальтобетона высевки, получаемые при дроблении прочных горных пород, покрытие приобретает еще одно важное эксплуатационное свойство: высокое сцепление с автомобильными шинами. В этом случае коэффициент сцепления часто оказывается выше, чем у покрытий из щебеночных асфальтобетонов, так как резко увеличивается число контактов в зоне сопряжения автомобильного колеса с поверхностью покрытия.
Надлежащая шероховатость поверхности покрытия может быть получена и при использовании асфальтобетона, приготовленного на основе естественных песков. Это достигается обогащением поверхностного слоя щебня (желательно «черным») путем его втапливания в процессе уплотнения. Расход щебня (фракции 5-7 мм) составляет около 10-12 кг/м2, что в 4-5 раз меньше расхода щебня в мелкозернистом асфальтобетоне (обладающего необходимым сцеплением с автомобильными шинами).
В этих случаях перегрев (как в смысле продолжительности, так и в превышении заданной температуры) является особенно опасным для долговечности покрытия.
Па коррозионную устойчивость оказывает также влияние влажность минеральных материалов в момент их объединения с битумом.
Хорошее, устойчивое сцепление битумной пленки с поверхностью минеральных частиц, необходимое для получения водоустойчивого асфальтового бетона, предполагает, что оба материала (битум и каменный материал) обезвожены. Минеральный материал должен быть не только нагрет до требуемой температуры, но и хорошо просушен.
При одинаковых условиях нагрева слишком влажных материалов часть влаги может оставаться в наиболее мелком минеральном материале — в песке и минеральном порошке. Эта влага, адсорбированная на поверхности минеральных частиц, препятствует хорошему сцеплению с битумной пленкой, вследствие чего снижаются водоустойчивость, а с нею и морозоустойчивость асфальтового бетона. Исследованиями И. А. Рыбьева установлено, кто коэффициент водоустойчивости асфальтового бетона, приготовленного из недостаточно просушенных материалов, может снижаться почти вдвое.
Необходимо отметить, что коррозионная устойчивость покрытия зависит и от условий производства работ. При работе в сырую погоду асфальтобетонная смесь впитывает в себя значительное количество влаги. Вследствие этого при уплотнении покрытия в нем оказывается защемленная влага, понижающая водоустойчивость асфальтового бетона.
Особенно отрицательно влага влияет на качество покрытия, уложенного в период осенних дождей, так как при отрицательных температурах она замерзает.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть