Особенности устройства двухслойного покрытия

Если асфальтобетонное покрытие устраивается двухслойным, то работы желательно организовать так, чтобы не создавался длительный перерыв между укладкой нижнего слоя и верхнего.
Если на асфальтобетонном заводе имеются два смесителя, то наиболее целесообразно организовать работу таким образом, чтобы одновременно укладывались нижний слой и верхний с некоторым разрывом. Опережение фронта нижнего слоя должно быть в пределах одной смены. В этом случае с одного смесителя выпускается крупнозернистая асфальтобетонная смесь для устройства нижнего слоя, а с другого смесь для верхнего. Такая организация работы обеспечивает получение наиболее доброкачественного покрытия с хорошим сцеплением верхнего слоя с нижним. При этом почти не требуется специальной обработки поверхности нижнего слоя битумом. Укладку верхнего слоя можно производить после того, как нижний остынет.
Длительный перерыв в укладке, при котором нижний слой продолжительное время остается открытым, приводит к загрязнению его поверхности. Кроме того, интенсивное движение автомобильного транспорта по нижнему слою делает поверхность гладкой, шлифованной. Все это ухудшает условия сцепления с верхним слоем.
Перед устройством верхнего слоя поверхность нижнего должна быть тщательно очищена и обработана битумом или битумными материалами. Если на поверхности нижнего слоя обнаружены неровности, они должны быть исправлены асфальтобетонной смесью (уплотняемой катком) до укладки верхнего слоя. Следует учесть, что не устраненные вовремя неровности нижнего слоя, как правило, также повторяются на верхнем.- Если нижний слой асфальтобетонного покрытия остается на зимний период без верхнего, рекомендуется применять так называемые заполненные крупнозернистые смеси, содержащие некоторое количество минерального порошка. Нижний слой, устроенный из такого, более плотного асфальтового бетона, окажется и более устойчивым в неблагоприятный зимне-весенний период. Все появляющиеся весной деформации нижнего слоя следует ликвидировать.
Опыт длительной эксплуатации подобных покрытий показал, что с течением времени они приобретают гладкую, «шлифованную» поверхность. В связи с этим при увлажнении такое покрытие становится чрезмерно скользким. Этот недостаток холодного асфальтового бетона можно устранить введением в состав минеральной части 20-25% песка или гранитных высевок. Покрытие, сделанное из такого асфальтового бетона, обладает достаточной шероховатостью.
В настоящее время выпускается холодный асфальтовый бетон, имеющий один из трех видов минеральных материалов: измельченный известняк, смесь измельченного известняка и песка (до 30%), смесь гранитных или других прочных высевок (около 60%), песка (около 20%) и минерального порошка (около 20%).
Во всех трех смесях должно быть не менее 15-20% фракций мельче 0,074 мм. Если в составе измельченного известняка недостаточно этих фракций, то в первые два состава также добавляется необходимое количество минерального порошка.
Для холодного асфальтового бетона допускается водонасыщение, несколько большее, чем для смесей, укладываемых в горячем состоянии. Это объясняется тем, что по мере уплотнения асфальтового бетона в покрытии его водонасыщение будет снижаться. Кроме того, при снижении норм водонасыщения увеличится слеживаемость смеси из-за большего количества битума.
Нижний предел водонасыщения также регламентируется, так как применение менее вязких битумов обусловливает склонность холодного асфальтового бетона к образованию сдвигов, наплывов и волн. При употреблении более жирных смесей (имеющих меньшее водонасыщение) эти явления будут усиливаться, не говоря об их большей слеживаемости.
Весьма важно для холодных асфальтобетонных смесей, испытание на набухание, так как мелкие фракции занимают в нем значительный удельный вес.
Однако порошок с гидрофобными свойствами (что устанавливалось по его флотирующей способности) продолжал выходить еще 8-10 час. после прекращения подачи в мельницу гидрофобизующей смеси. Совершенно очевидно, что в этом случае обработка порошка происходила ничтожным количеством гидрофобизующей. смеси, оказавшейся в барабане мельницы. По цвету же порошок не отличался от обычного необработанного.
Из технологии производства гидрофобного цемента также известно, что добавка в цемент во время размола цементного клинкера ничтожных количеств поверхностно-активных веществ 0,1 — 0,3% от веса цемента) сообщает необходимую гидрофобноеть цементу.
Таким образом, показатель покрытия поверхности зерен битумом хотя и является важным с точки зрения оценки равномерности распределения битума, не может служить мерой эффективности процесса активации.
Как и при исследовании предыдущей серии порошков, в данном случае также были изучены свойства песчаного асфальтового бетона. Для его приготовления был использован песок Дмитровского карьера и битум Люберецкого НПЗ, характеристика которого приведена выше.
В смесях с активированным порошком резко повысилась прочность, особенно при температуре +50° С. Интересно отметить, что с понижением вязкости битумов в интервале от марки БН-П до марки БН-0 эта прочность изменилась незначительно, тогда как в смесях с не активированным порошком в этом же интервале произошло резкое снижение прочности. Создается впечатление, что первичный контактный слой битума, нанесенный на поверхность частиц минерального порошка в процессе размола, и определяет, в основном, прочностные свойства песчаного асфальтового бетона. Вязкость битума, введенного во время приготовления асфальтобетонной смеси (в пределах марок БН-П БН-0), не оказывает уже столь решающего влияния на прочность системы.
Действительно, как уже было показано выше, для создания наивысшей прочности следует стремиться к возможно меньшему содержанию или даже полному отсутствию в асфальтовом бетоне свободного битума. Но наличие какого-то количества свободного битума необходимо для обеспечения надлежащей коррозионной устойчивости, а также для придания асфальтовому бетону той оптимальной пластичности, которая выгодно отличает асфальтобетонные от всех остальных дорожных покрытий.
Проведенные исследования показывают, что сочетание указанных условий возможно при очень небольшом количестве объемного битума. Так, например, хорошие результаты по коррозионной устойчивости асфальтового бетона были получены при снижении количества объемного битума на 30-40% (за счет уменьшения пористости минеральной смеси). Разумеется, величины остаточной пористости и водонасыщения были при этом в пределах общепринятых норм.
Применяемые в настоящее время асфальтовые бетоны, как правило, содержат избыточное количество свободного битума, повышающего пластичность и способствующего возникновению на покрытиях сдвиговых деформаций. Очень часто, к сожалению, излишним количеством объемного битума компенсируется как недостаточная плотность минеральной смеси, так и недостаточное уплотнение асфальтобетонного покрытия. Совершенно очевидно, что такая практика наносит большой ущерб качеству дорожных покрытий.
Выше уже отмечалось, что снижению количества объемного битума способствует подбор минеральной части асфальтового бетона с наименьшей пористостью. Именно этим и объясняется то обстоятельство, что новой инструкцией по строительству асфальтобетонных покрытий нормируется предельная пористость минеральной части, которая должна быть для мелкозернистого асфальтового бетона не более 18%, а для песчаного — не более 21%.
Это в свою очередь обусловило резкое снижение количества свободного битума в асфальтобетоне: общий расход битума снизился на 24% с учетом количества битума, затраченного на обработку порошка.
Очень важно, что на основе этого минерального порошка оказалось возможным приготовить и с маловязкими битумами асфальтовые бетоны, характеризующиеся высокими показателями прочности при температуре +50° С.
Как видно асфальтовый бетон с маловязким битумом БН-1 (глубина проникания -157), который не применяется в обычной практике строительства асфальтобетонных покрытий, обнаружил весьма высокий показатель прочности при температуре +50° С. Асфальтовый бетон того же состава, но с необработанным порошком (аналогичным по исходному сырью и гранулометрическому составу с сопоставляемым обработанным порошком) показал при той же температуре прочность в 2 с лишним раза меньшую.
Это дало возможность еще резче понизить вязкость применяемого битума. Приводимые данные показывают, что даже с битумом БН-0 (глубина проникания 228) получен асфальтовый бетон с высокой прочностью при критической температуре. В то же время применение столь мало вязкого битума обеспечивает повышенную устойчивость асфальтового бетона против образования трещин при низких температурах.
С показателями прочности на сжатие при температуре +50°С хорошо согласуются и показатели устойчивости при той же температуре, полученные на приборе типа Маршалла.
Обращает на себя внимание, что асфальтобетонные смеси с рассматриваемым активированным минеральным порошком отличаются хорошими показателями теплоустойчивости. Особенно важно, что и при применении маловязких битумов коэффициент теплоустойчивости составляет всего лишь 2,23.
Из приводимых графиков видно, насколько интенсивно меняется степень покрытия минеральных частиц битумом с увеличением времени перемешивания. Необходимо отметить, что изменение покрытия с 95 до 99% (для смеси № 2) следует считать весьма ощутимым, так как получение большего покрытия сверх 90%, а тем более 95% требует большой работы перемешивания. Сравнительно быстро нарастает во времени степень покрытия при меньших ее величинах. Более высокая степень покрытия минеральных частиц битумом в смеси № 2 может быть объяснена большим удельным содержанием в ней битума (в расчете на минеральный порошок).
Совершенно очевидно, что свойства асфальтового бетона зависят от того, насколько полно поверхность минеральных частиц покрыта битумом. Особенно тесно с этим показателем связана водоустойчивость асфальтового бетона.
Но в результате хорошего перемешивания достигаются не только наиболее полное обволакивание минеральных частиц, но и рациональное распределение битума в смеси. Битум покрывает поверхность минеральных частиц наиболее тонкими слоями, равномернее распределяется в смеси и объемный битум, заполняющий меж зерновые пространства. Более рациональное распределение битума способствует образованию и наиболее прочной структуры асфальтового бетона.
Увеличение времени перемешивания не является единственным и притом наиболее рациональным способом интенсификации перемешивания.
Для предотвращения снижения производительности (вызываемого более продолжительным перемешиванием) целесообразно устанавливать на асфальтобетонной машине (Д-152, Д-325) дополнительную мешалку, например, по схеме.
Рассматривая все семейство асфальтовых бетонов от литых до очень жестких, содержащих, например, большое количество щебня, — нетрудно прийти к выводу, что для каждого типа, в соответствии с присущими ему особенностями, должен быть подобран тот или иной метод испытаний. Это положение, в известной мере, нашло отражение в практике технического контроля строительства асфальтобетонных покрытий в США.
Для объективной оценки качества асфальтового бетона необходимо определение физических констант, характеризующих упруго-вязкие свойства этого материала в интервале температур, при которых протекает его работа в дорожном покрытии. К числу методов, позволяющих определять подобные характеристики, относится акустический, о котором уже было сказано выше.
До последнего времени не было ни разработанной методики определения удобообрабатываемости асфальтобетонной смеси, ни обоснованных параметров, характеризующих это свойство. Поэтому определение удобообрабатываемости производилось визуально, по некоторым косвенным признакам асфальтобетонной смеси, и, естественно, носило субъективный характер.
Проф. И. А. Рыбьевым разработан метод определение удобообрабатываемости. Он основан на характеристике сил сцепления; действующих в асфальтовом бетоне, путем оценки усилия, затрачиваемого на удаление из него инородного тела. Прибор состоит из сосуда в который загружается асфальтобетонная смесь, металлического конуса 2, сосуда 3 для загрузки дроби и разгрузочного приспособления от прибора Михаэлиса, применяемого для испытания образцов цементного раствора на разрыв. Это загрузочное приспособление состоит из сосуда 4, в котором находится дробь, и затвора 5 для выпуска дроби из сосуда. Сосуд, в который загружается дробь, соединен с металлическим конусом шнуром или мягким тросом.
Анализ приведенных данных показывает следующее:
1. Скорость релаксации в большой степени зависит от величины начального напряжения: чем оно выше, тем быстрее спад напряжения, особенно в начальный период времени.
2. С увеличением количества битума в асфальтовом бетоне, а также с повышением температуры релаксация напряжений протекает более интенсивно, особенно в начальный период.
3. С увеличением скорости приложения нагрузки процесс релаксации протекает быстрее, и за равный промежуток времени напряжения релаксируют на большую величину. Можно полагать, что внутреннее течение, сопутствующее процессу релаксации, не успевает протекать в полной мере при быстром приложении нагрузки. При более же медленном нагружении часть напряжений успевает релаксировать в процессе нагружения.
4. При повторных нагружениях (были исследованы только образцы с тремя нагруженниям) напряжения спадают на меньшую величину и с меньшей скоростью. Это явление, закономерно наблюдаемое в многочисленных испытаниях, вероятно связано с «упорядочением» структуры асфальтобетона.
Следует отметить, что с увеличением скорости нагружения разница в величине остаточных напряжений для первого и третьего нагружений заметно увеличивается. Проведенные исследования далеко не исчерпывают всего сложного комплекса вопросов, связанных с релаксацией напряжений в асфальтовом бетоне.
Исследование особенностей распространения волн напряжений является весьма эффективным средством изучения механических свойств упруго-вязких и вязкопластических материалов. Наличие средств, позволяющих наблюдать процесс распространения волн напряжений и с большой точностью определять его показатели, создает предпосылки для широкого применения этой методики и для определения поглощения колебаний.
При распространении волн напряжений в неупругих средах (упруго-вязких или вязкопластических) происходит частичная потеря механической энергии за счет ее превращения в тепловую.
При тушении водой битум бурно вспенивается. Это сопровождается выбросом битума через люки котла, что может еще больше усилить пожар. Для противопожарных целей на битумоплавильных батареях должны быть всегда ящики с песком и лопатами, а также специальные пеноструйные огнетушители.
Нагрев битума до рабочей температуры значительно осложняется при наличии в нем воды. На выпаривание воды затрачивается обычно в несколько раз больше времени, чем на нагрев обезвоженного битума до заданной температуры.
Нагрев обводненного битума сопровождается бурным вспениванием. Битум быстро поднимается и, если не принять соответствующих мер, может «уйти» через люк котла. Вспенивание битума начинается при температуре 100° С. При 150° С пена исчезает, битум оседает, поверхность его становится чистой, зеркальной. Вспененный битум требует интенсивного перемешивания в котле. В последнее время на некоторых асфальтобетонных заводах были испытаны разные способы механического перемешивания.
Чаще всего применяется такая конструкция: к горизонтальному валу, установленному в люке котла, приваривается несколько металлических стержней (5-10 шт.). Когда уровень битума в котле достигает уровня стержней, включается двигатель, и вращающиеся стержни будут перемешивать битум. Для предохранения от разбрызгивания горячего битума над мешалкой устраивается кожух, плотно прикрывающий люк. Такой способ перемешивания ускоряет процесс обезвоживания битума почти в 3 раза. Кроме того, при наличии этого устройства полезная емкость котла также увеличивается, так как битум может быть загружен в котел в большем количестве. Если в котле имеется только один загрузочный люк, то для механической мешалки нужно предусмотреть второй.
Однако и при наличии подобных мешалок должны быть приняты дополнительные меры борьбы со вспениванием битума, так как допускать переливание битума через люк котла нельзя ни при каких обстоятельствах.
В настоящее время для приготовления асфальтобетонных смесей применяются в основном смесители двух типов — свободного и принудительного перемешивания. В первом случае перемешивание асфальтобетонной смеси производится за счет свободного перемещения материалов, происходящего во время вращения барабанной мешалки (такое перемешивание осуществляется, например, в смесителе Д-138).
Во втором случае перемешивание производится в мешалке принудительного действия, снабженной двумя вращающимися навстречу друг другу валами с лопастями. Вращающиеся лопасти интенсивно перемешивают загруженные в мешалку материалы, создавая в ней встречные потоки смеси. Такими мешалками оборудованы отечественные асфальтобетонные машины типов Д-152. Д-225, Д-325.
В результате перемешивания асфальтобетонной смеси необходимо достигнуть равномерного распределения в смеси всех ее компонентов, возможно более полного покрытия поверхности минеральных частиц битумом. При хорошем перемешивании битум распределяется более тонкими слоями.
Таким образом, равномерное покрытие поверхности минеральных частиц слоями битума (толщина которых для данной минеральной смеси предопределяется количеством вводимого битума) представляет собой одну из наиболее важных задач процесса перемешивания.
Важным элементом перемешивания асфальтобетонной смеси является и так называемое сухое перемешивание, т. е. перемешивание минеральных компонентов, производимое до введения битума.
С этой точки зрения заслуживает внимания технологический режим, принятый в некоторых асфальтобетонных машинах, в которых для сухого перемешивания предусмотрены специальные камеры.
Принцип свободного перемешивания не может быть признан приемлемым для приготовления высококачественных асфальтобетонных смесей.
Весьма важным для оценки качества асфальтового бетона как дорожно-строительного материала является определение зависимости основных его констант модуля упругости, вязкости, предела текучести от температуры (в интервале, диктуемом реальными условиями работы дорожных покрытий), а также выявление изменений этих констант во времени — в связи с процессами старения.
В настоящее время для выявления свойств асфальтового бетона пользуются, как правило, лишь условными характеристиками, лишенными определенного физического смысла. Поэтому большинство таких характеристик плохо отражают особенности материала. В связи с этим в последние годы начали оценивать свойства асфальтовых бетонов и различных битумоминеральных композиций по их физическим константам.
В СССР имеются хорошо разработанные методы оценки структурно-механических свойств дисперсных систем, основанных на достижениях физико-химической механики. Создан ряд приборов, позволяющих с высокой точностью измерять соответствующие показатели. В основном эти приборы основаны на изучении деформации однородного сдвига, происходящего в узком зазоре между коаксиально вращающимися цилиндрами или между тангенциально смещающимися пластинками. Однако эти приборы, к сожалению, не могут быть использованы для асфальтовых бетонов.
Для испытаний асфальтовых бетонов, отличающихся значительной неоднородностью структуры, необходимы достаточно большие образцы. Их наименьшие размеры должны значительно превышать размеры наиболее крупных частиц щебня, входящих в состав асфальтового бетона. Для испытаний таких образцов необходимо создать специальные приборы.
Вместе с тем следует отметить, что современные достижения физики и радиоэлектроники позволяют определять некоторые из названных выше констант не только методами механических испытаний. Весьма важным и наиболее удобным средством определения механических свойств упруго-вязко-пластичных материалов являются волны напряжений.
Таким образом, все основные испытания проводятся с образцами, искусственно приготовленными в лабораторных условиях.
Структура асфальтобетонного покрытия, его реальное уплотнение, имеющиеся в нем деформации и следы выветривания — все это нарушается при изготовлении образцов. Поэтому результаты испытаний лабораторных образцов могут лишь весьма условно характеризовать действительные свойства покрытия.
Все сказанное вынуждает искать новые, более совершенные методы испытаний и исследования асфальтового бетона и прежде всего такие, которые объективно позволяют определить физические константы этого материала.
Определение упругих свойств. Знание упругих свойств важно для оценки большинства строительных материалов, в том числе и асфальтового бетона. Упругие свойства характеризуются модулем упругости, являющимся физической константой материала. Для асфальтового бетона величина модуля упругости зависит от температуры.
Величина модуля упругости более или менее точно определена для большинства строительных материалов.
Для асфальтового бетона, по существу, до сих пор нет достоверных величин модуля упругости, так же как и зависимостей этой константы от состава и температуры материала.
Отметим, что приведенные соображения имеют отношение к определению упругих свойств других вязких и упруго-вязких материалов.
Приведенные расчеты подтверждают неприменимость обычной методики определения модуля упругости для пластичных материалов, в том числе и для асфальтового бетона.
Рассмотренные выше примеры показывают, что оценивать поведение асфальтового бетона как во время испытаний, так и в реальных условиях его работы можно только при знании действительных величин, характеризующих его вязкость и упругие свойства. По этим же параметрам можно объективно сравнивать между собой и различные виды асфальтового бетона.
Разжижение битума легкими разжижителями лишь временно уменьшает его вязкость. После улетучивания легких фракций вязкость разжиженного битума снова возрастает. Такие битумы, в частности, используются для приготовления холодного и теплого асфальтового бетонов.
Смешение битумов производится следующим образом.
Разжижаемый битум разогревается до температуры 80-140° С, в зависимости от характера разжижителя. При использовании более легких разжижителей температура разжижаемого битума принимается в пределах 80-90° С; при более тяжелых разжижителях температуру разжижаемого битума доводят до высшего предела (130-140°С).
Разжижитель, подогретый в отдельном котле (кроме легких разжижителей, применяющихся в холодном состоянии), в заранее установленном количестве добавляется к разжижаемому битуму при тщательном непрерывном перемешивании.
Асфальтобетонные заводы должны быть обеспечены кондиционными битумами заводского приготовления, чтобы избегать разжижения битумов на производстве.
Сланцевый битум получается как побочный продукт при переработке горючих сланцев, месторождения которых имеются в Ленинградской области и Эстонской ССР. Сырьем для битума служит смола, получаемая при переработке сланцев.
После отделения от смолы содержащегося в ней жидкого топлива получается тяжелый остаток. Приготовление битума из этого остатка производится путем окисления его воздухом, т. е. так же, как и приготовляется нефтяной битум. В результате окисления происходит изменение соотношения основных групп соединений: асфальтенов, смол и масел, причем масла переходят в смолы, а смолы — в асфальтены, что вызывает повышение вязкости. Таким образом, вязкость битума регулируется режимом окисления.
Количество получающегося битума составляет 7-10% количества перерабатываемого сланца.
Поскольку было выявлено, что максвелловская постоянная времени релаксации (т. е. время, в течение которого напряжение достигает величины от начального) для асфальтового бетона очень велика, полученные кривые релаксации сопоставляли между собой не по этому общепринятому показателю, а по относительной величине уменьшения напряжения в образце через 10., 50 и 100 сек. после начала спада напряжения.
Первый этап характеризуется очень быстрым падением напряжения (по экспоненте), но с уменьшающейся скоростью релаксации. Изменение скорости релаксации можно объяснить двумя обстоятельствами. Одно из них связано с «исправлением дефектов» структуры. При прочих равных условиях, чем Польше возможно перемещений частиц (своего рода перегруппировка), тем выше скорость релаксации. В начальный период процесса к этому больше предпосылок. Второе обстоятельство состоит в том, что в на скорость релаксации большое влияние оказывает и величина напряжения. В процессе релаксации напряжение уменьшается, а с ним уменьшается и скорость этого процесса.
Для второго этапа характерно очень медленное, почти затухающее падение напряжения. Проведенные наблюдения показывают, что и на протяжении 20-30 час спад напряжения ничтожен, для практических целей можно считать, что остается значительная доля не отрелаксированных напряжений. Наличие остаточных напряжений после релаксации является важным фактором, который должен внести коренное изменение в феноменологическое рассмотрение асфальтового бетона как упруго-вязко-пластичного материала
Для асфальтового бетона приобретает наиболее важное значение скорость падения напряжения в промежутки времени, сопоставимые с временем действия нагрузок, имеющих -место в реальных условиях работы дорожного покрытия.
Исходя из сказанного, нами были проведены исследования особенностей поглощения ультразвуковых и звуковых колебаний в различных битумоминеральных композициях.
Основные исследования были проведены при помощи двух акустических приборов, смонтированных электронной лабораторией СоюзДОРПИИ. Была принята методика определения затухания колебаний, основанная на сопоставлении амплитуд импульсов, посланных и прошедших через исследуемый образец. Ультразвуковые импульсы посылались с частотой 50 гц. На экране электронного осциллографа принятые сигналы (прошедшие через образец) сравнивались с посланными.
Совершенно очевидно, что чем больше поглощение звуковой энергии п образце, тем больше разница в величине амплитуд посланного и прошедшего через образец импульсов. Таким образом, разница в амплитудах может служить показателем поглощения, а следовательно, и показателем вязкости асфальтобетона. Исходя из этого, во всех определениях регистрировалось уменьшение амплитуды (в вольтах) по первому принятому сигналу.
Для обеспечения лучшего акустического контакта между пьезощупами и исследуемым образцом асфальтобетона (d = h = = 5 см) была разработана схема водного контакта. Конструкция ванночки обеспечивала устойчивое крепление образцов. Расстояние между пьезощупом и образцом, заполненное водой, было равно 3-5 мм.
Перед испытанием образцы подвергались водонасыщению (под вакуумом) с тем, чтобы исключить искажение результатов, вследствие насыщения образцов водой во время акустических измерений.
Было исследовано изменение поглощения ультразвуковых волн в зависимости от температуры в интервале от 0 до 80°С (измерения осуществлялись при температурах 0, 20, 60 и 89°С).
Структура минеральных материалов. Помимо структуры всего минерального остова, на свойства асфальтового бетона оказывает большое влияние структура самих материалов, образующих остов, и прежде всего структура минерального порошка. Со структурными особенностями минеральных материалов тесно связаны процессы взаимодействия последних с битумом. Прежде всего это относится к пористости минеральных материалов, которая сказывает большое влияние на сорбционные процессы.
Взаимодействие минеральных и вяжущих материалов является важнейшим элементом структурообразования в асфальтовом бетоне. Особенности взаимодействия обусловливают наиболее существенные признаки структуры асфальтового бетона: прочность и деформационное поведение в широком интервале температур, устойчивость структуры в изменяющемся влажностном режиме. Кроме того, от особенностей взаимодействия в значительной степени зависят и процессы старения асфальтового бетона..
Таким образом, от особенностей взаимодействия минеральных и вяжущих материалов зависят основные эксплуатационные свойства асфальтобетонных покрытий. Различные аспекты этого сложного вопроса длительное время привлекают внимание ряда советских и «зарубежных исследователей.
Несмотря на наличие большого количества работ в этой области, многие вопросы до сих пор остаются неясными.
Рассмотрим вкратце некоторые вопросы взаимодействия в свете современных воззрений.
Под взаимодействием минеральных и органических вяжущих материалов следует понимать весь комплекс процессов, происходящих при длительном контакте этих материалов.
Если водонасыщение окажется повышенным, то состав смеси корректируется в первую очередь за счет увеличения дозы минерального порошка. Это может потребовать некоторого увеличения количества битума. Полученная смесь снова проверяется описанным способом, и при соответствии результатов установленным требованиям состав принимается для производства.
Если этим условиям удовлетворяют несколько смесей различных составов, то следует выбрать ту, которая легче уплотняется. Для этого из каждой смеси делают по два дополнительных образца, причем один из них уплотняется при обычной для холодного асфальтового бетона нагрузке — 400 кг/см2, а другой — при меньшей нагрузке, например 100 кг/см2. Затем для каждого образца определяют объемный вес. Чем ближе величина объемных весов обоих образцов, тем лучше уплотняемость смеси. Из сопоставляемых смесей для производства выбирают ту, для которой разница объемных весов будет наименьшей.
Если при испытании образцы набухают больше, чем это допустимо установленными нормами, то это указывает на непригодность минеральной смеси. В этом случае изменяют соотношение между минеральными материалами, а при необходимости заменяют выбранные другими.
Формирование требуемой структуры асфальтового бетона обеспечивается надлежащим подбором состава асфальтобетонной смеси, рациональным технологическим процессом ее приготовления и уплотнения.
Остановимся вкратце па зависимости структуры асфальтового бетона от особенностей технологического процесса.
Начало структурообразования в асфальтовом бетоне относится к моменту объединения минеральных материалов с битумом. До этого минеральные материалы должны быть просушены и нагреты до температуры, определяемой вязкостью применяемого битума.
Битум должен иметь рабочую температуру только в распределительном котле и только во время действия смесителя, т. е. при постоянном отборе битума. Когда выпуск асфальтобетонной смеси не производится, не следует поддерживать рабочую температуру битума. Это предохраняет материал от излишнего перегрева.
Если битум подвергался нагреву длительное время, то перед использованием необходимо проверить его физические свойства. Нагрев должен производиться под тщательным лабораторным контролем.
Предохранительной мерой против засорения битумоироводов является установка фильтров (например, лист с отверстиями 3-5 мм у выпускных патрубков битумных котлов. Периодически фильтр должен очищаться.
Во время эксплуатации битумных котлов необходимо систематически проводить профилактический осмотр и ремонт и устранять всякие неисправности как в самом котле, так и в его обмуровке.
Работа битумоплавильных батарей, имеющих неисправности, например течь в котле, частичное обрушение сводов, трещины в обмуровке и т. д., опасна в пожарном отношении и противоречит правилам охраны труда.
При возникновении течи в котле необходимо немедленно выключить топку и закрыть в нее доступ воздуха. Для предотвращения подсоса воздуха через щели и не плотности кирпичной кладки надо перекрыть дымоходы.
Густой черный дым, выходящий из трубы, является одним из признаков образовавшейся течи, при которой битум попадает в жаровые каналы обмуровки.
Битум из него перекачивают в другие котлы и после очистки ремонтируют.
При высоких летних температурах асфальтобетонное покрытие работает главным образом на сдвиг и на сжатие. Таким образом, наиболее существенной в этих условиях является деформационная устойчивость в условиях сдвига. При движении современного автомобильного транспорта в дорожных покрытиях могут возникать значительные горизонтальные (сдвигающие) усилия, доходящие до величины вертикальных и составляющие 6-8 кг/см2. Горизонтальные усилия возникают при торможении, трогании с места и при перемене скорости движения.
При надлежащем сцеплении асфальтобетонного покрытия с основанием или при достаточно большой толщине покрытия в нем под влиянием горизонтальных усилий возникают напряжения сдвига и сопутствующие им деформации.
Особое значение для развития деформации в асфальтовом бетоне приобретает его способность накапливать деформации, возникающие при повторных нагрузках. Рост деформаций по мере увеличения числа приложений нагрузки становится наиболее интенсивным при наименьшей деформативной устойчивости асфальтового бетона, имеющей место при высоких температурах.
Таким образом, при большой интенсивности движения, особенно тяжелых автомобилей, в течение всего периода высоких летних температур может происходить накопление деформаций. На недостаточно устойчивых покрытиях при этих условиях возникают предельные деформации сдвига.
Наряду с ними бывают и местные деформации смятия.
Наибольшие деформации могут появиться и под влиянием длительно действующих нагрузок. Такие деформации связаны с ползучестью асфальтового бетона. Практически это будут деформации сжатия, так как для дорожного покрытия не создаются условия длительного сдвига, который, как уже отмечалось, носит характер кратковременных, но многократных воздействий.
Сланцевую золу предварительно размалывали на шаровых мельницах для получения однообразного по тонкости порошка. Объемный вес этого порошка 1,04, удельный вес 2,42, пористость 56% (при уплотнении в мензурке). Следует отметить повышенную пористость сланцевой золы по сравнению с рекомендуемой техническими правилами.
Наряду с уменьшением плотности получаемого асфальтового бетона такая повышенная пористость вызвала и увеличение расхода битума — 13% (сверх 100%). Из зарубежной практики также известно применение в качестве минерального порошка сланцевой золы (Франция, США).
В качестве минерального порошка могут применяться продукты тонкого размола металлургических шлаков. Опытные участки асфальтобетонных покрытий с применением шлакового минерального порошка, построенные в Москве, показали хорошие результаты.
Применению нестандартных минеральных порошков должна предшествовать тщательная лабораторная проверка как свойств самого минерального порошка, так и получающейся асфальтобетонной смеси.
Для приготовления асфальтового бетона используется щебень, получаемый дроблением прочных горных пород или крупного гравия, обладающих хорошим сцеплением с вяжущим.
Имеются также положительные результаты в применении в асфальтовом бетоне и более слабых каменных материалов. Интересно отметить, что механическая прочность образцов асфальтового бетона, сделанного из мягких известняков, оказалась значительно выше прочности исходного каменного материала. Это является следствием хорошего взаимодействия между битумом и пористым известняковым материалом.
Щебень или гравий должен состоять из однородных по прочности пород. Смешанный щебень из различных пород или различной прочности не допускается для применения в асфальтовом бетоне. Кроме того, в щебне не должно быть никаких загрязняющих примесей.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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

×
Рекомендуем посмотреть