Применение резины в асфальтовом бетоне

Достигнутый уровень изученности асфальтового бетона не дает еще исчерпывающего ответа на вопросы, связанные с получением асфальтового бетона, одинаково хорошо противостоящего образованию деформаций при высоких температурах и трещинообразованию при низких. Но применение на практике рекомендаций, вытекающих из проведенных в этой области исследований, позволит уже теперь значительно улучшить эксплуатационные свойства асфальтобетонных покрытий.
Интересные результаты по повышению температурной устойчивости асфальтового бетона получены при введении в его состав резины. Такие работы (экспериментальные и в широких производственных масштабах) проведены в СССР, в некоторых странах Западной Европы и в США.
Секция физических исследований Американского управления общественных дорог разработала два способа введения резины: 1) предварительное смешение резины с битумом, после чего вяжущее объединяется с минеральными материалами; 2) перемешивание мелкораздробленной или порошкообразной резины с горячими минеральными материалами, которые уже после этого объединяются с битумом.
Наилучшие результаты дает предварительное смешение резины с битумом. Полученные таким образом асфальтобетонные смеси оказались наиболее устойчивыми против воздействия температуры и воды. Изучались асфальтобетонные смеси с добавками следующих видов резины: естественной, синтетической, а также и ранее использовавшейся.
Установлено, что асфальтобетонные покрытия с применением резины в процессе эксплуатации обнаруживают меньше деформаций и повреждений. Срок службы таких покрытий удлиняется.
В Англии сделаны опытные асфальтобетонные покрытия с применением порошкообразной естественной резины (производящейся в Индонезии). Добавка 5% такой резины изменяет свойства битума следующим образом:
Однако следует отметить, что устройство покрытий из холодного асфальтового бетона прекращается примерно за месяц до наступления прохладной дождливой погоды. При более поздней укладке холодных смесей есть опасность, что покрытие не успеет должным образом уплотниться к осенне-зимнему периоду.
По аналогии с покрытиями, устраиваемыми из горячих смесей, покрытие из холодного асфальтового бетона может устраиваться двухслойным или однослойным. Выбор между этими двумя типами покрытий производится в зависимости от грузонапряженности дороги и характера основания. Прочное и ровное основание позволяет устраивать однослойное покрытие. В частности, однослойное покрытие из холодного асфальтового бетона может быть сделано на любом старом покрытии с сохранившимся или вновь устраиваемым слоем поверхностной обработки. Толщина покрытия выбирается в зависимости от грузонапряженности.
Во вновь устраиваемом двухслойном покрытии только верхний слой может быть сделан из холодного асфальтового бетона. Нижний слой устраивается одного из следующих типов:
1. Из крупнозернистого асфальтового бетона, укладываемого в горячем состоянии; толщина слоя 3-4,5 см.
2. Из холодного черного щебня. Для этого используется щебень, предварительно обработанный в асфальтобетонных машинах жидким битумом или каменноугольным дегтем. Обработанный битумом щебень представляет собой хороший материал для устройства нижнего слоя. По своему характеру он ближе подходит к условиям применения холодного асфальтового бетона, и в этих случаях черный щебень должен найти более широкое применение, чем, например, крупнозернистый асфальтовый бетон. Толщина слоя черного щебня составляет 4-6 см.
3. Из слоя щебня толщиной 5-6 см, обработанного жидким битумом или каменноугольным дегтем.
Покрытия, менее устойчивые против атмосферной коррозии, разрушаются значительно интенсивнее. Таким образом, применение асфальтовых бетонов, более устойчивых против коррозии, является одним из важнейших факторов, способствующих удлинению сроков службы покрытий.
Коррозионная устойчивость асфальтового бетона зависит главным образом от его плотности, характера сцепления битума с каменными материалами, а также от интенсивности старения.
Чем выше плотность асфальтового бетона, тем выше его коррозионная устойчивость. Плотность асфальтового бетона зависит от пористости его минеральной части, количества битума и степени уплотнения. Покрытие, сделанное из рационально подобранной смеси, но недостаточно уплотненное, окажется пористым, а следовательно, и недостаточно устойчивым против атмосферной коррозии. Недостаточное уплотнение покрытия является одной из наиболее частых причин его преждевременной коррозии.
Плотность асфальтового бетона характеризуется величиной остаточной пористости, определяемой соотношением объемного и удельного весов1. Косвенным показателем плотности является, величина водонасыщения. Выше уже отмечалось, что этой величиной характеризуется лишь так называемая эффективная часть порового пространства, доступная прониканию воды. Чем больше щебня и меньше минерального порошка, тем ближе величины водонасыщения и остаточной пористости. В асфальтовых бетонах с достаточно большим содержанием минерального порошка величина объемного водонасыщения обычно на 1-3% ниже величины остаточной пористости.
Согласно нормам действующего ГОСТа, величина остаточной пористости для плотного асфальтового бетона должна быть в пределах 3-5и/о, а для пористого допускается в пределах 5-10%.
К ним относятся: физическая адсорбция поверхностью минеральных частиц слоя битума; хемосорбционные процессы, протекающие на границе раздела битум — минеральный материал; избирательная диффузия компонентов битума в минеральном материале, вследствие которой могут существенно изменяться свойства адсорбированного битума; изменение свойств минеральных материалов в результате их взаимодействия с битумом.
Адсорбцией именуется свойство поверхности твердого или жидкого тела связывать молекулы жидкого или газообразного вещества, соприкасающегося с этой поверхностью.
Различают две разновидности адсорбции — физическую и химическую.
Если между частицами адсорбирующего вещества (адсорбента) и адсорбируемого действуют только межмолекулярные силы (так называемые Ван-дер-ваальсовые силы), то имеет место физическая адсорбция (иногда называемая также Ван-дер-ваальсовой адсорбцией).
В тех случаях, когда соприкасающиеся фазы (битум — минеральный материал) образуют химические соединения, имеет место химическая адсорбция (хемосорбция). Между этими двумя разновидностями адсорбции существует принципиальное различие.
Физическая адсорбция, происходящая под влиянием физических сил притяжения, приводит к образованию на каменной подкладке ориентированных слоев битума. При этом никаких химических изменений в адсорбированном битуме не происходит.
При хемосорбции адсорбированный битум претерпевает химические изменения. Однако хемосорбцией затрагивается лишь один слой молекул адсорбированного вещества. При физической адсорбции могут образоваться физически адсорбированные слои толщиной во много молекул.
Практически, при наличии хемосорбции, затрагивающей лишь мономолекулярный слой, имеет место и физическая адсорбция, охватывающая ряд последующих слоев.
Сопоставление уплотнения производилось по трем показателям: объемный вес, водонасыщение, скорость распространения ультразвуковых колебаний. Температура смеси к началу уплотнения была 160° С. Первые четыре прохода совершались катками (транспортируемыми автомашинами), загруженными балластом весом 4 т. Для последующих восьми проходов вес балласта доводился до 10 т. При каждом последующем проходе перекрывалась часть следа предыдущего прохода.
После окончания уплотнения катками на пневматических шинах на покрытии оставались небольшие неровности (главным образом от колес автомобилей), совершенно исчезнувшие после двух завершающих проходов тяжелого катка с гладкими вальцами.
Интересно отметить, что на уплотненном таким образом асфальтобетонном покрытии в последующие 3 года (срок наблюдения) не наблюдалось никаких неровностей. Разумеется, укатка прицепными катками на пневморезиновом ходу является весьма неудобной и была предпринята лишь для экспериментальной проверки эффективности такого рода уплотнения. В настоящее время в СССР выпускаются самоходные пневматические катки, предназначенные для уплотнения стабилизированных покрытий.
Результаты проведенных опытов хорошо согласуются с аналогичными работами, проведенными во Франции и США.
Дгорье (Франция) было предложено дополнить обычное уплотнение катками с гладкими вальцами уплотнением тяжелыми пневматическими катками с шинами высокого давления. Пневматические катки, совершающие большое число проходов (на большой скорости) по еще не остывшему слою асфальтового бетона, должны, по мнению Дгорье, имитировать воздействие движения тяжелого автомобильного транспорта.
Эффект, связанный с использованием свежее образованной поверхности, настолько высок, что он в ряде случаев оправдывает затраты, необходимые для обнажения новых поверхностей в частицах материала. Тем более оправданной становится задача, заключающаяся в том, чтобы любой процесс дробления или тонкого измельчения минеральных материалов (связанный, как известно, с большой затратой энергии) использовать одновременно и для соответствующей физико-химической обработки (активации) получаемых продуктов.
Академик П. А. Ребиндер указал на большое значение хемоадсорбционной активации для свойств битумоминеральных систем и отмстил, что один из эффектов хемоадсорбцнонной ориентации поверхностно активных молекул состоит в упрочнении высокомолекулярной и коллоидной структуры в самом битуме, покрывающем минеральные зерна.
Указанные выше принципы, вытекающие из основных положений физико-химической механики, легли в основу новой технологии производства асфальтового бетона, разрабатывавшейся в последние годы в Союздорнии к
В результате проведенных исследований разработаны способы эффективной активации каждого минерального компонента асфальтового бетона: минерального порошка, песка и щебня. Хотя общий принцип активации указанных материалов единый, однако способы, применяемые для каждого из них, различны.
До сих пор речь шла с наиболее эффективной активации, осуществляемой в процессе измельчения, когда обработке подвергаются свежее образованные поверхности. Однако, как это явствует из работ ряда исследователей, предварительная физико-химическая обработка минеральных материалов, осуществляемая и по «старым» поверхностям, также дает некоторый эффект.
Речь идет как о равномерном покрытии минеральных частиц битумными слоями, так и о равномерном распределении свободного (объемного) битума.
Хорошее перемешивание приводит также к вытеснению излишков свободного битума вследствие его перераспределения.
Песчаный асфальтобетон может приготовляться только в смесителях с принудительным перемешиванием материалов. К ним относятся смесители Д-152, Д-325, Д-225. Однако принятое для этих смесителей время перемешивания замеса 1 -1,5 мин. является недостаточным; оно должно быть увеличено до 2,5-3 мин.
Асфальтобетонные машины со свободным перемешиванием — к ним относятся смесители Г-1 (Д-138) — не обеспечивают надлежащего перемешивания и поэтому не могут применяться для приготовления песчаного асфальтобетона.
Применение активированных минеральных порошков. По сравнению с другими разновидностями плотного асфальтобетона песчаный асфальтобетон содержит наибольшее количество минерального порошка. В среднем количество порошка (частиц мельче 0,071 мм) составляет 15)-17%. От пористости порошка в большой степени зависит пористость всей минеральной смеси, а следовательно, и ее битумоемкость.
В последние годы в СоюзДОРНИИ разработана технология приготовления и применения активированных минеральных порошков. Одна из важных особенностей асфальтобетона, приготовленного на основе активированного минерального порошка,- пониженная битумоемкость. Расход битума в среднем снижается на 20-30%. Происходит это за счет резкого снижения пористости, которая у активированных порошков доходит до 18-22%- Соответственно снижается и общая пористость всей минеральной смеси. Снижение расхода битума связано не только с уменьшением пористости, но и с более равномерным распределением его на поверхности активированных зерен порошка.
Для выявления степени покрытия минеральных порошков битумом в присутствии поверхностно-активных веществ был применен метод красителей, разработанный А. С. Колбановской. Из приводимых данных видно, что степень покрытия минеральных частиц битумом оказалась весьма высокой. Следует иметь в виду, что толщина слоя (битум + поверхностно-активное вещество) составляет в этом случае всего лишь 0,1 мк. Несомненно, что такая полнота покрытия зерен при столь незначительных количествах гидрофобизующей смеси является также следствием того, что обработке подвергаются свежее образованные поверхности минеральных частиц, реакционная способность которых очень высока.
Можно полагать, что часть поверхности частиц, непокрытая битумом, в какой-то степени обработана (активирована) поверхностно-активным веществом. Такой вывод может быть сделан на основе весьма высокой гидрофобностн минеральных порошков, которая в большой степени проявляется даже при незначительных количествах гидрофобизующей смеси. Ниже будет показано, что активированные порошки совершенно не смачиваются водой, обладают хорошей флотирующей способностью. Если бы поверхность частиц на площади 18% оставалась совершенно необработанной, гидрофобные свойства таких порошков оказались бы значительно ниже.
Интересно отметить, что при проведении опытных работ по выпуску активированных порошков на Обидимском заводе (проводились с участием 3. И. Базановой) имело место следующее.
В течение определенного времени на шаровой мельнице СМ-14 осуществлялся выпуск активированного порошка. Активация производилась смесью жидкого битума и окисленного петролатума. Во время выпуска активированного порошка одновременно с известняковым материалом равномерно в мельницу подавалась гидрофобизующая смесь из расчета 2% от веса порошка.
В прохладную погоду во всех случаях укатку нужно сразу начинать тяжелыми катками, которые дадут наивысший эффект уплотнения в первый период, когда асфальтобетонная смесь имеет высокую температуру. При малом количестве катков длина хода должна быть минимальной с тем, чтобы возможно большее количество проходов было сделано при наивысшей температуре асфальтобетонной смеси. Всякое промедление с началом укатки в осенний период может губительно сказаться на долговечности покрытия.
Упорные брусья, устанавливаемые при ручной укладке, могут быть сняты только после полного уплотнения покрытия. Во избежание обламывания кромок у краев надо сразу же сделать подсыпку грунта.
Все недоступные для укатки места должны быть уплотнены трамбовками. Операция производится таким образом, чтобы при каждом ударе трамбовки перекрывалась часть следа предыдущего удара. Уплотнение ведется до полного исчезновения следов трамбовки.
Очень полезно перед двумя-тремя последними проходами тяжелого катка посыпать покрытие сухим минеральным порошком, который свяжет выступающий битум. Благодаря этому верхняя корка становится более устойчивой.
Этим же путем могут быть в некоторой степени исправлены и отдельные «жирные» места, в которых на поверхность покрытия выступил битум.
В процессе укатки покрытия необходимо постоянно следить за его ровностью. Проверка ровности особенно необходима при ручной укладке. Зазор между трехметровой рейкой и поверхностью покрытия должен быть не более 4-7 мм. При большей величине зазора необходимо исправить обнаруженную неровность. Для возможности своевременного исправления проверка ровности покрытия производится после первого-второго прохода катка.
Профессор Эверс считает, что происходящая при нагреве в сушильном барабане минеральных материалов их обработка продуктами неполного сгорания топлива (нефти, мазута) представляет собой элемент предварительной гидрофобизации и. Дюрье считает, что эффективность действия поверхностно-активных веществ, находящихся непосредственно на минеральном материале, значительно выше, чем при их введении в битум.
Эффективность обработки минеральных материалов поверхностно-активными веществами и активаторами и ее влияние на свойства битумоминеральных композиций исследованы в работах А. Я. Тихонова, А. и. Лисихиной, В. В. Михайлова, А. С. Колбановской, Ц. Г. Ханиной, С. и. Гельфанд и др.
Важное значение активации минеральных материалов для свойств асфальтового бетона подчеркивает в своих работах И. А. Рыбьев.
Ниже излагаются основные результаты проведенных нами в Союздорнии исследовательских и опытных работ, связанных с активацией минеральных компонентов асфальтового бетона. Поскольку во всех случаях предусматривается использование малых количеств поверхностно-активных веществ или активаторов, модифицирующих поверхность минеральных частиц, вначале рассматриваются некоторые теоретические положения, касающиеся эффективности действия поверхностно-активных веществ, а также .особых свойств свежее образованных поверхностей.
Известно, что в момент своего зарождения всякая новая поверхность обладает повышенной поверхностной энергией. В какой-то мере это обстоятельство используется в некоторых технологических процессах. Рассматриваемая ниже технология активации минеральных материалов также связана с использованием этого эффекта.
Как показал опыт треста «Севзапдорстрой», использование активированных порошков позволяет несколько снизить стоимость строительства асфальтобетонных покрытий.
Отмеченные выше особенности активированных минеральных порошков создают предпосылки для их применения в битумоминеральных системах, для которых характерно распределение битума на минеральных зернах весьма тонкими слоями. К числу таких систем могут быть отнесены «теплый» и «холодный» асфальтовые бетоны.
Выше уже отмечались, основные особенности асфальтовых бетонов, приготовляемых на основе активированных минеральных порошков: пониженная битумоемкость, высокая прочность, характерная и при использовании в асфальтовом бетоне маловязких битумов, возможность снижения температуры. Все эти особенности могут быть с наибольшим успехом реализованы в теплом и холодном асфальтовых бетонах.
Были исследованы теплые асфальтобетонные смеси одинакового гранулометрического состава, приготовленные с активированным (индекс порошка А-б) и аналогичным ему по исходному минеральному сырью и способу размола неактивированным минеральными порошками.
В качестве вяжущего в обоих случаях применен жидкий битум класса А, полученный путем разжижения керосином вязкого битума БН-41-У Люберецкого НПЗ (битума БН-П-У — 86%, керосина-14%). Свойства вязкого битума приведены выше. Вязкость жидкого битума составляла 145 сек, по стандартному вискозиметру.
Температура асфальтобетонной смеси во время ее приготовления и формования образцов была не выше 70-75° С.
Температура смеси, выходящей из асфальтобетонной машины, составляет обычно 110-120° С. До момента складирования смесь надо обязательно охладить до 50-60° С. Чем ниже температура смеси, поступающей на склад, тем лучше условия ее хранения и тем меньше она будет слеживаться. Поэтому охлаждение смеси, выходящей из асфальтобетонной машины, является неотъемлемым элементом всего технологического процесса.
Условия хранения смеси также должны предотвращать возможность слеживания. Необходимо, чтобы высота штабеля была не более 1,5 м. В результате длительного хранения даже хорошей по условиям слеживаемости смеси могут образоваться слабые комья, легко поддающиеся рыхлению.
Е. Н. Козловой в Союздорнии исследован ряд добавок, уменьшающих слеживаемость холодного асфальтового бетона.
Для холодного асфальтового бетона применяются жидкие битумы класса А или Б с вязкостью 120- 180 сек. по стандартному вискозиметру (при отверстии 5 мм и температуре 60°С).
Если асфальтобетонную смесь необходимо длительное время хранить на складе или она предназначается для применения при сравнительно низких температурах, то следует выбирать битум с меньшей вязкостью в пределах указанных границ.
Такой битум можно получить в готовом виде или составить на асфальтобетонном заводе из вязких битумов БН-0, БН-, БН-П и разжижителя.
По своим свойствам минеральные материалы для холодного асфальтового бетона не отличаются от материалов, применяемых для асфальтобетонных смесей, укладываемых в горячем состоянии.
Каменные материалы из твердых пород (граниты и др.) должны иметь прочность не ниже 1000 кг/см2. При применении известняков прочность их должна быть не ниже 800 кг/см2. Не допускается применение мергелистых и кремнистых известняков.
Следует отметить, что изменение пористости и объемного веса лабораторных образцов особенно ощутимо при повышении давления до 500 кг/см2. Дальнейшее увеличение давления уже мало сказывается на изменении объемного веса и пористости.
Укатку следует производить от краев к середине с таким расчетом, чтобы при каждом последующем проходе перекрывался след предыдущего не менее чем на 25-30 см по ширине. При наличии продольного сопряжения со старым покрытием для хорошей обработки и уплотнения спайки рекомендуется первый проход катка (задним вальцом вперед) сделать по спайке. Катки должны передвигаться со скоростью 2-5 км/час. Верхний предел скорости применим при укатке асфальтовых бетонов с повышенным содержанием щебня. При укатке песчаного асфальтобетона, особенно при первых проходах, скорость катков должна приближаться к нижнему пределу.
Наиболее правильной следует признать работу катка ведущими вальцами вперед, так как при этом происходит прижимание смеси, а при движении вперед ведомым вальцом, особенно при первом проходе катка, происходит частичное ее сдвигание.
Изменять направление движения катка надо плавно, без рывков, во избежание образования неровностей. Переключение направления движения должно производиться не на одной поперечной линии. Катки ни в коем случае не следует останавливать на горячей асфальтобетонной смеси. Для получения более ровного покрытия вообще желательно, чтобы изменения направления движения производились реже, т. е. длина хода катка должна быть максимальной. Это осуществимо при теплой погоде и большом количестве одновременно работающих катков.
Не следует начинать укатку тяжелыми катками. Вальцы таких машин продавливают и перемещают горячую асфальтобетонную смесь, что ухудшает ровность покрытия. Особенно неблагоприятно сказывается на ровности покрытия первичная укатка тяжелыми катками песчаного асфальтового бетона, являющегося более пластичным и подвижным.
В последнее время на одном из заводов дорожных машин существенно модернизирован смеситель Д-325 (Д-152). В новом модернизированном смесителе Д-597 автоматизированы основные технологические операции: дозирование материалов (весовое — для минеральных и объемное — для битума), продолжительность перемешивания асфальтобетонной смеси, процесс выпуска готовой смеси. Автоматически соблюдается заданное время для так называемого сухого перемешивания, а также для смешения минеральных материалов с битумом. Изменение состава асфальтобетонной смеси может быть осуществлено в течение 30-60 сек.
В смесителе Д-597 изменена и схема перемешивания материа- -лов в мешалке: валы с лопастями при вращении создают встречные потоки материалов, что обеспечивает лучшее перемешивание. Рабочие органы смесителя приводятся в движение пневматической системой.
Оператор смесителя располагается в закрытой кабине, оборудованной пультом управления.
Осваивается также выпуск комплектов технологического оборудования для приготовления асфальтобетонных смесей (Д-508).
В отличие от смесителя Д-152 смеситель Д-225 является стационарным. Его монтируют отдельными узлами.
Технологическая схема работы смесителя Д-225 такая же, как и смесителя Д-152. Но конструктивно они значительно отличаются друг от друга.
Производительность смесителя Д-225 при выпуске крупнозернистой асфальтобетонной смеси-10 т/час, при выпуске мелкозернистой-8 т/час (средняя влажность материалов принята 5%).
Смеситель Д-225 приспособлен для работы на стационарных асфальтобетонных заводах небольшой мощности.
Для небольших объемов работ (преимущественно ремонтного характера) может быть использована передвижная асфальтобетонная машина Д-288. Все ее оборудование смонтировано на передвижной тележке, транспортируемой при помощи автомашины. Производительность машины 3-4 т/час.
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.
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.
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%).

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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

×
Рекомендуем посмотреть