Файл: Мордашкин И.В. Асфальтобетонщик на устройстве асфальтобетонных и асфальтовых покрытий.pdf

18—20°С упруги и хрупки, вследствие этого в дорожном асфальтобетоне их не применяют.

Полутвердые (вязкие) нефтяные битумы при температуре 18—20° С становятся пластич­ ными, при температуре от 25 до 50° С размяг­ чаются, при температуре от 120 до 180° С при­ обретают подвижность. Полутвердые битумы являются главнейшими вяжущими в асфальто­ бетонных смесях, применяемых для верхних слоев дорожных покрытий. Они делятся на че­ тыре основные марки и в зависимости от кли­ матических зон распространяются:

БН-0— в умеренном и суровом климате для приготовления теплых асфальтобетонных сме­ сей;

БН-1 •— в умеренном климате для приготов­ ления теплых смесей;

БН-П — в умеренном климате для приго­ товления горячих асфальтобетонных смесей;

и Сибири. Качество природных битумов, при­ меняемых для приготовления смесей асфаль­ тобетонных дорожных покрытий, не уступает качеству нефтяных. Погодоустойчивость и при­ липание к каменным материалам у природных битумов выше нефтяных. Технические требова­ ния на природные дорожные битумы одинако­ вы с нефтяными. Нефтяные жидкие битумы промышленность выпускает двух классов:

А — быстрогустеющие, получаемые в ре­ зультате разжижения нефтяных битумов керо­ сином или лигроином;

10

Б — медленногустеющие, получаемые раз­ жижением нефтяных битумов маслами.

Жидкие битумы при температуре 18—20°С содержат летучие углеводороды и загустевают по мере их улетучивания, при загустении ста­ новятся близкими по свойствам к вязким неф­ тяным битумам. Их применяют для приготов­ ления теплых и холодных асфальтобетонных смесей.

Сланцевые жидкие битумы класса С полу­ чают в виде остатка от перегонки, сланцевой смолы и по физико-химическим свойствам за­ нимают промежуточное положение между неф­ тяными жидкими битумами классов А и Б. Сланцевые битумы отличаются от нефтяных большим содержанием кислорода и азота, спо­ собствующих хорошему сцеплению и прилипа­ нию битума к частицам минеральных материа­ лов. При нагревании сланцевые битумы силь­ но изменяются и теряют вес. Погодоустойчи­ вость их ниже нефтяных. Но в дорожном строи­ тельстве они применяются наравне с нефтя­ ными жидкими битумами.

Жидкие битумы классов А, Б, С выпускают по шести марок каждый. Для асфальтобетон­ ных покрытий применяют только марки с наи­ большей вязкостью по стандартному вискози­ метру в пределах 100—200 сек — А-6, Б-6 и

С-6.

Д е г о т ь . Продукты коксохимической про­ мышленности, получаемые разложением орга­ нических веществ каменного угля без доступа воздуха в коксовых печах при температуре 900—1000° С или газовых печах при температу­ ре 1100—1200°С, называют дорожным сырым

11

дегтем. Применение их в дорожном строитель­ стве ограничено вследствие содержания воды по объему до 3% и ненормированного содер­ жания фенолов и нафталина. Химический со­ став сырого дегтя представляет сложную раз­ дробленную структуру. Наряду с сырым дегтем заводы выпускают составленные и отогнанные дегти. В дорожном строительстве получили на­ ибольшее распространение составленные дег­ ти. Их называют так по способу приготовле­ ния — составляют из подобранных соотноше­ ний горячего пека и каменноугольного холод­ ного масла. В производственных условиях со­ ставленный деготь приготовляют в обычных битумоварочных котлах емкостью 15 000 л. Отогнанный дорожный деготь приготовляют отбором из сырого каменноугольного дегтя при его фракционной перегонке до получения требуемой вязкости.

Дорожные дегти обладают физико-механи­ ческими свойствами, аналогичными битумам, однако теплоустойчивость у дегтей ниже, чем у битумов, а прилипание к каменным частицам выше, чем у битумов. При низких температу­ рах наружного воздуха дегти хрупки, стареют быстрее битумов.

Каменноугольные дегти изменяют свои свойства главным образом под воздействием атмосферных факторов.

Дегти выпускают восьми марок, но для дегтебетонов применяют только четыре: Д-5 и Д-6— для холодных смесей, Д-7 и Д-8 — для ■горячих смесей.

Скелет асфальтобетонных и дегтебетонных смесей составляют горные породы (гранит,

•12

сиенит, кварцит), применяемые в виде щебня и песка и имеющие сухую или влажную по­ верхность. Прилипание вяжущего к таким по­ верхностям обычно слабое. Под воздействием воды и изменений температуры наружного воздуха происходит отслаивание битума или дегтя от поверхности каменных частиц. Для повышения прилипания вяжущего к поверх­ ности зерен щебня и песка в смесь вводят до­ бавки — поверхностноактивные или активато­ ры.

Поверхностноактивными являются фенолы, содержащиеся в торфяных дегтях, фенолы и жирные кислоты в древесных дегтях, специ­ альные составы, а также отходы жировой и нефтяной промышленности. В зависимости от типа добавок количество их от веса битума со­ ставляет от 3 до 10%.

Активаторами являются известь (пушонка, кипелка), цемент, сланцевая зола, которые предназначаются для подготовки сухих или влажных поверхностей частиц кислых мине­ ральных пород к взаимодействию с поверхно­ стноактивными добавками.

Процентное содержание активаторов от веса минерального материала составляет: из­ вести 0,5—1%, цемента 0,8—1,5%, сланцевой золы 2—3%.

В производственных условиях в минераль­ ную смесь вначале вводят активатор, затем поверхностноактивную добавку и вяжущие (битумы и дегти).

Такая технологическая последовательность обусловливает повышение качества асфальто­ бетона.

13

2.СМЕСИ

Вдорожном строительстве асфальтобетон­ ные, дегтебетонные и асфальтовые смеси пос­ ле укладки и уплотнения называют соответст­ венно: асфальтобетон, дегтебетон, асфальт.

Дорожные покрытия устраивают в один и несколько слоев. Толщина однослойных покры­ тий колеблется от 30 до 50 мм, многослой­

ных — от 70 до 180 мм.

Высокие физико-механические и эксплуа­ тационные качества асфальтобетона позволи­ ли распространить его в городах, промышлен­ ных и курортных зонах и на транспортных свя­ зях между населенными пунктами.

Асфальтобетонные покрытия устраивают из минеральных смесей, обработанных в горячем состоянии органическими вяжущими. Смеси, приготовленные на битуме, называют асфаль­ тобетонными (асфальтовыми), на дегте — дег­ тебетонными (дегтевыми).

По роду материала, содержащегося в пре­ обладающем количестве, асфальтобетон мо­ жет быть щебеночным, гравийным, песчаным, грунтовым.

По наибольшим размерам частиц, состав­ ляющих скелет, асфальтобетон делится на крупнозернистый — с содержанием по весу частиц размером от 5 до 40 мм в количестве 35—70%; среднезернистый — от 5 до 25 мм в количестве 30—65%; мелкозернистый — от 5 до 15 мм в количестве 20—25% и песчаный — от 3 до 5 мм в количестве 25%.

По плотности асфальтобетон разделяют на плотный и пористый,

14

В дорожных покрытиях с интенсивным ав­ томобильным движением асфальтобетон слу­ жит до 50 лет. В отличие от других типов по­ крытий он обладает рядом преимуществ: мо­ жет быть приготовлен из местных материалов (за исключением вяжущего), водонепроница­ ем, теплоустойчив, погодоустойчив, обладает высокой износостойкостью, эластичен, ровен, прочен, обеспечивает круглогодичное движе­ ние автомобилей без снижения скоростей, удо­ бен при ремонте и эксплуатации, не меняет физико-механических свойств в период экс­ плуатации. При благоприятных грунтовых и гидрогеологических условиях капитальные за­ траты и эксплуатационные расходы обычно не­ велики.

К недостаткам асфальтобетона относятся: ограниченность сезона производства асфальто­ бетонных работ, невозможность укладки сме­ сей в период выпадания атмосферных осадков, трудность уплотнения смесей при значитель­ ных уклонах покрытия, скользкость поверхно­ сти асфальтобетона в периоды дождей и голо­ леда.

В дорожном строительстве применяют го­ рячие, теплые и холодные асфальтобетоны.

Наибольшее применение получили горячие смеси, приготовленные на вязких битумах. Эти смеси, как правило, укладывают в усовер­ шенствованные однослойные и многослойные покрытия. Асфальтобетон из горячих смесей достигает наилучшей плотности в процессе уп­ лотнения. Быстрое формирование покрытия уже через 2 ч после укатки позволяет открыть по нему автомобильное движение.

15

Теплые асфальтобетонные смеси по своему составу ничем не отличаются от горячих сме­ сей, исключая марок битума Б-Н-0 и БН-1, ко­ торые имеют пониженную вязкость, однако теплые смеси имеют значительные преимуще­ ства по сравнению с горячими.

применяемые марки битума облегчают те­ пловой режим приготовления смесей, улучша­ ют перемешивание, удобоукладываемость и удобоуплотняемость, удлиняют сезонность ас­ фальтобетонных работ. Например, границы уп­ лотнения теплых смесей могут быть снижены до 35—100° С. Покрытие формируется в про­ цессе уплотнения, но несколько продолжитель­ нее горячих смесей. Это позволяет применять теплые смеси при пониженных температурах наружного воздуха. Несмотря на ряд положи­ тельных качеств, теплые смеси пока не получи­ ли широкого применения.

Покрытия из холодных мелкозернистых ас­ фальтобетонных и дегтебетонных смесей преи­ мущественно устраивают однослойными тол­ щиной до 25 мм. Толщина двухслойных холод­ ных покрытий составляет 50—60 мм. Укладку смесей производят асфальтоукладчиками или автогрейдерами. Уплотняют холодные смеси легкими катками весом 3—6 г по три-четыре прохода в одном направлении.

Холодные асфальтобетонные смеси приго­ товляют на жидких битумах марок А-5 и А-6. Особенность применения этого вида смесей со­ стоит в том, что их можно укладывать в остыв­ шем состоянии. Это дает возможность расши­ рить область применения асфальтобетона без ограничения расстояний перевозки.

16

Такая смесь может лежать на месте уклад­ ки в кучках несколько дней. После этого хо­ лодную смесь можно уложить в покрытие и не спешить с укаткой. Она может быть уката­ на на следующий день или через декаду. По­ крытие из холодной асфальтобетонной смеси формируется в зависимости от скорости густения битума, интенсивности автомобильного движения и условий погоды; окончательное от­ вердение наступает в течение 15—25 суток.

Холодные асфальтобетонные смеси имеют зерновой состав каменных материалов с мак­ симальным размером частиц не более 10 мм.

По прочности холодный асфальтобетон ус­ тупает горячему в соотношении 1 : 1,5. Практи­ ческое значение он имеет на автомобильных дорогах, имеющих местное, хозяйственное и административное значение, при интенсивно­ сти движения от 200 до 1000 автомобилей в сутки.

Дегтебетонные смеси приготовляют горя­ чим способом. По зерновому составу они ана­ логичны асфальтобетонным. В качестве вяжу­ щего применяют каменноугольные дегти. По физико-механическим свойствам дегтебетон ус­ тупает асфальтобетону: у него невысокая во­ доустойчивость и теплоустойчивость, он менее пластичен и недостаточно морозоустойчив, об­ ладает высокой истираемостью. Такие качест­ ва не позволяют применять его в верхние слои дорожных покрытий. Дегтебетонные сме­ си применяют преимущественно на автомо­ бильных дорогах вне населенных пунктов и ис­ пользуют в слоях усиления и нижних слоях. Верхний слой в таких случаях устраивают из

плотного асфальтобетона. Толщина слоев в покрытии одинакова с крупнозернистым и среднезернистым асфальтобетоном.

Деготь очень чувствительный к темпера­ турным изменениям материал, поэтому при приготовлении смесей необходимо строго со­ блюдать температурный режим, особенно при нагреве минеральных материалов. Дегтебетон­ ная смесь при выпуске из смесителя должна иметь температуру в пределах 100—120° С. Дегтебетонные смеси по способу укладки и уплотнению применяют в горячем и холодном состоянии.

Укладка и уплотнение дегтебетонных сме­ сей не отличается от укладки и уплотнения ас­ фальтобетонных смесей.

Литой асфальт приготовляют из смеси гра­ вия, песка и асфальтовой мастики или асфаль­ тового порошка.

Количество крупной фракции 2—10 мм со­ держится в пределах 30—35%, песка 20—30%, асфальтовой мастики (в плитках) около 50%, в которой количество битума составляет

10-15% .

При отсутствии асфальтовых вяжущих ис­ пользуют для литого асфальта природные и нефтяные битумы марок БН-1П и БН-IV. Ли­ той асфальт применяют главным образом в стесненных условиях, где уплотнение смесей катками невозможно, в покрытиях тротуаров и на полах производственных и складских поме­ щений.

В условиях городского дорожного строи­ тельства литой асфальт практического приме­ нения почти не имеет.

18

3. ОСНОВАНИЯ И ИХ ПОДГОТОВКА

Основание представляет важнейшую часть конструкции дорожной одежды. Совместно с покрытием оно передает нагрузки от воздейст­ вия автомобильного транспорта на подсти­ лающий слой или непосредственно на грунт земляного полотна.

Для асфальтобетонных покрытий применя­ ют прочные и долговечные основания. Установ­ лено, что срок службы асфальтобетонного по­ крытия зависит прежде всего от прочности и жесткости основания. Устойчивое основание не допускает перерывов в работе покрытия круглый год. Недостаточно прочное и нежест­ кое основание прогибается от колес автомоби­ лей, а в случае промерзания переувлажнен­ ного грунта под основанием приводит покры­ тие к деформациям. Вначале появляются во­ лосяные трещины, затем после первого перезимования трещины становятся видимыми; на третий год трещины достигают толщины 2—3 мм, а еще через год покрытие оконча­ тельно разрушается и требует замены.

Лучшим основанием для асфальтобетонных покрытий является цементобетон. Это высоко­ прочное и жесткое основание устраивают из монолитного неармированного или армирован­ ного бетона или из сборных железобетонных дорожных плит. Толщину цементобетонного основания назначают в зависимости от грунто­ вых условий земляного полотна и характера движения автомобильного или городского транспорта (рис. 2 и табл. 1).

Швы расширения в бетонных основаниях