1 стр. из 1

Дорожная одежда имеет решающее значение для системы движения. Тип слоя износа и его состояние влияют на поведение транспортных средств на дороге, а значит, определяют и безопасность движения. Они также определяют стоимость перевозок и степень их воздействия на окружающую среду.

Большая часть дорог имеет покрытие из асфальтобетонной смеси. Бетонные покрытия применяются гораздо реже, хотя и существует ряд стран, в которых они более популярны. Асфальтобетонная смесь используется для устройства верхнего и нижнего слоев покрытия и основания.

Верхний слой обеспечивает ровную поверхность движения с высоким сцеплением, которая устойчива к воздействию погодных условий и износу. Вместе с другими слоями дорожной одежды он помогает распределить нагрузку от транспортных средств с целью предотвращения чрезмерных перегрузок дорожной конструкции в целом.

Нижний слой покрытия выполняет ту же функцию распределения нагрузки и обеспечивает ровную несущую поверхность для верхнего слоя. Слой основания является основным в дорожной одежде, обеспечивая прочность дорожной конструкции и распределение в ней нагрузок. На дорогах с небольшой интенсивностью движения он обычно устраивается из щебня определенных фракций. На «загруженных» дорогах для обеспечения необходимой прочности и долговечности могут укладываться полностью битуминозные или укрепленные цементом зернистые слои основания.

При проектировании дорожной одежды (части дороги, лежащей выше насыпи) выбор материала и правильное назначение толщины каждого слоя являются определяющими для обеспечения требуемого срока службы. При этом нельзя упускать из виду местные климатические условия и экономические факторы.

Для того чтобы дорожное покрытие обеспечивало функциональные свойства, его поверхность должна удовлетворять ряду эксплуатационных требований.

Ровность. Неровность в поперечном сечении возникает при образовании колеи, в результате износа и деформаций верхнего слоя, а также деформаций одного или нескольких нижележащих слоев. Данный тип неровностей может быть оценен глубиной колеи. Продольная неровность выражается в неровности дороги или участка вдоль ее маршрута. Для ее оценки применяются различные методы, одним из которых является Международный показатель неровности (IRI).

Текстура обуславливает строение поверхности. Она подразделяется на различные категории: текстура (0,5 – 50 мм) и микротекстура (менее 0,5 мм). Микротекстура характеризует шероховатость камня в слое. Макро- и микротекстура одинаково влияют на износ шин, создаваемый шум и на сцепление с поверхностью покрытия.

Отражательная способность определяет яркость поверхности дороги. Ее высокие показатели улучшают видимость в ночное время, что позволяет увеличивать скорость движения и сокращать время в пути.

Пористость определяет способность поверхности пропускать воду. Движение шин по пористой поверхности менее шумно.

Несущая способность дороги является важным фактором, определяющим срок ее службы.

Сопротивление истиранию также важно с точки зрения срока службы дороги. Кроме того, при большом объеме истираемого с поверхности материала происходит загрязнение придорожных зон.

Для того чтобы покрытие обеспечивало проектные эксплуатационные качества, следует тщательно отобрать необходимые исходные компоненты (вяжущее вещество, каменный материал и минеральный порошок) для получения из них оптимальной конечной смеси. Но этого еще недостаточно для достижения гарантированного срока службы. Настолько же важны технологии приготовления материала, его укладки и уплотнения. Преимущества качественного материала могут не дать должного эффекта при несоблюдении норм качества на любой из стадий производственной цепочки.

Хотя имеется множество разновидностей асфальтобетонных смесей, однако для них не существует общепринятой системы классификации. Наиболее часто их разделяют по температуре смешения на горячие (НМА) и холодные (СМА). НМА представляет собой смесь нагретых каменных материалов, битумного вяжущего и минерального порошка. Она производится на заводах циклического действия или на заводах непрерывного (барабанного) типа при высокой температуре (порядка 130 – 180 °С). Пенетрация битумного вяжущего определяется внешними факторами, такими характеристиками, как интенсивность транспортного потока и климат. Свойства вяжущего могут варьироваться применением различных добавок, таких как полимеры. При приготовлении СМА каменный материал не подогревается. Он смешивается с по­догретым вяжущим, битумной эмульсией или разжиженным битумом. Температура вяжущего должна составлять 75 – 85 0С.
Существует четыре основных типа горячих асфальтобетонов: плотный, щебне-мастичный асфальт (SMA), дренирующий и асфальтобетон для оснований.

Плотный асфальтобетон обладает хорошей устойчивостью к старению из-за незначительного количества воздушных пор. Он может применяться для всех работ по устройству покрытий, достаточно устойчив к истиранию, но менее сдвиго-устойчив, чем SMA.

Основными отличительными особенностями SMA являются малое содержание частиц мелких фракций (песка), высокое содержание частиц крупных фракций (щебня), которые образуют каменный каркас, и повышенное содержание минерального порошка. Содержание вяжущего в SMA несколько выше, чем в плотном асфальтобетоне. Для армирования вяжущего иногда используют волокнистые добавки.
Обычно в плотном асфальтобетоне и в SMA остаточная пористость составляет 3–5 % (в асфальтобетоне для оснований — 5–7 %), а в дренирующем асфальте — значительно выше, в пределах 15–20 %.

SMA хорошо подходит для устройства слоев износа из-за высокого содержания щебня, которое обеспечивает хорошее сопротивление истиранию и хорошую устойчивость.

Как следует из его названия, дренирующий асфальт хорошо пропускает воду, обладает хорошими отражательными свойствами, обеспечивает меньший, чем другие покрытия, шум от шин. Эти преимущества достаточно быстро утрачиваются забивани-ем пор поверхности грязью и другими частицами. Структура дренирующего асфальта обуславливает его значительную подверженность климатическим воздействиям. Это может привести к ухудшению водостойкости, быстрому старению вяжущего и снижению срока службы покрытия.

Обработку поверхности производят в основном путем распределения вяжущего и каменного материалов в определенной последовательности. Примерами таких технологий являются устройство поверхностной обработки, способ пропитки щебеночных покрытий (оснований) органическими вяжущими и обработка поверхности битумным шламом (slurry seal).

Поверхностная обработка предотвращает попадание воды в тело дороги. При устройстве поверхностной обработки срок ее службы во многом определяется количеством внесенного вяжущего. Каменный материал должен быть однородным по зерновому составу и предварительно промытым от пыли для обеспечения хорошей адгезии с вяжущим.

Способ пропитки щебня иногда используется при устройстве оснований и слоев износа. Он представляет собой слой каменного материала, поверх которого распределяется битумное вяжущее. В случае использования битумной эмульсии ее вязкость и дисперсность должны быть такими, чтобы вяжущее не проникало более чем на 50 % толщины слоя каменного материала.

Технология битумного шлама (slurry seal) включает распределение по поверхности вяжущего с одновременной россыпью песка. Чаще используется готовая смесь битумного шлама. Он применяется также для заделки трещин и других полостей, через которые вода может проникать в тело дороги.

Асфальтобетонная смесь обычно состоит из трех компонентов: вяжущего, каменного материала и минерального порошка. Некоторые материалы для устройства слоев износа включают добавки, такие как поверхностно-активные вещества, полимеры, волокнистые материалы и отходы промышленности.

Вяжущие материалы в асфальтобетонных смесях называются битумными, то есть содержащими битум в той или иной форме. Битум является термопластичным, а также вязкоупругим материалом, так как его жесткость зависит от температуры и от продолжительности приложения нагрузки.

Когда битум смешивается с каменным материалом, он должен обладать вязкостью, достаточной для покрытия поверхности этого материала. Однако он не должен быть слишком жидким, иначе он может стечь с поверхности каменных материалов при транспортировке или хранении. Вязкость должна также соответствовать требованиям укладки и уплотнения. Вяжущее должно обеспечивать устойчивость для предотвращения чрезмерной деформации, но оно должно быть и достаточно пластичным, чтобы противостоять образованию трещин. Адгезионные свойства вяжущего определяет то, какое количество каменного материала может быть вынесено с поверхности (выкрашивание). В качестве вяжущего могут использоваться также эмульсии и разжиженный битум (праймер). Праймер получается путем смешивания битума с растворителем (например, с керосином), а эмульсия представляет собой смесь битума, эмульгатора и воды. Оба этих вяжущих обеспечивают технологические свойства смеси при пониженных температурах. После испарения растворителя или воды битум сохраняет свои первоначальные свойства. Свойства этих вяжущих в дороге в основном определяются присутствующим в них битумом. Праймер используется все реже (в целях защиты окружающей среды), в то время как применение эмульсий расширяется. Наиболее распространенными областями применения этих вяжущих являются поверхностная обработка, холодные асфальтобетонные смеси, подгрунтовка, битумные шламы и пропитка.

В США для технического нормирования асфальтобетонных материалов используется классификация SuperPave. Вяжущие для асфальтобетонных смесей нормируются по своим эксплуатационным качествам. Выбор вяжущего определяется температурой покрытия, в котором это вяжущее будет использоваться. Битум, классифицированный по эксплуатационным качествам, нормируется по максимальной и минимальной температурам покрытия, при которых в нем не будет происходить образования колеи и низкотемпературных трещин.

Каменный материал — это общий термин для всех минеральных составляющих асфальтобетонной смеси, которые могут быть представлены щебнем, гравием, песком, шлаком и отсевами. Его массовое содержание в смеси составляет около 85 %.Качество каменного материала зависит как от его происхождения, так и от способа производства (искусственно дробленый или природный материал). На эксплуатационные качества покрытия прямо или косвенно влияют следующие свойства каменного материала: гранулометрический состав, пористость, форма зерен, прочность, сопротивление износу и истиранию и устойчивость к атмосферным воздействиям.

Наиболее важными физическими свойствами минерального материала являются его прочность и форма. Качество каменного материала частично может быть улучшено на стадии его производства. Гранулометрический состав является основной характеристикой и определяет тип смеси. Состав отобранной пробы определяется в процессе ситового анализа, когда высушенная проба пропускается через набор стандартных сит, различающихся размером отверстий. Варьирование состава смеси определенного типа изменяет эксплуатационные качества асфальтобетонного покрытия.

Минеральный порошок служит для заполнения пор между более крупными частицами и для создания вместе с битумом асфальтовяжущего вещества. Таким образом, он вносит свой вклад в повышение прочности и устойчивости асфальтобетона. Порошок (частицы менее 0,074 мм) может быть получен из системы пылеулавливания на асфальтобетонном заводе или приготовлен специально в процессе помола.

Для создания более качественных дорог было разработано большое количество добавок в асфальтобетонные смеси. В наиболее общей классификации они могут быть подразделены на две группы. В первую включаются товарные продукты, разработанные для улучшения эксплуатационных характеристик асфальтобетона. Они представлены полимерами, адгезионными добавками, ингибиторами процессов старения, пластификаторами, стабилизаторами (природный асфальт, каталитические нейтрализаторы) и волокнистыми материалами, служащими наполнителями для вяжущего. Определенные полимерные материалы —эластомеры и пластомеры, используются для модификации битума с целью повышения долговечности и качества дорожного покрытия. Они могут применяться для повышения сдвигоустойчивости при высокой температуре или, например, для повышения устойчивости к растрескиванию при низкой температуре. Ко второй группе добавок относятся отходы или переработанное вторичное сырье, такое как гранулированная резина, зола, сера и др.

Правильный подбор состава смеси весьма важен для обеспечения долговечности дороги. В процессе проектирования производится подбор материалов, обладающих необходимыми качествами для достижения конечного результата с последующим составлением пропорций смешения этих компонентов. Выбор типа битума определяется амплитудой сезонных колебаний температуры в районе строительства. Каменный материал и вяжущее определяются исходя из транспортных нагрузок — чем выше интенсивность движения, тем более жесткие требования предъявляются к этим компонентам смеси. Тип транспортных средств и объем перевозок имеют большое значение для выбора каменного материала и вяжущего и для проектирования состава смеси.

Свойства и составы асфальтобетонных смесей изменяются в широких пределах. Их свойства и уплотняемость определяются внутренним трением, когезией и вязкостным сопротивлением/температурой.

Внутреннее трение зависит в основном от свойств каменного материала и проявляется более явно в хорошо подобранной плотной смеси, чем в открытой. Смесь, содержащая природный окатанный материал, где частицы при уплотнении могут относительно легко двигаться относительно друг друга, имеет более низкое внутреннее трение, чем смесь с дробленым каменным материалом угловатой формы. Смесь с дробленым каменным материалом требует более значительного уплотняющего воздействия, из нее получается асфальтобетонное покрытие с более высокой прочностью и устойчивостью, чем из смеси, содержащей окатанный природный каменный материал. Высокое содержание щебня и большой максимальный размер зерен также дают устойчивые смеси.

Адгезия является тем свойством, которое обеспечивает вяжущему сцепление с поверхностью каменных материалов.

Вязкое сопротивление является функцией вязкости битума и фактической температуры смеси. Вязкое сопротивление препятствует перекомпоновке частиц при уплотнении, и чем меньше температура, тем это сопротивление выше.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!