12. Технологии и материалы при строительстве и ремонте автомобильных дорог.

Модифицированный битум

Для повышения надежности и долговечности работы покрытий в настоя­щее время рекомендуется использовать битумы, модифицированные полиме­рами. Широкое использование модифицированных битумов вместо обычных объясняется их улучшенными свойствами. Полимерные битумы имеют боль­шой диапазон рабочих температур (разница между температурой размягче­ния и температурой хрупкости) — до 100 °С (обычные битумы до 60 °С).

Асфальтобетоны, приготовленные с использованием полимерных биту­мов, имеют высокую устойчивость к деформациям за счет большой эластич­ности применяемых битумов. Кроме того, значительно замедляется процесс старения асфальтобетона.

Для улучшения свойств дорожных битумов (модификации) принято ис­пользовать специально изготавливаемые искусственные материалы. Условно их можно классифицировать как тер­мопласты (пластомеры); эластомеры и термоэластичные искусственные ма­териалы.

Термопласты состоят из линейных или малоразветвленных полимеров, размягчающихся при нагревании. При охлаждении они снова становятся твердыми. Добавка пластомеров повышает вязкость и жесткость битумов при нормальных рабочих температурах (от -30 °С до 60 °С). Но пластомеры не оказывают влияния на эластичность модифицированных битумов.

Эластомеры состоят из длинных полимерных цепочек с широкими раз­ветвлениями. Они эластичны в широком диапазоне температур: от низких до 200 °С.

При добавке эластомеров в битум повышается его вязкость, улучшается эластичность.

Термоэластичные искусственные материалы размягчаются при темпера­турах выше обычных рабочих температур и хорошо деформируются в этом состоянии.

Добавка этого материала к битуму составляет, как правило, от 3 до 6 % по массе. Необходимое количество добавляемого материала зависит от дисперс­ного состояния вводимого вещества: если СБС вводится в битум в мелкодисперсной форме, то расход уменьшается, если в крупнодисперсной форме, то требуется большое количество модификатора.

Кроме полимеров для улучшения свойств битума могут использовать другие модификаторы: неорганические соли (хлорид марганца), синтетические или природные смолы, а также природные асфальты. .

Конечные свойства модифицированного битума во многом зависят от технологии введения добавки.

Битумная эмульсия — это дисперсия битума в воде. Как правило, базовым вяжущим, на основе которого готовится битумная эмульсия, является обыч­ный или модифицированный битум.

Битумные эмульсии принято классифицировать по трем критериям: зна­ку электрического заряда гранул; скорости распада и весовому содержанию базового вяжущего.

В зависимости от знака электрического заряда гранул эмульсии бывают анионные и катионные. По скорости распада различают быстрораспадающиеся эмульсии, средние, медленные и сверхстабилизированные. От содер­жания битума в эмульсии их делят на 50 %; 55 %; 60 %; 65 % и 69 %.

Наибольшее распространение в настоящее время получили катионные эмульсии.

Высокое качество покрытий, выполняемых с использованием битумных эмульсий, обеспечивается хорошей работоспособностью этого вяжущего с ка­менным материалом.

Битумная эмульсия — комплексное вяжущее, форма и свойства которого в значительной мере зависят от свойств исходного битума.

Для производства эмульсий используется обычный или модифицированный битум. В качестве разжижителей обычно используются масла каменноуголь­ной смолы. Вода должна содержать минимум органических и минеральных примесей. Эмульгаторы, как правило, являются химическими продуктами класса аминов.

Каменные материалы

В качестве основного заполнителя при приготовлении асфальтобетонов принято использовать щебень — смесь угловатых обломков камня различной формы. Получают щебень путем дробления скальных горных пород в дробил­ках разных конструкций (конусных, щековых, шаровых). Дробилки долж­ны подбираться в зависимости от свойств горной породы.

В традиционных технологиях дорожного строительства до недавнего вре­мени использовался щебень в основном трех фракций: 5-10 мм; 10-20 мм; 20-40 мм.

В зависимости от содержания зерен пластинчатой и игловатой форм ще­бень подразделяют на щебень с кубовидной формой зерен при содержании их до 15 %, улучшенный — до 25 % и обычный — до 35 %.

Переход к ремонту автомобильных дорог с использованием новых техно­логий требует пересмотра требований к щебню. Он должен быть прочным, кубовидной формы, морозоустойчивым и обладать хорошей адгезией с вяжу­щим.

Особое внимание уделяется требованиям к форме щебня, она должна быть кубовидной. Соотношение размеров: длины (L), величины; толщины (Е) — должно удовлетворять следующим требованиям:

• неравенство L + G < 6Е должно быть верно для 90 % зерен щебня;

• процентное соотношение зерен щебня, для которых G/E > 1,56, не пре­вышало: 20-25 %, если движение неинтенсивное; 15 % — при интенсивном движении и 10 % — при очень интенсивном движении.

В случае использования в качестве вяжущего битумных эмульсий особые требования предъявляются к чистоте щебня. Для обеспечения надежного сцепления на границе «щебень — вяжущее» во время производства щебень целесообразно мыть.

Для производства мелкофракционного щебня в настоящее время исполь­зуются дробилки.

Асфальтобетоны

Требования к асфальтобетонным смесям, применяемым для покрытий и оснований автомобильных дорог на территории Российской Федерации, регламентируются ГОСТ 9128-84, а в Республике Беларусь СТБ 1033-96 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон».

Асфальтобетонные смеси приготавливают смешванием в смемительных установках в нагретом состоянии щебня (гравия), песка, минерального порошка и нефтяного дорожного битума. Для лучшего сцепления битума с минеральной частью смеси, улучшения технологических свойств смесей и снижения температурка нагрева исходных материалов добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). В качестве ПАВ наибольшее распространение получили технически амины.

В соответствии с ГОСТ 9128-84 и СТБ 1033-96 асфальтобетонные смеси подразделяют на щебеночные, гравийные и песчаные. ^:

В зависимости от вязкости используемого битума и условий применения (температуры укладки) асфальтобетонные смеси подразделяют на виды:

• горячие, приготавливаемые с использованием вязких битумов и применяемые непосредственно после приготовления с температурой не менее 120 °С;

• теплые, приготавливаемые с использованием вязких и жидких битумов и применяемые непосредственно после приготовления с температурой не менее 100°С (при использовании вязкого битума) и не менее 70 °С;

• холодные, приготавливаемые с использованием жидких битумов и^4 битумных эмульсий, допускающие длительное хранение и применяемые с температурой не менее 5 °С.

Горячие и теплые асфальтобетонные смеси в зависимости от наибольшего размера зерен минеральных материалов подразделяются на крупнозерни­стые (с зернами размером до 40 мм); мелкозернистые (с зернами размером до 20 мм) и песчаные (с зернами размером до 5 мм). Холодные асфальтобетон^ные смеси принято готовить только с мелкозернистым и песчаным составов асфальтобетона.

Горячие и теплые смеси (щебеночные, гравийные, песчаные) для порис­тых и высокопористых асфальтобетонов подразделяются на две марки: I и II.

СТБ 1033-96 регламентирует условное обозначение асфальтобетонной смеси. Оно должно состоять из сокращенного обозначения смеси с указанием материала заполнителя (Щ — щебень, Г — гравий, П — песок) и его крупно­сти (К — крупнозернистая, М — мелкозернистая), типа, вида (А_г; Б_т; В_х и т.д., индексы г, т, х соответственно для горячих, теплых и холодных видов смесей), марки смеси (I, И, III), модуля остаточной деформации плотного ас­фальтобетона (Е в МПа) и обозначения стандарта. Например, условное обо­значение щебеночной мелкозернистой горячей плотной смеси типа Б марки I с Е = 100 МПа следующее: ЩМБ_Г —1/100 СТБ 1033-96; для гравийной круп­нозернистой теплой высокопористой смеси марки II: ГКВП_Т — II СТБ 1033-96.