Асфальтовая смесь: Асфальтобетонная смесь / Всё об асфальтировании и дорожном строительстве. Асфальтирование в г. Киев
Асфальтобетонная смесь: вяжущее на битумной основе и минеральная часть (щебень, шлаковый песок размером 0-5 мм и минеральный порошок) серобитумное вяжущее в количестве 3,5-5,0 мас. % от минеральной части соотношении серы с битумом 10-40:60-90,
Классы МПК: | C04B26/26 битуминозные материалы, например деготь, пек C04B28/36 содержащие серу, сульфиды или селен C04B111/20 сопротивление химическому, физическому или биологическому воздействию C04B111/27 водостойкость,те водонепроницаемость или водоотталкивающие материалы |
Автор(ы): | Василовская Галина Васильевна (RU), Шевченко Валентина Аркадьевна (RU), Назиров Рашит Анварович (RU), Нагибин Геннадий Ефимович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Сибирский федеральный университет” (RU) |
Приоритеты: | подача заявки: 2013-09-25 публикация патента: 10. ![]() |
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к асфальтобетонным смесям, используемым для устройства покрытий автомобильных дорог, аэродромов, спортивных площадок, автомобильных стоянок и т.п. во всех климатических зонах. Технический результат – увеличение прочности и водостойкости асфальтобетона при снижении его себестоимости.
Асфальтобетонная смесь, включающая вяжущее на битумной основе и минеральную часть, содержащую щебень, шлаковый песок размером 0-5 мм и минеральный порошок, содержит указанное вяжущее, дополнительно включающее серу при соотношении серы с битумом 10-40:60-90, указанное серобитумное вяжущее в количестве 3,5-5,0 мас.% по отношению к минеральной части, в качестве минерального порошка – тонкодисперсные отвальные «хвосты» нейтрализации отходов металлургического завода, получаемые при очистке жидкой фазы пульпы отходов серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов, а в качестве щебня – известняковый щебень и указанного песка – песок из шлаков Надеждинского металлургического комбината при следующем соотношении компонентов, мас.
Формула изобретения
Асфальтобетонная смесь, включающая вяжущее на битумной основе и минеральную часть, содержащую щебень, шлаковый песок размером 0-5 мм и минеральный порошок, отличающаяся тем, что она содержит указанное вяжущее, дополнительно включающее серу при соотношении серы с битумом 10-40:60-90, указанное серобитумное вяжущее в количестве 3,5-5,0 мас.% по отношению к минеральной части, в качестве минерального порошка – тонкодисперсные отвальные «хвосты» нейтрализации отходов металлургического завода, получаемые при очистке жидкой фазы пульпы отходов серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов, а в качестве щебня – известняковый щебень и указанного песка – песок из шлаков Надеждинского металлургического комбината при следующем соотношении компонентов, мас.
Битум | 2,7-4,0 сверх 100% |
Сера | 0,35-1,8 сверх 100% |
Указанный щебень | 50,5-60,0 |
Указанный шлаковый песок | 33,5-41,3 |
Указанный минеральный порошок | 5,5-10,0 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к строительным материалам, в частности к асфальтобетонным смесям, используемым для устройства покрытий автомобильных дорог, аэродромов, спортивных площадок, автомобильных стоянок и т.п. во всех климатических зонах.
Известна асфальтобетонная смесь, включающая битум, отходы гальванического производства, нейтрализованный шлам травильного производства, щебень и песок (Патент РФ № 2074277 C1, дата приоритета 26.04.1996, дата публикации 27.02.1997, авторы Шевцов A.M., Ткаченко В.Ю., RU).
Недостатком известной асфальтобетонной смеси является низкая прочность при 20°C (предел прочности при сжатии равен 2,0-2,1 МПа) и низкая водостойкость (коэффициент водостойкости равен 0,71-0,80).
Известна также асфальтобетонная смесь, состоящая из серобитумного вяжущего с активирующей добавкой в виде аминов, отходов песчано-гравийной смеси, песчано-гравийной смеси и доломитовых высевок (Патент РФ № 2452748 C1, дата приоритета 17.12.2010, дата публикации 10.06.2012, авторы Иванов В.Б. и др., RU).
Недостатком известной асфальтобетонной смеси, получаемой на основе серобитумного вяжущего, является низкая водостойкость (коэффициент водостойкости равен 0,9), небольшая прочность при 50°C (предел прочности – 1,25 МПа) и большая прочность при 0°C (предел прочности – 11,5 МПа), что характеризует низкую морозостойкость смеси.
В качестве прототипа принята асфальтобетонная смесь, содержащая щебень, песок, минеральный порошок и битум, рационально подобранные в соответствии с требованиями стандарта (ГОСТ 9128-2009 «Смеси асфальтобетонные дорожные. аэродромные и асфальтобетон». – М.: МНТКС, 2010, прототип).
Недостатком прототипа следует признать низкий предел прочности, низкую водостойкость и морозостойкость асфальтобетона на основе регламентированных стандартом смесей.
Задачей изобретения является повышение плотности, увеличение прочности и водостойкости асфальтобетона при использовании составов смеси на основе серобитумного вяжущего и отходов промышленного производства.
Для решения поставленной задачи асфальтобетонная смесь, включающая вяжущее на битумной основе и минеральную часть, содержащую щебень, шлаковый песок размером 0-5 мм и минеральный порошок, согласно изобретению содержит указанное вяжущее, дополнительно включающее серу при соотношении серы с битумом 10-40:60-90, указанное серобитумное вяжущее в количестве 3,5-5,0 мас.% сверх 100% по отношению к минеральной части, в качестве минерального порошка – тонкодисперсные отвальные «хвосты» нейтрализации отходов металлургического завода, получаемые при очистке жидкой фазы пульпы отходов серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов, а в качестве щебня – известняковый щебень и указанного песка – песок из шлаков Надеждинского металлургического комбината при следующем соотношении компонентов, мас.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемых составов асфальтобетонной смеси заключается в следующем:
а) в повышении плотности асфальтобетона за счет высокой дисперсности минерального порошка из отвальных «хвостов» нейтрализации, что способствует повышению прочности, водостойкости и морозостойкости;
б) в уменьшении пористости, увеличении прочности и водостойкости асфальтобетона за счет замены части битума технической серой;
в) в снижении себестоимости асфальтобетона за счет замены мелкого заполнителя и минерального порошка отходами металлургической промышленности.
Достижение технического результата объясняется тем, что шлаковый песок имеет весьма развитую пористую поверхность, в порах которого плотно кольматируется тонкодисперсный наполнитель в виде отвальных «хвостов» нейтрализации. В результате этого повышается плотность, прочность, водостойкость и морозостойкость асфальтобетона. Механизм пластификации серы битумом объясняется растворимостью серы и переходом ее в аморфное состояние в среде углеводородов битума, а также разрушением структурного коагуляционного каркаса битума за счет адсорбции и взаимодействия серы с активными группами структурообразующих компонентов.
С понижением температуры серобитумного вяжущего количество растворенной серы уменьшается. Большая часть расплавленной в битуме серы кристаллизуется с течением времени, выделяется в виде твердой фазы и ведет себя подобно дисперсному наполнителю. При высоких содержаниях серы в серобитумном вяжущем возможно также возникновение кристаллизационной структуры в битуме за счет срастания выделяющихся в виде кристаллов частиц серы.
Элементарная сера в структуре асфальтобетона действует по механизму активного, кольматирующего и армирующего наполнителей в зависимости от ее содержания в вяжущем. Действие серы по механизму наполнителя требует рассматривать ее не как эквивалентную замену битуму, а как добавку, повышающую плотность и прочность материала.
Для осуществления изобретения производят подготовку компонентов и их испытание в соответствии с требованиями стандартов:
– ГОСТ 9128-2009 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон», МНТКС, Москва, 2010;
– ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства», МНТКС, Москва, 1998;
– ГОСТ Р 52129-2003 «Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей», МНТКС, Москва, 2003;
– ГОСТ 222245-90 «Битумы нефтяные дорожные вязкие», МНТКС, Москва, 1991;
– ГОСТ 127. 1-93 «Сера техническая. Технические условия», МНТКС, Москва, 1993.
На достижение технического результата оказывают влияние свойства исходных материалов, имеющих следующие характеристики:
- В качестве связующего в вяжущем использовалась сера техническая комовая. Химический анализ технической серы показал, что в ее составе основным компонентом является элементарная сера с ромбической решеткой, так называемая альфа-сера. Имеются также примеси с общим содержанием не более 0,7% мас. Таким образом, данный продукт удовлетворяет требованиям ГОСТ 127.1-93 для технической серы по составу. По физическим свойствам, таким как температура плавления ромбической серы и полимеризации уже расплавленной серы, данный продукт практически не отличается от химически чистой элементарной серы с температурой плавления 119°C.
- В качестве пластифицирующей добавки для серы использовался битум марки БНД 90/130.
- В качестве крупного заполнителя минеральной части использовался известняковый щебень Березовского карьера г.
Красноярска. Свойства и зерновой состав указанного щебня приведены в таблицах 1, 2.
- В качестве мелкого заполнителя минеральной части использовались гранулированные шлаки Надеждинского металлургического завода г. Норильска. По данным химического анализа, применяемый шлак состоит из следующих соединений, выраженных в % масс.: Fe 2O3 (56,94), SiO2 (30,78), Al 2O3 (0,72), CaO (3,72), MgO (2,12), S (0,42), CuO (0,462), Co3O4 (0,163), NiO (0,082), Na2O (1,06), K2O (0,83).
Таким образом, шлаки состоят преимущественно из силиката железа, и имеются также примеси оксидов кремния, кальция, магния, алюминия и др.
Свойства указанных шлаковых песков и зерновой состав приводятся соответственно в таблицах 3, 4.
- В качестве минерального порошка использовались отвальные «хвосты» нейтрализации Надеждинского металлургического завода г. Норильска, получаемые при очистке жидкой фазы пульпы отходов серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов, представляющие собой тонкодисперсный порошок и имеющие химический состав, представленный в таблице 5.
Результаты химического анализа показали, что основными составляющими отвальных «хвостов» нейтрализации являются соединения оксидов железа и кремния, зафиксированы относительно малые концентрации различных соединений с кальцием и серой. Термические исследования показали, что «хвосты» являются стабильными до температуры 300°C.
Физико-механические свойства отвальных «хвостов» исследовались в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52129-2003. Свойства этих порошков в сравнении с требованиями ГОСТ для минеральных порошков марки МП-2 (порошки из некарбонатных горных пород, твердых и порошковых отходов промышленного производства) приводятся в таблице 6.
Как видно из таблицы 6, по всем показателям отвальные «хвосты» отвечают требованиям ГОСТ Р 52129-2003.
В таблице 7 приводится зерновой состав отвальных «хвостов» в сравнении с требованиями ГОСТ Р 52129-2003.
Как видно из таблицы 7, по зерновому составу отвальные «хвосты» отвечают требованиям ГОСТ Р 52129-2003 и имеют высокую дисперсность, что позволяет повысить плотность асфальтобетонных смесей, уменьшить пористость, увеличить прочность и водостойкость асфальтобетона.
Измерения удельной эффективной активности естественных радионуклидов показали, что представленные исходные материалы (сера, шлаки, хвосты) согласно санитарным правилам относятся к I классу и могут быть использованы в дорожном строительстве в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также в дорожном строительстве вне заселенных пунктов.
Приготовление асфальтобетонной смеси проводили следующим образом: в отдельной емкости разогревали битум до температуры 130-140°C и также в отдельной емкости разогревали серу до температуры 120-130°C. Затем получали серобитумное вяжущее путем перемешивания в течение 10 мин жидкой серы с горячим битумом.
Наполнители (щебень, шлаковый песок и отвальные «хвосты»), составляющие минеральную часть, грели до температуры 140-150°C. Затем наполнители и серобитумное вяжущее смешивали при температуре 135°C в течение 5-10 минут. Таким образом, температура приготовления сероасфальтобетона была на 10-20°C ниже температуры, указанной в ГОСТ 12801-98 на асфальтобетон, так как вязкость серобитумного вяжущего меньше вязкости битума. Во время приготовления асфальтобетона на серобитумном вяжущем не было обнаружено выделения вредных газов. Наблюдения показали, что применение серобитумного вяжущего приводит к ускорению процесса обволакивания зерен минеральной части смеси, а тем самым, и к быстрейшему получению асфальтобетонной смеси. Асфальтобетонные смеси на серобитумном вяжущем уплотняли при температуре 110-120°C. При таких температурах смеси сохраняли подвижность.
Для определения свойств сероасфальтобетона использовались образцы-цилиндры с размерами d=h=71,4 мм. Формование образцов проводили в металлической форме с двумя вкладышами, нагретой до температуры 90-100°C. Образцы уплотнялись на прессе при давлении 40 МПа в течение 3 мин.
Преимущества предлагаемых асфальтобетонных смесей показаны на составах мелкозернистых смесей, которые по своим гранулометрическим составам удовлетворяют требованиям ГОСТ 9128-2009, предъявляемым к смесям типа «A» марки II. На заявленных минеральных заполнителях и на серобитумном вяжущем готовили четыре состава асфальтобетонной смеси, приведенных в таблице 8.
Количество серобитумного вяжущего устанавливается сверх 100% минеральной части асфальтобетона.
Качество асфальтобетона определялось по ГОСТ 12801-98 и сравнивалось со свойствами асфальтобетона по ГОСТ 9128-2009 для III дорожно-климатической зоны (прототип).
Свойства асфальтобетона из указанных составов приводятся в таблице 9.
Как видно из таблицы 9, по пределу прочности при 20, 50, 0°C и водостойкости предлагаемые составы асфальтобетона имеют лучшие показатели, чем известные составы (по прототипу).
Класс C04B26/26 битуминозные материалы, например деготь, пек
высоконаполненный композиционный материал – патент 2525074 (10.08.2014) | |
ресурсосберегающая щебеночно-мастичная смесь для строительства и ремонта дорожных покрытий – патент 2524081 (27.07.2014) | |
асфальтобетонная смесь – патент 2522497 (20.07.2014) | |
асфальтобетонная смесь на наномодифицированном вяжущем – патент 2521988 (10.![]() | |
способ приготовления асфальтобетонной смеси – патент 2520256 (20.06.2014) | |
асфальтобетонная смесь – патент 2515840 (20.05.2014) | |
способ приготовления асфальтобетонной смеси – патент 2515652 (20.05.2014) | |
минеральный порошок для асфальтобетонной смеси – патент 2515277 (10.05.2014) | |
минеральный порошок – патент 2515274 (10.05.2014) | |
минеральный порошок – патент 2515239 (10.05.2014) |
Класс C04B28/36 содержащие серу, сульфиды или селен
состав для серных бетонов – патент 2521986 (10.07.2014) | |
способ получения стабильной связывающей серу композиции и полученная этим способом композиция – патент 2519464 (10.06.2014) | |
способ обработки портландцементных строительных материалов пропиточными композициями – патент 2509754 (20.![]() | |
наномодифицированный композит на термопластичной матрице – патент 2495844 (20.10.2013) | |
поглотители сероводорода и способы удаления сероводорода из асфальта – патент 2489456 (10.08.2013) | |
способ модификации и грануляции серы – патент 2448925 (27.04.2012) | |
состав для серного бетона – патент 2448924 (27.04.2012) | |
вяжущее – патент 2448067 (20.04.2012) | |
сырьевая смесь для изготовления строительных изделий и конструкций – патент 2439025 (10.01.2012) | |
серобетонная смесь и способ ее получения – патент 2430053 (27.09.2011) |
Класс C04B111/20 сопротивление химическому, физическому или биологическому воздействию
полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя – патент 2529681 (27.![]() | |
сухая строительная смесь – патент 2528774 (20.09.2014) | |
cпособ приготовления облегченного кладочного раствора и композиция для облегченного кладочного раствора – патент 2528323 (10.09.2014) | |
композиционный строительный материал – патент 2527447 (27.08.2014) | |
способ изготовления отделочной панели – патент 2526808 (27.08.2014) | |
тепло- шумовлагоизолирующий термостойкий материал и способ его изготовления – патент 2526449 (20.08.2014) | |
способ приготовления золобетонной смеси – патент 2526072 (20.08.2014) | |
бетонная смесь – патент 2525565 (20.08.2014) | |
состав для теплоизоляции строительных конструкций – патент 2525536 (20.08.2014) | |
бетонная смесь – патент 2525078 (10.![]() |
Класс C04B111/27 водостойкость,те водонепроницаемость или водоотталкивающие материалы
сырьевая смесь для изготовления материала, имитирующего природный камень – патент 2528810 (20.09.2014) | |
тепло- шумовлагоизолирующий термостойкий материал и способ его изготовления – патент 2526449 (20.08.2014) | |
бетонная смесь – патент 2522559 (20.07.2014) | |
асфальтобетонная смесь – патент 2522497 (20.07.2014) | |
гранулированный композиционный заполнитель для силикатных стеновых изделий на основе трепела и силикатное стеновое изделие – патент 2516028 (20.05.2014) | |
гранулированный композиционный заполнитель для силикатных стеновых изделий на основе кремнистых цеолитовых пород и силикатное стеновое изделие – патент 2515743 (20.05.2014) | |
способ приготовления асфальтобетонной смеси – патент 2515652 (20.![]() | |
минеральный порошок – патент 2515274 (10.05.2014) | |
высокопрочный бетон – патент 2515255 (10.05.2014) | |
минеральный порошок – патент 2515239 (10.05.2014) |
Асфальтобетонная смесь: виды, применение, особенности
Асфальтобетонная смесь – один из наиболее распространенных современных материалов, применяемых в дорожном строительстве, который состоит из щебня разной фракции, кварцевого песка, особого минерального порошка и битума. Все это перемешивается в нужных пропорциях в горячем виде, а потом выкладывается в качестве дорожного покрытия. Классифицируется по ГОСТу 9128-2009.
Благодаря своему составу стройматериал обеспечивает оптимальную фактуру поверхности, может использоваться сразу же после укладки, легок в работе, эксплуатации, ремонте, обладает длительным сроком службы и прекрасными техническими характеристиками.
Содержание
- 1 Что такое асфальтобетон – определение
- 2 Применение
- 3 Виды смесей
- 4 Состав
- 5 Требования к смесям
- 6 Марки и типы асфальтобетона
- 7 Особенности
- 8 Рекомендации по укладке
- 8.
1 Щебень
- 8.
- 9 Правила приемки
- 10 Расход и плотность стройматериала
- 11 Вывод
Что такое асфальтобетон – определение
Асфальтобетон – это безобжиговый искусственный стройматериал, который получают при уплотнении оптимально подобранной и приготовленной специально для укладки на подготовленное основание смеси минерального материала (песок, щебенка, минеральный порошок и другие) и битума (иногда дегтя). В зависимости от фракции материалов и их пропорции дорожный материал делится на несколько видов, каждый из которых демонстрирует определенные свойства и характеристики.
Применение
Асфальтобетонные смеси применяют для создания твердого покрытия пешеходных зон, автомобильных дорог, рулежных дорожек и взлетно-посадочных полос аэродромов, различных площадок и иных поверхностей. Часто жидкая асфальтовая смесь применяется в ямочном ремонте. Она не требует уплотнения и выравнивания после укладки, дает возможность точно совместить поверхности покрытия старого и свежеуложенного, быстро застывает, позволяя через минимальный промежуток времени открывать движение.
Для покрытий тротуаров, декорирования пешеходных дорожек, разделительных полос, выделения определенных участков дорожного полотна используют цветной материал. Нужного эффекта удается достичь за счет рифления, тиснения, а также добавления в состав разноцветных минералов (песок из гранита, мрамора, цветной камень, пигменты).
Виды смесей
Смеси асфальтобетонные дорожные дифференцируются на виды в соответствии со свойствами, составом, пропорциями компонентов и т.д.
Общая классификация:
1) По объему содержания щебня в составе – марка А (50-60%), Б (от 40% до 50%), В (30-40%). Марки Г и Д – песчаные, в них щебня нет вообще. Также выделяют горячие асфальтобетонные смеси с высокой плотностью, в которых объем гравия или щебня превышает 50-60%.
2) По фракции минеральных зерен – песчаные композиции (максимальное зерно песка составляет 5 миллиметров), крупнозернистые (до 40 миллиметров), мелкозернистые (зерно меньше 20 миллиметров).
3) По используемому материалу – щебеночные, гравийные, песчаные композиции.
4) По температуре в момент укладки асфальта – холодные (при распределении температура должна быть равна примерно +5С), горячие (распределяются при температуре минимум +120С).
5) По плотности – пористость минеральной части холодной смеси составляет 6-10%, горячих существует несколько: высокоплотные (остаточная пористость 1-2.5%), плотные (от 2.5 до 5%), пористые (около 5-10%), высокопористые (10-18%).
По типу вяжущих и условий эксплуатации:
- Классические смеси – используются для устройства автомобильных полотен, городских тротуарных и дорожных покрытий.
- Щебеночно-мастичная смесь – в нее добавляются стабилизирующие волокнистые добавки (это может быть целлюлоза и т.д.), актуальна для строительства магистралей, отличающихся высокой пропускной способностью.
- Полимерасфальтобетонные – в состав вводятся пластификаторы, сополимеры, позволяющие сделать более прочными и долговечными дорожные покрытия аэродромов, мостов, проезжие части промышленных предприятий и т.
д.
- Отдельно стоит выделить органоминеральные смеси, которые создают благодаря смешиванию известняка и битума, а применяют в процессе ремонта дорожного полотна.
Состав
Рассчитывая, из чего состоит композиция, стоит выделить две группы компонентов: органическое вяжущее вещество и минеральный наполнитель. Проектирование конкретного состава осуществляют с учетом физико-химических свойств материала и нормативных требований.
Основные компоненты смеси асфальтно-бетонной:
1) Щебень либо гравий – для предотвращения ползучести, повышения срока службы нужно, чтобы вяжущее вещество хорошо сцеплялось с зернами заполнителя. Для этого используется чаще всего щебень плотных горных пород и метаморфических карбонатных (чаще известняки, доломиты), в форме куба. Количество пластинчатых зерен должно составлять максимум: 15% для марки А, 25% для Б, 35% для марки В. Объем пылеватых или глинистых включений не должен превышать 1-2%. Щебенку берут с размером зерна 10-40 миллиметров.
Песок и гравий, включенные в состав композиции, должны соответствовать нормам, указанным в ГОСТ8736-93. «Песок для строительных работ.» (106кБ) и ГОСТ 8267-93. «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ.» (179кБ).
2) Песок – отсев дробления щебня или природные залежи (не речной песок) разных фракций ввиду того, что фракции одного размера увеличивают пористость слоя. Песок может быть крупнозернистым (Мк 2.5), среднезернистым (Мк 2.0-2.5) и мелкого зерна (Мк 1.0-2.0). По прочности мелкие заполнители не должны быть марки ниже 1000, максимальный объем глинистых частиц – 0.5%.
Дробленый природный песок и износостойкий высокопрочный щебень обеспечивают нужную шероховатую фактуру покрытия. Песок с минеральным порошком выступает в качестве лигатуры, которая структурирует битум, влияет на устойчивость к теплу, вес и плотность, дает необходимую прочность дороги.
3) Минеральный порошок – должен быть достаточно мелкого помола, чтобы при рассеве во влажном состоянии легко проходил через сито с отверстиями 1. 25 миллиметров. Коэффициент гидрофильности не должен превышать единицу. Количество и качество порошка при одинаковых пропорциях других составляющих напрямую влияют на структуру вяжущего. Если порошка слишком много, покрытие будет менее прочным (особенно при минусовых температурах).
4) Битум – продукт переработки нефти, выступает в роли вяжущего, склеивая все крупные компоненты и заполняя промежутки между ними, делая асфальтовую смесь водостойкой и прочной. Битум может быть вязким и жидким, уровень вязкости указывается в документации, зависит от температуры и составляющих. Нужно помнить, что при повышении температуры показатель вязкости понижается, при понижении – вырастает. При минусе вяжущее схватывается и становится очень хрупким.
Марки дорожного битума – БНД 40/60, 60/90, 90/130, 130/200. Вязкие составы применяются для создания смесей любой температуры, выступают главным сырьем для приготовления жидкого продукта при условии добавления разных растворителей. Зимой обычно используют жидкий продукт, со специальными разжижителями и присадками, они в процессе твердения покрытия испаряются и придают битуму обычное состояние.
Требования к смесям
Государственные стандарты требуют, чтобы содержание пластинчатых зерен в щебне (гравии) составляло максимум 15% для марки А и высокоплотных растворов, 25% для марки Б и Бх, 35% для марки В и Вх.
Производиться стройматериал должен на производстве с соблюдением всех правил и норм, отгружаться в самосвал, поставляться лишь после тщательных испытаний и просчета свойств будущего покрытия с учетом требований и особенностей эксплуатации. Чтобы избежать появления неровностей и выбоин, материал нельзя подвергать расслоению (сегрегации), которое становится причиной неверного распределения вяжущего, пузырьков воздуха и зерен в композиции и ведет к быстрому разрушению слоя после завершения работ.
Марки и типы асфальтобетона
Существует всего две марки асфальтобетона и их характеристики довольно существенно отличаются, что объясняется разной прочностью каменного материала. В составах первой марки используют щебень 1000-1200, второй – 800-1000.
Характеристика и типы асфальтобетонных смесей:
Марка I – структура асфальтобетона разная, эта категория объединяет непохожие материалы. Сюда относятся песчаные, гравийные, пористые и высокопористые (горячие и холодные аналоги), плотные А, Б, Г и высокоплотные составы, Бх, Вх, Гх. Общий знаменатель – максимальная прочность материала для своего состава. Такие марки применяются там, где нужно обеспечить очень высокую прочность, обычно в качестве нижнего слоя полотна.
II – «обыкновенный» асфальтобетон, который используется в самых разных сферах строительства и эксплуатации. Сюда относят пористые, плотные А, Б, В, Г, Д, высокоплотные асфальты, Бх, Вх, Гх, Дх. Ими покрывают верхний слой дорог, актуально для ремонтных работ, благоустройства парков и дворов, обычных дорог и т.д.
III – наименее прочный и самый плотный (Б, В, Г, Д) материал, в котором нет щебня, но есть минеральные порошки и песок. Обычно используется для ремонта и устройства дорог, которые не будут выдерживать серьезных испытаний и нагрузок – тротуары, пешеходные дорожки, приусадебные площадки, ямочный ремонт в дорожном строительстве.
Особенности
Подбирая композицию, необходимо учитывать в первую очередь свойства асфальтобетона, которые определяются составом. Основные задачи: уплотнение горячего материала, определение уровня пористости, испытания для подтверждения соответствия требованиям. При проектировании соблюдают все нормы и стандарты в поисках оптимальных характеристик дорожного покрытия и его долговечности.
Этапы проектирования композиции:
1. Определение качества и просчет характеристик исходных ингредиентов, оценка их соответствия требованиям указанной марки
2. Просчет объема минеральной части
3. Вычисление оптимального объема битума
4. Составление спецификации композиции по данным подробного исследования ее физико-механических характеристик
Все виды асфальтобетона производятся так:
- Подбор сырья и определение его качества
- Просчет объема необходимых компонентов для нужного количества продукта
- Просчет стоимости заказа
- Загрузка сырья в специальный бункер для предварительной дозировки
- Сушка минеральных материалов, прогревание до нужной температуры
- Сортировка по фракциям, подача на высокоточный весовой дозатор
- Прогрев вяжущего вещества до нужной температуры (в соответствии с типом композиции), взвешивание, дозировка
- Подача всех компонентов в смеситель
Рекомендации по укладке
Сначала очищается от пыли и грязи основание с привлечением поливных систем и машин со специальными щетками. Устраняются все неровности, основание обрабатывается битумной мастикой. Материал производят в заводских условиях либо в передвижных установках, отгружают в кузов самосвала, транспортируют на место, загружают в бункер укладочной машины.
Рабочие укладывают покрытие собственноручно или специальной машиной-укладчиком, которая распределяет, выравнивает, уплотняет. Кладут 1-2 слоя на основание с содержанием гравия или щебня. Толщина нижнего слоя составляет 4-5 сантиметров, его выполняют из смеси со средней или крупной фракцией с пористостью 5-10%. Наружный слой укладывается толщиной в 3-4 сантиметра из асфальта мелкой или средней фракции с пористостью 3-5%. Окончательно уплотняется машиной.
Если речь идет о высоких нагрузках и интенсивном движении, покрытие кладут в 3-4 слоя общей толщиной 11-15 сантиметров.
При укладке тротуаров порядок работ такой же, но с некоторыми нюансами: установка бортовых камней для разделения дороги и тротуара, укладка основания (асфальтобетон из шлака, камня, кирпичного боя, крошка из старого материала) толщиной 10-15 сантиметров, разравнивание, уплотнение, покрытие наружным слоем толщиной 3-5 сантиметра.
Щебень
В работе с щебеночно-мастичной смесью нужно проявлять осторожность, так как ее температура равна примерно +150С. Классификация асфальтобетонных смесей по фракции щебня указана выше. Стоит упомянуть литые смеси, которые используются в ремонте и строительстве разных покрытий круглый год, в качестве верхнего слоя. Температура отгружаемой композиции составляет 220 градусов, поэтому работы можно проводить даже на морозе.
Материал транспортируется в специальном теплоизоляционном бункере, где работают горелки и смесители, подогревающие и перемешивающие ингредиенты. Стелить такой асфальт можно даже на мокрое основание.
Правила приемки
Для создания запаса раствора используют перегружатели – специальные машины, обеспечивающие бесперебойную работу укладчика или людей, которые выполняют работу. Именно этот транспорт применяют в процессе приемки асфальтобетона из автотранспорта непосредственно в укладчик.
При приемке нужно учитывать такие нюансы. Сам процесс проводят партиями односоставного материала, который производился в одну смену на заводе. Вес горячих составов, принимаемых за один раз, не должен превышать 600 тонн, холодных – максимум 200 тонн. Объем раствора считается по весу (для его определения применяют специальные весы). При погрузке на корабль по завершении приемки обязательно измеряется осадка судна.
Чтобы подтвердить соответствие продукта требованиям, проводят ряд испытаний: предел прочности при разной температуре, стойкость к внешним воздействиям, водонасыщение, определение зернового состава. Завершив их, покупателю выдают документ соответствия, отдельный для каждой партии груза.
Расход и плотность стройматериала
Уплотнение и качество асфальта зависят от определяемых государственным стандартом свойств. На плотность и вес кубического метра состава влияет используемый песок: кварцевый дает вес 2200 килограммов на 1м3, шлаковый – 2350 1м3. Бетон с крупной фракцией щебня весит больше, в среднем около 2100 килограммов. Расчет веса важен для определения нужного объема материала, просчета его стоимости, привлечения соответствующей техники, подготовки основания и т.д.
Расчет расхода раствора:
- Определение площади территории и толщины покрытия – для примера можно взять 100 квадратных метров и толщину в 1 сантиметр.
- Для покрытия 1 квадратного метра дороги слоем указанной толщины (1 сантиметр) нужно 25 килограммов асфальта. Для площадки в 100 м2: 25 х 100 = 2500 килограммов.
- Один кубический метр вмещает около 2250 килограммов материала – значит, на покрытие площадки из примера нужно: 2500 : 2250 = 1.10-1.11 м3 состава.
Вывод
Конкурентоспособных аналогов у асфальтобетонной смеси сегодня не существует. Оптимальная стоимость, прекрасные эксплуатационные и функциональные характеристики, простота в работе, возможность менять свойства путем варьирования составляющих и их пропорций делают материал самым популярным и подходящим для обустройства дорожных покрытий разнообразного назначения и типа.
Асфальт – Покрытие и материалы – Тротуары
Текущие проекты и деятельность
- Тестер характеристик асфальтовой смеси (AMPT)
- Переработка асфальтового покрытия с использованием регенерированного асфальтового покрытия (RAP)
- Резиновая крошка
- Экспертная рабочая группа по асфальтовым смесям и строительству; Асфальтовые вяжущие; и модели технологии
- Мобильный центр технологии асфальтобетона (MATC)
- Деятельность NIOSH
- Информация о переработке отходов RD&T
- Переработка
- Технологии и исследования теплых асфальтобетонных смесей
Техническое описание
- Техническое описание: Проект сбалансированной асфальтобетонной смеси: восемь задач для реализации,
FHWA-HIF-22-048 2022 г. - Техническое описание: Достижения в разработке, производстве и строительстве каменно-матричного асфальта (SMA),
FHWA-HIF-22-042 2022 Техническое описание - : ответственное использование регенерированного асфальтового покрытия в асфальтовых смесях,
FHWA-HIF-22-003 2021 - Технический обзор: Практика и извлеченные уроки при использовании регенерированной битумной черепицы в асфальтовых смесях,
FHWA-HIF-22-001 2021 - Техническое описание: Параметр спецификации связующего Delta Tc,
FHWA-HIF-21-042 2021 - TechBrief: Современные знания об использовании асфальтобетонных смесей с содержанием регенерированного вяжущего,
FHWA-HIF-18-059 2018 - Обзор рекомендаций по выбору проектов для холодной переработки дорожного покрытия на месте и холодной центральной установки,
FHWA-HIF-17-042 2018 - Внедрение концепции оставшегося интервала обслуживания,
FHWA-HRT-16-066 2016 - Испытание на усталостное растрескивание в тестере характеристик асфальтовой смеси,
FHWA-HIF-16-027 2016 - Технический бюллетень: Передовой опыт по липкому покрытию,
FHWA-HIF-16-017 2016 - Определение модуля упругости пластового слоя: методология и процедуры обратного расчета LTPP,
FHWA-HRT-15-037 2015 - TechBrief: Пористые асфальтовые покрытия с каменными резервуарами,
FHWA-HIF-15-009 2015 - TechBrief: Использование переработанной шинной резины для модификации асфальтового вяжущего и смесей,
FHWA-HIF-14-015 2014 - Характеристика асфальтового материала для AASHTOWare® Pavement ME Design с использованием тестера характеристик асфальтовой смеси (AMPT),
FHWA-HIF-13-060 2013 - TechBrief: Тестер характеристик асфальтобетонных смесей (AMPT),
FHWA-HIF-13-005 2013 г. - Обеспечение качества строительства для проектов проектирования и строительства автомагистралей,
FHWA-HRT-12-039 2012 - TechBrief: Альтернативное вяжущее для асфальта, асфальт с добавлением серы (SEA),
FHWA-HIF-12-037 2012 - Использование и характеристики асфальтового вяжущего, модифицированного полифосфорной кислотой (PPA),
FHWA-HIF-12-030 2012 - Технический брифинг: Программа независимой проверки,
FHWA-HIF-12-001 2012 - Процедура восстановления при ползучести при множественном напряжении (MSCR),
FHWA-HIF-11-038 2011 - Обзор измерений удельного веса заполнителя и асфальтобетонной смеси и их влияния на расчетные свойства асфальтобетонной смеси и приемку смеси,
FHWA-HIF-11-033 2011 - Гираторные катки Superpave,
FHWA-HIF-11-032 2011 - Состав смеси Superpave и уровни гирационного уплотнения,
FHWA-HIF-11-031 2011 - TechBrief: Интеллектуальное уплотнение асфальтобетонных материалов,
2010 г. - TechBrief: Фосфорная кислота в качестве модификатора асфальта. Руководство по применению: тип кислоты,
FHWA-HRT-08-061 2008 - TechBrief: Сравнение стратегий восстановления тротуаров переменного тока,
FHWA-RD-00-166 2000 - TechBrief: Тенденции эффективности восстановления покрытий переменного тока,
FHWA-RD-00-165 2000 - TechBrief: Тенденции шероховатости нежестких покрытий,
FHWA-RD-98-132 1998 - TechBrief: Улучшенное руководство для пользователей 1993 Процедуры проектирования нежестких покрытий AASHTO,
FHWA-RD-97-091 1997
- Переработанная шинная резина — гибридные вяжущие GTR и GTR с сухим добавлением — как использовать их в смесях для асфальтобетонного покрытия,
FHWA-HIF-22-011 2021 - Ресурсоответственное использование переработанной шинной резины в асфальтовых покрытиях,
FHWA-HIF-20-043 2020 - Параметр индекса деформации колейности (RSI) для расчета характеристик асфальтобетонной смеси,
FHWA-HRT-21-044 2021 - Руководство пользователя системы управления информацией о долгосрочных характеристиках дорожного покрытия,
FHWA-HRT-21-038 2021 г. - Демонстрационный проект FHWA по повышению долговечности асфальтовых покрытий за счет увеличения плотности покрытия на месте, этап 3,
FHWA-HIF-20-003 2020 г.
Просмотреть все публикации об асфальте
Видеоролики
- Серия Принципов асфальтового покрытия
- Плотность и долговечность
- Гладкость
- Дорожное покрытие с длительным сроком службы
Материалы соглашения о сотрудничестве
Федеральное управление автомобильных дорог (FHWA) осуществляет программу ускоренного внедрения и развертывания технологий дорожного покрытия (AIDPT), которая включает внедрение инновационных технологий для улучшения характеристик дорожного покрытия и снижения агентского риска. Постоянной проблемой в транспортном сообществе является своевременное и эффективное внедрение этих новых и инновационных технологий. Целью этого соглашения о сотрудничестве является стимулирование, облегчение и ускорение развертывания и быстрого внедрения новых и инновационных технологий, связанных с проектированием, производством, испытаниями, контролем, строительством и исследованием асфальтовых покрытий.
Документы FHWA включают:
- Испытания на основе индексов для расчетов разработанных смесей с характеристиками для асфальтовых покрытий
- Конструкция сбалансированной смеси
- Техническое описание: Проект сбалансированной асфальтобетонной смеси: восемь задач для реализации, FHWA-HIF-22-048 2022
- Тестер характеристик асфальтобетонных смесей (AMPT), серия видеороликов
- AMPT Video 1: Изготовление малых и больших образцов
- AMPT Video 2: Испытание небольшого образца на динамический модуль
- AMPT Video 3: Испытание образцов малого масштаба на циклическую усталость
- AMPT Видео 4: Испытание на образование колейности под нагрузкой
- Серия видеороликов о тестировании производительности асфальта BMD
- BMD Видео 5: Испытание на полукруглый изгиб
- BMD Видео 6: Испытание на косвенное растрескивание при растяжении
- BMD Видео 7: Тест индекса гибкости штата Иллинойс
- BMD Видео 8: Испытание колеса на гусеничном ходу в Гамбурге
- Плотность асфальта
- Демонстрационные проекты с улучшенной плотностью на месте (один пейджер)
- Техническое описание № 1: Демонстрационные проекты и соответствующие спецификации
- Техническое описание № 2: Методы и инструменты для повышения плотности
- Техническое описание № 3: Преодоление препятствий на пути к плотности
- Техническое описание № 4: Улучшение характеристик продольного соединения
- Демонстрационный проект FHWA по повышению долговечности асфальтовых покрытий за счет увеличения плотности покрытия на месте, этап 3
- Методы обеспечения качества асфальтобетонных материалов
- Переработанная шинная резина — гибридные вяжущие GTR и GTR с добавлением в сухом виде — как использовать их в смесях для асфальтобетонного покрытия
- Ресурсоответственное использование переработанной шинной резины в асфальтовых покрытиях Техническое описание
- : Параметр спецификации связующего Delta Tc
- Технический обзор: Практика и извлеченные уроки при использовании регенерированной битумной черепицы в асфальтовых смесях
- Техническое описание: ответственное использование регенерированного асфальтового покрытия в асфальтовых смесях
Дополнительную информацию о соглашении о сотрудничестве можно найти по адресу: https://www. unr.edu/wrsc/tools/asphalt. Этот материал распространяется при спонсорской поддержке Министерства транспорта США в интересах обмена информацией по соглашению № 69.3JJ31850010 Разработка и внедрение инновационных технологий асфальтобетонного покрытия. Правительство США не несет ответственности за использование информации в документах, не принадлежащих FHWA.
Другие документы соглашения о сотрудничестве включают:
- Положительный опыт, извлеченные уроки и проблемы при внедрении сбалансированного проектирования асфальтобетонных смесей: посещения объектов
- Успешное использование восстановленного асфальтового покрытия в асфальтовых смесях Полевой обзор
- : успешный опыт и извлеченные уроки при использовании битумной черепицы из регенерированного асфальта в асфальтовых смесях
- Альтернативные методы заключения контрактов для проектов по сохранению дорожного покрытия
- Внедрение и переход на ползучесть и восстановление при множественных напряжениях (MSCR)
NHI Training
- 131064 Введение в механистическое проектирование новых и восстановленных покрытий
- 131063 Оценка и восстановление асфальтобетонных покрытий с горячей смесью
- 131032 Горячая асфальтобетонная смесь
- 131050 Технологии переработки асфальтобетонного покрытия
- 131053 – Superpave Fundamentals (в настоящее время не предлагается)
Другое Обучение
- Обучение работе с асфальтом
- Практические примеры проектирования сбалансированных смесей Виртуальный семинар
- Основы долговечных асфальтовых покрытий — веб-семинар Национальной ассоциации производителей асфальтовых покрытий (.
avi, 215 Мб)
Команда по асфальту наблюдает за экономически эффективными решениями
Наши сотрудники работают с экспертными рабочими группами (ETG), в которые входят представители штатов, промышленности и университетов, для обсуждения текущих национальных проектов по асфальту, которые финансируются непосредственно FHWA или через Национальная программа совместных исследований автомобильных дорог (NCHRP).
Исправьте свой микс | Асфальтовый журнал
Как мы можем улучшить наши асфальтовые смеси?
Более конкретно, какие шаги можно предпринять для повышения долговечности, устойчивости к колееобразованию и трещиностойкости.
Мы рассмотрим три основных шага:
• Отрегулируйте градацию, чтобы обеспечить адекватную VMA (пустоты в минеральном заполнителе) и, следовательно, достаточное количество вяжущего
• Обеспечьте надлежащие воздушные пустоты в сочетании с VMA
• Понимание и контроль воздействия RAP (регенерированное асфальтовое покрытие) и RAS (регенерированная битумная черепица) в нашей смеси
Давайте посмотрим на VMA, что означает «Пустоты в минеральном заполнителе». ВМА — это пространство между камнями, которое можно заполнить асфальтом. Пространство, заполненное асфальтом, известно как VFA (Voids Filled with Asphalt). Остальное пространство – воздушные пустоты.
VMA имеет решающее значение для долговечности смеси и сопротивления растрескиванию. Когда VMA снижается, вы снижаете содержание битумного вяжущего для заданного уровня воздушных пустот (обычно 4,0 процента для смеси Superpave). А когда вы снижаете содержание асфальта, смесь становится более экономичной, но и менее долговечной.
Чтобы правильно понять VMA, мы можем вернуться в 1990-е годы во время разработки Superpave. Важнейшим компонентом состава смеси Superpave являются минимальные критерии VMA для каждой смеси различного размера. Смесь 9,5 мм имеет минимальную VMA 15,0 %, смесь 12,5 мм — 14,0 %, а смесь 19 мм — 13,0 %. Меньшие каменные смеси имеют большую площадь поверхности заполнителя для покрытия, поэтому требуется больше VMA и больше асфальта.
VMA обеспечивает содержание вяжущего
Чем ниже VMA, тем ниже содержание асфальта при заданном уровне воздушных пустот. Разработчики смесей и подрядчики, которые сосредоточены на том, чтобы сделать их смеси менее дорогостоящими, часто разрабатывают свои градации так, чтобы они были как можно ближе к минимальным требованиям VMA. Это позволяет обеспечить минимальное расчетное (оптимальное) содержание асфальта при соблюдении технических требований. Эта смесь может быть немного более экономичной в производстве, но ее долговечность может пострадать. Вот почему для Superpave и большинства спецификаций требуется минимальная VMA, которая должна всегда соблюдаться.
Коллапс VMA во время производства
VMA в смеси обычно падает при переходе от проектирования смеси к производству. Это связано с тем, что на асфальтовом заводе образуется больше заполнителя и образуется больше пыли, чем в процессе разработки смеси. Чтобы лучше уловить эту важную концепцию, представьте, что заполнитель агрессивно кувыркается в барабане растения, а не перемешивается венчиком в чаше для смешивания. Падение VMA обычно составляет от 0,2 до 0,5 процента, в зависимости от твердости заполнителя. Чтобы избежать проблем, разработчики смеси должны либо проектировать выше минимума, либо добавлять небольшое количество пыли во время разработки смеси, чтобы спланировать разбивку.
Признавая это явление разрушения VMA, некоторые штаты в настоящее время допускают снижение минимальных критериев VMA во время добычи на месторождении. Разработчики спецификаций должны понимать, что это обычно снижает содержание асфальта от разработки смеси до производства на месте. Например, если агентство разрешает снизить VMA на 0,5 процента, это обычно приводит к снижению содержания асфальта на 0,1–0,2 процента. Кроме того, некоторые спецификации позволяют снизить оптимальное содержание асфальта в составе смеси на 0,3–0,5 % для полевых корректировок.
Снижение содержания асфальта в поле часто означает, что наши покрытия недостаточно асфальтированы или сухие. Это может привести к раннему растрескиванию и растрескиванию, поскольку связующее служит клеем. Более низкое содержание асфальта также может означать, что смесь труднее уплотнить.
Воздушные пустоты
По заказу Superpave мы разрабатываем смеси с содержанием воздушных пустот 4,0%. Некоторые штаты, пытаясь получить больше вяжущего в своей смеси, проектируют с содержанием воздушных пустот чуть менее 4,0%, например, 3,5%. В других штатах допускается диапазон расчетных воздушных пустот, например, от 3,8 до 4,2 процента. Точно так же, как разработчик смеси пытается оставаться конкурентоспособным по стоимости, проектируя на нижнем уровне VMA, он также будет проектировать на высоком уровне пустот. Опять же, это снизит долговечность, сделав наши смеси более сухими.
RAP/RAS
Третий пункт, на который следует обратить внимание, это использование RAP (регенерированное асфальтовое покрытие) и RAS (регенерированная битумная черепица) в составе смеси. Хотя использование RAS является чем-то новым, RAP существует уже много лет, но методы его использования и проектирования сильно различаются.
RAP имеет много преимуществ. Это снижает стоимость асфальтобетонной смеси на милю, повышает прочность дорожного покрытия из-за угловатости заполнителя РАП и снижает потребность в первичных материалах. Тем не менее, я лично не считаю, что мы полностью понимаем влияние РАП или УЗВ на эксплуатационные свойства дорожного покрытия в долгосрочной перспективе, особенно на растрескивание.
Хотя мы знаем, что государственные департаменты транспорта (DOT) и местные дорожные и уличные агентства рекомендуют широкий спектр руководств RAP и RAS, мы также знаем, что при каждом увеличении процентного содержания RAP или RAS мы снижаем процентное содержание нового асфальтового вяжущего. . Кроме того, более частое использование RAP или RAS приведет к тому, что смесь станет более хрупкой, если класс производительности (PG) не будет снижен.
В процессе проектирования смеси при использовании RAP делается много предположений. Одним из них является предположение о том, что 100% вяжущего РАП высвобождается и смешивается с новым (исходным) связующим. Если предположение неверно и не все вяжущее РАП высвобождается, то у нас мало асфальта.
При использовании УЗВ агентства обычно предполагают, что от 70 до 80 процентов связующего УЗВ смешивается с первичными материалами. Тем не менее, я считаю, что процент, вероятно, меньше, потому что большинство УЗВ едва жидкие при температуре 400 градусов по Фаренгейту. Температура на среднем заводе горячих смесей обычно не превышает 325-340 градусов, а с добавками теплых смесей и того меньше. Поскольку УЗВ не является жидким, очень вероятно, что количество активированного связующего УЗВ намного меньше, чем предполагалось в составе смеси.
Общая картина
Если мы посмотрим на общую картину, то увидим, что мы теряем асфальт из-за более низких VMA, более высоких расчетных диапазонов воздушных пустот и количества РАП и УЗВ, используемых в смеси. Вполне разумно заключить, что эти комбинированные факторы могут снизить процентное содержание битумного вяжущего в средней асфальтовой смеси на 0,2-0,6% по весу всей смеси.
Добавить комментарий