Верхний слой асфальтобетонного покрытия

Асфальтобетонное покрытие — уплотненный слой искусственного строительного материала, состоящего из минерального порошка, заполнителей и битумного вяжущего. Смесь обладает ценными свойствами, которые нашли применение в прокладке дорог, устройстве взлетных полос, пешеходных коммуникаций, объектов ландшафтной архитектуры.

История асфальтобетонных покрытий уходит корнями в глубокое прошлое. Американские инки строили великолепные дороги из камней, проливая стыки природным битумом. Нововведение попало в Европу гораздо позже. На смену каменной и деревянной брусчатке появился асфальтобетон. Сегодня это наиболее распространенный материал для строительства дорог.

Виды и применение

ГОСТ 9128-2013 классифицирует асфальтобетоны на несколько видов в зависимости от минерального заполнителя:

Смеси изготавливают горячим или холодным способом. В первом случае используют вязкий или жидкий битум, а температура укладки составляет 110° и выше. Для холодного асфальтобетона применяют только жидкое вяжущее. Укладывают покрытие при температуре от 5°С.

В зависимости от характеристик компонентов различают следующие виды асфальтобетонных смесей:

• Песчаный асфальтобетон изготавливают на основе заполнителей фракций до 10 мм. Материал слабо сопротивляется износу. Применяется для устройства тротуаров, велосипедных или пешеходных дорожек, детских площадок.
• Мелкозернистый асфальтобетон содержит зерна крупностью до 20 мм. Используется для покрытия улиц, автотранспортных путей, аэродромов. Склонен к пластическим деформациям и образованию колеи, поэтому его модифицируют различными добавками.
• Крупнозернистый асфальтобетон применяют для формирования нижних слоев дорожных одежд. В его составе щебень или гравий размером до 40 мм. Для заполнения пустот между крупными частицами и увеличения плотности добавляют песок.

Плотные щебеночные или гравийные составы соответствуют следующим типам асфальтобетонных смесей:

• А — массовая доля крупного заполнителя 50-60%;
• Б — 40-50%;
• В — 30-40%.

Типы Г и Д содержат только песок из отсевов дробления или природного происхождения, щебня в них нет.

Для повышения прочности и улучшения связующих свойств между компонентами добавляют целлюлозные стабилизаторы. Полученный материал называют щебеночно-мастичным асфальтобетоном (ЩМА). Для его изготовления используют плотные горные породы кубовидной формы, которые образуют крепкий каркас. Благодаря стойкости к деформациям ЩМА применяют для строительства дорог с большой загруженностью.

Еще одна разновидность покрытий на органическом вяжущем — цветной асфальтобетон. При изготовлении состав подкрашивают пигментами. Используют осветленный битум, мраморную или кирпичную крошку, щебень из кварцита или гранита.

Цветным асфальтобетонным покрытием выделяют велосипедные или пешеходные дорожки, покрывают спортивные и детские площадки, оформляют ландшафты.

Состав и технические характеристики

Состав асфальтобетона многокомпонентный. Его подбирают и рассчитывают исходя из условий работы покрытия, а также доступных местных материалов.

Компоненты

На 30-60% асфальтобетонная смесь состоит из щебня или гравия, который получают при разработке месторождений осадочных или вулканических пород, из отходов металлургии. Свойства покрытия во многом зависят от физических характеристик и формы этого крупного заполнителя.

Песок — обязательный компонент асфальтобетона. Он заполняет пустоты между камнями, делая смесь более однородной и плотной. Содержание зерен ограничивают, так как излишек ухудшает износостойкость покрытия. Помимо сыпучего материала природного происхождения используют отсев дробления щебня или осадочных пород, молотый шлак.

Минеральный порошок составляет до 20% массы асфальтобетонной смеси. Это измельченные до состояния пыли осадочные или доломитовые породы, отходы промышленности, зольные шлаки ТЭС. Их применяют в неактивированном или активированном виде. При этом увеличивается водонепроницаемость, прочность и плотность асфальтобетона.

Марку битума подбирают исходя из климатической зоны и нормативной нагрузки на дорожное полотно. Расход продукта переработки нефти составляет 25-90 кг на тонну асфальтобетонной смеси и зависит от пористости заполнителей и режима укладки. Для улучшения эксплуатационных свойств битум модифицируют добавками, содержащими резиновую крошку, вторичный полиэтилен, гашеную известь и адгезионную композицию.

Основные технические характеристики

В зависимости от свойств и применяемого сырья ГОСТ выделяет 3 марки асфальтобетона:

• к I относятся горячие высокоплотные и плотные типов А, Б, Г, пористые высокопористые щебеночные, холодные типов Бх, Вх, Гх;
• ко II — горячие Б, В, Г, Д, пористые, высокопористые песчаные, холодные Бх, Вх, Гх, Дх;
• к III — горячие плотные Б, Г, В, Д.

Основные физико-механические свойства асфальтобетонных смесей определяются маркой, режимом укладки и температурой при проведении испытаний:

• предел прочности при сжатии — нормируется для 0°С — 9-13 МПа, для 20°С — 2-2,5 МПа, 50°С — 0,9-1,5 МПа;
• плотность — 2000-2800 кг/м³;
• водостойкость — 0,6-0,95;
• коэффициент внутреннего трения (сдвигоустойчивость) — 0,62-0,87;
• сцепление при сдвиге при t=50°С — 0,22-0,50 МПа;
• трещиностойкость — 2-7,5 МПа;
• водонасыщение — 1-4% для плотных, 4-10% для пористых;
• пористость для холодных асфальтобетонных смесей — 18-21%;
• морозостойкость F15-50 в зависимости от дорожно-климатической зоны.

Важнейшим показателем является коэффициент уплотнения покрытия из асфальтобетона, характеризующий качество укладки. Его определяют опытным путем. По нормативам величина для холодных составов не должна быть менее 0,96, для горячих — 0,99.

Для измерения коэффициента уплотнения смеси в покрытии вырубают керны, высушивают и находят фактический удельный вес асфальтобетона. После нагрева образцы измельчают, подвергают обработке под давлением. Искомый параметр определяют как отношение реальной плотности к стандартной, полученной в результате испытаний.

Для расчета расхода асфальтобетона на 1 м² покрытия пользуются опытными показателями на 1 см высоты:

• мелкозернистые смеси типов А, Б, В — 24,6-25,7 кг;
• крупнозернистые — 24,2 кг;
• ЩМА — 25,8 кг;
• литые плотностью 1500 кг/м³ — 15,4 кг.

Чем отличается асфальт от асфальтобетона?

Асфальтобетонная смесь — искусственный материал, который получают смешиванием твердых ингредиентов с нефтяным дорожным битумом.

Природный асфальт образуется в процессе загустевания и окисления нефти, выступившей на поверхность земли в виде пластовых залежей, отдельных жил или озер.

Слово «асфальт» в переводе с древнегреческого обозначает горную смолу. Это легкоплавкое вещество черного цвета. Излом раковистый, матовый или блестящий. Содержит до 70% нефтяного битума.

Крупнейшие источники природного асфальта — Мертвое море в Израиле, озеро Пич-Лейк в Тринидаде. Древние сирийцы добывали твердый битум, всплывавший на поверхность огромными глыбами, вес которых достигал 1000 кг.

Горную смолу применяли для гидроизоляции кораблей, стен хижин, полов зернохранилищ, а также изготовления красок или лаков. В Древнем Египте вещество использовали для бальзамирования умерших.

Запасы природного асфальта ограничены. Из высококачественного сырья изготавливают живописные краски, лакокрасочную продукцию. В дорожном строительстве при устройстве асфальтобетонного поверхностного покрытия замещают часть жидкого битума твердым. При этом значительно повышается стойкость к воздействию шипованных автопокрышек.

Технология устройства

Асфальтобетонная смесь может быть качественной, но если при укладке не соблюдались технология, покрытие быстро выйдет из строя. При выполнении каждого этапа производства работ нужно соблюдать четкие правила, которые устанавливают ГОСТ Р 54401-2011, 9128-2009, СНиП 3.06.03-85.

Подготовка

Мероприятия включают разработку технического проекта, подготовку финансовой сметы. При планировке объект привязывают к рельефу, предусматривая возможность удаления сточных вод, сохранность надземных и подземных коммуникаций.

Перед устройством асфальтобетонного покрытия вырубают большие деревья, снимают верхнюю плодородную почву. Чем выше расчетная нагрузка на дорожное полотно, тем больший объем земляных работ предстоит выполнить, чтобы создать основание с достаточной несущей способностью. Для садовых дорожек и тротуаров высота слоя составляет 10-20 см, для нагруженных трасс — до нескольких метров.

Чтобы под асфальтобетонной дорогой не застаивалась вода, организовывают дренаж. Грунт вывозят за пределы территории, чтобы при размыве избежать засорения дренажной системы.

Устройство подушки

Функция подушки — восприятие сжимающих нагрузок при эксплуатации асфальтобетонных поверхностей. Ее толщина определяется расчетом. Сначала укладывают крупные фракции до 60 мм, затем средние 20-40 мм, сверху песок с обязательной утрамбовкой каждого слоя.

В частном обустройстве для подсыпки используют различный строительный мусор, который значительно экономичнее, чем щебень или гравий. По краям асфальтобетонной дороги укладывают бордюры или другие прочные материалы.

Укладка асфальтобетона

Работы проводят в сухую погоду при температуре не ниже 5°С. В зависимости от вида асфальтобетонных смесей применяют следующие технологии:

• Холодную смесь укладывают на подготовленное основание, желательно, пролитое битумом, слоем до 5 см. Утрамбовывают ручной трамбовкой или виброплитой. Сверху посыпают цементом или песком, чтобы уменьшить липкость поверхности дороги.
• Горячий асфальтобетон изготавливают из расплавленного битума и заполнителей, тщательно перемешивают и выкладывают на основание. Массу укатывают или трамбуют. Эксплуатация разрешена через 6 часов.
• Литой асфальт укладывается очень горячим — до 235°С. Подается из кохера, нагревающего и перемешивающего смесь, в бункер асфальтоукладчика. После равномерного распределения по поверхности композит остывает и затвердевает. Утрамбовка или укатка не требуются.

Заключение

Устройство дорог из различных типов асфальтобетона позволяет получить прочное и долговечное покрытие. Выбор материала зависит от нагрузки при эксплуатации полотна и климатической зоны. При укладке нужно соблюдать технологию и температурный режим.

Современная тенденция — конструировать и строить дорожные одежды с наименьшим числом слоев вплоть до одного, укладывае­мого прямо на земляное полотно. Уменьшение числа слоев значи­тельно сокращает сроки развертывания (и соответственно сверты­вания) частных потоков, облегчает организацию строительства, сокращает его сроки, а главное, сокращает разнообразие требуе­мых комплектов машин, дает экономию в затратах труда и машиносмен.

В соответствии с этим возможные к применению конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями представлены на рис. 62. В соответствии с конструкцией одновременно назначают

Рис. 62. Конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями:

1 — верхний слой асфальтобетона, 2 — нижний слой пористого асфальтобетона; 3 — щебе­ночная (гравийная» смесь, обработанная органическим вяжущим: 4 — нижний слой основа­ния (щебеночный, гравийный, шлаковый и т. д.); 5 — дренирующий слой (песчаный); 6 — щебенистый асфальтобетон; 7 — малощебенистый асфальтобетон даже IV марки с втопленным на поверхности нешлифующимся прочным щебнем, обработанным или не­обработанным битумом

вид и тип асфальтобетонов и марку асфальтобетонной смеси для него. Так как состав смеси и требуемые для нее материалы опреде­ляют ее стоимость, то при уточнении конструкции, назначении тол­щины слоев одежды проводят технико-экономические расчеты. Одна строительная стоимость не определяет целесообразность и полное экономическое обоснование выбранной конструкции. Необходимо для комплексного технико-экономического обоснования намечаемых конструкций определение приведенной стоимости с учетом возмож­ных сроков их службы. Срок службы дорожной одежды исчисляют до проведения капитального ремонта, при котором производят пе­рестройку всей дорожной одежды, а асфальтобетонного покры­тия— до проведения среднего ремонта, при котором усиливают или укладывают новый слой покрытия. Сроки между средними ремон­тами для финансирования этих работ установлены 6 лет.

При определении приведенной стоимости учитывают также все расходы по текущему ремонту покрытия (заделка трещин, выбоин, придание шероховатости и другие работы). Прочность дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием в значительной степени за­висит от прочности и сдвигоустойчивости основания. Основание на­значают с учетом наличия в первую очередь местных материалов и грунтов земляного полотна, с расчетом обеспечить работу асфаль­тобетонного покрытия под воздействиями автомобильного транспор­та и природных факторов: Основание должно быть ровным с таким же поперечным профилем, какой задан для покрытия. Верхние слои основания устраивают из различных материалов (табл. 33).

Из соображения постепенного снижения прочности по слоям от верхнего до нижнего слоя наиболее широко применяют одежды из двух слоев покрытия и двух верхних слоев основания и подстилающего или дренирующего слоя. Многослойность требует разнообра­зия материалов и машин, удлиняет поток и вызывает, многократное проведение работ на одной и той же захватке.

При строительстве дорожной одежды с асфальтобетонным по­крытием соблюдают следующие условия. Слои асфальтобетона до 5—6 см укладывают только на основания, обязательно построенные из минеральных материалов, обработанных битумом или эмульсией. Также следует учитывать, что надо достигнуть прочной связи меж­ду асфальтобетоном и основанием. Трещиноустойчивым слоем из ‘материалов, обработанных битумом, будет единый слой толщиной не менее 12—15 см. При укладке асфальтобетона на щебеночные или гравийные основания, не обработанные вяжущими, поверхность верхних слоев оснований не расклинивают мелким минеральным материалом (мельче 5 мм). При прочих равных условиях следует отдавать предпочтение основаниям из материалов, обладающих ма­лой теплопроводностью, достаточно высокой прочностью, техноло­гичностью при их строительстве и допускающих движение строи­тельных автомобилей и дорожных машин во время производства работ. В большей степени этим требованиям отвечают основания из материалов, обработанных органическими вяжущими. Более эконо­мичной может быть дорожная одежда, приведенная на рис. 62, а.

При сокращении числа слоев целесообразно ограничиться двумя_

слоями из материалов с применением битума (рис. 62,6). Возмож­но верхний слой асфальтобетона большей толщины укладывать на слой из щебеночных, гравийных и других минеральных материа­лов, как обработанных битумом, дегтем или эмульсией, так и не обработанных вяжущими.

В последние годы в основаниях применяют тощий бетон. В целях улучшения водно-теплового режима, способствующего большей тре-щиностойкости и термостойкости покрытий, целесообразно устрой­ство оснований из стиропорбетона, т. е. бетона со стиропоровым за­полнителем, обладающим меньше% массой и низкой теплопровод­ностью.

Конструкция из трех слоев дорожной одежды применима в до-рожио-климатических зонах и на участках дорог, не требующих дренирующего песчаного слоя (рис. 62, б), или в тех случаях, когда предусмотрен теплоизолирующий слой или возможна укладка одно­го асфальтобетонного слоя толщиной более 15 см на одном из при­веденных типов оснований. За рубежом широко стали применять по­крытия, укладываемые прямо на жесткое основание (рис. 62, г)_ пли даже на грунт (рис. 62, д). В последнем случае такая конструк­ция осуществима, если грунты земляного полотна из глины и тяже­лого суглинка.

Рис. 63. Изменение температуры при строительстве горячего толстослойно­го (15 см) асфальтобетонного покры­тия во времени:

1 — температура воздуха; 2 — температура основания на глубине 9 см от нижней по­верхности покрытия; 3 — то же, в 3 см; 4 — температура покрытия из горячего асфальтобетона на глубине 15 см; 5 — то же 3 см; 6 — то же, 9 см

При тщательно уплотненном с требуемым попереч­ным профилем земляном полотне при укладке асфальтобетона од­ним слоем толщиной 20—50 см можно предполагать, что из-за теп­лоизоляционных свойств асфальтобетона и меньшей скорости перераспределения влаги, наблюдаю­щейся и на участках первого типа увлажнения, не будет переувлаж­нения верхней части земляного полотна, а если и будет, то не ска­жется на устойчивости дорожной одежды. Строительство асфальто­бетонных покрытий из смесей со щебнем большой прочности может быть неэкономично в районах, где отсутствуют такие каменные ма­териалы. Поэтому под вариантом последней конструкции будет строительство однослойного по­крытия даже IV марки, но с втапливанием в его поверхность проч­ного щебня. Преимущество та­ких покрытий в том, что они об­легчают укатку, допускают уклад­ку в более холодную погоду, обла­дают большей водонепроницае­мостью, водостойкостью и многи­ми другими положительными ка­чествами (рис. 63).

Покрытия при асфальтобетонных слоях до 5 см каждый при трудностях достижения требуемого сцепления между слоями стра­дают от сдвига покрытий и возникновения трещин. Также асфаль­тобетонные покрытия характерны тем, что при укладке слоями до 5 см воспроизводят менее чем через I год деформации и неровности нижележащих слоев. При этом важна толщина не суммарная не­скольких слоев, а основного — верхнего. На московских улицах на деформированные покрытия с трещинами для улучшения поверх­ности укладывали новые тонкие слои. На ряде улиц общая толщина асфальтобетона превысила толщину в 1 м, но трещиностойкость по­крытий от этого не увеличилась.

Общий вид конструктивного поперечного профиля автомобиль­ной дороги с асфальтобетонным покрытием приведен на рис. 1. Необходимо учитывать, что при строительстве укрепительных полос одновременно с покрытием целесообразно для выделения их по­верхности по цвету производить втапливание в них щебня из свет­лых материалов. Основание под асфальтобетонное покрытие долж­но быть на 15—20 см шире покрытия.

Дата добавления: 2015-01-21 ; просмотров: 3039 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Верхний слой асфальтобетонного покрытия в условиях современного движения должен обеспечивать требуемый коэффициент сцепления с колесом автомобиля, быть ровным и прочным, противостоять истирающему действию колес автомобильного транспорта. В I и во II дорожно-климатических зонах этот слой должен обладать высокой плотностью, водо- и морозостойкостью, а также водонепроницаемостью, что создает благоприятные условия для работы нижележащих слоев дорожной одежды.

Наиболее высокими износостойкостью, долговечностью и работоспособностью отличаются покрытия из литых асфальтобетонов. Но внедрение этого материала в практику дорожного строительства затруднено ввиду необходимости использования для его приготовления, транспортирования и укладки специального оборудования. Недостатком покрытий из литых асфальтобетонов является также быстрая потеря шероховатости в результате погружения втапливаемого щебня в слой литого асфальтобетона или его выкрашивания, особенно в условиях тяжелого и интенсивного движения.

В течение последних лет в Союздорнии и его Ленинградском филиале проведены исследования свойств многощебенистых асфальтобетонов с повышенной плотностью, которые по своей структуре и составу занимают промежуточное положение между литыми асфальтобетонами и асфальтобетонами по ГОСТ 9128-84. Высокие водо- и морозостойкость таких асфальтобетонов обусловлены повышенной плотностью минерального остова и низкой остаточной пористостью (менее 3 %).

Экспериментальные работы, проведенные на объек тах Главдорстроя и Минавтодора РСФСР, показали, что смеси предложенных составов технологичны, а устроенные из них верхние слои покрытий обладают повышенной плотностью, водонепроницаемостью, а также требуемым коэффициентом сцепления. По своей плотности такие слои сопоставимы с покрытиями из литого асфальтобетона, но выгодно отличаются от них тем, что для приготовления, транспортирования и укладки смеси не требуется специального оборудования.

Экономический эффект от применения рассматриваемых асфальтобетонов за счет повышения долговечности покрытий составляет 1,13 тыс. руб. на 1 км покрытия.

«Методические рекомендации» составили инж. А. П. Скрыльник, кандидаты технических наук Э. А. Казарновская (Союздорнии); И. П. Шульгинский (Ленинградский филиал Союздорнии).

1.1 . Настоящие «Методические рекомендации» содержат сведения о составах многощебенистых асфальтобетонов с повышенной плотностью и технологии строительства верхних слоев покрытий, предназначаемых для дорог I – II категорий в I и во II дорожно-климатических зонах, где традиционные многощебенистые асфальтобетоны могут оказаться недостаточно долговечными.

Более высокая по сравнению с асфальтобетонами по ГОСТ 9128-84 плотность обеспечивается подбором зернового состава по принципу прерывистой гранулометрии и оптимальным соотношением между песком, минеральным порошком, при котором минеральный остов имеет минимальную пористость.

Требуемый коэффициент сцепления покрытия из таких асфальтобетонов с колесом автомобиля достигается при содержании в смеси щебня в количестве 55 – 70 %.

1.2 . Толщину верхнего слоя покрытия следует назначать по расчету. При использовании щебня фракции 5 – 10 мм из этих асфальтобетонных смесей можно устраивать защитные слои с минимальной толщиной (1,5 – 2 см).

1.3 . Нижний слой под покрытия из асфальтобетонов с повышенной плотностью устраивают из асфальтобетонных смесей, соответствующих ГОСТ 9128-84 , или из других черных смесей.

2.1 . Для приготовления асфальтобетонных смесей с повышенной плотностью рекомендуется применять:

нефтяные дорожные битумы марок БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200. Марку битума выбирают в зависимости от климатических условий: в I дорожно-климатической зоне – БНД 130/200 и БНД 90/130, во II – БНД 90/130 и БНД 60/90;

щебень из естественного камня, получаемый дроблением горных пород (ГОСТ 8267-82). Предпочтение необходимо отдавать горным породам мелкозернистой кристаллической структуры, способным при износе оставаться шероховатыми за счет содержания в них разнопрочных минералов. Марка щебня по прочности при раздавливании в цилиндре – не ниже 1200; по износу – не ниже И-1; по морозостойкости – не ниже Мрз 50 Максимальная крупность щебня не должна превышать 20 мм;

мелкие и очень мелкие пески, отвечающие требованиям ГОСТ 8736-77;

минеральные порошки, соответствующие требованиям ГОСТ 16557-78. Использование активированных минеральных порошков способствует повышению плотности смеси и снижению оптимального количества битума.

2.2 . В составе смесей природный песок частично может быть заменен дробленым или отсевом продуктов дробления горных пород марки не ниже 800 или гравия, марки не ниже Др.12, что обеспечивает повышение коэффициента сцепления. Соотношение природного и дробленого песков должно быть 1 : 1.

3.1 . Зерновой состав минеральной части асфальтобетонных смесей в целях обеспечения максимальной плотности верхнего слоя необходимо подбирать по принципу прерывистой гранулометрии (см. таблицу ). Зона рекомендуемых зерновых составов на рисунке очерчена сплошной линией. При использовании в составе смесей очень мелких песков зона рекомендуемого зернового состава может находиться в пределах верхней пунктирной границы. В случае применения в составе асфальтобетонных смесей дробленых песков или отсевов дробления горных пород кривая зернового состава может проходить через зону, нижняя граница которой очерчена пунктирной линией (см. рисунок ).

Зерновой состав минеральной части асфальтобетонных смесей с максимальной крупностью зерен 20 мм (а) и 10 мм (б)

Содержание зерен минерального материала, %, мельче размера, мм

Примерный расход битума, % массы минеральной части