Укладка асфальтобетона при отрицательных температурах. Асфальтобетон при отрицательных температурах. Асфальтобетонных покрытий при пониженной температуре воздуха
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
Вопросы и задания для самопроверки 1. Назовите недостатки существующей технологии устройства асфальтобе- тонных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха. 2. Назовите минимальную температуру воздуха согласно СП 78.13330.2012, при которой допускается устройство асфальтобетонных покрытий. 3. Перечислите условия, при которых разрешается согласно СП 78.13330.2012 производить работы с использованием горячих асфальтобетонных смесей при тем- пературе не ниже 0°С. 4. Что необходимо предусматривать при пониженных температурах воздуха (до −10°С) при укладке горячих асфальтобетонных смесей? 5. Что производится для снижения теплопотерь и обеспечения необходимо- го сцепления слоя покрытия с основанием или нижним слоем покрытия в условиях пониженной температуры воздуха? 6. Какие битумы, поверхностно-активные вещества и низкомолекулярные сополимеры рекомендуется применять для приготовления асфальтобетонных смесей, используемых в условиях отрицательных температур воздуха? 7. Какие факторы влияют на увеличение продолжительности укладки горя- чей асфальтобетонной смеси при пониженной температуре воздуха? 8. Назовите основные направления по устройству качественных асфальто- бетонных покрытий при пониженной температуре воздуха. 9. Опишите технологии методов «горячее по горячему», и «компакт-асфальт». 10. Как влияет толщина устраиваемого слоя асфальтобетона на процесс укладки и уплотнения при пониженной температуре воздуха? 11. Как обеспечивается качество сопряжения вновь укладываемой горячей полосы с холодной кромкой ранее уложенной полосы асфальтобетонного слоя? 27 2. ТРЕБОВАНИЕ К МАТЕРИАЛАМ ПРИ УСТРОЙСТВЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА 2.1. Асфальтобетонные и полимерасфальтобетонные смеси, применяемые при устройстве дорожных покрытий и оснований в условиях пониженной температуры воздуха Асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, щебеночно- мастичные и полимерщебеночномастичные смеси (далее смеси), применяемые в условиях пониженной температуры воздуха, должны соответствовать требованиям ГОСТ 9128-2009, ГОСТ 9128-2013, ГОСТ 31015-2002, ПНСТ 114-2016, ПНСТ 127-2016, ПНСТ 183-2016 и ПНСТ 184-2016. Горячие асфальтобетонные смеси (с использованием вязких нефтяных дорожных битумов) и полимерасфальтобетонные смеси применяют непосредственно после приготовления при температуре смеси не ниже указанной в нормативных документах (ГОСТ 9128- 2013, табл.8 и табл. 17; ГОСТ 31015-2002, табл. 3; ПНСТ 183-2016, п. 5.3.1 и ПНСТ 184-2016, п. 5.3). Рекомендуется использовать высокощебенистые смеси: высоко- плотные, плотные типов А и Б (тип Б рекомендуется использовать с содержанием щебня по верхнему пределу – до 50%) по ГОСТ 9128, I, II марок и классам асфальтобетонов по истираемости – II, III (ПНСТ 184-2016, прил. В). Согласно ПНСТ 184-2016 применяются следующие типы ас- фальтобетонных смесей: – для верхнего слоя покрытия: А22ВТ; А22ВН; А16ВТ; А16ВН; А16 ВЛ; – для нижнего слоя покрытия: А32НТ; А32НН; А22НТ; А22НН; А16НТ; А16НН. Согласно ПНСТ 183-2016 применяются ЩМА типов: ЩМА-22, ЩМА-16, ЩМА-11. 28 По ГОСТ 31015-2002 применяются ЩМА типов: ЩМА-10, ЩМА-15, ЩМА-20. Горячие асфальтобетонные смеси (с использованием вязких нефтяных дорожных битумов) применяют непосредственно после приготовления при температуре смеси не ниже 140°С. Применение особых разновидностей асфальтобетонов, (литые, щебеночно-мастичные и др.) в каждом конкретном случае должно быть обосновано технико-экономическими расчетами. В соответствии с требованиями ГОСТ 9128-2009 асфальтобе- тонные смеси должны приготавливаться по технологическому рег- ламенту, утвержденному в установленном порядке предприятием- изготовителем. Для приготовления горячих асфальтобетонных смесей (в усло- виях их использования при пониженных температурах воздуха) при- меняют битумы нефтяные дорожные вязкие, отвечающие требова- ниям ГОСТ 22245, а также модифицированные, полимерно-битумные вяжущие и другие битумы и битумные вяжущие с улучшенными свойствами по технической документации, согласованной в установ- ленном порядке. Следует применять битумы БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300 взамен БНД 60/90 и БНД 40/60, а также поверхностно- активные вещества и низкомолекулярные сополимеры. Для битумов марок БН не нормируется такое важное свойство, как растяжимость (дуктильность) при 0°С, от которого зависит трещи- ностойкость асфальтобетона. Асфальтобетоны на битумах марок БН менее устойчивы к воздействию климатических факторов и, прежде всего, отрицательной температуре. Поэтому для горячих асфальтобе- тонных смесей марок I, II, в условиях пониженных температур воздуха, целесообразно применять битумы только марок БНД. При разработке рецепта рекомендуется увеличить количество вяжущего для обеспечения коэффициента водонасыщения асфаль- тобетона на нижнем допустимом пределе. Зерновые составы минеральной части смесей и асфальтобето- нов (в процентах по массе) должны соответствовать требованиям, ус- 29 тановленным ГОСТ 9128-2009 (п. 5.1.3, табл. 2 – для нижних слоев покрытий и оснований; в табл. 3 – для верхних слоев покрытий). Для приготовления асфальтобетонных смесей следует приме- нять щебень из естественного камня, получаемый дроблением горных пород, по ГОСТ 8267, щебень из шлаков по ГОСТ 3344, а также гравий по ГОСТ 8267. Допускается применять щебень и гравий, выпускаемые по зарубежным нормам, при условии соответствия их качества требо- ваниям ГОСТ 9128-2013. Не допускается применять щебень из глинистых (мергелистых) известняков, глинистых песчаников и глинистых сланцев. Гравий получают разгрохоткой по фракциям песчано-гравийных смесей по ГОСТ 8267. В асфальтобетонных смесях следует применять щебень или гравий следующих фракций: от 5 до 10 мм, св. 10 до 20 (15) мм, св. 20 до 40 мм, а также смеси указанных фракций. В соответствии с существующими в настоящее время пред- ставлениями щебень (гравий) рассматривается как структурообра- зующий элемент, который образует жесткий пространственный кар- кас, обеспечивающий прочностные свойства асфальтобетона. Со- гласно действующему стандарту, содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм в щебне (гравии) должно быть не бо- лее 15% по массе для смесей типа А и высокоплотных; не более 25% – для смесей типов Б. Гравийно-песчаные смеси по зерновому составу должны соот- ветствовать требованиям ГОСТ 23735, гравий и песок, входящие в со- став этих смесей – ГОСТ 8267 и ГОСТ 8736 соответственно. Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют пески – природные, дробленые, фракционированные и пески из отсевов дроб- ления, отвечающие требованиям ГОСТ 8736 и ГОСТ 31424. Допускает- ся поставка смеси природного и дробленого песков. Свойства асфальтобетона зависят от формы песчаных частиц. Речной песок имеет окатанную поверхность, а горный и дробленый – острогранную. Использование песка с острогранной поверхностью способствует лучшему сцеплению битума с каменным материалом, 30 повышению сдвигоустойчивости и шероховатости асфальтобетонных покрытий. Поэтому при приготовлении асфальтобетонных смесей для использования их в условиях пониженных температур воздуха целе- сообразно использовать смесь природного песка с песком из отсевов дробления, что допустимо ГОСТ 8736 и ГОСТ 9128. Показатели физико-механических свойств высокоплотных и плотных асфальтобетонов в зависимости от марок смеси и дорожно- климатической зоны должны соответствовать данным ГОСТ 9128- 2009 (п. 5.1.3, табл. 4). Водонасыщение плотных и высокоплотных асфальтобетонов должно соответствовать данным, указанным в ГОСТ 9128-2009 (п. 5.1.4, табл. 5). Пористость минерального остова из горячих смесей должна быть: – высокоплотных – не более 16%; – плотных типов А и Б от 14 до 19%. При подборе составов асфальтобетонных смесей, в условии их использования при пониженных температурах воздуха, необходимо ориентироваться на зерновые составы, характеризующиеся лучшей уплотняемостью при устройстве дорожного покрытия, и придержи- ваться нижних показателей остаточной пористости и водонасыщения асфальтобетона. Это обеспечит нормы сдвигоустойчивости на уровне требований стандартов. Асфальтобетонные смеси должны выдерживать испытания на сцепление битумов с поверхностью минеральной части согласно ГОСТ 12801. Смеси должны быть однородными. Абсолютное значение откло- нения содержания битума в смеси от проектного не должно превы- шать ±0,5% по массе. Полимерасфальтобетонные смеси классифицируют по различ- ным признакам согласно ГОСТ 9128-2013. Для устройства полимерасфальтобетонных слоев дорожных покрытий следует применять щебеночные мелкозернистые смеси I и II марок. 31 Полимерасфальтобетон, используемый при строительстве до- рожных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха, в за- висимости от значения остаточной пористости используется: – высокоплотный – с остаточной пористостью от 1,0 до 2,5%; – плотный – с остаточной пористостью от 2,5 до 4,0%. Полимерасфальтобетоны, в зависимости от содержания в них щебня, следует применять следующих типов: – высокоплотный – с содержанием щебня св. 50 до 65% (допус- кается содержание щебня до 70%); – плотный, следующих типов: А – с содержанием щебня св. 50 до 60%; Б – с содержанием щебня св. 40 до 50%. Смеси должны выдерживать испытание на сцепление ПБВ с по- верхностью минеральной части в соответствии с ГОСТ 12801 и быть однородными. Однородность горячих полимерасфальтобетонных смесей оце- нивается коэффициентом вариации предела прочности полимерас- фальтобетона при сжатии при температуре 50°С. При строительстве асфальтобетонных покрытий в условиях по- ниженных температур воздуха необходимо обеспечить следующие основные требования, предъявляемые к ним: – прочность; – надежность и долговечность; – требуемую ровность; – шероховатость, создающую хорошее сцепление колес авто- мобиля с покрытием; – трещино- и морозостойкость; – водонепроницаемость; – стойкость против действия топлива и смазочных материалов; – беспыльность поверхности; – простоту ухода за покрытием при содержании и ремонте; – ремонтопригодность покрытий; – экономичность и технологичность строительства при макси- мальной механизации работ. 32 Рекомендуемая ГОСТ 9128 область применения асфальтобето- нов при устройстве верхних слоев покрытий автомобильных дорог в условиях пониженных температур воздуха приведена в табл. 2.1. Таблица 2.1 Дорожно- климатическая зона Вид асфальтобетона Категория автомобильной дороги I, II III IV Марка смеси Марка битума Марка смеси Марка битума Марка смеси Марка битума I Плотный и вы- сокоплотный I БНД 90/130 БНД 130/200 БНД 200/300 II БНД 90/130 БНД 130/200 БНД 200/300 III БНД 90/130 БНД 130/200 БНД 200/300 II, III Плотный и вы- сокоплотный I БНД 90/130 БНД 130/200 II БНД 90/130 БНД 130/200 БНД 200/300 III БНД 90/130 БНД 130/200 БНД 200/300 IV, V Плотный I БНД 40/60 БНД 60/90 II БНД 40/60 БНД 60/90 БНД 90/130 III БНД 40/60 БНД 60/90 БНД 90/130 Рекомендуемые области применения ПБВ разных марок и поли- мерасфальтобетонов (ПАБ) при устройстве слоев покрытий автомо- бильных дорог, представлены в табл. 2.2. Таблица 2.2 Дорожно- климатиче- ская зона Вид полимер- асфальтобетона Категория автомобильной дороги I, II III Марка смеси Марка вяжущего Марка смеси Марка вяжущего I Высокоплотный и плотный I ПБВ 130 II ПБВ 130 ПБВ 200 ПБВ 200 ПБВ 300 ПБВ 300 II, III Высокоплотный и плотный I ПБВ 60 II ПБВ 60 ПБВ 90 ПБВ 90 ПБВ 130 ПБВ 130 IV, V Плотный I ПБВ 40 II ПБВ 40 ПБВ 60 ПБВ 60 33 2.2. Применение модифицирующих добавок и активированных минеральных порошков для приготовления асфальтобетонных смесей при пониженной температуре воздуха Для обеспечения качества смесей в слоях покрытия и основания дорожных одежд, устроенных при пониженной температуре воздуха, рекомендуется применять активированные минеральные порошки, специальные добавки ПАВ и низкомолекулярные сополимеры. В каче- стве ПАВ рекомендуется использовать катионные ПАВ. Адгезионные добавки, относящиеся к классу ПАВ двойного дей- ствия с активными аминогруппами, позволяют обеспечить хорошую удобоукладываемость и уплотнение смесей до требуемой плотности и показателя водонасыщения при пониженной температуре воздуха. Введение адгезионных добавок с активными аминогруппами обеспечивает транспортирование смесей на большие расстояния в условиях пониженной температуры воздуха. Норма расхода добавок должна устанавливаться производите- лем добавки и уточняться при лабораторных испытаниях асфальтобе- тонных смесей. Использование в смесях специальных добавок позволяет: – снизить температуру укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси и увеличить дальность ее возки без ущерба качества; – улучшить обволакиваемость зерен минерального материала битумным вяжущим; – повысить однородность, удобоукладываемость и уплотняе- мость смесей при устройстве оснований и покрытий в условиях пони- женной температуры воздуха; – повысить коррозионную стойкость асфальтобетонов, не ухуд- шая другие показатели качества. В случае применения специальных добавок в рецепте должна быть указана температура приготовления смеси и температура уплот- нения смеси. 34 Для повышения удобоукладываемости асфальтобетонных смесей, трещиностойкости и сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий рекомендуется использовать полимерно-битумные вяжущие (ПБВ). В соответствии с требованиями ГОСТ Р 52056 ПБВ относят к классу эластомеров, поэтому они отличаются от битумов высокой эластичностью (более 70%), которая сохраняется и при низких темпе- ратурах. ПБВ отличаются от битумов более низкой температурой хрупкости и более высокой температурой размягчения. Для приготовления ПБВ могут быть использованы компоненты с соответствующим теоретическим, экспериментальным обоснованием и производственным апробированием при условии, что получаемое в результате ПБВ отвечает требованиям ГОСТ Р 52056 (табл. 2.3). Таблица 2.3 № п/п Наименование показателя Нормы по маркам ПБВ300 ПБВ200 ПБВ130 ПБВ90 ПБВ60 ПБВ40 1 Глубина проника- ния иглы, 0,1 мм, не менее: – при 25°С – при 0°С 300 90 200 70 130 50 90 40 60 32 40 25 2 Температура размягчения по кольцу и шару, °С не ниже 45 47 49 51 54 56 3 Растяжимость, см не менее: – при 25°С – при 0°С 30 25 30 25 30 20 30 15 25 11 15 8 4 Температура хруп- кости, °С не выше −40 −35 −30 −25 −20 −15 5 Эластичность, % не менее: – при 25°С – при 0°С 85 75 85 75 85 75 85 75 80 70 80 70 6 Изменение темпе- ратуры размягче- ния после прогре- ва, °С не более 7 7 6 6 5 5 7 Температура вспышки, °С не ниже 220 220 220 220 230 230 8 Однородность Однородно 35 В качестве пластификатора используют индустриальное масло марок И-20А, И-30А, И-40А, И-50А по ГОСТ 20799, сырье для произ- водства нефтяных вязких дорожных битумов по ТУ 38 101582 или смеси масла и сырья. Техническая характеристика индустриального масла, используемого при получении ПБВ, должна соответствовать показателям свойств, полученным на предприятии или данным произ- водителя масла. Другим направлением повышения качества асфальтобетона для устройства слоев покрытия и основания при пониженных температурах воздуха является применение активированных минеральных порошков. Пониженная пористость таких порошков способствует снижению на 10–20% битумоемкости асфальтобетона. Активированные мине- ральные порошки менее склонны к агрегированию, что способствует их лучшему смачиванию и перемешиванию с битумом. В целом акти- вированные порошки позволяют получить асфальтобетон с более од- нородной и плотной структурой. В качестве активирующих веществ, используемых для производ- ства активированных порошков, применяют: – анионные ПАВ типа высших карбоновых кислот (госсиполовая смола, жировой гудрон, окисленный петролатум, синтетические жир- ные кислоты и др.), соответствующие установленным в нормативной документации требованиям; – катионные ПАВ типа аминов, диаминов или их производных, соответствующие установленным в нормативной документации тре- бованиям; – нефтяной битум по ГОСТ 22245. В качестве ПАВ, согласно «Руководству по применению поверх- ностно-активных веществ при строительстве асфальтобетонных по- крытий» [12], рекомендуется использовать катионные ПАВ: «Амдор-9», «Дорос-АП», «БП-ЗМ», «INTERLOW-T». Адгезионные добавки относятся к классу ПАВ двойного действия с активными аминогруппами. В последнее время широкое применение нашли адгезионные добавки Rediset WMX и Rediset LQ, которые по- 36 зволяют обеспечить хорошую удобоукладываемость и уплотнение асфальтобетонной смеси с требуемой плотностью при пониженных температурах воздуха. Введение добавки обеспечивает транспортирование асфальто- бетонной смеси на большие расстояния в условиях пониженных тем- ператур воздуха. Rediset WMX – многофункциональная добавка, сыпучая, грану- лированная в виде чешуек, без запаха, a Rediset LQ – жидкая, в виде раствора. По своему воздействию на органическое вяжущее и смеси на их основе добавки Rediset WMX и Rediset LQ аналогичны другим ПАВ двойного действия, но характеризуются рядом преимуществ. До- бавки позволяют снизить температуру при приготовлении, укладке и уплотнении смеси на 20–40°С, обеспечивая при этом хорошую технологичность, что очень важно в условиях укладки при пониженных температурах воздуха. Добавки Rediset WMX и Rediset LQ снижают остаточную порис- тость асфальтобетона не менее чем на 1%. Смеси, приготовленные с добавками Rediset, отвечают требова- ниям по водостойкости без необходимости использования дополни- тельных жидких адгезионных добавок, а также активаторов извести или цемента. Рекомендуемая дозировка добавки Rediset WMX колеб- лется в пределах 0,5–3,0% от массы вяжущего. Так, для улучшения уплотнения асфальтобетонной смеси рас- ход Rediset WMX составляет 0,5–1,0%. Для снижения температуры приготовления и уплотнения смеси ЩМА расход Rediset WMX состав- ляет 1,5–2,0%, для улучшения удобоукладываемости (если смесь ук- ладывать вручную) – 2,0–3,0%. По данным компании «AkzoNobel», использование асфальтобе- тонных смесей модифицированных добавкой Rediset LQ позволяет улучшить показатели прочности при растяжении по сравнению с обычным асфальтобетоном. Асфальтобетонное покрытие с использо- ванием Rediset LQ обладает высокой водостойкостью. 37 Особое значение для водостойкости асфальтобетонных покры- тий имеют адгезионные явления, т.е. прочность сцепления каменных материалов с органическими вяжущими. Результаты испытаний по влиянию добавки Rediset WMX на ад- гезию с минеральными материалами асфальтобетонной смеси пока- зывают, что сцепление с материалами улучшается в зависимости от концентрации добавки [14]. Совместное использование в асфальтобетонной смеси адгези- онной и полимерной добавок позволяет качественно улучшить свой- ства битума. Качественные показатели свойств битума БНД 130/200 представлены в табл. 2.4, качественные показатели свойств модифи- цированного битума БНД 130/200 (ПБВ 130) – в табл. 2.5. Таблица 2.4 № п/п Наименование показателя Результаты испытания Требования ГОСТ 22245, марка БНД 130/200 1 Глубина проникания иглы, °П (0,1 мм), – при 25°С – при 0°С 140 36 131–200 не менее 35 2 Температура размягчения по кольцу и шару, °С 43 не ниже 40 3 Растяжимость, см: – при 25°С – при 0°С 112 8,9 не менее 70 не менее 6,0 4 Температура хрупкости, °С −20 не выше −18 5 Температура вспышки, °С 234 не ниже 220 6 Изменение температуры размягчения после прогрева, °С 3,0 не более 6,0 7 Испытание на сцепление (ГОСТ 11508-74): – мрамор – песок – доломит Соотв. контр, обр. № 1 Соотв. контр, обр. № 2 Соотв. контр, обр. № 1 Соотв. обр. № 1 Соотв. обр. № 2 Соотв. обр. № 1 8 Индекс пенетрации −0,34 От −1,0 до +1,0 38 Так, при введении термоэластопласта СБС Р 30-00А в количе- стве 3,5%, индустриального масла И-40А – 12% и добавки Rediset WMX – 1,0% обеспечивается увеличение температуры размягчения битума с 43°С до 67°С; температуры хрупкости от −20°С до −39°С, что позволяет обеспечить хорошую удобоукладываемость и уплот- нение асфальтобетонной смеси с требуемой плотностью при пони- женных температурах воздуха. Таблица 2.5 № п/п Наименование показателя Результаты испытания Требования ГОСТ Р 52056, марка ПБВ 130 1 Степень однородности материала Однородный без включений Однородный без включений 2 Глубина проникания иглы, °П (0,1 мм): – при 25°С – при 0°С 138 58 Не менее 130 Не менее 50 3 Температура размягчения по кольцу и шару, °С 67 Не менее 49 4 Растяжимость, см: – при 25°С – при 0°С 55 42 Не менее 30 Не менее 20 5 Температура хрупкости, °С −39 Не выше -30 6 Изменение температуры размягчения после прогрева, °С 4 Не более 6 7 Эластичность, %: – при 25°С – при 0°С 90 80 Не менее 85 Не менее 75 8 Испытание на сцепление с доломитовым щебнем (ГОСТ 12801-98) Отличное (пять баллов) – 9 Температура вспышки, °С 231 Не ниже 220 |