Типовая технологическая карта (ттк) строительство двухслойного асфальтобетонного покрытия из горячих смесей на готовом основании
 Скачать 1.83 Mb.
|
|
Органические вяжущие материалы Органические вяжущие материалы состоят из сложной смеси высокомолекулярных соединений различного строения. Они хорошо прилипают к поверхности минеральных материалов (после соответствующей подготовки), обладают пластичностью и эластичностью, достаточно стойки против атмосферных факторов, практически нерастворимы в воде. Благодаря этим свойствам материалы дают возможность строить сплошные (бесшовные) покрытия, отличающиеся высокими эксплуатационными показателями, в том числе способностью смягчать вибрацию и шум при проезде транспортных средств. К основным органическим вяжущим материалам относятся битумы, изготовленные на их основе битумные эмульсии и дегти. Битумы.В зависимости от исходного сырья их подразделяют на: - природные, получаемые из асфальтовых горных пород (известняков, песчаников) или встречающиеся в природе почти в чистом виде, т.е. мальты - тяжелые нефти; - нефтяные, являющиеся продуктом переработки нефти; - сланцевые, получаемые при переработке горючих сланцев. Для приготовления асфальтобетонных смесей в основном применяют нефтяные битумы. Они склеивают зерна минерального остова в единый монолит, способный противостоять воздействию внешних нагрузок. Нефтяные дорожные битумы подразделяют на вязкие и жидкие. Вязкие битумыотносят к той или иной марке на основании трех основных показателей: вязкости, температуры размягчения и растяжимости. Вязкость битумов оказывает большое влияние на весь технологический процесс приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей. На вязкость существенно влияют соотношение основных компонентов, структура материала и температура. Вязкость битумов характеризуют условным показателем - глубиной проникновения стандартной иглы (пенетрации) в битум при температуре 25 и 0°С за 5 спод действием груза весом 100 г. Определяют вязкость битума пенетрометром. Вязкие дорожные нефтяные битумы в зависимости от глубины проникания иглы подразделяют на следующие марки: БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН 200/300, БН 150/200, БН 90/130, БН 60/90. В случае использования битума большой вязкости увеличиваются прочность и жесткость асфальтобетонных покрытий, что повышает устойчивость асфальтобетона при высокой положительной температуре и одновременно снижает трещиностойкость при отрицательной температуре. Менее вязкие битумы увеличивают устойчивость асфальтобетонных покрытий при отрицательной температуре. Поэтому в северных районах страны применяют битумы БНД 60/90 - БНД 130/200, а в южных районах - более вязкие битумы БНД 40/60 - БНД 60/90. Вязкость битума влияет на удобоукладываемость смеси. Растяжимость характеризует одно из важнейших свойств асфальтобетона - его деформативную способность при низких температурах. Недостаточная деформативная способность приводит к образованию трещин в дорожных покрытиях. Поэтому наиболее важно определять растяжимость битумов при температуре 0°C. Температура размягчения характеризирует прочность пленки битума при высокой температуре. Для получения прочных и устойчивых асфальтобетонных смесей большое значение имеет такое свойство битума, как адгезия, т.е. его способность прилипать к поверхности минеральных материалов. Адгезия зависит от ряда причин: - битумы лучше прилипают к чистой и сухой поверхности; - к основным горным породам (известняку, доломиту, базальту) битум прилипает лучше, чем к кислым породам (граниту, сиениту, андезиту); - избыточное содержание битума не повышает, а снижает прочность склеенных частиц между собой. Жидкие битумыполучают преимущественно путем компаундирования (смешения) вязкого битума с разжижителем. Вследствие этого такие битумы часто называют разжиженными. Их свойства в большой степени определяются свойствами используемых разжижителей. Одно из важнейших свойств таких битумов - скорость формирования их структуры, которая влияет на скорость формирования асфальтобетонных покрытий. В зависимости от этого свойства жидкие битумы подразделяют на два класса: густеющие со средней скоростью (СГ) и медленногустеющие (МГ и МГО; МГО - медленногустеющий остаточный битум). Жидкие битумы класса СГ готовят смешением вязких битумов марки БНД 40/60 или БНД 60/90 с легкими разжижителями (техническим керосином, арктическим или зимним дизельным топливом). Для приготовления жидких битумов класса МГ применяют более тяжелые разжижители (зеленое масло или летнее дизельное топливо). На строительной базе разжиженный битум получают следующим образом. Сначала обезвоженный вязкий битум разогревают до температуры 90-100°С при приготовлении битумов класса СГ и до температуры 100-120°С - при приготовлении медленногустеющих битумов. Разогретый битум подают в котел для смешения, затем добавляют требуемое количество разжижителей. Смесь тщательно перемешивают до получения однородного материала. При использовании легких разжижителей следят за тем, чтобы топка котлов была закрыта. После приготовления битумы, густеющие со средней скоростью, можно хранить в герметично закрытых емкостях, а медленногустеющие - в битумохранилищах закрытого типа соответственно 6 и 8 мес. Сроки хранения жидких битумов при рабочей температуре (70- 100°С) ограничиваются 5 ч для битума класса СГ и 7 ч - для класса МГ. Жидкие битумы должны хорошо обволакивать минеральные материалы, создавая на их поверхности тонкую прочную и водоустойчивую пленку. Основной показатель жидких битумов - вязкость, определяемая стандартным вискозиметром. Вязкость жидких битумов характеризуют временем истечения 50 мл битума при температуре 60°C через стандартное отверстие размером 5 мм в дне цилиндра вискозиметра. По вязкости жидкие битумы подразделяют на следующие марки: СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200, МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200, МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200. Жидкие битумы применяют для приготовления холодных и теплых асфальтобетонных смесей, обработки щебня; строительства оснований и покрытий способами пропитки, смешения минеральных материалов с битумом на дороге и в установке; поверхностной обработки; при подготовительных работах (например, подгрунтовке) перед строительством асфальтобетонных покрытий. Битумные эмульсии.Эти эмульсии представляют собой материал, в котором битум в виде мелких частиц распределен в воде, не смешиваясь с ней. Устойчивость эмульсии достигается введением 1-3% поверхностно-активных веществ - эмульгаторов, которые создают механически прочную оболочку вокруг частиц вяжущего, препятствуя соединению их между собой. В дорожных эмульсиях содержание битума с эмульгатором должно быть 45-55%. По виду ПАВ, используемых в качестве эмульгатора, битумные эмульсии разделяют на анионные (ЭБА) и катионные (ЭБК), а по степени смешиваемости с минеральными материалами - на три класса (ЭБА-1, ЭБА-2, ЭБА-3, ЭБК-1, ЭБК-2, ЭБК-3). При смешивании с минеральным материалом битумная эмульсия распадается вследствие испарения и поглощения воды, частицы битума соединяются и на поверхности минерального материала образуется тонкая, прочная водостойкая пленка битума. Скорость распада битумных эмульсий зависит от вида применяемого эмульгатора, крупности и свойств минерального материала, температуры воздуха. Применение эмульсий в дорожном строительстве дает возможность обрабатывать минеральные материалы без предварительного нагрева (в естественном влажном состоянии), значительно снижать расход энергии и битума за счет лучшего распределения эмульсии на поверхности минеральных материалов. К недостаткам эмульсий относятся следующие: эмульсия вымывается водой до ее полного распада, покрытие формируется медвяно (не достигаются требуемые физико-механические свойства), срок хранения составляет всего 1-2 мес. при температуре до 4°С, невозможность использования при температуре ниже 0°C. Битумные эмульсии в дорожном строительстве применяют при поверхностной обработке, смешении щебеночных и гравийных материалов на дороге, приготовлении асфальтобетонных смесей, укладываемых в холодном состоянии, уходе за свежеуложенным бетоном и грунтами, укрепленными минеральным вяжущим, обеспыливании и подгрунтовке основания перед строительством асфальтобетонных покрытий. Дегти.В зависимости от исходного сырья их подразделяют на каменноугольные, торфяные и древесные. Каменноугольный деготь представляет собой смесь песка (твердого вещества черного цвета) и высококипящих каменноугольных масел. Деготь - вязкая жидкость черного цвета. Выпускают дегти шести марок: от Д-1 до Д-6. Торфяной деготь получают из торфяной смолы, являющейся продуктом сухой перегонки торфа, древесный деготь - из древесной смолы. Поверхностно-активные вещества и полимерно-битумные вяжущие Поверхностно-активные вещества.Физико-механические свойства асфальтобетонных покрытий и оснований (в частности, их коррозионная стойкость к воздействию агрессивных сред) в значительной степени зависят от адгезии вяжущего с минеральными материалами. Для повышения адгезии усиливают активность минеральных материалов и битумов путем введения поверхностно-активных веществ (ПАВ). Эти вещества обладают способностью образовывать физико-химические связи между вяжущим и минеральным материалом. Образование мостиковой связи на поверхности раздела вяжущего и минерального материала с помощью ПАВ обеспечивает хорошую адгезию, а образующиеся ковалентные и водородные связи делают эту адгезию высокой даже в условиях повышенной влажности. Кроме того, поверхностно-активные вещества позволяют использовать при приготовлении асфальтобетонов минеральные материалы с повышенной влажностью (до 1%), что особенно важно при строительстве асфальтобетонных покрытий ранней весной и осенью. Поверхностно-активные вещества облегчают операцию приготовления асфальтобетонных смесей, улучшают их удобоукладываемость и уплотнение. По составу поверхностно-активные вещества разделяют на две группы: катионоактивные и анионоактивные. Их вводят в битум при получении его на нефтеперерабатывающих заводах или на битумной базе дорожно-строительных организаций; подают на поверхность минерального материала до его обработки битумом; вводят в битум и минеральные материалы раздельно. Наиболее удобно поверхностно-активные вещества вводить в битум непосредственно на нефтеперерабатывающих заводах, особенно в жидкие битумы, которые обладают меньшими адгезионными свойствами. На асфальтобетонных заводах поверхностно-активные вещества вводят в битумоплавильную установку и перемешивают с битумом путем циркуляции с помощью битумного насоса, а затем подают в дозатор асфальтосмесительной установки. Примерные нормы расхода ПАВ при введении их в битум следующие: катионоактивные - 0,5-1%, анионоактивные - 3-5%, смолы твердого топлива - 10- 12% (от массы битума). При подаче на минеральные материалы количество ПАВ принимают следующим: катионоактивных - 0,05-0,1%, анионоактивных - 0,2-0,3%, смол твердого топлива 1-3% (от массы минерального материала). Рабочая температура готового ПАВ должна быть не выше 120 °С для жидких битумов и не выше 140 °С - для вязких. ПАВ вводят в битум или подают на минеральный материал при температуре 50-70 °С, при этом температура вязкого битума должна быть 110-130 °С, жидкого - 70-100 °C. Оптимальные концентрации ПАВ в битуме уточняют путем лабораторных испытаний, так как массовая доля ПАВ в битуме зависит от свойств минерального материала и органического вяжущего, климатических условий, способа и времени производства работ. Полимерно-битумное вяжущее.Основной недостаток асфальтобетона - большая зависимость его физико-механических свойств от температуры. Эту проблему решают путем использования полимерно-битумных вяжущих, которые представляют собой смесь битума с полимерами. Они обеспечивают стабильность свойств вяжущего в широком интервале температур. Полимерно-битумное вяжущее получают путем введения в битум 2-2,5% предварительно растворенного дивинилстирольного термопласта (ДСТ). В качестве растворителей применяют сольвент, керосин, бензол, дизельное топливо, жидкие битумы, гудрон. В зависимости от вида растворителя полимерно-битумные вяжущие подразделяют на быстрогустеющие, густеющие со средней скоростью и медленногустеющие. Технология приготовления полимерно-битумного вяжущего на асфальтобетонном заводе заключается в приготовлении раствора ДСТ, который засыпают в виде крошки в емкость с растворителем и перемешивают с ним. Затем раствор ДСТ подают в битумные котлы и смешивают с битумом, нагретым до температуры 100-110°C, до однородного состояния. Готовое полимерно-битумное вяжущее с помощью шестеренных насосов подают в дозатор смесителя. Резиновый порошок, используемый для приготовления асфальтобетонных смесей, - это продукт дробления изношенных автомобильных покрышек и резинотехнических изделий. Его вводят в минеральный материал перед смешиванием с битумом для придания асфальтобетону эластичности. Резиновый порошок без предварительного подогрева (так же, как и минеральный порошок) подают в смеситель в количестве 1,5-3% от массы минеральных составляющих асфальтобетонной смеси, где его перемешивают с нагретыми минеральными материалами в течение 15-30 с и затем с битумом. При приготовлении песчаных асфальтобетонных смесей общее время перемешивания составляет 120 с, а щебенистых - 90 с. ВИДЫ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ Горячие и теплые асфальтобетонные смеси Горячий асфальтобетон получают уплотнением смеси, состоящей из щебня, песка, минерального порошка и вязкого битума. В теплом асфальтобетоне применяют как вязкий, так и жидкий битум. Горячие и теплые асфальтобетонные смеси широко применяют при строительстве и ремонте покрытий автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц. Движение по таким покрытиям можно открывать через несколько часов после уплотнения. По виду применяемых минеральных материалов такие смеси подразделяют на: щебеночные (гравийные), состоящие из щебня (гравия), песка, минерального порошка и битума, песчаные, состоящие из песка, минерального порошка и битума. В зависимости от наибольшего размера зерен щебня щебеночные смеси подразделяют на крупнозернистые с зернами Размером до 40 мм и мелкозернистые - до 20 мм. По содержанию щебня (в частях по массе) различают смеси типа А - с содержанием щебня 50-65%; типа Б - 35-50% и типа В - 20-35%. В асфальтобетоне типа А содержание щебня лещадной и игловатой форм не должно превышать 15% и типа Б - 24% по массе. В многощебенистых смесях (типа А) допускается применять мелкий песок. В зависимости от вида щебня асфальтобетонные смеси подразделяют на марки, приведенные в табл.4.2, 4.3. Таблица 4.2 Классификация асфальтобетонных смесей по маркам в зависимости от вида применяемого щебня Марки асфальтобет онной Из изверженных и метаморфических пород Из осадочных пород Из металлурги ческих шлаков 1200 1000 800 I А, Б В - II - А, Б В III - - Б Песчаные горячие асфальтобетонные смеси содержат зерна размером до 5 мм. Их подразделяют на тип Г с содержанием дробленого песка размером частиц 1,25-5 мм более 33% и тип Д - с содержание частиц этого же размера 15-33%. Таблица 4.3 Классификация по маркам асфальтобетонной смеси на щебне из гравия и гравии Марки асфальтобет онной смес и Марка по дробимости щебня из гравия гравия Др.8 Др. 12 Др. 16 I Б В - II А Б В III - - Б Песчаный асфальтобетон типа Г приготовляют из дробленого песка, а типа Д - из природного. В зависимости от вида применяемых минеральных материалов песчаные горячие и теплые асфальтобетонные смеси классифицируют по маркам, приведенным в табл.4.4. Таблица 4.4 Классификация по маркам песчаных асфальтобетонных смесей Дробленый песок с Мк не < 2 Природный песок Марка асфальтобетонной смеси из метаморфических и изверженных пород из осадочных карбонатны х пород 1200 1000 I Г - II - Г III - - Для приготовления щебеночных и песчаных асфальтобетонных смесей требуемых марок применяют минеральный порошок (табл.4.5). К каждой марке горячей и теплой асфальтобетонной смеси, приготовленной из соответствующих минеральных материалов, предъявляют определенные требования. К основным из них относятся водонасыщение, набухание, прочность на сжатие и коэффициент водостойкости. Таблица 4.5 Классификация асфальтобетонных смесей по маркам в зависимости от вида применяемого минерального порошка Марка асфальтобет онной смес и Минеральный порошок известняковый или доломитовый шлаковый из промышлен ных отходов I А, Б, В, Г - - II А, Б, В, Г, Д А, Б, В, Г, Д - III Б. В. Д Б, В, Д Б, В, Д Водонасыщение асфальтобетона характеризует наличие незамкнутых пор. Повышенное водонасыщение уменьшает прочность асфальтобетона и делает его менее морозостойким. На водонасыщение оказывают влияние коэффициент заполнения пор и сила сцепления вяжущего с минеральными материалами. Набухание характеризует в основном свойства минерального порошка, дает возможность судить о его гидрофильности и в некоторой степени о сцеплении битума с поверхностью минеральных материалов. Прочность на сжатие характеризует механические свойства асфальтобетона. Ее определяют при температуре 20°C, 50°C, 0°C и при 20°C в водонасыщенном состоянии испытанием цилиндрических образцов асфальтобетона на гидравлическом прессе при скорости движения поршня 3 мм/мин, образцы асфальтобетона перед испытанием в течение 2 ч выдерживают при температуре испытания. Покрытия из горячих смесей обладают более высоким сопротивлением сдвигу, работоспособностью и ровностью поверхности, чем покрытия из теплых или холодных асфальтобетонов. Объясняется это тем, что под действием автомобильного транспорта плотность асфальтобетонного покрытия из горячей смеси хотя и повышается, но в значительно меньшей степени, чем плотность покрытия из теплых и особенно холодных смесей. Покрытия из горячих смесей пригодны практически в любых эксплуатационных условиях во всех районах страны. В северных районах целесообразно использовать теплые смеси при условии достаточной их плотности и водостойкости. Теплая асфальтобетонная смесь благодаря применению в ней маловязких или жидких битумов может быть эффективно уплотнена при температуре воздуха до -10°C, что дает возможность увеличить продолжительность строительного сезона. Этот вид асфальтобетона обладает достаточной пластичностью при отрицательной температуре, т.е. повышенной трещиностойкостью в зимнее время. Литой асфальтобетон - разновидность горячего и отличается от него тем, что содержит повышенное количество битума и минерального порошка. Вследствие этого литая асфальтобетонная смесь более пластична, и ее можно укладывать вручную, разравнивая гладилками. Литые асфальтобетонные смеси подразделяют на неуплотняемые, содержащие 45-52% щебня (тип I), и уплотняемые (тип II) вибробрусом асфальтоукладчика, содержащие 50-55% щебня. |