Асфальтобетон: характеристики и свойства
Опубликовано: 03.10.2018
Асфальтобетон является неоднородным материалом, причем его свойства определяются не только параметрами составляющих, но и методикой приготовления, температурными показателями, способом укладывания и воздушного охлаждения. Чтобы оценить свойства асфальта, применяются лабораторные исследования. Рассмотрим основные свойства асфальта, технические и эксплуатационные, от которых зависит его использование.
Плотность
Плотность можно вычислить или выяснить экспериментально, используя опытные образцы, получаемые из проверяемой смеси в условиях лаборатории. Пробы могут быть отобраны из смесителя при подготовке асфальта, а также из уложенного покрытия дороги (керны). Достаточно просто определить среднюю плотность, по которой может быть вычислена средняя пористость и плотность твердой составляющей:
Пресс для асфальтобетона ПМ-1А-70АБ
производится взвешивание проб на воздухе; пробы опускаются в воду при 20оС, где находятся 30 минут для пропитывания водой, взвешиваются в воде; пробы вынимают из воды, вытирают тканью и повторяют взвешивание в воздушной среде.
В результате измерений могут быть получены два показателя плотности:
Как определить качество битума
Плотность остова, в качестве которого выступает минеральная составляющая асфальта, причем учитывается наличие пор. Это показатель применяется в некоторых расчетах. Он вычисляется по замеренной средней плотности с учетом состава смеси – сколько в нем имеется минеральных компонентов и сколько используется битума. Истинная плотность асфальта, в которой объем пор не учитывается. Данный показатель определяют по плотности отдельных составляющих смеси или замеряют экспериментальным путем. Если исследуется керн, истинная плотность устанавливается опытным методом.
Пористость
Этот показатель определяется объемом пор. Его можно вычислить по показателям истинной и средней плотности. В условиях лаборатории используется также опытная методика:
пробы взвешиваются в воздухе, а также в H2O;
помещенные в 20-градусную воду пробы отправляют в вакуумную установку;
устанавливается давление в 2000 атм и удерживается целый час для асфальта горячего и теплого типов и полчаса – для асфальта холодного;
30 минут поддерживается давление 94250-104150;
производится взвешивание в воде и на воздухе.
Данными измерениями можно точно узнать пористость образца.
Масса
При проведении лабораторных исследований массу образца измеряют на воздухе. Поскольку практически это невозможно, производится вычисление удельной массы на основе полученных экспериментально данных о плотности и об объеме исследуемого материала.
Плотность, или объемный вес, получается опытным путем и используется в качестве исходного параметра для различных вычислений. Этот показатель можно установить расчетным путем, имея значение плотности минерального наполнителя и содержание битума. Учитывается также количество растворителя, испарившегося при застывании асфальта.По-другому рассчитывается вес разобранного покрытия из асфальта. Этот показатель важен при подборе
дорожных фрез, для расчета параметров выполняемой работы, грузоподъемности машин, используемых для вывоза лома, и для расчетов экономических показателей.
Расчет веса при разборке асфальта производят по формуле:
Q = S х H х s х Kп , где
Q — общая масса снятого при фрезеровании материала, т;
S — площадь обработанной территории, м2;
H — глубина фрезерования, м;
S — плотность извлеченного материала, т/м3. Она обычно составляет 2,2 т/м3, но данный показатель желательно уточнить не ведомственном уровне;
Кп — коэффициент корреляции, как правило принимаемый 0,9.
При разработке финансовых показателей 80% рассчитанной массы считается вторично используемым материалом, а 20% составляет мусор, ничего не стоящий.
Пожаробезопасность
Асфальт представляет собой трудногорючее вещество, которое при воздействии высокой температуры либо огня способно тлеть, обугливаться и даже воспламеняться. Если внешняя причина устраняется, тление или горение прекращается. Условие соблюдается, если в материале содержится не менее 8% связующего вещества органического происхождения – битума.
Экологичность
Готовое покрытие дороги из асфальта абсолютно безвредно. Ни минеральные, ни органические компоненты никаких испарений в атмосферу не выделяют и окружающую среду не загрязняют. При производстве асфальта унифицируются промышленные отходы в виде минерального порошка, что на общий уровень экологичности влияет положительно. Тем не менее, в процессе укладывания асфальта выделяются горячие пары, способные отрицательно повлиять на слизистые оболочки. В развитых странах эти работы выполняются с использованием средств для индивидуальной защиты.
Прочность
Этот параметр оценивается несколькими величинами: 
Продолжительность эксплуатации
Время службы покрытия автодороги определяется значительным числом факторов, в которые входят не только показатели самого асфальтобетона, но и многочисленные факторы внешнего происхождения – активность движения по дороге, состояние грунта под полотном и другие. В зависимости от предназначения долговечность покрытия может достигать 10-20 лет.
Водостойкость
Если вода оказывает на покрытие длительное воздействие, структурные контакты между минеральными частицами могут оказаться нарушены, начнут выкрашиваться, а покрытие начнет разрушаться. Если дорога смачивается и высыхает периодически, это ускоряет разрушение полотна.
Водостойкость асфальта рассматривают как соотношение прочностных характеристик образца сухого и пропитанного водой. Спустя две недели насыщения водой показатель должен быть равен 0,8. Самые хорошие показатели водостойкости имеют асфальты, обладающие минимальной пористостью.
Морозостойкость
Способность асфальта выдерживать мороз непосредственно увязана с количеством открытых пор. Если в них попадает и замерзает вода, асфальт начинает растрескиваться. Морозостойкость определяется коэффициентом, отражающим понижение прочности на растяжение при проведении заданного количества циклов замораживания с последующим размораживанием образцов. Важное значение при этом имеет контакт минерального заполнителя с битумом.
Связь щебня из гранита с битумом осуществляется на физическом уровне, поэтому морозостойкость асфальта на основе гранита невелика. А вот щебень из известняка входит с битумом в химическую реакцию, обеспечивая повышенную морозостойкость асфальта.
Износостойкость
Данный параметр зависит от трения, создаваемого при перемещении по покрытию автомобильных колес. Износ происходит вследствие выпадения отдельных частиц содержащегося в асфальте песка или щебня. В этом отношении гранитный щебень в асфальте проявляет лучшие свойства, чем известняковый. Практически износ асфальта около 0,3 -1,0 миллиметра в год.
Технические показатели
Структурные связи асфальта являются обратимыми. То есть он способен проявить различные качества при различной температуре и при изменении нагрузки. Асфальт может находиться в трех состояниях:
упруго-хрупком, напоминающем цемент, когда прослойки битума фиксируют минеральную структуру асфальта;
упруго-пластичном, когда битумные прослойки, связывающие зерна, обладают эластичностью и упругостью;
вязко-пластичном, когда соединяющий минеральные элементы битум находится в полужидком состоянии и деформируется под нагрузкой.
Важнее всего, насколько асфальт, находящийся во всех трех состояниях, способен сохранять свои свойства.
Общие свойства асфальта
Прочность – самый важный показатель асфальтобетона. Ее отлично отражают физико-механические показатели, описанные ниже:
Деформативность, измеренная в сравнении с эталоном способность деформироваться при изгибе и растяжении. Нормальным можно считать относительное удлинение на 0,004–0,008 (при 0оС) и 0,001–0,002 при +20оС. Ползучесть, под которой понимают малозаметную деформацию, происходящую в течение долгого времени. При испытаниях непрерывная нагрузка прикладывается к образцу. Релаксация – свойство асфальта, состоящего из частей, пребывающих в различных агрегатных состояниях, изменять свою структуру под нагрузкой, вследствие чего ее влияние на материал уменьшается. При нагревании способность к релаксации повышается, а при снижении ее – уменьшается. Интенсивностью понижения напряжения определяется устойчивость асфальтобетона к деформации. Шероховатость – серьезный показатель асфальтобетона, от которого зависит сцепляемость с поверхностью автомобильных колес. Оценкой служит коэффициент сопротивления скольжению. Этот показатель зависит от влажности: сухое покрытие наиболее шершаво, и коэффициент скольжения равен 0,7 – 0,9. На мокром сопротивление снижается и достигает 0,5 – 0,7. Если показатель снижается до 0,4 и ниже, это является недопустимым, поскольку дорога перестает удовлетворять условиям безопасности.Специальные свойства асфальта
Параметры асфальтобетонных смесей все время изучаются. Они могут быть различными для разных видов асфальта, а также отличаются при разных условиях эксплуатации: в дождливых и засушливых районах, в местах зимних холодов и т.д. Обязательные требования по составу и технике приготовления асфальтовых смесей могут опираться на требования, предусмотренные ГОСТом.
Для любых типов асфальта должны выдерживаться показатели сцепляемости минерального наполнителя с вяжущим веществом – расслоение является недопустимым.
