Асфальтовый бетон (асфальтобетон) — искусственный строительный материал, получаемый в результате отвердевания уплотненной асфальтобетонной массы, состоящей из рационально подобранных по качеству и тщательно перемешанных компонентов: щебня (гравия), песка, минерального порошка и битума. Асфальтобетон без крупного заполнителя (щебня) называют песчаным асфальтом, или асфальтовым раствором.
Асфальтобетоны и растворы являются разновидностями искусственных строительных материалов и относятся к группе безобжиговых материалов, получаемых на основе органических вяжущих веществ. Они в современном строительстве занимают одно из ведущих мест, поскольку являются важнейшими материалами для устройства дорожных и аэродромных покрытий, оросительных каналов, плоских кровель, гидротехнических сооружений, штучных изделий.
К основным классификационным признакам асфальтобетонов относят разновидность крупного заполнителя, вязкость битумов, размеры зерен щебня или гравия, структурные параметры, производственное назначение и др.
В зависимости от вида крупного заполнителяасфальтобетоны разделяют на щебеночные, состоящие из щебня, песка, минерального порошка и битума; гравийные, в состав которых входят гравий, песок или гравийно-песчаный материал, минеральный порошок и битум; песчаные асфальтобетоны, в которых отсутствует крупный заполнитель (щебень или гравий).
В зависимости от температуры приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетоны подразделяют на горячие, с температурой приготовления 140–160 оС и температурой укладки и уплотнения не ниже 120 оС; теплые, с температурой приготовления 90–130 оС и температурой укладки и уплотнения 50–80 оС; холодные, с температурой приготовления до 120 оС и укладкой в холодном состоянии.
Горячие и теплые асфальтобетоны приготавливают на вязких и твердых битумах, холодные — на жидких.
По удобоукладываемости асфальтобетоны подразделяют на жесткие, уплотняемые тяжелыми катками, пластичные, уплотняемые гладковальцевыми катками массой 5–8 т, и литые, уплотняемые ручными катками.
Материалы для асфальтобетона. Битум. Вид и марку битума принимают в зависимости от температуры приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонов.
Для горячих асфальтобетонов применяют вязкие битумы марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90. БН 90/130.
Теплые асфальтобетоны приготавливают на вязких битумах марок БПД 130/200, БНД 200/300, БН 130/200, БН 200/300 или жидких битумах марок БГ 70/130 и СГ 130/200. Холодные — на жидких битумах марок СГ 70/130 и МГ 70/130.
Щебень. Щебень для асфальтобетона изготавливают из прочных и морозостойких горных пород — гранитов, базальтов, диабазов, плотных известняков, доломитов или металлургических шлаков. Не допускается применение глинистых известняков, песчаников, сланцев. Предел прочности изверженных и метаморфических горных пород не должен быть ниже 100–120 МПа, осадочных карбонатных пород не ниже 80 МПа. Гравий в качестве крупного заполнителя в асфальтобетонах применять не рекомендуется, его следует дробить. Щебень должен применяться в виде фракций 5 (3)–I0, 5 (3)–I5, 5 (3)–25, 10–15, 10–20, 20–40 мм.
Песок. В качестве мелкого заполнителя для асфальтобетона применяют природные и искусственные пески. Лучшими являются крупные и средней крупности пески. Мелкие и очень мелкие применять не следует.
Минеральный порошок. Минеральный порошок в асфальтобетоне выполняет роль структурной составляющей. Совместно с битумом он образует асфальтовые вяжущие, которые соединяют щебень и песок в монолит. Получают его помолом известняков, шлаков, асфальтовых пород.
Свойства асфальтобетона. Одна из основных характеристик асфальтобетона — предел прочности при сжатии. Он определяется испытанием образцов-цилиндров, диаметром и высотой равных 101; 71,4 и 50,5 мм, при 20 и 50 оС в сухом или водонасыщенном состоянии и зависит от прочности асфальтового вяжущего и битума. С повышением температуры прочность уменьшается.
Предел прочности при сжатии для горячих асфальтобетонов при 20 оС составляет 1,6–2,4 МПа, при 50 оС — не ниже 0,8 МПа.
Асфальтобетон должен обладать определенной прочностью на сдвиг. Она в 2–3 раза ниже, чем на сжатие. Определяется прочность на сдвиговых приборах при температуре 50 оС.
Недостаточная сдвигоустойчивость приводит к образованию волн на покрытии в результате торможения автомобилей.
На долговечность асфальтобетона оказывает влияние его пористость. В зависимости от марки асфальтобетона она должна быть от 2,5 до 4,5%.
При воздействии воды может происходить разрушение асфальтобетона. Водостойкость характеризуется водонасыщением, набуханием и коэффициентом водостойкости.
Водонасыщение не должно превышать 4,5% по объему. Оно влияет на морозостойкость асфальтобетона. При взаимодействии глинистых, илистых и органических примесей в асфальтобетоне с водой может происходить его набухание, что приводит к нарушению структуры и прочности. Набухание допускается от 0,5 до 1,5%.
Коэффициент водостойкости (коэффициент размягчения) должен быть не менее 0,6–0,85.
Износостойкость характеризуется потерей массы при воздействии истирающих усилий на образец. Горячий асфальтобетон при его эксплуатации в городских условиях изнашивается на 0,2–1,5 мм в год.
Проектирование состава асфальтобетона. Проектирование состава асфальтобетона заключается в определении соотношения составляющих материалов для получения достаточной прочности каменного остова, сдвигоустойчивости, износоустойчивости.
Подбор состава асфальтобетона чаще всего выполняется по ГОСТ 9128-76. В основу метода положена зависимость между прочностью и устойчивостью асфальтобетона и плотностью минеральных составляющих при оптимальном содержании битума.
Подбор состава асфальтобетона выполняется в следующей последовательности:
1. Определяют свойства составляющих материалов в соответствии их требованиям ГОСТ.
2. Рассчитывают гранулометрический состав минеральной части.
3. Определяют количество битума.
4. Изготавливают контрольные образцы, определяют прочность и уточняют наиболее оптимальный состав асфальтобетона.
Гранулометрический состав минеральной части принимают по предельным кривым плотных смесей по ГОСТ 9128-76.
Количество битума Б в процентах принимается по ГОСТ 9128-76.
Контрольные образцы изготавливают из трех составов асфальтобетонных смесей, отличающихся расходом битума на 0,5%. Определяют прочность (при 20 и 50 оС) и водонасыщение асфальтобетона, строят график, по которому уточняют расход битума.
Приготовление и укладка асфальтобетонной смеси. Асфальтобетонные смеси приготавливают на стационарных или временных асфальтобетонных заводах. В состав завода входит смесительный, камнедробильный, дробильноразмольный минерального порошка и битумный цеха.
Технология приготовления асфальтобетонной смеси включает приемку материалов из транспортных средств, дозировку, сушку и нагрев щебня и песка, приготовление и выдачу асфальтобетонной смеси.
Транспортировка асфальтобетонной смеси к месту укладки производится автомобилями-самосвалами. Укладка дорожного покрытия выполняется на подготовленное основание тонкими слоями толщиной 30–60 мм с последующим уплотнением моторными катками массой 5–14 т или вибромоторными катками массой 0,5–4,5 т.
Дегтебетон. Каменноугольные, сланцевые и торфяные дегти применяют в дорожном строительстве для изготовления дегтебетона. Дегтебетоны используют также для изготовления различных прессованных изделий — кабельных труб, плит и т. д. Дегтебетон запрещено применять для строительства городских магистралей, так как дегти вредно влияют на здоровье людей. Применяют дегтебетоны в горячем и холодном состоянии.
Дегтебетоны, по сравнению с асфальтовыми бетонами, имеют меньшую прочность, водоустойчивость и температуростойкость.
Для устройства литой и штукатурной гидроизоляции, тротуаров и полов и др. применяют асфальтовые растворы, приготовленные из смеси битумов, минерального порошка и песка. Песок должен быть чистым, содержащим не более 3% по массе отмучиваемых частиц (ила, глины, пыли). В песке не должно быть зерен крупнее 2,5 мм, а содержание зерен мельче 0,14 мм должно быть не более 15%. Необходимый модуль крупности песка — 1,5–3. Для повышения теплоустойчивости и динамической прочности в состав штукатурных асфальтовых растворов вводят коротковолнистый асбест и полимерные добавки.