Строительные материалы и изделия

Асфальтовые бетоны и растворы

Асфальтовый бетон получают в результате отвердевания асфаль­тобетонной смеси, состоящей из битумного связующего (смесь битума и минерального порошка) и заполнителей — мелкого (пес­ка) с диаметром зерен до 5 мм и крупного (щебня или гравия) с диаметром зерен 5...40 мм. Асфальтовые бетоны подразделяются на мелкозернистые с диаметром зерен до 15 мм; среднезернистые с диаметром зерен до 25 мм; крупнозернистые с диаметром зерен до 40 мм. Если в составе заполнителей используется только песок, то материал называется асфальтовым раствором. Асфальтовый ра­створ содержит обычно 9... 11 % битума по массе. Расход битума в асфальтобетонах составляет примерно 4...9%.

Асфальтовые бетоны применяются для устройства дорожных, тротуарных, аэродромных покрытий, укрепления и гидроизоля­ции откосов гидротехнических сооружений, для устройства полов в промышленных цехах, складских помещениях и для других це­лей. Асфальтовый раствор используется в основном для тех же целей, но по сравнению с асфальтобетоном он обладает более высокой деформативной способностью, что требует применения высоковязких битумов. Укладку этих материалов осуществляют чаще всего в горячем состоянии. В некоторых случаях для верхних слоев дорожных покрытий или при ремонтных работах используют хо­лодные составы на битумных растворителях (лигроине и др.). Иногда холодный асфальт изготавливают на битумной эмульсии.

Асфальтовое связующее. Помимо битума асфальтовое связую­щее содержит тонкомолотый минеральный наполнитель, части­цы которого рассматриваются как центры активного структуро - образования, образующие вокруг себя ассоциаты из асфальтенов и смол битума. По этой причине концентрация минерального по­рошка в асфальтовом связующем для битумов, богатых асфальте­нами, должна быть меньше, чем для битумов, обедненных этой фракцией. Для битумов БНД-60/90 и БНД-90/130 эта концентра­ция равна 55... 60, а для БНД-130/200 и БНД-200/300 она состав­ляет 65... 70 %.

Увеличение содержания минерального порошка повышают вяз­кость и предел текучести, а также твердость и прочность связую­щего. При этом снижаются деформативные свойства и удобообра - батываемость смеси, понижается адгезия. Превышение оптималь­ного содержания минерального порошка приводит к увеличению пористости и снижению прочности асфальтобетона.

Заполнители. Чем крупнее заполнители, тем меньше расход асфальтового связующего и ниже стоимость асфальтобетона. С уве­личением размера зерен возрастают прочность, твердость и теп­лостойкость бетона, но снижаются деформативность и удобоукла - дываемость асфальтобетонной смеси.

Твердение горячего асфальтобетона продолжается несколько часов. При охлаждении битума в нем происходят структурные из­менения, связанные с постепенным выделением из переохлаж­денной дисперсионной среды твердых частиц с наибольшей мо­лекулярной массой. Дисперсная система при этом увеличивает вязкость. Микроструктура битумной фазы зависит от скорости охлаждения. При медленном охлаждении происходит образование частично-кристаллической структуры. При быстром понижении температуры растет содержание стекловатой фазы, что понижает долговечность связующего.

Прочность асфальтобетона как на сжатие, так и на растяжение невысока. Если у цементного бетона прочность составляет в сред­нем 20...60 МПа, то у асфальтобетона при нормальной температу­ре — только 5... 10 МПа. С понижением температуры прочность асфальтобетона возрастает и при -15 °С может достигать 15... 20 М Па. При водонасыщении прочность асфальтобетона снижается.

Долговечность асфальтобетона определяется воздействием среды как на его органическую, так и на минеральную составляющие. В условиях атмосферы битумы быстро стареют. В условиях посто­янного пребывания гидроизоляции под водой главным фактором разрушения является поглощение битумом воды и его набухание. Интенсивность этих процессов зависит от химического состава битума и минерального наполнителя и растет с увеличением ко­личества водорастворимых веществ в битуме (особенно кислот и щелочей) и длительности контакта с водной средой. С понижени­ем марки битума растет его водопроницаемость.

В чистых битумах диффузионное водопоглощение идет интен­сивно, и уже через три года строительные битумы разрушаются. Наиболее агрессивное воздействие на битумы оказывают щелоч­ные и кислотные растворы. Далее по агрессивности следуют мор­ские воды, минерализованные грунтовые и пресные воды. Спо­собность битумов противостоять действию агрессивных вод зави­сит от структуры битума. Чем меньше непредельных связей в мак­ромолекулах битума, тем выше его стойкость. Для повышения во­доустойчивости необходимо либо наполнить битум минеральным наполнителем, либо совместить его с полимерными добавками (см. подразд. 13.8).

Для получения коррозионно-стойкого асфальтобетона вид за­полнителей и наполнителей выбирают с учетом химического со­става воды-среды. Кислые породы (кварцевые пески, кварциты, гранит) нестойки в щелочной среде, в которой наиболее стойки­ми являются карбонатные породы. Однако последние разрушают­ся в кислых и углекислых водах.

Повышение долговечности асфальтобетона возможно путем создания плотной водонепроницаемой структуры. Высоконапол - ненные и плотные гидротехнические асфальтобетоны с первона­чальной пористостью менее 3 % вполне водоустойчивы — их во - допоглощение через 10 лет не превышает 6%, а коэффициент размягчения (отношение пределов прочности на сжатие водона­сыщенного и сухого образцов) около единицы. Пористые асфаль­тобетоны, наоборот, с первоначальной пористостью 3...5% по­степенно разуплотняются в воде, и их водопоглощение достигает 15%, а коэффициент размягчения уменьшается до 0,5.

Опалубка для асфальтобетона не должна иметь адгезии к биту­му. На металлическую опалубку наносят антиадгезионное покры­тие.