Физико-механические свойства асфальтобетона определяют в до-
рожной лаборатории на цилиндрических образцах. Образцы готовят
уплотнением асфальтобетонных смесей в металлических формах
на гидравлическом прессе
Для определения сопротивления при изгибе и модуля упругости
образцы готовят в виде балочек.
Важными физическими показателями асфальтобетона являются
пористость минерального остова и остаточная пористость. Другой
характеристикой этого показателя является водонасыщение W, %,
определяемое массой воды, наполняющей поры образца после уда-
лення из них воздуха вакуумированием:
Содержание пор в асфальтобетоне характеризует как его структур-
ный состав, так и степень уплотнения смеси. Прочность, упругость
и вязкость асфальтобетона зависят от его термопластичности.
В России интервал между минимальной зимней температурой
и максимальной летней температурой в материале дорожных покры-
тий может достигать 60… 65 °С. При этом прочность асфальтобетона
при сжатии может изменяться в 10 и более раз.
Механические свойства асфальтобетона
Механические свойства асфальтобетона зависят от качества используемых материалов и их количественного соотношения, режима
приготовления смесей, их укладки и уплотнения. Таким образом,
прочность щебня и его количество, качество и количество мине-
рального порошка, вязкость и количество битума в смеси, наличие
поверхностно-активных веществ, температура и качество переме-
шивания компонентов, степень уплотнения – все эти показатели
оказывают активное влияние на свойства асфальтобетона. Часто
интегральным показателем механических свойств является прочность
асфальтобетона при сжатии Кок. Ее определяют разными видами
сжатия при температурах образцов 0, 20 и 50 °С.
При высоких летних температурах на асфальтобетонных покры-
тиях появляются пластические деформации в виде волн и сдвигов.
В этом случае сдвиговые показатели прочности важнее показателей
прочности при сжатии Кок. Ее определяют разными видами
сжатия при температурах образцов 0, 20 и 50 °С.
При высоких летних температурах на асфальтобетонных покры-
тиях появляются пластические деформации в виде волн и сдвигов.
В этом случае сдвиговые показатели прочности важнее показателей
прочности при сжатии.
Износ покрытий проявляется в виде абразивного истирания поверхности, шелушения с выкрашиванием отдельных зерен щебня
и песка, разрушения покрытия на всю толщину слоя.
Повышение износостойкости покрытия может быть достигнуто как соответствующим подбором состава смеси, так и надлежащим ее уплотнением.
Трещины образуются от растяжения при изгибе покрытий колесами тяжелых автомобилей, а также от температурных растяжений.
Трещины являются результатом многократного силового воздействия,
когда постепенно накапливаются усталостные изменения структуры
материала.
Многократное воздействие автомобильных колес на покрытие
приводит к постепенному накоплению остаточных деформаций в виде
поперечных волн и продольной колеи.
Повышение сдвигоустойчивости достигается повышенным содержанием в асфальтобетонной смеси щебня и высокой степенью ее уплотнения.
В процессе разработки проектов строительства, реконструкции
Или капитального ремонта участков дорог выбирают асфальтобетон
определенной разновидности для каждого слоя покрытия с учетом
интенсивности и состава движения, дорожно-климатической зоны,
характеристики участков дорог и в соответствии с действующими
нормативными документами.
В верхних слоях покрытий на улицах и дорогах различных категорий используют только плотный асфальтобетон. Нижние слои
покрытий и верхние слои оснований устраивают из пористого или
из высокопористого асфальтобетона.
При стадийном строительстве нижний слой покрытий устраивают,
как правило, из плотного крупнозернистого асфальтобетона. Вид
и тип плотного асфальтобетона для верхних слоев покрытий назна-
чаются в зависимости от категории дорог или улицы.
Одним из основных факторов, обеспечивающих нормативное
качество асфальтобетона, является зерновой состав его минеральной
части. Зерновой состав должен обеспечить оптимальную плотность
асфальтобетону, а при необходимости повышенную шероховатость. При наличии соответствующих материалов, главным образом крупных, среднезернистый песок или отсев дробления, минеральную часть асфальтобетона рекомендуется подбирать по принципу непрерывной гранулометрии, и только при их отсутствии следует использовать принцип прерывистой гранулометрии. В этом случае
остов из шебня (40…65 %) заполняют смесью, не содержащей зерен размером 5…0,63 мм
Состав из шебня, песка и минерального порошка подбирают таким образом, чтобы кривая зернового состава располагалась в зоне, огра-
ниченной предельными кривыми, по возможности была плавной, без резких переломов. В соответствии с классификацией асфальтобетона
по типам его минеральная часть может быть каркасной и бескаркасной. В шебенистом асфальтобетоне (содержание щебня
40…65%)каркас образуют зерна щебня, количество которых достаточно для
формирования жесткой пространственной системы, когда эти зерна
соприкасаются друг с другом.
В песчаном асфальтобетоне менее жесткий каркас создается содержащимися в крупном песке фракциями 5…1,25 мм. В бескаркасном асфальтобетоне зерен щебня или крупного песка недостаточно,
поэтому они не создают каркаса и не соприкасаются между собой.
Каркасный асфальтобетон обладает повышенной сдвигоустойчиво-
стью, поэтому он рекомендуется для применения в условиях более
тяжелого и интенсивного движения.
В процессе подбора зернового состава смесей из отсевов дробле-
ния горных пород при назначении весовой доли минерального по-
рошка необходимо учитывать количество тонкодисперсных частиц
мельче 0,071 мм.
Минеральный порошок в асфальтобетоне способствует созданию
плотного минерального остова, структурирует (наполняет) битум,
обеспечивает адгезионные связи в асфальтобетоне, с течением времени изменяет вязкость битума.
В результате подбора зернового состава устанавливаются процентные соотношения по массе между минеральными составляю-
щими асфальтобетона, щебнем (гравием), песком и минеральным порошком.
Качество асфальтобетона можно повысить путем применения активированного минерального порошка и поверхностно-активных
веществ, улучшения качества перемешивания и повышения степени уплотнения покрытия. Чтобы увеличить прочность и сдвигоустойчивость асфальтобетона (типов ВиД), рекомендуется повысить вязкость
битума (в пределах, возможных для данного вида асфальтобетона
и климатических условий) и увеличить содержание минерального
порошка (в нормативных пределах).
Шероховатость поверхности асфальтобетонных покрытий обеспечивается высоким содержанием щебня или дробленого песка (смеси
типов А и Г). В смеси типа Б шероховатость достигается заменой
природного песка дробленым, а в малощебенистых и песчаных смесях
(типов Ви Д) втапливанием черного щебня в поверхностный слой
покрытия или специальной поверхностной обработкой.
Щебень должен быть однородной прочности, кубовидной или
тетраэдальной формы, благодаря чему улучшается его упаковка,
уменьшается его дробимость при уплотнении и износ при эксплуатации. Для устройства шероховатых покрытий рекомендуется щебень
из горных пород мелкозернистой кристаллической структуры, сохраняющий при износе шероховатость естественного скола. Чем меньше
окатаны зерна щебня, тем выше сдвигоустойчивость асфальтобетон-
ного покрытия. Это, как правило, щебень из кислых горных пород.
Щебень из кислых горных пород (гранит, сиенит, диорит и др.), как правило, плохо сцепляется с нефтяным битумом. В случае необходимости сцепление можно обеспечить введением ПАВ в битум или активаторов в смесь минеральных материалов.
На свойства асфальтобетона (особенно песчаного) значительное влияние оказывает качество песка. Асфальтобетон с дробленым песком более сдвигоустойчив, чем с природным, но требует большей работы катков при уплотнении. Покрытие из песчаного асфатьтобе-
тона, полученного на основе дробленого песка (прочных некарбонатных горных пород), обладает повышенной сдвигоустойчивостью
и длительно сохраняющейся шероховатостью поверхности.
Минеральный порошок структурирует битум и образует совместно с ним асфальтовяжущее вещество, которое склеивает в монолит
зерна щебня и песка, а также придает асфальтобетону надлежащую
плотность, прочность и теплостойкость. Однако при избыточном
количестве порошок обусловливает рост хрупкости и уменьшение
деформативности при низких температурах.
Чрезмерное измельчение минерального порошка (удельная по-
верхность более 6 000 … 8 000 см2 на 1 г) увеличивает пористость
минеральной части асфальтобетона (особенно, если порошка более
8… 10 %), что приводит к повышенному расходу битума.
Примесь глины в минеральном порошке значительно увеличивает
способность асфальтобетона к набуханию и снижает его водо- и мо-
розостойкость.
При этом чем меньше вязкость и содержание битума
в асфальтобетоне, тем сильнее проявляются отрицательные свойства
ГЛИНЫ.Количество битума в смеси должно быть оптимальным, обеспе-
чивающим максимальную прочность асфальтобетона при данном
минеральном материале и оптимальную остаточную пористость.
Избыток битума снижает прочность, сдвигоустойчивость и повышает пластичность асфальтобетона, что ведет к образованию сдвигов
и волн на покрытии в жаркую погоду. Асфальтобетон с избытком
битума характеризуется малой величиной водонасыщения (менее1,5 %). Недостаток битума снижает прочность, водо- и морозостойкость, а также коррозионную стойкость асфальтобетона. О недостатке битума в асфальтобетоне свидетельствует большая величина
Водонасыщения.