Конструкции дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием гост. ТТК. Устройство тротуара с асфальтобетонным покрытием

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при устройстве конструкций верхних слоев автомобильных дорог высоких категорий и взлетно-посадочных полос аэродромов, а также для асфальтобетонных покрытий на мостах и путепроводах во всех климатических зонах. Технический результат: получение высокопрочного и долговечного асфальтобетонного покрытия с минимальным содержанием дорогостоящего высокопрочного гранитного щебня, снижение материалоемкости и облегчение конструкции. Способ устройства асфальтобетонного покрытия включает подготовку основания, укладку и уплотнение нижнего слоя покрытия с дальнейшей укладкой и уплотнением верхнего слоя на еще не остывший нижний слой и поверхностную обработку методом втапливания щебня. Верхний слой покрытия толщиной 1,5-3 см формируют из гранулированного асфальтовяжущего материала, полученного способом скатывания, с содержанием битума не более 15%, а для поверхностной обработки используют предварительно подготовленный щебень с размером частиц 3-5 мм, на поверхность которого нанесен слой асфальтовяжущего, полученного методом окатывания, при этом количество асфальтовяжущего в оболочке составляет 5-10% от массы щебня, расход щебня не более 5 кг/м 2 , а втапливание щебня производят после остывания уложенного слоя до температуры 80°С. 1 табл.

Устройство асфальтобетонных покрытий выполняется в соответствии с действующими нормативными актами и определяется проектом в зависимости от категории дорог. Типовая дорожная конструкция формируется последовательной укладкой на уплотненное и подготовленное земляное полотно песчаного дренирующего слоя, на который укладываются слои дорожного основания и покрытия. Асфальтобетонное покрытие представляет собой верхнюю часть дорожной конструкции, состоящую из одного или нескольких слоев, уложенных на подготовленное дорожное основание. Покрытие получают путем укладки асфальтобетонной смеси на подготовленное основание с дальнейшим уплотнением в соответствии с техническими рекомендациями TP 103-07 .

Толщина асфальтобетонного покрытия, укладываемого в один слой, составляет 3-6 см. Покрытия большей толщины обычно укладывают в 2-3 слоя асфальтобетонной смесью с раздельным уплотнением каждого из слоев. При этом толщина верхнего слоя принимается в пределах 3-5 см, а толщина каждого из нижних слоев асфальтобетонного покрытия составляет 4-8 см. Тонкослойные покрытия толщиной 1,5-2,5 см устраивают обычно из асфальтобетонных смесей специального состава для обеспечения шероховатости поверхности.

Для нижних слоев покрытия преимущественно применяют пористый асфальтобетон, а для верхнего слоя покрытия марку горячего, теплого и холодного асфальтобетонов, марку битума и тип гранулометрии выбирают в зависимости от категории дороги и климатических условий района строительства. Верхний слой асфальтобетона является наиболее ответственным элементом дорожного покрытия, непосредственно воспринимающим нагрузки от движущихся транспортных средств. Именно этот слой должен обеспечивать надежное сцепление колес автомобиля с дорожным покрытием. Верхний слой асфальтобетонного покрытия в большей мере, чем остальные слои, подвержен воздействию климатических условий. Покрытие должно быть прочным, ровным, шероховатым, противостоять пластическим деформациям при высоких положительных температурах, быть трещиностойким и хорошо сопротивляться износу - оно должно обеспечивать необходимые эксплуатационные качества проезжей части. В соответствии с этим к нему предъявляются наиболее жесткие требования.

Предлагаемое изобретение относится к способам устройства асфальтобетонного покрытия из асфальтобетонных смесей специального состава. Такие покрытия используются в следующих случаях:

При устройстве покрытий на дорогах с интенсивным движением и в сложных климатических условиях для обеспечения высокой прочности и долговечности асфальтобетонного покрытия, сокращения затрат на проведение ремонтных работ;

При устройстве асфальтобетонных покрытий на мостах и путепроводах, когда к покрытиям предъявляют требования повышенной деформативности и водонепроницаемости при минимальном весе покрытия.

Аналогом предлагаемого способа устройства асфальтобетонного покрытия может быть способ устройства верхнего слоя покрытия на основе щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА). В соответствии с ГОСТ 31015-2002 щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь (ЩМАС) - рационально подобранная смесь минеральных материалов (щебня, песка из отсевов дробления и минерального порошка), дорожного битума (с полимерными или другими добавками или без них) и стабилизирующей добавки, взятых в определенных пропорциях и перемешанных в нагретом состоянии. Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) - уплотненная щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь. Стабилизирующая добавка - вещество, оказывающее стабилизирующее влияние на ЩМАС и обеспечивающее устойчивость ее к расслаиванию.

Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси (ЩМА), приготавливаемые в соответствии с ГОСТ 31015-2002, отличаются от традиционных асфальтобетонных смесей (ГОСТ 9128-2009) повышенным содержанием щебня (до 70-80% по массе). Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси относятся к горячим плотным смесям, приготавливаемым с обязательным введением стабилизирующих добавок типа волокон или полимеров для исключения стекания вяжущего при хранении смеси в накопительных бункерах или при транспортировании.

ЩМА рекомендуется использовать для устройства верхних слоев покрытий толщиной 3-6 см на автомобильных дорогах I-III категорий и на городских улицах во всех климатических зонах. Минимальная температура смеси при укладке должна быть не ниже 150°С. Использование щебеночно-мастичного асфальта в качестве верхнего слоя покрытия при надлежащем использовании и подборе состава смеси обеспечивает высокую устойчивость покрытия к образованию пластических деформаций в наиболее сложных эксплуатационных условиях. Остаточная пористость и водонасыщение ЩМА обеспечивают повышенную водостойкость таких покрытий. Высокое содержание дробленых зерен (щебня и песка) создает более высокую шероховатость покрытий в сравнении с традиционными асфальтобетонами.

К недостаткам покрытий из щебеночно-мастичных смесей следует отнести жесткость требований, как к количественному составу смеси, так и свойствам отдельных ее компонентов. При приготовлении таких смесей необходимо точно выдерживать проектный состав смеси. Погрешность дозирования компонентов смеси не должна превышать для щебня ±2%, минерального порошка и битума ±1,5%, добавок волокон ±5% от массы каждого компонента. ЩМАС относятся к плотным асфальтобетонным смесям. Низкая остаточная пористость материала достигается путем тщательного подбора грануляционного состава смеси. При этом учитывается не только размер зерен минеральной части, но и их форма. Структура ЩМА формируется, в основном, за счет зерен щебня кубовидной формы. Содержание зерен другой формы строго ограничено.

Не менее жесткие требования предъявляются к прочностным характеристикам каменных материалов в составе ЩМА. При этом возникает несоответствие требований к прочности щебня, используемого в смеси и прочности самого асфальтобетона. Прочность гранитного щебня в покрытии составляет 1000-1200 кг/см 2 , в то время как требования ГОСТ к самому покрытию лежат в пределах 20-25 кг/см 2 . Это обусловлено механизмом восприятия внешних нагрузок в покрытиях данного типа.

Каменный материал в таких покрытиях образует каркас, в котором каждая частица минеральной части смеси находится в непосредственном контакте с соседними. Устойчивость покрытий обеспечивается, в основном, за счет расклинивания крупных зерен щебня более мелкими фракциями. Каркас материала воспринимает внешнюю нагрузку и перераспределяет ее между частицами. С учетом того, что большая часть каменного каркаса состоит из частиц неправильной геометрической формы, в структуре материала возникает множество точечных контактов, в которых при восприятии внешней нагрузки формируются высокие удельные давления, приводящие к растрескиванию частиц каркаса.

Из-за высокого содержания вяжущего в щебеночно-мастичном асфальте и полного обволакивания зерен щебня пленкой вяжущего, как правило, к моменту открытия дорожного движения не достигается достаточной шероховатости. Для получения шероховатой поверхности рекомендуется равномерная посыпка промытым высокопрочным щебнем крупностью 2-5 мм или смесью щебня с дробленым песком (1-4 кг/м 2). Насыпаемый материал наносят на горячую поверхность. При более позднем нанесении материал не может проникнуть в поверхностный слой и при укатке разрушается.

Перечисленные проблемы являются серьезным препятствием для широкого использования данного способа устройства асфальтобетонного покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому способу устройства асфальтобетонного покрытия является способ устройства верхнего слоя покрытия из литого асфальтобетона [ТУ 5718-002-04000633-2006. Смеси асфальтобетонные литые и литой асфальтобетон], взятый в качестве прототипа. Для изготовления литых асфальтобетонных смесей используют полимербитумные вяжущие, резинобитумные вяжущие и другие типы модифицированных битумов с широким диапазоном пластичности, обеспечивающих повышенные трещиностойкость и сдвигоустойчивость покрытия.

Покрытия из литого асфальтобетона устраивают на участках дорог, требующих по условиям эксплуатации повышенных показателей в части износостойкости, водонепроницаемости, деформационных и фрикционных свойств. Литые асфальтобетонные смеси применяют при устройстве и ремонте покрытий и слоев монолитных дорожных конструкций, проектируемых из условия работы асфальтобетонного покрытия как упругой плиты, лежащей на упругом основании. К таким видам покрытий относятся покрытия на мостах, эстакадах, путепроводах и т.д. В практике строительства покрытий на мостах используют литые асфальтобетонные смеси, приготавливаемые как на стандартных битумах, так и на полимербитумных вяжущих. Литые асфальтобетонные смеси укладывают в верхний слой покрытия толщиной в 4-5 см по предварительно уплотненному нижнему слою из уплотняемой горячей асфальтобетонной смеси [ВСН 60-97].

Для приготовления смесей применяют минеральные материалы: щебень из природного камня, получаемый дроблением горных пород, щебень из гравия и гравий. Требования к прочности каменных материалов менее жесткие, чем в ЩМА (прочность составляет не менее 1000 кг/см 2). По форме зерен щебень должен быть кубовидной формы, содержать не более 1% пылевидных и глинистых частиц, без посторонних примесей. Содержание зерен слабых пород не должно превышать 5% по массе. Количество крупных фракций с размером частиц более 55 мм в зависимости от марки смеси составляет от 35 до 65%. Содержание асфальтовяжущего вещества в таких смесях достигает 30% при массовом соотношении битум/минеральный порошок от 0,35 до 0,75. Температура укладки литых асфальтобетонных смесей в зависимости от марки составляет 200-240°С. К месту производства работ готовая смесь ЛА транспортируется самоходными установками с котлом-термосом или бункером с обогревом и мешалкой.

Достоинством литых асфальтобетонных покрытий является тот факт, что после укладки не требуется их уплотнения из-за повышенного содержания асфальтового вяжущего вещества. Литые асфальтобетонные смеси (ЛА) относятся к горячим смесям и обладают хорошей текучестью, что исключает, в большинстве случаев, необходимость уплотнения. Другим важным достоинством литого асфальтобетона является практически нулевая пористость и водонасыщение, что обеспечивает высокую водостойкость покрытий, а также их высокую усталостную долговечность. Снижена жесткость требований к каменным материалам, т.к. литой асфальтобетон не образует каркасной структуры.

К недостаткам асфальтобетонных покрытий этого типа относится более высокая восприимчивость к случайным колебаниям содержания минерального порошка и битума, что негативно отражается на показателях физико-механических свойств асфальтобетона. Опыт применения таких смесей показал, что в покрытиях, особенно на дорогах с тяжелым и интенсивным движением, образуются волны, сдвиги и другие пластические деформации. Особенно сильны такие проявления при высоких внешних температурах. Литые асфальтобетонные смеси склонны к сегрегации, в результате которой происходит расслоение материала в слое дорожного покрытия. Частицы крупных фракций смеси оседают на дно, а в верхней части слоя выделяется асфальтовяжущее, прочностные характеристики которого определяются, в основном, свойствами используемого битума. Содержание минерального порошка и битума в асфальтовяжущем таково, что значительная часть битума находится в объемном состоянии, снижая прочностные показатели материала. Прочность литого асфальтобетона нормируется только при температуре 50°С и составляет 7-10 кг/см 2 . Применение высоких температур при производстве асфальтобетонной смеси и ее укладке создает серьезные проблемы при транспортировании материала к месту использования и требует специального оборудования. Производство работ по устройству дорожных покрытий с использованием литого асфальтобетона требует большого опыта и необходимого производственного навыка.

Шероховатость поверхности литых асфальтобетонных покрытий недостаточна, чтобы обеспечить высокое сцепление с колесами автомобилей, исходя из условий безопасности движения. Для обеспечения необходимого сцепления используют поверхностную обработку. В этом случае поверхность покрытия обрабатывают черным щебнем фракции (10-15 мм) с прикаткой его через 10-15 мин после укладки легким катком массой 3 т. Такая поверхностная обработка носит название способа втапливания щебня [ВСН 38-90. Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью]. Применяемый щебень должен быть предварительно обработан органическим вяжущим (черный щебень). Норма расхода щебня для втапливания в литое асфальтобетонное покрытие определяется размером его частиц и составляет 7-10 кг/м 2 . Использование для поверхностной обработки более мелкого щебня могло бы снизить его расход и повысить его фрикционные качества. Однако низкая прочность материала и его плавающая структура не позволяют сделать этого. Мелкие частицы щебня под действием нагрузок утопают в слое асфальтобетона, снижая его сцепление с колесами автомобиля.

Кроме этого, возникают проблемы при обработке щебня органическим вяжущим. Каждая частица щебня при поверхностной обработке должна быть смочена битумом по всей поверхности с обеспечением надежного сцепления связующего с каменным материалом. Препятствием к достижению этого является наличие пылевидных частиц на поверхности щебня. В связи с этим щебень перед обработкой битумом промывают и просушивают.

Задачей изобретения является разработка способа устройства верхнего слоя асфальтобетонного покрытия, обладающего повышенными эксплуатационными показателями, необходимыми для устройства покрытий на дорогах с интенсивным движением и в сложных климатических условиях, а также устройстве асфальтобетонных покрытий на мостах и путепроводах, когда к покрытиям предъявляют требования повышенной деформативности и водонепроницаемости при минимальном весе покрытия. Одновременно с этим достигается снижение затрат на производство и эксплуатацию дорожного покрытия.

Поставленная задача решается тем, что верхний слой покрытия толщиной 1,5-3 см формируют из гранулированного асфальтовяжущего материала, полученного способом окатывания, с содержанием битума не более 15%, а для поверхностной обработки используют предварительно подготовленный щебень с размером частиц 3-5 мм, на поверхность которого нанесен слой асфальтовяжущего, полученного методом окатывания, при этом количество асфальтовяжущего в оболочке составляет 5-10% от массы щебня, расход щебня не более 5 кг/м 2 , а втапливание щебня производят после остывания уложенного слоя до температуры 80°С.

Основу асфальтобетонного покрытия, выполненного в соответствии с предлагаемым способом, представляет материал, полученный по способу получения асфальтобетонной смеси [Патент РФ №2182136, 10.05.2002]. Этот материал является гранулированным асфальтовяжущим, полученным из смеси минерального порошка и битума методом гранулирования окатыванием. Применение метода окатывания при получении гранул позволяет получить однородную структуру асфальтовяжущего с равномерным распределением битума в массе минерального порошка при минимальном содержании битума. Кроме того, обеспечивается упорядоченное расположение зерен минерального порошка в структуре асфальтовяжущего с созданием битумных пленок наноразмеров, обеспечивающих существенное повышение прочностных показателей смеси. Высокая пластичность гранул в разогретом состоянии позволяет получить практически монолитные образцы асфальтобетона с минимальным водопоглощением и значением коэффициента водостойкости превышающем единицу.

Гранулированное асфальтовяжущее по способу [Патент РФ №2182136, 10.05.2002] используется по прямому назначению, т.е. вводится в разогретую асфальтобетонную смесь, осуществляя сцепление между частицами минеральной части. При таком применении перечисленные достоинства асфальтовяжущего материала не могут быть в полной мере реализованы. В литературных источниках указывается, что композиционный материал, структура которого упорядочена, а количество связующего минимально, близок к идеальному композиту. На это указывается в работах создателя нового научного направления физико-химической механики академика П.А. Ребиндера [Ребиндер П.А.. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Ч. Физико-химическая механика. - М.: Наука, 1979. - 469 с]. В работах Л.Б. Гезенцвей [Гезенцвей Л.Б. Асфальтовый бетон из активированных минеральных материалов. - М.: Изд-во по строительству, 1971. - 255 с.] отмечается, что существует оптимальное соотношение содержаний минерального порошка и битума в бинарной системе, при котором наблюдается резкое повышение прочностных характеристик системы. По данным Л.Б. Гезенцвей это соотношение составляет 87% и 13% и минерального порошка и битума в весовых долях.

Пример I осуществления способа.

Проводилось формование образцов асфальтобетона из гранулированного асфальтовяжущего на основе доломитовой муки с содержанием битума БНД 60-90 13,6%. Результаты испытаний образцов асфальтобетона приведены в таблице I.

Таблица I.
Наименование показателей	Гранулированное асфальтовяжущее	Требования ГОСТ 31015-2002 к ЩМА	Требования ТУ 5718-002-04000633-2006 к литому асфальтобетону
Водонасыщение %	0,3	1,0-4,0	1,0
Предел прочности при сжатии при температуре 50°С МПа

3,10	не менее 0,65	не менее 1,0
Предел прочности при сжатии при температуре 20°С МПа

9,00	не менее 2,2	не нормируется
Сдвигоустойчивость: коэффициент внутреннего трения; сцепление при сдвиге при температуре 50°С МПа.

0,86	не менее 0,93	не нормируется

	не менее 0,18
0,58		не нормируется
Коэффициент водостойкости
1,03	не менее 0,85	не нормируется

Приведенные в таблице данные показывают существенное превышение практически всех показателей свойств асфальтобетона из гранулированного асфальтовяжущего требований ГОСТ и ТУ. Единственным показателем, по которому материал уступает ЩМА, является коэффициент внутреннего трения. Этот результат вполне очевиден с учетом строения структуры сравниваемых материалов. ЩМА имеет каркасную структуру, сформированную из крупных частиц щебня, что обусловливает высокое значение коэффициента внутреннего трения. Гранулированное асфальтовяжущее не содержит щебня, но сдвигоустойчивость материала обеспечивается высоким значением сцепления при сдвиге.

Приведенные данные объясняются особенностью строения гранулированного асфальтовяжущего, полученного методом окатывания. При равномерном распределении битума в массе материала в структуре формируются битумные пленки с толщинами наноразмеров. Это способствует проявлению наноэффекта структурирования системы, приводящего к резкому повышению связей между частицами порошка и прочности материала. В литом асфальтобетоне этот эффект не проявляется, несмотря на достаточно высокое содержание асфальтовяжущего в материале. Соотношение битум/минеральный порошок в этом материале далеко от оптимального, в связи с чем, асфальтовяжущее обладает свойствами битума, который размягчается при повышении температуры, а слой покрытия образует наплывы и волны от движущегося транспорта.

Кроме этого, прочность структуры обеспечивается механизмом восприятия внешних нагрузок, принципиально отличающимся от распределения нагрузки остовом покрытия в многощебенистых материалах. Гранулированное асфальтовяжущее представляет собой практически однородный материал, в связи с чем, внешняя нагрузка распределяется равномерно по площади контакта дорожного покрытия и колес автомобиля, снижая удельные давления и требования к прочности частиц минеральной части материала.

Резкое повышение прочностных характеристик гранулированного асфальтовяжущего позволяет снизить толщину верхнего слоя асфальтобетонного покрытия до значений 1,5-3 см с гарантированным обеспечением прочности покрытия и одновременным снижением материалоемкости слоя. Уменьшение толщины слоя приводит к снижению растягивающих напряжений, возникающих при деформации изгиба. Известно, что асфальтобетон, как многие строительные материалы, хорошо работает на сжатие и гораздо хуже на растяжение. Таким образом, комплексное использование процедур, приведенных в отличительной части формулы изобретения, обеспечивает прочностные характеристики асфальтобетонного покрытия.

Долговечность покрытия гарантируется минимальным водонасыщением материала по аналогии с литым асфальтобетоном. Известно, что асфальтобетонное покрытие наиболее подвержено разрушению в период оттепелей с чередующимися заморозками. Во время оттепели материал насыщается влагой, объем которой возрастает при замерзании, приводя к растрескиванию материала и его разрушению. Асфальтобетонное покрытие из гранулированного асфальтовяжущего, обладая минимальным водонасыщением, предотвращает реализацию такого механизма разрушения.

Укладка гранулированного асфальтовяжущего слоем небольшой толщины на поверхность свежеуложенного нижнего слоя с дальнейшим уплотнением приводит к частичному вдавливанию гранул в тело нижнего слоя, гарантируя надежное сцепление верхнего и нижнего слоев покрытия. Это также способствует повышению прочностных характеристик покрытия в целом.

Использование поверхностной обработки для обеспечения необходимого сцепления дорожного покрытия с колесами автомобиля традиционно используется при устройстве покрытий из мелкозернистых или песчаных смесей. При этом серьезной проблемой при смачивании щебня для поверхностной обработки битумом является недостаточное сцепление каменного материала и битума. Это часто приводит к вырыванию частиц щебня из дорожного покрытия, что ведет к созданию аварийных ситуаций. Причиной являются пылевидные частицы на поверхности каменного материала. В связи с этим на многих асфальтобетонных заводах щебень перед обработкой битумом предварительно промывают водой и далее высушивают и обрабатывают битумом.

При создании на поверхности частиц щебня слоя асфальтовяжущего, нанесенного методом окатывания, сцепление частиц асфальтовяжущего с поверхностью щебня гарантируется тем, что при окатывании каждая частица щебня многократно взаимодействует с микрообъемами битума и гарантированно смачивается им. Оболочка асфальтовяжущего на поверхности щебенки обеспечивает надежное сцепление частицы с верхним слоем покрытия, предотвращая вылетание под действием колес автомобиля. Это позволяет снизить расход щебня на поверхностную обработку покрытия. Оптимальная шероховатость поверхности покрытия в соответствии с проведенными экспериментами достигается, когда обработанный щебень с температурой 80-100°С втапливается в дорожное полотно при температуре 80°С.

Рассмотренные меры позволяют получить высокопрочное и долговечное асфальтобетонное покрытие с минимальным содержанием дорогостоящего высокопрочного гранитного щебня. Повышенное в сравнении с другими видами покрытий содержание битума компенсируется прочностными показателями материала, что позволяет уменьшать слой покрытия, снижая материалоемкость и облегчая конструкцию. Это позволяет использовать предлагаемое асфальтобетонное покрытие на мостах и путепроводах.

Способ устройства асфальтобетонного покрытия, включающий подготовку основания, укладку и уплотнение нижнего слоя покрытия с дальнейшей укладкой и уплотнением верхнего слоя на еще не остывший нижний слой и поверхностную обработку методом втапливания щебня, отличающийся тем, что верхний слой покрытия толщиной 1,5-3 см формируют из гранулированного асфальтовяжущего материала, полученного способом окатывания, с содержанием битума не более 15%, а для поверхностной обработки используют предварительно подготовленный щебень с размером частиц 3-5 мм, на поверхность которого нанесен слой асфальтовяжущего, полученного методом окатывания, при этом количество асфальтовяжущего в оболочке составляет 5-10% от массы щебня, расход щебня не более 5 кг/м 2 , а втапливание щебня производят после остывания уложенного слоя до температуры 80°С.

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения гидроизоляционной композиции, которая может быть использована в строительстве в качестве гидроизоляционного материала для заделки выбоин и дорожных трещин.

Историки утверждают, что первые упоминания о чем-то похожем на асфальтобетон появились еще в 6 веке до нашей эры в Вавилоне. Но технологии тех времен были не надежными, плюс излишне затратными, в результате о таких дорогах забыли до ХХ века. Строительство асфальтобетонных покрытий в России началось в 1928 году и до сего дня оно является преобладающим.

Что это такое

Данный состав используется повсеместно, начиная с укладки федеральных трасс и заканчивая обустройством городских площадей и садовых дорожек в частном строительстве.

По ГОСТ и СНиП устройство асфальтобетонного покрытия может быть различным.

Но общий состав смеси, вот уже более 100 лет остается неизменным:

Прежде всего, в качестве вяжущего вещества туда входит битум .
Обязательно в той или иной мере присутствует песок и крупные минеральные наполнители .
Завершают список различные минеральные или синтетические присадки .

В те времена, когда состав разрабатывался, битум использовался природный, но так как его в природе мало, был синтезирован искусственный аналог на основе продуктов нефтепереработки, который до сих пор с успехом применяется дорожниками всего мира.

Песок берется карьерный, что же касается крупного наполнителя, то наряду с различными , широко применяются дробленые скальные породы и некоторые кристаллизованные шлаки.

Природные минеральные или синтетические присадки используются с целью увеличения тех или иных полезных свойств покрытия. В частности повышается морозостойкость, уровень сцепления дороги, коэффициент вязкости и многое другое.

Какие составы выпускаются

Ассортимент представленных видов достаточно широк, в зависимости от процентного соотношения составляющих, а также от того какие присадки использовались, специалисты разделяют асфальт на следующие разновидности.

Для обустройства тротуаров, садовых дорожек или внутреннего пространства городских дворов, используются песчаные составы.
Мелкозернистыми составами застилают городские улицы со средней и высокой интенсивностью движения.
Крупнозернистый асфальт применяется в качестве подстилающего слоя при многослойной технологии укладки.
Полимер-битумные покрытия используются при монтаже мостов, объемных паркингов или дорожных развязок. Они обладают повышенной прочностью и долговечностью.
Щебеночно-мастичные виды асфальта считаются наиболее крепкими, ими укладывают федеральные трассы и скоростные автобаны с повышенной транспортной нагрузкой.
Для стадионов, беговых или велосипедных дорожек, а также иных объектов спортивной направленности, существует резино-битумное покрытие.

Изготовление асфальта в домашних условиях

Изготовление дорожного покрытия принято считать делом сложным и недоступным. Но, тем не менее, находятся энтузиасты, которые готовы на эксперименты. Конечно, такие составы не рассчитаны на федеральную трассу, но на даче вполне реально приготовить такой асфальт своими руками.

Совет: по опыту можно сказать, что смесь, приготовленная кустарным способом, конечно, подойдет для обустройства , но чаще ее используют для ремонта выбоин на уже готовом покрытии.

Классический рецепт

Для приготовления нам понадобится обычный речной или карьерный песок, битумная смола или битум и щебень мелкой фракции. Из оборудования нужна будет металлическая бочка и ведро.

Варить асфальт лучше на костре, так как использовать газ небезопасно и дорого.

Изначально засыпаем щебень с песком в соотношении 2:1 и хорошо перемешиваем. Все это следует залить водой и подвесить над огнем.
Одновременно готовим битумную основу. Для этого берем металлическое ведро и разогреваем в нем битум до кипения, в качестве пластификатора можно добавить синтетические полимеры, но дешевле использовать шампунь или любое моющее средство.
Когда смола разогрелась, и вода в бочке со щебнем также закипела, их нужно соединить. Вода нужна для того, чтобы щебень с песком не разогрелся выше 100ºС. Далее этот бульон нужно помешивать, поддерживая кипение до тех пор, пока вода вся не выкипит. Пока раствор горячий его можно заливать.

Важно: будьте осторожны, при 80 ºС битум плавится, а при 100 — 120 ºС он кипит.
Но уже при 170 ºС битум может воспламениться.
Собственно чтобы не допустить такого возгорания, мы и используем воду.

Использование старого дорожного покрытия

Разборка асфальтобетонных покрытий и оснований может стать хорошим материалом для приготовления нового асфальта.

Технология отчасти напоминает предыдущий вариант, но с некоторыми поправками.

Сама разборка асфальтобетонного покрытия выполняется дедовским методом, при помощи кувалды и иных ударных инструментов. Используется только верхний слой асфальта связанный битумом, дорожную подушку можно не трогать.
Старое дорожное покрытие разбивается на кусочки с фракцией не более 40 мм. На 100 кг старого асфальта берется 10 кг битума.
После этого, измельченную субстанцию нужно залить водой и кипятить в бочке до расплавления. Далее технология повторяет вышеописанный вариант. Разогретый битум соединяется с расплавленным асфальтом и выпаривается вода.

Холодный асфальт

Два выше описанных способа хорошо подойдут для экономного ремонта испорченного асфальта во дворе или возле двора. Если же вам необходимо застелить площадь с большой квадратурой, то мы советуем использовать холодный асфальт.

На рынке нашей страны данное покрытие появилось около 5 лет назад. Принцип действия здесь аналогичен широко известной холодной сварке. Для связки используется модифицированный битум, благодаря чему его можно укладывать даже при минусовых температурах. Инструкция имеется на упаковке.

Единственным минусом этого материала является значительная цена. Но, как известно асфальт с завода отпускается горячим и укладываться также должен горячим. Поэтому для удаленных мест холодный полимерный асфальт является единственной альтернативой.

Важно: при ремонте дорожного покрытия проблемой является качественное устройство шва стыка в асфальтобетонном покрытии.
Холодный асфальт на основе полимеров полностью решает эту проблему, поскольку надежно стыкуется с любым составом на основе битума.

Правила укладки покрытий

Строительство асфальтобетонных покрытий дело ответственное и не столь важно будете вы укладывать сами или наймете профессионалов. Укладка и приемка асфальтобетонного покрытия ведется по СНиП 2.07.01-89, а также по целому ряду ГОСТов.

Разобраться в этих документах под силу только специалисту, поэтому мы изложили основные положения данных норм и правил более понятным языком.

Подготовительный этап

Любая работа начинается с разметки. Вам нужно четко решить, где будет укладываться асфальт. Где будет монтироваться бордюр, и каким он будет. Также очень важно заранее позаботиться о том, чтобы была полностью смонтирована дренажная, сливная система и установлены водоотводы.

Все работы по монтажу подземных коммуникаций к этому времени должны быть полностью окончены. Если вы обустраиваете территорию автостоянки или подъездные пути к офису, то лучше заранее узнать, где проходят городские коммуникации, так как в случае необходимости муниципальные службы сорвут ваше покрытие и могут еще назначить штраф.

Выше было упомянуто о разновидностях и предназначении существующих видов асфальта. Так вот, на этапе подготовки, нужно выбрать какой именно материал вы собираетесь укладывать.

Важно: смета на устройство асфальтобетонного покрытия должна содержать не только данные о стоимости материала и объеме работ.
Полезно будет включить в нее транспортные расходы, а также оставить графу на непредвиденные расходы, типа разрешения на проведение работ от соответствующего чиновника или службы.

В случае если укладывается пешеходная дорожка или площадка с эпизодическим проездом легковых машин, то щебеночно-гравийную подушку можно делать толщиной до 15 см. Толщина асфальтобетонного покрытия при этом будет находиться в пределах 4 – 5 см.

Если же вы оборудуете АЗС или какие либо подъездные пути, по которым, с большой долей вероятности будет периодически проезжать большегрузная техника, то в этом случае толщина гравийной подушки будет порядка 25 – 35 см. Плюс сам асфальт настилается минимум в 2 слоя.

После разметки начинается обустройство так называемого корыта или котлована под дорогу. В городской черте или в частном строительстве, как правило, дороги и площадки делаются примерно на одном уровне, поэтому грунт нужно выбирать полностью на всю толщину «дорожного пирога». Федеральные трассы обустраиваются несколько по иной технологии, но на ней мы останавливаться не будем.

Когда грунт выбран, вся площадка должна быть хорошо утрамбована, делается это катком или виброплитой. Обратите внимание на наличие деревьев рядом, корни могут со временем разорвать асфальт, поэтому их, по возможности, лучше удалить сразу. Хотя цена работ будет несколько увеличена, мы советуем застелить грунт геотекстилем, дабы растительность не пробивалась сквозь покрытие.

Важно: на данном этапе устанавливаются бордюры, они исполняют роль своеобразной опалубки для «дорожного пирога».
Если при укладке тротуарной плитки бордюр делается ниже уровня дороги, то здесь, наоборот.
В связи с этим нужно сразу спланировать стоки для отвода воды.

Теперь можно приступать к отсыпке подушки из щебня. Для пешеходных дорожек с толщиной подушки 10 – 15 см, достаточно 1 слоя щебня фракции 30 – 40 мм. Более мощные основания укладываются в несколько слоев.

Нижний слой служит для дренажа в случае подъема грунтовых вод, его отсыпают крупным щебнем с фракцией 40 – 70 мм. Следующий слой фракцией 20 – 40 мм, будет отвечать за равномерное распределение нагрузки на основание дороги.

Завершающий слой отсыпки делается из мелкого гравия фракцией 5 – 20 мм. Он также будет отвечать за распределение нагрузки, но кроме того он превратит подушку в плотную, монолитную конструкцию.

Все уложенные слои должны быть плотно утрамбованы. Для серьезных покрытий используются дорожные катки весом от 2, до 10т. Каждый шар отсыпки уплотняется отдельно, каток должен пройтись по нему не менее 5 раз, плюс в современных дорожных катках есть функция вибропресса, что увеличивает эффективность в несколько раз. В процессе трамбовки, поверхность должна регулярно поливаться водой.

Совет: в процессе трамбовки нужно сразу учитывать угол наклона дороги, в среднем он делается порядка 1º на 1 погонный метр.
Для этого следует периодически сверяться с разметкой или данными нивелира.

Укладка асфальта

После окончания трамбовки подушки можно приступать непосредственно к укладке асфальта. Как говорилось ранее для тротуаров и придомовых территорий достаточно уложить мелкозернистый состав слоем до 50 мм. Тяжелые дорожные катки при этом также не требуются, можно обойтись легким катком или виброплитой.

Обратите внимание!
Данный вид покрытий по СНиП не рекомендуется укладывать в местах для отдыха.

Более серьезные объекты вымащиваются в 2 слоя. При этом нижний слой укладывается крупнозернистым асфальтом на уровень 40 – 50 мм. На него практически сразу накладывается мелкозернистый состав, который в большинстве случаев является финишным.

В настоящее время разработаны технологии, согласно которым между слоями горячего асфальта должна укладываться армирующая сетка из полимерных материалов. В результате долговечность и прочность такой дороги увеличивается в разы. Данная технология используется при укладке федеральных трасс и дорог с повышенной нагрузкой.

Хотя по ГОСТ должно выполняться термопрофилирование асфальтобетонных покрытий.
Эта процедура предусматривает предварительный прогрев дорожного полотна на глубину 2 – 5 см.

На объект смесь должна доставляться в горячем виде, как правило, ее привозят самосвалами грузоподъемностью 7 – 20 т. После чего асфальт вручную или машинным способом равномерно распределяют по плоскости дороги, соблюдая уклон. В среднем на 10м² дорожного полотна расходуется 1 т асфальта при толщине в 40 мм.

Строительство асфальтобетонных покрытий процесс метеозависимый. В холодное время года, то есть при температуре ниже +5 ºС производить работы вообще не рекомендуется. Плюс во время дождя или в сырую погоду качество укладки значительно снижается, так как состав увлажняется и быстрее остывает.

Вывод

Мы изложили общие базовые принципы качественной укладки асфальта, но наука не стоит на месте и технологии дополняются и совершенствуются. На видео в этой статье можно рассмотреть процесс укладки асфальта более детально.

Российскими нормативами дорожной отрасли разрешено устраивать асфальтобетонные покрытия только при положительных температурах воздуха (не ниже +10 °С осенью и +5 °С весной). Хотя многие еще работающие специалисты помнят, что в 60–70-е годы прошедшего столетия в СССР практиковалось и даже поощрялось дорожное строительство в зимнее время. Например, ведомственная временная инструкция (ВВИ 112-58) или ВСН 120-65 (Технические указания по строительству автомобильных дорог в зимних условиях, Минтрансстрой СССР М., 1966) давали целый перечень условий, правил и видов работ, разрешенных к производству зимой (до -5…-10 °С), в числе которых значилось и устройство асфальтобетонных покрытий.

Правда, накопленный в те годы практический опыт показал, что ничего хорошего с точки зрения качества и долговечности покрытий зимой не получается. Поэтому последующие нормативно-инструктивные документы (СНиП 2.05.02-85, СНиП 3.06.03-85 и др.) справедливо и строго предписали выполнять укладку таких покрытий только при положительных температурах воздуха. И большинство дорожных заказчиков и подрядчиков следуют этим ограничениям и требованиям, хотя порой еще можно наблюдать асфальтирование дорог при +2…+3 °С или даже при 0 °С.

Случается такое иногда «без злого умысла» подрядчика в тех местах и регионах (Мурманская, Архангельская, Вологодская и Ленинградская области, Республики Карелия и Коми), где осенняя или весенняя погода иногда подвержена внезапным и резким изменениям в худшую сторону в течение 2–3 часов.

Начатые асфальтобетонные работы при +5…+6 °С могут продолжаться до своего завершения при понижении температуры на 3–4 °С, да еще с усилением ветра и выпадением осадков в виде дождя или мокрого снега, т. е. за пределами разрешенных температурных и погодных ограничений. Что в таком случае делать мастеру, прорабу или иному руководителю? Прекратить работы?!

Выход, казалось бы, простой, логичный и соответствующий требованиям СНиПа, но плохо вписывающийся в реальную действительность. Ведь десятки, а порой и сотни тонн асфальтобетонной смеси уже выпущены на АБЗ, самосвалы везут ее или привезли к месту кладки. Да и графики выполнения работ порой нельзя срывать.

Кроме того, в России есть также особые и даже в некотором роде типичные случаи, когда дорожник поневоле вынужден устраивать асфальтобетонные покрытия при пониженных температурах воздуха вплоть до -5…-10 °С. Это касается, прежде всего, некоторых промышленных и жилых зон Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока (тюменские районы добычи нефти и газа, район Норильского горно-металлургического комбината, в Красноярском крае, Магаданской области, республике Саха-Якутия и других местах), где продолжительность периода с плюсовой температурой воздуха крайне мала (2–3 месяца в году) и его не хватает для выполнения всех объемов дорожных работ, в том числе завершающих асфальтобетонных.

В Европейской части России тоже иногда возникают единичные неотложные или аварийные ситуации, когда требуется, например, в ноябре-декабре срочно уложить асфальтобетонное покрытие на мосту или на разрушенном участке действующей дороги.

В помощь дорожникам, стремящимся снизить или вообще исключить серьезный брак, связанный с возможным ухудшением качества устройства асфальтобетонных покрытий в перечисленных неблагоприятных условиях и местах, СоюздорНИИ и его Ленинградский и Омский филиалы в 1990 г. разработали «Методические рекомендации по строительству асфальтобетонных покрытий при пониженных положительных и отрицательных (до -10 °С) температурах воздуха» (авторы Никольский Ю. Е., Костельов М. П., Бабак О. Г., Фурсов С. Г., Пермяков В. Б. и др.). Но излагаемые здесь данные и советы основаны не только на этих «Методических рекомендациях…», они учитывают также практический опыт многих российских и зарубежных подрядчиков, в том числе семи дорожно-строительных и ремонтных фирм объединения «Дорстройпроект».

Конечно, если асфальтобетонные работы при пониженных или даже отрицательных температурах воздуха заранее предусматриваются или планируются, то тогда проще и легче выполнить обязательную подготовку к таким условиям работы АБЗ, автотранспорта, укладочной и уплотняющей техники, людей и самого объекта. Если же такие работы возникают спонтанно и невозможно уже провести требуемую подготовку, плата за них может быть неадекватной или даже слишком высокой.

И не только из-за возможных потерь качества самих работ. К примеру, фирма «Дороги Севера» при пуске и наладке рабочего режима смесительной установки ДС-158 (пос. Янига вблизи г. Лодейное Поле Ленинградской обл.) в течение двух дней декабря 2000 г. при внезапном понижении температуры воздуха до -13 и -18 °С сожгла 7 или 8 электромоторов. Правда, качественная горячая смесь на устройство нижнего слоя покрытия нового моста через р. Яндеба (взамен аварийного старого) все же была выпущена полностью, уложена и по мосту было открыто движение автотранспорта.

Главное в подготовке АБЗ и автотранспорта – позаботиться об утеплении всех битумопроводов, транспортеров, шнеков, бункеров, кузовов и самих материалов, входящих в состав асфальтобетонной смеси. Особое внимание следует уделить сокращению возможных потерь тепла горячей смеси во время ее перевозки к месту укладки. Как все это делается, российским дорожникам хорошо известно.

Наиболее сложными и ответственными в таких условиях являются две операции – укладка смеси в покрытие и ее уплотнение. Технология выполнения этих операций не может быть такой же, как, например, при + 25 или + 10 °С. Она должна быть изменена применительно к реальной температуре воздуха и другим условиям на объекте, тщательно продумана и отражена в технологической схеме выполнения работ или в ППР, т. е. должна быть проведена предварительная инженерная и организационная подготовка с принятием конкретного решения по технологии выполнения указанных операций.

Связано это с довольно быстрым охлаждением слоя смеси после укладки в покрытие и невозможностью по этой причине качественно его уплотнить. Известно, что чем тоньше слой смеси, тем быстрее он охлаждается до температуры + 60 °С (песчаные смеси Г и Д) или 70 °С (щебенистые смеси типов А и Б), при которой целесообразно и следует завершать укладку покрытия.

Специально проводившиеся в России и за рубежом исследования, в том числе на строительстве дорог и в лабораторных условиях (морозильные камеры), показали, что на характер и скорость остывания (рис. 1) , а соответственно, и на время от момента появления смеси в покрытии (как правило, при 130–140 °С после укладчика) и до момента завершения уплотнения (при температурах 60–70 °С) влияют в основном два фактора – толщина слоя и погода (температура воздуха, ветер).

На тонких слоях (2–3 см) и при отрицательных температурах (-5...-10 °С) время, отводимое на укатку, может составить не более 10 минут, которых будет явно недостаточно для полного и качественного уплотнения. В таких же условиях более толстый слой (9–10 см) может сохранить необходимую для укатки температуру почти в 4 раза дольше (табл. 1). Поэтому потребность в технологических приемах и средствах быстрого и эффективного уплотнения важнее для тонких слоев, чем для толстых.