Асфальтобетон

Не следует путать с асфальтом.

Два слоя асфальтобетона и слой чёрного щебня.

Внешний вид асфальтобетонного завода.

Транспортировка асфальтобетона в кузове автосамосвала МЗКТ-6515.

Каток для укатки (уплотнения) АБС.

Работа асфальтоукладчика при укладке асфальтобетона.

Строительство асфальтобетонной дороги.

Асфальтобетон — искусственный строительный материал, полученный в результате смешения и уплотнения подобранной в необходимых соотношениях и специально приготовленной смеси (асфальтобетонной смеси (АБС)) минерального материала (щебня, песка, минерального порошка) и битума. Полимерасфальтобетоны — уплотненная смесь минеральных материалов (щебня, песка и минерального порошка), с полимерно-битумным вяжущим, перемешанная в нагретом состоянии.

В Российской Федерации — России требования к асфальтобетону, полимерасфальтобетону, асфальтобетонной смеси и полимерасфальтобетонной смеси изложены в ГОСТ 9128. В Англии называется Тармакадам (сокращённо Тармак) от английского слова tar — гудрон и Мак-Адам (фамилия инженера-дорожника).

История

Первоначально в XIX веке улицы городов и дороги мостились деревом и камнями (булыжная мостовая). Начиная с середины XIX века во Франции, Швейцарии, США и ряде других государств и стран дорожное покрытие начинают делать из битумно-минеральных смесей. В 1830-х годах асфальтобетонное покрытие было впервые применено для покрытия тротуаров парижского Королевского моста. Примерно тогда же были покрыты тротуары на лионском мосту Моран через реку Рона.

Летом 1839 года в Санкт-Петербурге были покрыты тротуары на протяжении 45,5 погонных сажень шириной 5 футов (97,08 × 1,52 м) и часть моста длиной 8,5 и шириной 6,5 футов (2,59 × 1,98 м) у дамбы Тучкова моста. В 1876 году Московская городская дума ассигновала 50 000 рублей на проведение эксперимента по устройству асфальтобетонного покрытия: на Тверской улице построили несколько участков из нового материала.

Бурно развивающаяся дорожная сеть требовала новых типов дорожных покрытий, которые можно было так же быстро сооружать, как и земляное полотно. В 1876 году в США впервые применили литой асфальтобетон, приготовленный с использованием нефтяных битумов. В 1892 году в США индустриальным методом была построена первая дорожная конструкция из бетона шириною три метра. 12 лет спустя с помощью гудронатора со свободным истечением горячего битума была построена дорога в 29 км.

В России изготовление асфальта впервые наладил инженер и архитектор Иван Буттац — асфальт стали добывать в 1873 году на Сызранском заводе, на правом берегу Волги на 20 км выше Сызрани.

В Советском Союзе технологию и теорию асфальтобетонных покрытий разрабатывал профессор МАДИ Пётр Вячеславович Сахаров. Он показал, что вяжущим в асфальтобетоне является не битум, а асфальтовяжущее вещество, то есть битум, наполненный минеральным порошком, являющимся при этом асфальтирующей добавкой. П. В. Сахаров разработал методы испытания асфальтовяжущего вещества на прочность, водоупорность, пластичность, создал метод проектирования состава асфальтобетона по асфальтовому вяжущему, его кафедра участвовала в строительстве опытных участков дорог и ГЭС.

Асфальтобетонная смесь

Смесь асфальтобетонная состоит из оптимально подобранных:

• минеральных материалов: щебня (либо гравия), песка (природного или дроблёного) с тонкодисперсным минеральным порошком (либо без него);
• органического вяжущего материала — битума (раньше также использовался дёготь, но был запрещён к применению в черте города, а позже и вовсе исключён из производства).

Составляющие асфальтобетонной смеси перемешиваются в нагретом состоянии. Обычно асфальтобетон применяется для строительства покрытий автомобильных дорог и аэродромов или для устройства полов в промышленных зданиях.

Основные типы

Согласно применяемой классификации по ГОСТ 9128-2013, АБС и асфальтобетоны разделяются в зависимости от вида минеральной составляющей (материала заполнителя) на:

• щебёночные;
• гравийные;
• песчаные.

Асфальтобетонные смеси в зависимости от используемого битума и температуры при укладке подразделяют на:

• горячие (вязкие и жидкие нефтяные дорожные битумы), укладываются с температурой не менее 120 °С;
• холодные (жидкие нефтяные дорожные битумы), укладываются с температурой не менее 5 °С.

Асфальтобетонные смеси и асфальтобетон в зависимости от наибольшего размера минеральных зёрен (щебень, гравий, песок) делят на:

• крупнозернистые (размер зёрен до 40 мм);
• мелкозернистые (размер зёрен до 20 мм);
• песчаные (размер зёрен до 10 мм).

Смеси холодные делятся на мелкозернистые и песчаные.

Асфальтобетоны из горячих смесей по величине остаточной пористости (выраженному в процентах к объёму количеству пор в покрытии после уплотнения) делятся на следующие виды:

• высокоплотные (остаточная пористость от 1,0 до 2,5 %);
• плотные (остаточная пористость от 2,5 до 5,0 %);
• пористые (остаточная пористость от 5,0 до 10,0 %);
• высокопористые (остаточная пористость свыше 10,0%).

Покрытия из холодных смесей должны иметь остаточную пористость от 6,0 до 10,0 %.

Горячие смеси, щебёночные и гравийные, и плотные асфальтобетоны по содержанию в них щебня (гравия) делятся на типы:

• А (содержание щебня (гравия) от 50 до 60 %);
• Б (содержание щебня (гравия) от 40 до 50 %);
• В (содержание щебня (гравия) от 30 до 40 %).

Холодные щебёночные и гравийные смеси и соответствующие асфальтобетоны по содержанию щебня (гравия) делятся на типы Бх и Вх.

Смеси песчаные, горячие и холодные, и соответствующие асфальтобетоны по виду песка делятся на следующие типы:

• Г и Гх — приготовленные на песках из отсевов дробления (остаточный материал, получаемый в результате дробления и фракционирования горных пород);
• Д и Дх — приготовленные на природных песках.

В зависимости от применяемых материалов и физико-механических показателей асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны подразделяются на следующие марки:

• горячие высокоплотные — МI;
• плотные типов:
  • А — МI, МII; МIII;
  • Б, Г — МI, МII, МIII;
  • В, Д — МII, МIII;
• пористые — МI, МII;
• высокопористые щебёночные — МI, МII;
• высокопористые песчаные — МII;
• холодные типов:
  • Бх, Вх — МI, МII;
  • Гх — МI, МII;
  • Дх — МII;
• высокопористые щебёночные — МI.

Подбор состава асфальтобетонной смеси

История проектирования состава горячей асфальтобетонной смеси берёт начало на рубеже XIX—XX веков, когда независимо друг от друга в нескольких странах были разработаны различные методы подбора. В каждую методику обязательно включался комплекс определённых мероприятий по уплотнению горячей смеси, оценке пористости асфальтобетона и испытаниям асфальтобетона для определения его эксплуатационных характеристик. При всем разнообразии методов подбора основополагающим является принцип проектирования смеси, обеспечивающий выполнение требований к качеству асфальтобетона, принятых в начале XX века, основная цель которых — оптимальные эксплуатационные свойства дорожного покрытия и его высокий срок службы.

Существует два подхода к проектированию составов асфальтобетонных смесей. Первый — подбор смеси с непрерывной гранулометрией каменного материала (так называемый Тармакадам, в честь Д. Л. Мак-Адама, разработавшего технологию строительства дорог с щебёночным покрытием). Этот вариант гарантирует высокие механические свойства покрытия благодаря расклиниванию мелкими фракциями щебня более крупных фракций. Покрытие, выполненное из смеси с непрерывной гранолуметрией минеральной части, обладает высокой шероховатостью, устойчивостью к сдвигу. Свойства смеси не изменяются в результате отклонения в дозировке минерального порошка и битума, она легко распределяется, формируется и уплотняется в процессе устройства покрытия. Для смесей такого типа необходимы прочные каменные материалы с околотой более чем наполовину поверхностью зерна. Форма кривой зернового состава (кривой просеивания) смеси минеральных материалов приближается к кубической параболе. Важное условие — применение битумов, устойчивых к старению (изменению группового и фазового составов) и имеющих хорошее сцепление с поверхностью каменных материалов, так как для этих покрытий типична открытая пористость.

При втором способе подбора смеси — по принципу плотного бетона — разрешается применять каменные материалы с окатаной формой зёрен и прерывистой гранулометрией (при отсутствии какой-либо фракции минеральных материалов). В процессе уплотнения этих смесей образуется асфальтобетон с замкнутой пористостью, покрытие приобретает более высокую водостойкость и морозостойкость. Однако подобные смеси в большей степени склонны к неравномерному распределению в объёме зёрен минеральной составляющей и битума. На их физико-механические свойства большое влияние оказывают отклонения в дозировке минерального порошка и битума. Для покрытий из смесей, подобранных по принципу плотного бетона, характерна низкая шероховатость.

Подбор начинается с определения свойств составляющих смеси и проверки соответствия их нормативам, установленным техническими документами. Затем находится оптимальное соотношение между компонентами, гарантирующее получение смеси с определёнными свойствами. Заключительный шаг — оценка полученных вариантов подбора с технико-экономической точки зрения и выпуск пробных партий на асфальтобетонном заводе.

См. также

• Асфальтобетонный завод
• Холодный ресайклинг
• Пластиковая броня

Литература

• ГОСТ 9128-2013 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия. Межгосударственный стандарт (в качестве национального стандарта Российской Федерации введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 декабря 2013 г. № 2309-ст).
• ГОСТ 31015-2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичный. Техн. условия. — Изд. офиц.; Введ. 01.05.2003; Введ. впервые. — М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003. — 21 с.
• ФГУП «Информационный центр по автомобильным дорогам». Автомобильные дороги и мосты. Проектирование состава асфальтобетона и методы его испытаний. Обзорная информация. Выпуск 6. М. 2005.
• Экономико-консультационный центр «Экон». Справочник дорожных терминов. М. 2005.