При тонких пленках битума слеживаемость массы меньше и прочность плотного покрытия выше. При выборе вяжущего учитывают, что чем холоднее погодные условия, длительнее срок хранения массы, ниже прочность камня, тем вяжущее вещество должно быть более жидким.
Доля вяжущего вещества в составе холодного асфальта устанавливается проектированием оптимального состава, но обычно находится в пределах 6—8% для песчаного и 5—7% для мелкозернистого. Качество холодного асфальта в покрытиях характеризуется его прочностью при сжатии в сухом и водонасыщенном состояниях при 20°С соответственно 1,5—2,0 и 1,0—1,5 МПа, коэффициентом водоустойчивости не менее 0,6—0,8 и некоторыми другими, показателями свойств. В целом следует отметить, что эта разновидность асфальтового бетона применяется в ограниченных размерах, но покрытия из него перспективные.
Литой асфальтовый бетон выделяется из других горячих аналогов тем,
что все межзерновые поры в нем заполнены асфальтовым вяжущим веществом. После укладки массы и ее уплотнения в монолите практически отсутствуют остаточные поры и пустоты, поэтому покрытия из него водонепроницаемые.
Преимущество литого асфальта состоит в том, что работы по его укладке можно производить при сравнительно низких температурах (до -10°С) воздуха. Не требуется продолжительного уплотнения массы катками или тромбования при ямочном ремонте. Достаточно прикатать его легкими (0,5—1,5 т) катками. Преимуществом покрытий из литого асфальта является также их высокая долговечность, износостойкость и шероховатость.
Литой асфальтобетон не лишен и некоторых недостатков: к деформациям при высоких температурах воздуха и к образованию трещин в период низких температур воздуха. В последние годы эти недостатки были резко ослаблены. В получаемых составах литого асфальта содержится минеральных частиц крупнее 5 мм 50—55%, асфальтовяжущего вещества 20—25%. Слой уложенной массы не требует дополнительного уплотнения. С понижением температуры покрытия с 200°С до атмосферной литой асфальт в покрытии отвердевает и пригоден к эксплуатации.
Достоинства покрытий из вибролитых смесей отмечены при их укладке на дорогах высоких категорий, мостах, эстакадах и взлетно-посадочных полосах аэродромов. По технологии вибролитья используют подогретые зернистые минеральные материалы температурой 280—300°С, если порошок поступает холодным; температуру нагрева их снижают на 12—14%, если порошок в мешалку подается подогретым до температуры 120—140°С. Битум подогревают до температуры 150—170°С. Температура смеси должна быть 190—200°С, если температура воздуха выше -10°С; не ниже 220°С, если температура воздуха +10—15°С. Технические свойства смеси и асфальтобетона: пористость минеральной смеси не более 20%, подвижность смеси при 200°С — не менее 25 мм (определяют с помощью металлического конуса); водонасыщение уплотненных образцов — 1,0% от объема; глубина вдавливания штампа в образцы при температуре 40°С — не более 4 мм.
Цветной асфальтовый бетон состоит из мелкого щебня (5—7 мм), песка, минерального порошка, связующего, пластификатора и пигмента. В качестве вяжущего вещества в нем выступает структурный элемент из связующего и минерального порошка с добавлениями пластификатора и пигмента. В качестве щебня применяют измельченные отходы белого мрамора и известняка. Песок должен быть чистым и светлым, а минеральный порошок — из тонко измельченного белого мрамора. Связующим в цветном асфальте обычно служат полимеры, полиэтилен, поливинилхлорид, и др. Из пигментов более цветостойкими являются железный сурик, крон желтый, оксид хрома.
Цветной асфальтобетон применяют для оформления площадей скверов, остановок городского транспорта, пешеходных переходов и других объектов города.
1.3. Составляющие материалы асфальтового бетона.
При изготовлении асфальтобетонной массы используют щебень, гравий, песок, минеральный порошок и битум.
Щебень применяют из изверженных и метаморфических горных пород с пределом прочности при сжатии не менее 100,0-120,0 МПа или пород осадочного происхождения с пределом прочности не менее 60,0-80,0 МПа (в водонасыщенном состоянии); для дробления горных пород на щебень чаще всего используют граниты, диабазы, базальты, известняки и доломиты, а также прочные доменные шлаки. Щебень или гравий должны быть чистыми, разделенными по фракциям 20...40, 10... 20 и 5... 10 мм с морозостойкостью не менее Мрз25; в мягких климатических условиях — не менее Мрз15.
Песок природного происхождения или полученный в результате дробления горных пород с прочностью не ниже прочности щебня. Природные пески должны быть разнозернистые, чистые с модулем крупности более 2,0 и содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% (по массе).
Минеральный порошок изготовляют путем измельчения известняков и доломитов с пределом прочности при сжатии не менее 20,0 МПа, а также доменных шлаков или асфальтовых пород. По степени измельчения необходимо, чтобы порошок проходил (при мокром рассеве) через сито с отверстиями 1,25 мм, содержание же частиц мельче 0,071 мм было не менее 70% по массе, а частиц мельче 0,315 мм — не менее 90%.
Битумы бывают природные и нефтяные. Природные являются продуктом естественного видоизменения нефти. Они встречаются иногда в чистом виде, образуя озера, в виде твердых скоплений – асфальтитов, но чаще пропитывают горные породы – известняки, доломиты, песчаники. Содержание битрумав них 10-80%. Из этих пород битум получают путем экстрагирования с помощью различных растворителей.
В основном применяют нефтяные битумы. Их стоимость в 5-6 раз ниже природных.
По способу получения нефтяные битумы делят на:
- остаточные (остаток после отгонки из нефти бензина, керосина и части масел);
- окисление (нефтяные остатки окисляют кислородом воздуха в конвекторах периодического или непрерывного действия или в трубчатых реакторах, называемые окислительными колонками;.
Кроме указанных компонентов в процессе приготовления асфальтобетонной массы иногда добавляют ПАВ, улучшающие качество готового асфальтобетона. Эти вещества позволяют удлинить сроки строительного сезона, облегчить технологические операции и увеличить долговечность материала.
2. Технология производства асфальтового бетона
2.1. Общие сведения
Производство асфальтобетонной массы осуществляется на специальных заводах: стационарных и временных. Стационарный асфальтобетонный завод (АБЗ) выпускает массу в больших количествах и предназначен для строительства асфальтобетонных покрытий на крупных строительных объектах, работы на которых выполняют в течение нескольких лет, например АБЗ для строительства городских дорожных покрытий. Временные АБЗ предназначены для обслуживания асфальтобетонной массой небольших объектов или крупных, но сильно растянутых в одном направлении, — магистральных автомобильных дорог и др.
Заводы по производству асфальтобетонной массы относятся к высокомеханизированным предприятиям. На современных заводах достигнута полная механизация и автоматизация основных технологических операций. В состав завода входят: смесительный цех, машины и оборудование которого предназначены для приготовления асфальтобетонной массы, дробильно-сортировочный цех для изготовления щебня, помольный цех для изготовления минерального порошка, цех битумного хозяйства, энергосиловое и паросиловое отделения, складское хозяйство, ремонтно-механические мастерские и лаборатория при отделе технического контроля качества.
Известно, что одним из важнейших компонентов асфальтобетонной смеси является минеральный порошок, без которого невозможно получить асфальтобетон, отвечающий требованиям ГОСТа. Для получения минерального порошка используется часть песчаной фракции минерального состава асфальтобетонной смеси, предварительно прошедшей через сушильный барабан, затем измельченной в мельнице, и поданной через накопительный бункер в смеситель.
На листе 1 показана технологическая схема производства асфальтобетонной смеси. Основная операция технологии — смешение исходных и подготовленных материалов, принимаемых в определенных количествах по проектному составу. Температура выпускаемой из смесительного аппарата массы 150—180°С или ниже у теплых и холодных масс. Иногда в состав асфальтобетонной массы одновременно с битумом вводят поверхностно-активную добавку, дозируемую с помощью специального дозатора.
Наиболее часто используют лопастные смесители. Быстрое перемешивание в смесителях этого типа достигается при турбулентно-вращательном движении массы за счет повышенной частоты вращения валов лопастей мешалки — до 200 об/мин. Облегчает и ускоряет перемешивание песчаной асфальтобетонной массы предварительное активирование минерального порошка или введение активных добавок в смеситель в период перемешивания. При производстве асфальтобетонной смеси используют ковшовые конвейеры (данный конвейер указан на листе 2). Их применяют для подъема материалов по вертикали на высоту до 50 м. На бесконечной цепи установленной на двух звездочках, ведущей и ведомой, или бесконечной ленте, установленной на двух барабанах, закрепляют рабочие органы – ковши. На таких элеваторах можно транспортировать как сыпучие, так и кусковые материалы. Сыпучие и мелкокусковые материалы загружают предварительно в загрузочный башмак, из которого его забирают ковши. Крупнокусковые материалы необходимо подавать непосредственно в ковши.
Элеваторы бывают быстроходные (со скоростью тягового органа 1,25-2,0 м/с) и тихоходные (со скоростью 0,4 – 1.0 м/с).
В этих элеваторах используют ковши с цилиндрическими днищами (указан на листе 2 рис. б ) и остроугольные с бортовыми направляющими.
Ковши с цилиндрическими днищами для транспортирования сухих материалов (земли, песка, мелкого каменного угля) и мелкими для транспортирования плохо высыпающихся материалов (влажного песка, молотого гипса, извести, цемента).