Горячие асфальтобетонные смеси (асфальт)

Что такое асфальт

    Асфальт или асфальтобетон - это материал, который используется для покрытия дорог, тротуаров и других поверхностей. Он состоит из песка, глины, камней и битума. Битум является связующим веществом, которое соединяет все компоненты асфальта вместе.

История появления асфальтобетона

    Первые упоминания об асфальте можно встретить ещё со времён древних цивилизаций, таких как Египет, Месопотамия. Тогда использовался природный асфальт, который представляет собой твёрдую легкоплавкую массу чёрного цвета. Температура плавления 20-100 °C. Природный асфальт встречается в виде пластовых жильных залежей в местах выхода нефти на земную поверхность.
    В древности крупнейшим источником природного асфальта служило Мёртвое море. В большом количестве глыбы асфальта всплывали со дна на поверхность моря. Жители древних цивилизаций широко использовали природный асфальт в качестве гидроизоляции зданий, кораблей. Однако наиболее известным примером использования асфальта является его применение в древнем Риме. Римляне использовали асфальт для строительства дорог, которые стали известными как “римские дороги”. Эти дороги были известны своей прочностью и долговечностью. Вторым крупнейшим источником природного асфальта является битумное озеро Пич-Лейк на юго-западе острова Тринидад. Промышленное использование асфальта озера Пич-Лейка началось в конце 19 века. Добыча продолжается и до настоящего времени. Индейцы использовали природный асфальт для пропитки своих каноэ.


    В средние века использование асфальта было менее распространено, но оно возродилось в эпоху Возрождения. В это время асфальт стал использоваться для герметизации крыш и водосточных систем. В 19 веке улицы городов мостились камнями. Но уже в середине 19 века в некоторых европейских странах и США для дорожного покрытия начали применять битумно-минеральные смеси. Асфальт был открыт в больших масштабах в Битумной долине в Канаде, что привело к развитию асфальтовой промышленности.
    Спрос на асфальт увеличивался, и учёные нашли способ улучшить производство асфальта. Асфальт из очищенной нефти, который широко использовался вместо природного асфальта, впервые был представлен в начале 20 века. В 1910 году были изобретены и вошли в употребление первый барабанный смеситель и барабанные сушилки-смесители. В 1920 году началось усовершенствование систем холодной подачи для портативных и полупортативных систем. Развитие асфальтовых технологий привело к созданию Национальной ассоциации битумного бетона в 1955 году. Её основной целью было улучшение общего качества асфальтобетонных технологий путём интенсивных исследований и лабораторных испытаний.
    В настоящее время асфальт широко используется в строительстве дорог, аэродромов, парковок и других объектов инфраструктуры. Он обладает прочностью, водонепроницаемостью и устойчивостью к воздействию окружающей среды, что делает его идеальным материалом для таких целей.

Состав и свойства асфальта

    Асфальтобетонная смесь состоит из минеральных материалов: щебня (либо гравия), песка (природного или дроблёного) с тонкодисперсным минеральным порошком (либо без него) и вяжущего материала битума.
По минеральной составляющей асфальтобетонные смеси разделяются на:

• Щебеночные В составе щебень, песок, минеральный порошок, битум. Щебень является основным компонентом щебеночного асфальта и составляет около 70-80% от общего объема смеси. Щебень получают из различных горных пород, таких как гранит, базальт и известняк. Песок также является важным компонентом щебеночного асфальта и составляет примерно 15-25% от общего объема смеси. Битум составляет около 3-5% от общего объема смеси.
  
  
• Гравийные В составе гравий, песок или песчано-гравийный материал, минеральный порошок и битум. Гравий является основным компонентом гравийного асфальта и составляет около 60-70% от общего объема смеси. Гравий получают из различных горных пород, таких как гранит, базальт и известняк. Песок также является важным компонентом гравийного асфальта и составляет примерно 20-30% от общего объема смеси. Битум составляет около 5-10% от общего объема смеси.
  
  
• Песчаные В составе песок, минеральный порошок, битум. Песок является основным компонентом песчаного асфальта и составляет около 90-100% от общего объема смеси. Битум составляет около 5-10% от общего объема смеси.
  Песок для асфальта получают путем дробления горных пород или кварцевых песков. Битум обеспечивает прочность и устойчивость к износу асфальтового покрытия. Другие добавки, такие как стабилизаторы и красители, также могут быть использованы в составе асфальта для улучшения его свойств.

    Предел прочности асфальта при сжатии зависит от многих факторов, таких как тип асфальта, температура, влажность и т.д. В среднем предел прочности асфальта при сжатии составляет от 2 до 4 МПа. Прочность при сжатии определяют на гидравлических прессах при температуре 0, 20, 50°С. С повышением температуры прочность асфальтобетона понижается. С увеличением вязкости битума в пределах рекомендуемых марок дорожных битумов прочность асфальтобетона увеличивается. Цилиндрические образцы асфальтобетона испытывают также на сжатие, создавая давление на боковую поверхность образца. Такое испытание отражает предельное сопротивление материала растягивающим напряжениям.
    Предел прочности асфальта при растяжении также зависит от многих факторов и может варьироваться от 1 до 3 МПа. Прочность асфальтобетона при растяжении в 6-8 раз меньше, чем прочность при сжатии. Предел прочности асфальтобетона при сжатии и растяжении во многом зависит от сцепления и внутреннего трения минеральных зерен между собой. Внутреннее трение зависит от величины поверхностного соприкосновения зерен в единице объема, а сцепление – от силы прилипания вяжущего к поверхности минеральных частиц и толщины битумной пленки.
    Независимо от состава и качества исходных материалов на прочность асфальтобетона оказывает существенное влияние степень уплотнения смеси непосредственно в покрытиях.

    Водостойкость. Водостойкость асфальтобетонных смесей является одним из ключевых параметров, определяющих качество дорожного покрытия. Она измеряется в процентах и показывает, насколько хорошо смесь удерживает воду. Чем выше водостойкость, тем лучше покрытие будет противостоять воздействию влаги и сохранять свои свойства в различных погодных условиях.
    Асфальтобетоны, приготовленные с использованием основных горных пород и шлаков, имеют большую водоустойчивость, чем приготовленные с использованием кислых пород. Использование высококачественных материалов, таких как битум с высокой степенью адгезии и устойчивости к старению, может улучшить водостойкость асфальтобетона. На качество асфальтобетона значительное влияние оказывает влажность свежеприготовленной смеси: чем она выше, тем качество асфальтобетона хуже.

    Химическая стойкость определяется его способностью противостоять воздействию различных химических веществ, таких как кислоты, щелочи, соли и другие. Асфальтобетон обладает хорошей химической стойкостью благодаря своему составу, который включает в себя битум, песок, щебень и другие компоненты. Битум, который является связующим материалом в асфальтобетоне, обладает высокой химической стойкостью и защищает другие компоненты от воздействия химических веществ. Однако, химическая стойкость асфальтобетона может снижаться при воздействии некоторых веществ, таких как масла, жиры и некоторые виды кислот. Для повышения химической стойкости асфальтобетона можно использовать специальные добавки и улучшители, которые увеличивают его устойчивость к химическим воздействиям. Также старение вяжущего материала (битума) снижает эксплуатационные свойства асфальтобетона, делая его более хрупким. Старение асфальтобетона и его вяжущего компонента проверяется методами тепловой обработки или длительного прогрева, испытанием образцов на погодоустойчивость в натурных и искусственных условиях.

    Удобоукладываемость асфальтобетона - это свойство материала, которое определяет его способность к укладке и уплотнению. Чем выше удобоукладываемость, тем легче материал укладывается и уплотняется, что в свою очередь улучшает его свойства и качество покрытия. Для улучшения удобоукладываемости могут использоваться различные добавки и модификаторы, которые улучшают свойства материала и облегчают его укладку. Смесь, предназначенная к укладке в горячем состоянии, должна иметь хорошую удобоукладываемость. На подвижность смеси существенное влияние оказывает вязкость битума. Чем больше вязкость битума, тем менее подвижна будет смесь и тем больше потребуется механических усилий для ее оптимального уплотнения. Подвижность и рыхлость асфальтобетонной смеси зависят от ее структуры, количества битума и качества минерального порошка. Смесь, которая имеет хорошую удобоукладываемость, распределяется асфальтоукладчиком равномерно и быстро формируется при уплотнении.