Органоминеральные смеси в дорожном строительстве
Лекция №6.
Органоминеральные смеси в дорожном строительстве.
Помимо асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128-97 применяемых для устройства покрытий в последнее время широкое распространение получили органоминеральные смеси для ремонта покрытий и для устройства слоёв износа. Необходимость ямочного ремонта и заделки трещин ни у кого не вызывает вопросов, а вот зачем устраивать тонкие слои на поверхности асфальтобетонного покрытия? Дело в том, что у асфальтобетонного покрытия несколько функций: обеспечивать ровное и прочное покрытие автодорог и, кроме того, отводить поверхностные осадки. При длительном сроке эксплуатации поверхность асфальтобетонного покрытия покрывается сеткой мелких трещин и просто утоньшается из-за трения с колёсами автомобилей. Часто возникает необходимость восстановить водонепроницаемость покрытия и немного увеличить его толщину – эта операция называется поверхностной обработкой.
Проблема заключается в том, что обычная асфальтобетонная смесь плохо подходит для мелкого ремонта и нанесения тонкого слоя износа. При мелком ремонте необходимо, чтобы ремонтный состав был очень подвижен и затекал в самые маленькие ямки и трещины, асфальтобетонная смесь по ГОСТ 9128-97 таким свойством совершенно не обладает, так как он совершенно не текуч даже при высоких температурах. Поэтому ямочный ремонт из обычного асфальта держится максимум один сезон. Для качественного ремонта необходимо выдалбливать все плохие участки и выравнивать края ямок. Из-за почти полного отсутствия прочности асфальта на разрыв при нанесении асфальта тонким слоем, он практически сразу покрывается сеткой так называемых отражённых трещин, а именно тех трещин, которые были в старом покрытие. Толщина нового покрытия должна быть не менее 6 см, а это не всегда удобно и возможно, например, на мостах невозможно бесконечно наращивать толщину покрытия, да и на обычных дорогах приходится поднимать бордюрные ограждения. Либо приходится срезать старый слой специальной фрезой, чтобы иметь возможность нанести новой слой большой толщины.
Таким образом, можно сформулировать требования к ремонтным составам: они должны быть текучи, должны образовывать водонепроницаемую плёнку и иметь рыхлый минеральный остов. Дело в том, что рыхлая структура очень легко залечивает трещины и под действием внешних нагрузок принимает нужную форму. Трещины образуются там, где нет гибкости и подвижности.
Составы для ямочного ремонта.
Транспортная тара - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Как мы уже разобрались, составы для ямочного ремонта должны обладать повышенной текучестью и, что очень важно иметь хорошую адгезию к каменным материалам. Так как простой битум имеет величину адгезии к каменным материалам меньшую, чем у воды, то ремонт выполненный на сырой поверхности – это чистый брак. Значит весной, когда идёт оттайка, ремонт делать нельзя. Обратите внимание, что по телевизору городские власти постоянно хвалятся, что рано начинают ремонт дорог и оцените их строительную квалификацию. А у нас лето короткое, после дождя влага ещё долго не испаряется, значит надо сушить поверхность компрессором (часто ли вы видели дорожников с компрессором?). Одна из самых удобных смесей для ямочного ремонта – это эмульсионно-минеральная смесь состоящая из 12-15% битумной эмульсии класса ЭБК-2 или ЭБК-3 (по ГОСТ 18659-81 ”Эмульсии битумные дорожные”) и 88-85% узко фракционированного щебня размером 4-9 мм. Эмульгатор одновременно является поверхностно-активным веществом и это обеспечивает хорошую адгезию вяжущего к ремонтируемой поверхности, возможно даже вести ремонтные работы под небольшим дождём!!! Нет необходимости выдалбливать плохие участки асфальта вблизи ремонтируемого участка, эмульсия затекает во все щели и упрочняет старый асфальт. То, что минеральный остов смеси представлен одной фракцией щебня и отсутствует мелкий заполнитель придаёт смеси подвижность, и она уплотняется под действием колёс автомобилей. Единственный недостаток заключается в том, что свойство ремонтного состава доходят до кондиции в течении одной - двух недель (в это время происходит выдавливание и испарение воды) и желательно, чтобы в этот период стояла тёплая погода. Составы на основе эмульсий не любят морозов, этот факт совершенно невозможно втолковать городским и федеральным дорожникам они думают раз эмульсия жидкая, то она безразлична к морозам. Несколько слов, про классы эмульсий: эмульсии бывают ЭБК-1, ЭБК-2, ЭБК-3 и ЭБА-1, ЭБА-2, ЭБА-3 – эмульсии битумные катионные и анионные, цифры обозначают скорость распада на воду и битум, 1-быстрораспадающиеся, 2-среднераспадающиеся, 3- медленно распадающиеся. Эмульсии класса 1 и 2 применяются для ямочного ремонта и для устройства поверхностной обработки, класса 3 для поверхностной обработки и для получения органо-минеральных смесей. Кроме того, эмульсия может содержать различное количество битума: от 45 до 70% по массе и для различных видов работ необходима разная концентрация. Анионные эмульсии имеют более длительное время распада и лучше подходят для органо-минеральных смесей, когда требуется время на тщательное перемешивание. Приготовление и применение эмульсий описано в пособии к СНиП 3.06.03.-85, оно так и называется.
Для эмульсий нормируются следующие показатели: вязкость (определяется по скорости вытекания из стандартного сосуда с калиброванным отверстием), однородность при смешении с различными материалами (скорость распада, этот параметр позволяет оценить какие битумо-минеральные смеси можно изготавливать с помощью данной эмульсии), адгезия к каменным материалам, однородность состава (остаток на сите 0,14 мм), срок хранения (эмульсия не должна изменять своих основных свойств в течении месяца).
Открытые битумо-минеральные смеси.
Если говорить о свойствах стандартного асфальтобетона, то обязательно стоит отметить что он должен иметь очень плотный минеральный каркас и это придаёт ему сдвигоустойчивость, водостойкость, прочность. Но плотный каркас приводит и к недостаткам: хрупкость при низких температурах и образование трещин при больших напряжениях или при перепадах температур.
В дорожной терминологии есть такое понятие – открытые битумо-минеральные смеси. Что значит открытые? Правильнее было бы сказать смеси с неплотным каркасом. Открытые смеси состоят из щебня, минерального порошка и битума, почти отсутствует песок. Такие смеси обладают повышенной трещиностойкостью из-за своей рыхлой структуры, так как они подвижны, то трещины быстро залечиваются. Например, литой асфальтобетон имеет аналогичную структуру. Литой асфальт имеет повышенное содержание битума (10-12%) рабочую температуру 180-200°С, приготовляется прямо на дороге в специальных машинах-термосах и тут же используется в качестве состава для ямочного ремонта и для создания тонкого (2-3 см) слоя износа по всей ширине покрытия. Почему в таком качестве нельзя использовать плотный асфальтобетон? Потому, что строение дорожного полотна предполагает, что нижние слои должны быть более мягкими (менее прочными), чем верхние. В противном случае распределение напряжений от колёс автомобиля будет приводить к чрезмерной деформации верхних слоёв и он будет быстро трескаться. Мягкое основание позволяет демпфировать динамические нагрузки от колёс автомобилей. Литой асфальтобетон нельзя хранить более 2-3 часов, так как при таких больших температурах битум быстро стареет и становится более хрупким. А большие температуры позволяют работать со слегка влажным покрытием: большая тепловая энергия, запасённая в смеси позволяет испарить некоторое количество влаги и высушить ремонтируемую поверхность.
Подведём итоги: основное покрытие должны быть прочным, сдвигоустойчивым, водостойким, морозостойким; ремонтные составы должны иметь очень хорошую адгезию и быть более подвижными (но содержать в своём составе очень прочный щебень), чем основное покрытие. Если мы хотим уложить тонким слоем обычный асфальт, то необходимо применять георешётку – прочную полимерную сетку, которая располагается между старым и новым асфальтом.
