Асфальт – это многокомпонентная смесь, для производства которой используют песок и камень. Для приобретения вяжущих свойств в вещество добавляют битумные компоненты. Правильно называть данный состав асфальтобетон. Однако даже в специализированных изданиях используют термин «асфальт», что не является ошибкой.
Первые асфальтированные дороги
Впервые асфальтовые покрытия использовали в Вавилоне (примерно в 600 году до нашей эры). Битум для создания твердого покрытия добывали из горных пород. После того как древняя цивилизация была уничтожена, строительство дороги с использованием битумных материалов возобновили только в 19 веке на территории Западной Европы. Затем технологию активно стали использовать в США. При этом асфальтовое покрытие состояло из битумсодержащих горных пород, измельченных до состояния порошка. Такое покрытие называется «трамбованный асфальт».
Появление асфальта в России
В нашей стране асфальт начали изготавливать с 1869 года из сызранских асфальтовых пород. В отличие от иностранного трамбованного асфальта, в Российской империи дорожное покрытие делали из расплавленной смеси, которая содержит в своем составе гравий и песок, битум и асфальтовую породу. Готовый асфальт вываливали на землю и разравнивали, используя ручной инструмент. Далее дорогу придавливали массивным грузом. Такая технология именуется специалистами как «литой асфальт». Начиная с 1906 года в него начали добавлять нефтяной битум.
В начале 20 века ученые придумали специальные асфальтобетонные смеси, которые постепенно начали вытеснять трамбованные и литые покрытия. Основные достоинства новинки заключались в том, что работы по приготовлению покрытия, его нанесению и утрамбовке проводились в полностью механическом режиме без использования ручного труда. В СССР первый участок дороги из асфальтобетонного покрытия появился на Волоколамском шоссе в 1928 году благодаря стараниям профессора П. В. Сахарова.
Достоинства асфальтобетона
В наше время из общего протяжения дорог в России более 60 процентов сделаны из асфальтобетонного покрытия. Такая популярность материала для обустройства дороги объясняется следующими его достоинствами:
- Медленное изнашивание.
- Высокая устойчивость к нагрузкам.
- Устойчивость к перепадам температуры и воде.
- Легкий демонтаж и чистка.
- Возможность использовать материал вторично.
- Пониженная вибрация во время движения транспорта по дороге.
Работа асфальтобетонного покрытия заключается в снижении вибрации, которая создается в результате движения тяжелого автомобильного транспорта. Такое дорожное полотно позволяет снизить шум от колес, а также способствует плавному и спокойному движению потока машин.
Строительство дорог из асфальтобетонного покрытия можно осуществить поточно-скоростным способом при помощи комплексного механизированного процесса.
Асфальтобетон укладывают на дорогу с уклоном не более 60 процентов. При уклонах, превышающих 40 процентов, покрытие делают более шероховатым, чтобы обеспечить достаточное сцепление с шинами автомобиля. Поперечный уклон асфальта должен быть в пределах 15-20 процентов.
Использование дегтебетонной смеси
Гораздо реже для строительства асфальтобетонного покрытия дорог используют дегтебетонные смеси, в состав которых для вязкости добавляют каменноугольный деготь. Покрытие такого типа по внешнему виду почти не отличается от классического асфальтобетона. Дегтебетонная смесь более износостойкая, быстрее разрушается от перепада температур и воздействия воды. Кроме того, она быстро стирается под воздействием резиновых шин автотранспорта.
Дегтебетон запрещено применять в городах, поскольку испарения легких фракций дегтя вредны для человека. Кроме того, под воздействием воды из такого асфальта вымачиваются фенолы, которые вредны для человека и окружающей природы.
Состав асфальта
Многим интересно устройство покрытия из асфальтобетонной смеси. Главные компоненты верхнего слоя дороги – это битум, песок, разновидности щебня и гравия. В некоторые сорта также добавляют наполнители и минеральные компоненты для придания смеси повышенной прочности.
Песок в составе асфальтобетонного покрытия играет роль наполнителя, который необходим для равномерного давления смеси на грунт во время укладки и застывания. Без песка дорога бы растеклась, а гравий вылез наружу. В некоторые специальные составы добавляют цемент, который совместно с песком придает покрытию дополнительную твердость.
В качестве минерального наполнителя в строительстве асфальтобетонных покрытий используют измельченную до пылеобразования горную породу, например известняк, мел или песчаник. Он предназначен для заполнения небольших пустот во время укладки дороги. Песчаник наиболее универсален, поскольку он инертен к любому химическому веществу. Мел и известь используют, как правило, на дорогах общего пользования. Песчаник добавляют во время строительства дорог возле химических производств.
В асфальт добавляют резиновую крошку размером не более 1,5 мм в диаметре для придания покрытию эластичности и устойчивости к воздействию воды. Асфальтобетонное покрытие с достаточным добавлением резины в его составе редко подвержено появлению трещин. Однако такой материал является чрезмерно дорогим, поэтому его использование часто бывает нерациональным. Обычно резиновый наполнитель добавляют во время строительства высокоскоростных магистралей.
Классификация
Одним из главных параметров в устройстве асфальтобетонного покрытия является крупность применяемого в его составе щебня. Исходя из этого, смесь делится на несколько групп:
- Плотные смеси. Они применяются во время укладки верхнего слоя асфальтобетонного покрытия. Такой асфальт содержит мелкозернистый щебень. Во время строительства магистралей, рассчитанных для передвижения легкого транспорта (велосипеды и коляски), а также для пешеходов, может быть использован щебень диаметром не более 5 мм. Более крупные фракции (до 15 мм) могут укладываться на дороги для движения только легкового транспорта.
- Пористые смеси – это оптимальный вариант для устройства асфальтобетонного покрытия, где будет передвигаться грузовой автомобильный транспорт. Как правило, он используется при начальной укладке на грунт или гравий. Состав асфальта отличается от плотного тем, что в него добавляют малое количество битума.
- Высокопористые смеси являются оптимальным вариантом для укладки и ремонта асфальтобетонного покрытия на трассах с высокой интенсивностью движения, особенно если по дорогам ездит тяжелый крупногабаритный транспорт. Для производства такого сорта асфальта добавляют в состав смеси крупный щебень (до 40 мм). Такие размеры позволяют обеспечить хорошую водопроницаемость. Данное свойство особенно актуально в местах, где необходимо построить дренаж, например в болотистой местности или в низинах.
Изготовление асфальта
Технология асфальтобетонных покрытий заключается в подготовке исходных материалов, их смешивании и одновременном нагреве до высокой температуры, а также хранении полученного асфальта в специальном бункере с подогревом.
Во время ремонта или строительства дороги важно, чтобы завод располагался как можно ближе к месту укладки, поскольку строительный материал должен быть горячим. Если асфальтобетон остынет, то его трудно будет утрамбовать, а полученная дорога быстро придет в негодность.
Подготовка компонентов
Перед началом производства асфальта подготовленный материал просушивают и просеивают. Песок, горные породы и щебень поступает на производство чаще всего во влажном состоянии. Наличие воды в составе грозит снижением прочностных характеристик будущего асфальта, а также разбрызгиванием нагретой до высокой температуры битумной смеси при попадании на нее влаги.
Все поступившие на завод материалы просушивают при температуре 150 градусов. Просеивание осуществляется с использованием грохота. Минеральный наполнитель измельчают в дробилке до состояния порошка. В зависимости от технологии, просушка может быть одинарной или двойной. Повторное избавление от влаги может проходить после просеивания и дробления.
Смешивание обработанных компонентов
Щебень и песок после предварительной обработки попадают на конвейер, откуда их транспортируют в бункер, а затем смешивают с битумом. После этого температуру в бункере повышают до 160 градусов и оставляют содержимое в нагретом состоянии на хранение до 4-х дней. Если в течение этого срока материал не отгрузят потребителю, он начнет терять свои прочностные характеристики.
Добавки в асфальт и резиновую крошку вносят в готовую и нагретую смесь, что придает материалу дополнительную прочность и стойкость к воздействию внешних факторов.
Доставка асфальта на место укладки
Перевозка асфальтобетона осуществляется автотранспортом до места укладки или ремонта асфальтобетонного покрытия. Чаще всего данный стройматериал перевозят на самосвалах, имеющих устойчивый к горячим компонентам кузов. Для перевозки асфальтобетонного дорожного покрытия на большие расстояния используют кохеры (автомобили, оснащенные термосберегающими контейнерами). В них асфальт сохранит свою начальную температуру в течение двух дней после погрузки.
Проверка качества дороги
Асфальтобетон должен соответствовать установленным ГОСТам и СНиПам, принятым в нашей стране. Сертификат соответствия нормативным документам выдается заводу-изготовителю только после прохождения комплексных испытаний.
В России работает несколько лабораторий, осуществляющих контроль за качеством дорог. Они проводят отбор проб готового асфальтобетонного покрытия и проверяют его на соответствие различных параметров.
При исследованиях отбирается усредненный образец из общей массы асфальтобетона. Анализ уже построенной дороги проводится путем исследования керна (так называемого асфальтового стержня). Его получают методом бурения основания асфальтобетонного покрытия при помощи специального полого бура.
Применение холодного асфальта
В тех местах, где доставка горячего стройматериала для ремонта или строительства трассы невозможна, используется холодная укладка асфальтобетонного покрытия. Технология такого строительства дорог отличается меньшими рабочими температурами нагрева смеси (асфальт нагревают до 100 градусов). Для придания дороге достаточной прочности используют полимерные составы.
Перед укладкой рабочие нагревают не только асфальтобетон, но и место планируемой укладки. В зависимости от сорта, дорогу можно делать даже при заморозках.
Одним из достоинств холодной укладки является длительный срок хранения материала для строительства дорог. В отличие от обычного асфальтобетона, морозоустойчивый асфальт можно укладывать спустя несколько недель. Однако есть у такого материала и существенные минусы, а именно:
- Прочность меньше в 2 раза, по сравнению с классической асфальтобетонной смесью.
- Материал имеет высокую цену в результате добавления в его состав дополнительных защитных компонентов.
- Технология укладки усложняется, что приводит к удорожанию дорожного покрытия.
- Не выдерживает большие нагрузки. Запрещено движение транспорта массой свыше 3,5 тонн.
Для трамбовки холодного асфальта используется виброплита, а окончательная укладка происходит спустя время, когда в процессе эксплуатации автомобили будут передвигаться по готовой трассе, тем самым приминая покрытие.
Повторное использование асфальтобетона
Высокая стоимость строительства дорог привела к тому, что специалисты вынуждены искать пути для экономии средств. Одним из способов удешевить ремонт и строительство автотрасс является рециклинг, то есть переработка старого асфальта для его повторного использования. Вторую жизнь дорожное покрытие приобретает после обработки материала в специальных мобильных рециклерах.
Как перерабатывается старый асфальт
Переработка асфальтобетона для получения из него новой смеси для строительства дорог является высокотехнологичным процессом. Чтобы произвести качественное покрытие методом рециклинга, необходимо:
- Срезать старый слой дорожного покрытия, используя ремиксер. Такое оборудование аккуратно удаляет заданный слой дороги специальной фрезой.
- Фрезерованный слой раздробить до размера щебня. Полученный материал называется «гранулятор». Его используют для ремонта дорог и приготовления других строительных смесей.
- Нагреть печь для плавки гранулятора, при этом нельзя использовать открытые источники огня, поскольку может произойти взрыв.
- В печь добавить битум и различные добавки, если это предусмотрено технологией производства нового асфальта.
Такую технологию, как рециклинг, применяют, как правило, для строительства дорог в городе. Переработанный асфальт имеет такие же свойства, что и новый, однако цена на него гораздо ниже.
Улучшение дорожного покрытия
Дорожные полотна со временем можно подвергнуть модернизации. Одним из таких способов является нанесение мастики на асфальт. В укрепляющий материал входят битум и жидкие полимеры из резины.
В процессе эксплуатации на дорогах появляются трещины, куда может попасть вода. При заморозках асфальт разрушается, что приводит к образованию крупных ям. Если вовремя применить мастику для ликвидации трещин, можно продлить срок службы асфальта на несколько лет.
Преимущества и недостатки асфальта
Асфальтобетонное покрытие для движения транспорта применяют вот уже несколько десятилетий. Замены ему пока нет, и вот почему:
- Асфальтовое покрытие не очень дорогостоящее, особенно если дорога рассчитана на малотоннажный транспорт.
- Асфальт выдерживает заморозки, не боится воздействия влаги и проливных дождей, конечно же, если соблюдены технологии его укладки.
- Если покрытие частично разрушилось, его можно восстановить посредством ямочного ремонта.
- В суровом климате можно применять технологию «холодный асфальт».
Альтернативы асфальту
В мире ученые трудятся над созданием более надежной и дешевой альтернативы асфальтобетонной смеси, однако до сих пор достойного конкурента такому материалу не нашлось. Кроме того, асфальтовое покрытие постоянно подвергается модернизации. Широкое внедрение новых полимерных веществ позволяет значительно улучшить свойства дорожного покрытия, расширить пределы его применения. Это подтверждено многочисленными испытаниями в лабораторных условиях.
Конструкция асфальтобетона
Специалисты стремятся конструировать и строить дороги таким образом, чтобы слоев у дорожного полотна было как можно меньше, вплоть до одного. Желательно, чтобы асфальтобетон укладывался прямо на грунт. Минимальное количество слоев сокращает сроки ремонта полотна, облегчает организацию строительства новых дорог, сокращает разнообразие оборудования, которое требуется для укладки асфальта.
Современная конструкция дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием состоит из следующих частей:
- Верхний слой.
- Нижний пористый слой.
- Щебень, перемешанный с вяжущими веществами.
- Основание из гравия или щебня.
- Песчаный слой.
- Щебенистый асфальтобетон.
Во время строительства дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием необходимо соблюдать ряд условий. Для прочной связи между верхним слоем асфальта и основанием накладывается трещиноустойчивый материал из обработанных битумом материалов высотой не менее 15 см. Толщина асфальтобетонного покрытия, которое укладывается на основание из минеральных материалов, должна быть не менее 5-6 см.