21.Влияние структуры асфальтобетона на показатели физико-механических свойств.

Структура асфальтобетона весьма сложна, т.к. минеральные компоненты полидисперсны размеры минеральных зёрен изменяются в пределах от 10(-3) до 40мм. Это предопределяет различия в характере взаимодействия между минеральными частицами и вяжущим. Полидисперсность предопределяет полиструктуру асфальтабетона выражающуюся в расположении одной структуры в другой.

Микроструктура состоящая из битума и наполнителя( минерального порошка) выполняет роль связуещего( асфальтовяжущего) и соединяет в монолит мелкие и крупные заполнитель.

Мезоструктура, состоящая из песка и связующего, заполняет пустоты щебни и обеспечивают требуемую плотность материала.

Макроструктура, формирующаяся из крупного и мелкого наполнителя, обеспечивает прочность материала и предопределяет структуру и текстуру асфальтобетона.

Асфальтобетон в конструкции в зависимости от температуры и условия деформирования может находится в следующих структурных состояниях:

Упругохрупком при котором минеральный остов строго фиксирован застеклованными прослойками битума. В этом случае асфальтобетон по свойствам приближается к цементобетону и другим искуственным материалам с кристаллизационными связями.

Упругопластичным, когда зёрна минерального остова соединены прослойками битума, которые проявляют при напряжении, не превышающих предел текучести, упругие и эластические свойства, а при больших напряжениях упруговязкие.

Вязкопластичном, при котором зёрна минерального остова соединены полужидкими прослойками битума и небольшое напряжение приводит к деформированию материала.

22. Материалы для асфальтобетона (щебень, песок, пав, битум, мин. Порошок). Требования к материалам.

Щебень. Для приготовления щебня используют прочные морозостойкие маг­матические, метаморфические и осадочные горные породы, а также прочные и мо­розостойкие медленноохлажденные метал­лургические шлаки. Прочность при сжа­тии горных пород должна быть не ме­нее 100-120 МПа, а осадочных кар­бонатных пород и металлургических шла­ков — не менее 80-100 МПа.

Для нижнего слоя асфальтобетонного покрытия можно применять щебень из горных пород и металлургических шла­ков прочностью не менее 60 МПа. Пока­затель прочности при износе в полочном барабане для щебня из горных пород установлен не более 25- 35%, а из шла­ков — не более 35 %. Щебень для асфальто­бетонных смесей должен быть чистым, не допускается содержание глинистых и пылеватых частиц свыше 2 %. Форма зе­рен щебня должна быть приближена к тетраэдальной и кубовидной, а поверх­ность — к шероховатой, что повышает внутреннее трение и прилипание вяжу­щего. Содержание лещадных и игловатых зерен ограничивается 15- 25%. Ще­бень для асфальтобетонных смесей дол­жен выдерживать без разрушения не ме­нее 50 циклов попеременного заморажи­вания и оттаивания, а для нижнего слоя покрытия — не менее 25 циклов.

Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют дробленый гравий с ко­личеством дробленых зерен не менее 80 %. К нему предъявляют те же требо­вания, что и к щебню из скальных горных пород.

Песок. Для приготовления асфаль­тобетонных смесей применяют природные и дробленые пески и отсевы продуктов дробления горных пород и гравия. Пе­сок должен быть чистым и содержать пылевато-глинистых частиц не более 3 % по массе.

Дробленый песок получают дробле­нием скальных пород или кристалличес­ких металлургических шлаков. В зави­симости от прочности исходной горной породы дробленый песок делят на две марки: 800 и 400. Для первой из них применяют горные породы с прочностью при сжатии не ниже 80 МПа, для второй — не ниже 40 МПа.

Для приготовления асфальтобетона применяют крупно- и среднезернистые пески.

Минеральный порошок. Для асфальто­бетонных смесей минеральный порошок получают размолом известняков, доло­митов (прочностью не менее 20 МПа), битуминозных известняков и других кар­бонатных пород. Тонкость помола по­рошков должна быть такой, чтобы при мокром рассеве сквозь сито с отверстия­ми 1,25 мм проходило 100%, 0,315 мм— не менее 90% и 0,071 мм — не менее 70% порошка. При этом пустотность их при уплотнении в специальной форме наг­рузкой 40 МПа должна быть не более 35%.

Коэффици­ентом гидрофильности называют отноше­ние набухания минерального порошка в воде к набуханию в обезвоженном керосине. Более гидрофильные порошки имеют большее сродство с водой и ха­рактеризуются коэффициентом гидрофильности более 1, а менее гидрофиль­ные — менее 1. Для асфальтобетона не рекомендуют порошки с коэффициентом гидрофильности более 1.

По техническим требованиям на минеральный порошок для асфальтобетона набухание смеси по­рошка с битумом при остаточной порис­тости образцов 5- 6 % не должно превы­шать 2,5 %.

Битумы. Марку вязкого битума, а также класс и марку жидкого битума выбирают в зависимости от вида асфаль­тобетона, климатических условий района строительства и категории дороги, а для холодного асфальтобетона — с учетом условий и сроков хранения смеси на складе.

Для приготовления горячих смесей применяют вязкие нефтяные битумы ма­рок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90 по ГОСТ 22245 - 76, а для теп­лых смесей — вязкие битумы марок БНД 130/200, БНД 200/300, БН 130/200, БН 200/300 по ГОСТ 22245 - 76 и жидкие битумы марок СГ 130/200, МГ 130/200 и МГО 130/200 по ГОСТ 11955-82.

Для приготовления холодных смесей следует применять жидкие нефтяные до­рожные битумы марок СГ 70/130, МГ 70/130 и МГО 70/130 по ГОСТ 11955-32.

Поверхностно-активные вещества. Применяемые в асфальтобетоне ПАВ разделя­ют на анионактивные, катионактивные и неионогенные. АПАВ улучшают сцепление би­тума с поверхностью минеральных ма­териалов основного характера (известня­ки, доломиты и др.), в то время как КПАВ — с поверхностью кислых пород (граниты, песчаники, кварциты и др.) и НПАВ — с поверхностью минеральных материалов как основных, так и кислых горных пород.

Анионные ПАВ оказывают структурирую­щее действие на битум. Они требуют повышения температуры нагрева асфаль­тобетонной смеси при приготовлении и бо­лее высокой температуры при укладке и уплотнении.

Катионные ПАВ оказывают деструктурирующее действие на битум, уменьшают расход битума, значительно улучшают смачивание минерального матеиала вяжущим, снижают температуру приготовления смеси, затормаживают структурообразование асфальтобетона и других органоминеральных материалов.

Неионные ПАВ оказывают на битум пластифи­цирующее действие, что приводит к не­которому уменьшению расхода вяжущего, снижению температуры приготовления смесей и снижению энергетических зат­рат при перемешивании и уплотнении битумоминеральных материалов.

Рекомендуемый предел концентрации ПАВ при введении в битум: для катионных 0,25- 1,5% массы битума, для анионных 3-6%, для неионных 5- 8%.