09.02.2022

Щебеночно мастичные асфальтобетонные смеси — технология укладки

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО СЛОЯ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ ИЗ ЩЕБЁНОЧНО-МАСТИЧНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Типовая технологическая карта (далее ТТК) – комплексный нормативный документ, устанавливающий по определённо заданной технологии организацию рабочих процессов по строительству сооружения с применением наиболее современных средств механизации, прогрессивных конструкций и способов выполнения работ. Они рассчитаны на некоторые средние условия производства работ. ТТК предназначена для использования при разработке Проектов производства работ (ППР), другой организационно-технологической документации, а также с целью ознакомления рабочих и инженерно-технических работников с правилами производства работ по устройству защитного слоя покрытия из щебёночно-мастичной асфальтобетонной смеси.

1.2. ТТК предназначена для ознакомления рабочих и инженерно-технических работников с правилами производства работ по устройству защитного слоя покрытия из ЩМА.

В карте приведена схема технологического процесса, изложены оптимальные решения по организации и технологии производства работ рациональными средствами механизации, приведены данные по контролю качества и приемке работ, требования промышленной безопасности и охраны труда при производстве работ.

1.3. Нормативной базой для разработки технологических карт являются: СНиП, СН, СП, ГЭСН-2001 ЕНиР, производственные нормы расхода материалов, местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.

1.4. Цель создания технологической карты – описание решений по организации и технологии строительно-дорожных работ с целью обеспечения их высокого качества, а также:

снижение себестоимости работ;

сокращение продолжительности строительства;

обеспечение безопасности выполняемых работ;

организации ритмичной работы;

унификации технологических решений.

1.5. На базе ТТК в составе ППР (как обязательные составляющие Проекта производства работ) разрабатываются Рабочие технологические карты (РТК) на выполнение отдельных видов работ по устройству покрытия. Рабочие технологические карты разрабатываются на основе типовых карт для конкретных условий данной строительной организации с учетом её проектных материалов, природных условий, имеющегося парка машин и дорожно-строительных материалов и привязанных к местным условиям. Рабочие технологические карты регламентируют средства технологического обеспечения и правила выполнения технологических процессов при производстве работ. Конструктивные особенности устройства покрытия решаются в каждом конкретном случае Рабочим проектом. Состав и степень детализации материалов, разрабатываемых в РТК, устанавливаются соответствующей подрядной строительно-монтажной организацией, исходя из специфики и объема выполняемых работ.

Рабочие технологические карты рассматриваются и утверждаются в составе ППР руководителем Генеральной подрядной строительной организации, по согласованию с организацией Заказчика, Технического надзора Заказчика.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Технологическая карта разработана на устройство защитного слоя дорожного покрытия толщиной 0,05 м из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА-15).

2.2. В состав карты входят следующие технологические операции:

очистка покрытия от пыли и грязи механической щеткой;

подгрунтовка битумной эмульсией нижнего слоя покрытия;

устройство верхнего слоя покрытия.

2.3. Работы по устройству покрытия выполняются с весны (при окружающего воздуха не ниже +5 °С) до осени (при окружающего воздуха не ниже +10 °С), продолжительность рабочего времени в течение смены составляет:

час,

где 0,828 – коэффициент использования механизмов по времени в течение смены (время, связанное с подготовкой к работе, и проведение ЕТО – 15 мин; перерывы, связанные с организацией и технологией производственного процесса и отдыха машиниста – 10 мин через каждый час работы).

2.4. Технологической картой предусмотрено устройство защитного слоя покрытия комплексным механизированным звеном с асфальтоукладчиком Super 1600-1 Vogele в качестве ведущего механизма.

Рис.1. Асфальтоукладчик Super 1600-1 Vogel

2.5. Для устройства защитного слоя покрытия используется горячая щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь (ЩМА-15), отвечающая требованиям ГОСТ 31015-2002.

2.6. Во всех случаях применения ТТК необходима её привязка к местным условиям. При привязке Типовой технологической карты к конкретному объекту и условиям строительства уточняются схемы производства, объемы работ, затраты труда, средства механизации, материалы, оборудование и т.п. После привязки карта может быть использована при устройстве защитного слоя покрытий автомобильных дорог I-III технических категорий.

2.7. Работы следует выполнять, руководствуясь требованиями:

СНиП 3.01.03-84. Геодезические работы в строительстве;

СНиП 12-03-2001. “Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования”;

СНиП 12-04-2002. “Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство”;

ВСН 19-89. “Правила приемки работ при стр-ве и ремонте автомобильных дорог”;

РД 11-02-2006. Требования к составу и порядку ведения исполнительной документации при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства и требования, предъявляемые к актам освидетельствования работ, конструкций, участков сетей инженерно-технического обеспечения;

РД 11-05-2007. Порядок ведения общего и (или) специального журнала учета выполнения работ при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства.

3. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

3.1. В соответствии со СНиП 12-01-2004 “Организация строительства” до начала выполнения строительно-монтажных (в том числе подготовительных) работ на объекте Генподрядчик обязан получить в установленном порядке разрешение от Заказчика на ведение строительных работ (ордер на производство работ). Выполнение работ без указанного разрешения запрещается.

3.2. До начала производства работ на объекте необходимо провести комплекс организационно-технических мероприятий, в том числе:

назначить лиц, ответственных за качественное и безопасное производство работ;

провести инструктаж членов бригады по технике безопасности;

разместить в зоне производства работ необходимые машины, механизмы и инвентарь;

установить информационный щит с указанием наименования объекта, названий инвестора, заказчика и подрядчика, сроков начала и окончания работ;

устроить временные проезды и подъезды к месту производства работ;

обеспечить связь для оперативно-диспетчерского управления производством работ;

установить временные инвентарные бытовые помещения для хранения строительных материалов, инструмента, инвентаря, обогрева рабочих, приёма пищи, сушки и хранения рабочей одежды, санузлов и т.п.

обеспечить рабочих инструментами и средствами индивидуальной защиты;

подготовить места для складирования материалов, инвентаря и другого необходимого оборудования;

оградить строительную площадку предупредительными знаками, освещенными в ночное время;

обеспечить строительную площадку противопожарным инвентарем и средствами сигнализации;

составить акт готовности объекта к производству работ;

получить разрешения на производство работ у технадзора Заказчика.

3.3. До начала производства работ по устройству защитного слоя покрытия должны быть закончены все работы по устройству покрытия и подписан акт освидетельствования скрытых работ, в соответствии с Приложением 3 РД 11-02-2006, произведена плановая и высотная разбивка защитного слоя, произведена подготовка поверхности нижнего слоя покрытия.

3.4. Разбивку слоя покрытия производят на участке, равном длине полосы укладки, укладываемой за один проход, при использовании одного асфальтоукладчика, которая назначена в зависимости от температуры наружного воздуха, а также возможности уплотнения двух смежных полос и принята в карте – 80 м.

Что такое щебеночно-мастичный асфальтобетон, и в чем его преимущества

Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) является одним из самых качественных видов асфальта, превосходя другие асфальтовые смеси по целому ряду характеристик. ЩМА широко используется по всему миру для устройства покрытий, которые должны выдерживать высокие и интенсивные нагрузки транспортного потока.

«Повышенные физико-механические свойства ЩМА обусловлены его составом – помимо очищенного песка и минерального порошка, в смеси присутствует высокая доля щебня из горных пород, большое количество битумного вяжущего, а также стабилизирующие добавки в виде целлюлозных волокон»

Асфальтирование дорог с использованием ЩМА позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики, а также длительный срок службы дорожного покрытия. За счет этого данный материал подходит для устройства автомобильных дорог высоких категорий, а также для укладки на аэродромах.

Состав ЩМА

Добывается из горных пород;
Диаметр фракций – 10, 15 или 20 мм;
Фракции имеют кубовидную форму.

Добывается отсевом дробления горных пород.

Добывается дроблением горного доломита или известняка.

Допускается использование нефтяных битумов, соответствующих требованиям ГОСТ;
Возможна замена на полимерно-битумное вяжущее (ПБВ)*.

Чаще всего используются однородные целлюлозные волокна;
Не менее 50% нитей должны иметь длину 0,1- 2,0 мм.

*При использовании полимерно-битумного вяжущего отпадает необходимость применения стабилизирующих добавок, так как ПБВ превосходит нефтяные битумы по многим характеристикам, включая адгезионные свойства.

Стоит отметить, что в качестве стабилизаторов ранее использовались и другие добавки – акриловые нити, термопластичные полимеры, асбестовые волокна и прочее. Однако именно целлюлозные нити являются оптимальным материалом, так как эффективно выполняют свои функции, имея при этом бюджетную стоимость.

Какими преимуществами обладает щебеночно-мастичный асфальтобетон

– Повышенное содержание в составе твердого горного щебня формирует прочный каркас покрытия, что обеспечивает высокую сопротивляемость деформации на сжатие и сдвиг.

– Большое количество битумного вяжущего, в комплексе с наполнителем (песок + минеральный порошок), позволяет заполнить все пустоты между камнями щебня, за счет чего достигается высокая плотность (низкая остаточная пористость).

– Стабилизирующие волокнистые добавки (целлюлозные волокна) в составе ЩМА препятствуют растеканию битума, надежно связывая его с другими компонентами, а также предотвращают возможное расслаивание состава.

Таким образом, ЩМА имеет следующие характеристики и преимущества:

Повышенная прочность;
Высокая твердость;
Стойкость к механическому воздействию;
Высокая общая износостойкость;
Устойчивость к трещинообразованию;
Стойкость к образованию колеи;
Сопротивляемость горизонтальной деформации;
Высокая плотность – минимальная пористость;
Повышенная влагоустойчивость;
Низкий уровень шума при контакте с колесами транспорта;
Высокий коэффициент сцепления с шинами автомобилей;
Стойкость к различным климатическим условиям;
Повышенный срок службы.

Несмотря на то, что стоимость ЩМА выше, чем стоимость других асфальтобетонных смесей, это компенсируется за счет высокого качества – потребность в техническом обслуживании минимальна, а срок службы в 2-3 раза превышает показатели других материалов.

Где применяется щебеночно-мастичный асфальтобетон

ЩМА может использоваться для устройства следующих категорий покрытий:

Автомобильные дороги I-V категорий – от обычных городских дорог до высокозагруженных скоростных автомагистралей и федеральных трасс.
Аэродромные покрытия (рекомендуется на 25% увеличить прочность на сжатие, а также коэффициент сцепления).
Подъездные пути и парковки.
Пешеходные территории (площади, тротуары и т.д.).

«Благодаря высоким физико-механическим характеристикам, данная разновидность асфальта не имеет никаких ограничений по области применения»

При этом для асфальтирования тротуаров и других пешеходных зон чаще всего используются бюджетные асфальтовые смеси – для таких территорий не требуется высоких характеристик, так как внешнее воздействие минимально.

Технология укладки щебеночно-мастичного асфальта

Щебеночно-мастичный асфальтобетон относится к горячим асфальтовым смесям, поэтому требует разогрева перед укладкой, а также последующего уплотнения. Однако в первую очередь необходимо качественно подготовить основание.

Как производится подготовка основания:

1. Разработка грунта – снятие верхнего слоя, очистка территории, устройство дренажа, уплотнение;
2. Укладка геотекстиля;
3. Устройство и трамбовка песчаной подушки (от 40 см после уплотнения);
4. Укладка геосетки;
5. Устройство и трамбовка слоя из щебня фракций 40-70 мм (30-35 см после уплотнения);
6. Обработка щебня битумной эмульсией.

После того, как основание будет полностью готово, можно приступать к устройству асфальтобетонного покрытия.

Как производится укладка асфальта:

1. Щебеночно-мастичный асфальтобетон разогревается до 110-150°C;
2. Укладка производится слоями по 3-4 см;
3. Перед укладкой нового слоя поверхность обрабатывается битумной эмульсией;
4. Каждый из слоев отдельно уплотняется дорожными катками, чтобы обеспечить максимальную плотность.

Укладка горячих смесей, к которым относится щебеночно-мастичный асфальтобетон, производится при температуре воздуха и нижележащего слоя не менее +5°C. Общая толщина асфальтового покрытия зависит от расчетной нагрузки на асфальтируемый участок – от 3-4 до 30 и более сантиметров.

Выводы

Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) обладает следующими повышенными физико-механическими и эксплуатационными характеристиками:

Прочность и твердость;
Сопротивляемость износу и механическому воздействию;
Стойкость к деформациям и образованию трещин;
Показатели плотности;
Влагостойкость;
Устойчивость к различным климатическим условиям;
Сцепление с покрышками автомобилей.

Кроме того, ЩМА отличается низким уровнем шума и длительным сроком службы. Все это позволяет использовать его для асфальтирования самых загруженных территорий, включая скоростные автомагистрали, крупные трассы и аэродромы. ЩМА относится к горячим асфальтовым смесям, поэтому при укладке разогревается до 110-150°C, а работы могут производиться только в теплое время года.

В состав ЩМА входит щебень из горных пород (70-80%), наполнитель в виде комбинации минерального порошка и песка (8-12%), битумное вяжущее (6-7,5%), а также стабилизирующие целлюлозные волокна (0,3-0,5%).

О применении щебеночно-мастичного асфальтобетона в дорожном строительстве

В последние годы в нашей стране все больше применяется щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) для устройства верхних слоев покрытия дорожных магистралей. Этот материал имеет специфические эксплуатационные показатели, а именно : долговечность слоя, пониженный уровень шума, устойчивость к образованию колеи и др.

Кроме основных компонентов в состав ЩМА входит еще и стабилизирующая добавка.

ЩМА (ГОСТ 31015-2002) отличается от асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128-2013 тем, что в нем содержится больше щебня (до 80 % по массе) и битума (до 7,5% по массе).Стабилизирующая добавка позволяет удерживать в материале большое количество битума. ЩМА можно укладывать слоем меньшей толщины, чем горячий асфальтобетон, т.о. снижается расход смеси на 1 кв.м покрытия.

Для ЩМА нормируется как зерновой состав, так и содержание битума и стабилизирующей добавки.

В соответствии с ГОСТ 31015-2002 щебеночно-мастичные смеси подразделяют на виды:

ЩМА-10 с наибольшим размером зерен до 10мм;
ЩМА -15 с наибольшим размером зерен до 15 мм;
ЩМА-20 с наибольшим размером зерен до 20 мм.

Зерновые составы минеральной части смесей и асфальтобетона должны соответствовать

Смеси щебеночно-мастичные должны быть устойчивы к расслаиванию и быть однородными.

Однородность смесей оценивают коэффициентом вариации показателей предела прочности при сжатии при температуре 50° С, который должен быть не более 0,18.

Устойчивость к расслаиванию определяется методом стекания вяжущего, суть которого заключается в способности смеси удерживать битум, предельное значение которого должно быть не более 0,20 % по массе пробы, рекомендуемые пределы показателя от 0,07 до 0,15 %.

Температура смеси в зависимости от используемого битума при отгрузке потребителю и при укладке должна соответствовать значениям, приведенным в таблице

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

В ЩМА применяют щебень фракций 5-10, 10-15, 15-20 по ГОСТ 8267- 93

Марка по дробимости щебня из изверженных и метаморфических горных пород должна быть не менее 1200, из осадочных горных пород, гравия и металлургических шлаков не менее 1000, марка щебня по истираемости должна быть И1, и по морозостойкости должна быть не ниже F50.

Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы должно быть не более 15% по массе.

Для ЩМАС применяется песок из отсевов дробления горных пород, который должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-93.

Минеральный порошок должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 52129-2003.

В качестве стабилизирующей добавки применяют нижеперечисленные разновидности:

1) волокна и гранулы из целлюлозы,

2) гранулы на основе асбеста,

3) добавки на основе резиновых частиц,

4) высокопрочные акриловые волокна

Стабилизирующие добавки применяют с целью увеличить толщину битумной пленки, которая обеспечивает наличие объемного битума и обеспечить однородность , добавка обеспечивает устойчивость ЩМАС к расслаиванию.

Наибольшее применение получили стабилизирующие добавки на основе целлюлозы, которую получают путем переработки растительного сырья.

В настоящее время больше всего используются добавки на основе целлюлозы, которая используется либо в виде измельченного волокна или в виде гранул. Целлюлозное волокно должно иметь ленточную структуру нитей длиной от 0,1 мм до 2,0 мм.

Гранулы представляют собой спрессованные волокна, обработанные вяжущим.

При производстве ЩМАС можно применять битумы нефтяные дорожные вязкие (БНД) и полимерно-битумные вяжущие (ПБВ) на основе блоксополимеров типа СБС. Для II дорожно-климатической зоны рекомендован битум с глубиной проникания иглы 60-130 единиц.

Большое количество вяжущего препятствует прохождению влаги внутрь слоя, при этом увеличивается долговечность покрытия.

ЩМАС относят к самостоятельной группе дорожно-строительных материалов. ЩМА отличается от обычного а/б тем, что к нему применяется жесткий допуск по размеру щебня. Это связано с наличием большого объема пустот, которые заполняются битумной мастикой. Мастика получается на основе зерен крупностью менее 2,5 мм с содержанием минерального порошка 8-13 %. Каркас смеси составляет фракционированный щебень желательно кубовидной формы фракций 5-10 мм, 10-15 мм, 15-20 мм в количестве 70-80% по массе. Зерна щебня имеют между собой непосредственный контакт, поэтому появляется повышенная сдвигоустойчивость ЩМА. По этой причине они рекомендуются для применения в условиях интенсивного движения автомобилей. Покрытие из ЩМА характеризуется высокой износостойкостью к истирающему действию шипованных шин.

В отличие от обычных асфальтобетонов каркасная структура ЩМА имеет наивысшую жесткость, благодаря этому происходит перераспределение основной части нагрузки от верхнего слоя покрытия к нижележащим слоям. Эта особенность ЩМА ведет к повышению устойчивости к образованию колеи материала покрытия.

В 2016 году сотрудники лаборатории испытаний конструктивных слоев дорожных одежд и грунтов в своей практической деятельности часто испытывали щебеночно-мастичные асфальтобетоны, которые были использованы в верхних слоях покрытий дорожной одежды.

В лабораторных условиях исследовался зерновой состав, определялись плотность кернов, отобранных из конструктивных слоев дорожной одежды, а также водонасыщение. По результатам испытаний, проведенных специалистами лаборатории испытаний конструктивных слоев дорожных одежд и грунтов, Центром экспертиз было выдано 12 % отрицательных заключений по несоответствию показателя водонасыщения, а также 27% отрицательных заключений по несоответствию зернового состава асфальтобетонной смеси требованиям ГОСТ 31015-2002.

Водонасыщение асфальтобетона –это заполнение всех его пор влагой. Следовательно, что повышенное водонасыщение асфальтобетона характеризует его пористость, т.е. недостаточное уплотнение.

Причины повышенного водонасыщения асфальтобетона:

1) нарушение технологии устройства дорожного покрытия: несоблюдение температурного режима асфальтобетонной смеси при уплотнении, укладка ее в дождливую погоду или при отрицательных температурах, малое количество проходов катка;

2) некачественная асфальтобетонная смесь : пониженное содержание битума, зерновой состав не соответствует требованиям ГОСТ 31015-2002.

Зерновой состав не соответствует требованиям ГОСТ 31015-2002 по целому ряду причин, а именно: некорректно подобран зерновой состав ЩМАС (щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь) на асфальтобетонном заводе (АБЗ); каждый раз когда на АБЗ поступает новая партия материала , который используется для приготовления смеси (щебень или отсев дробления горной породы) необходимо делать новый подбор состава асфальтобетонной смеси, т.к. рассев исходного материала будет другой и соответственно другой будет рецептура для выпускаемой щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси.

Также причиной несоответствия зернового состава могут быть как техническая неисправность на АБЗ, при которой происходят недопустимые отклонения дозирования исходных материалов на АБЗ, (погрешность дозирования не должна превышать:

для минерального порошка и битума ± 1,5%;

так и просто человеческий фактор – ошибка оператора на пульте дозирования материалов.

Таким образом, необходимо установить контроль за качеством поступающих исходных материалов, рецептурой и непосредственно за качеством выпускаемой щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси непосредственно на АБЗ.

Всё об асфальтировании / Справочник / Щебеночно-мастичный асфальтобетон

Общие сведения о щебеночно-мастичном асфальтобетоне (ЩМА)

Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) — уплотненная щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь.

Щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь (ЩМАС) — искусственный дорожно-строительный материал, представляющий собой смесь минеральных материалов (щебня, песка из отсевов дробления и минерального порошка), битумного вяжущего и стабилизирующей добавки.

Назначение и область применения ЩМА

Основным назначением щебеночно-мастичного асфальта является устройство верхних слоев дорожного покрытия толщиной от 3 до 6 см. В некоторых случаях, когда дорожное покрытие находится в хорошем состоянии, но все же требует некоторого улучшения поверхностных эксплуатационных характеристик (шероховатости, уровня сцепления с шинами), щебеночно-мастичный асфальт может применяться для тонкослойной поверхностной обработки.

Главной сферой применения щебеночно-мастичных смесей является асфальтирование автомобильных дорог I–III категории, городских улиц с интенсивным движением, а также скоростных трасс с высокой транспортной нагрузкой. Помимо этого, с каждым годом растет популярность щебеночно-мастичного асфальта в качестве материала для устройства взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек на аэродромах.

Типовой состав и технология производства щебеночно-мастичного асфальта

Щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь включает в свой состав 3 компонента:

минеральный материал (щебень, песок, минеральный порошок);
битумное вяжущее;
стабилизирующую добавку;

Щебень (каменный минеральный материал) образует структурный каркас щебеночно-мастичной смеси, а мастика заполняет пустоты в щебеночном каркасе (объём которых составляет около 20 %).

Мастика — асфальтовое вяжущее вещество, представляющее собой смесь песка, минерального порошка, битумного вяжущего и стабилизирующей добавки.

В качестве минерального материала при приготовлении щебеночно-мастичной смеси используется щебень, песок, а также минеральный порошок.

Щебень — важнейший структурный элемент щебеночно-мастичного асфальтобетона. Он обеспечивает создание устойчивого каркаса в слое дорожного покрытия. Доля щебня в общей массе ЩМА достигает 70–80 %. Для приготовления щебеночно-мастичной смеси используется фракционированный щебень (наиболее популярны фракции 5–10 мм, 10–15 мм и 15–20 мм) с улучшенной (кубовидной) формой зерна и высокой шероховатостью. Содержание зерен лещадной (пластинчатой) и игловатой формы не должно быть более 15 % от общей массы щебня. В некоторых случаях допускается использовать щебень из металлургических шлаков.
Песок используемый для приготовления ЩМА, должен быть только из отсевов дробления горных пород.
Минеральный порошок применяемый для производства щебеночно-мастичных смесей, является аналогичным тому, который используется при производстве обычных асфальтобетонных смесей. Его получают из известняка, доломита и других карбонатных горных пород.

В качестве битумного вяжущего при приготовлении щебеночно-мастичных смесей используется вязкий нефтяной дорожный битум с модифицирующими добавками или без них, а также полимерно-битумные вяжущие (ПБВ).

Стабилизирующая добавка является обязательным компонентом щебеночно-мастичного асфальта. Она требуется для того, чтобы удерживать битумное вяжущее на поверхности зерен минерального материала, препятствуя таким образом расслаиванию, которое может возникать во время промежуточного хранения и транспортировки горячей щебеночно-мастичной смеси к месту укладки. В качестве стабилизирующей добавки применяются целлюлозные волокна или прессованные гранулы из целлюлозных волокон, а также полимерные или минеральные волокна. Наибольшее распространение получили стабилизирующие добавки для ЩМА на основе целлюлозных волокон (VIATOP, TOPCEL, ANTROCEL и др.).

Технология производства щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси аналогична приготовлению обычных асфальтобетонных смесей и осуществляется в стандартных асфальтосмесительных установках, дополнительно оборудованных системой подачи стабилизирующей добавки.

Виды щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей

Согласно действующему в Украине ДСТУ Б.В.2.7-127:2015 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичный. Технические условия» в зависимости от фракции щебня различают следующие виды ЩМА:

ЩМА-20 (наибольший размер зерен щебня до 20 мм). Применяется для устройства верхних слоев дорожного покрытия толщиной 4–6 см.
ЩМА-15 (…до 15 мм). Применяется для устройства верхних слоев дорожного покрытия толщиной 3–5 см.
ЩМА-10 (…до 10 мм). Применяется для устройства верхних слоев дорожного покрытия толщиной 2–4 см.
ЩМА-5 (…до 5 мм). Могут применяться для тонкослойной поверхностной обработки дорожного покрытия.
рЩМА — щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси на модифицированном резинобитумном вяжущем (в ДСТУ Б.В.2.7-127:2015 данный вид ЩМА не определен).

Европейские нормы на щебеночно-мастичный асфальт (European standard for SMA prEN 13108-6) предусматривают следующие его виды в зависимости от фракции щебня:

SMA 0/8 (с максимальным размером зерен щебня до 8 мм)
SMA 0/11 (… до 11 мм)
SMA 0/16 (… до 16 мм)
SMA 0/22 (… до 22 мм)

Помимо указанных видов, европейские нормы допускают применение в ЩМА как более мелких фракций (до 4 мм), так и более крупных фракций щебня (до 40 мм).

Отличие ЩМАС от обычных асфальтобетонных смесей

Горячие уплотняемые щебеночно-мастичные смеси являются самостоятельной разновидностью асфальтобетонных смесей. К основным отличиям ЩМА от обычного асфальтобетона можно отнести:

Повышенное содержание щебня (на 20–30 % больше по сравнению с асфальтобетонными смесями типа «А»)
Повышенное содержание битумного вяжущего (от 5,5 до 8 %)
Более жесткий допуск на размер и форму щебня
Наличие стабилизирующей добавки

Основные преимущества щебеночно-мастичного асфальтобетона

Многолетняя практика применения щебеночно-мастичного асфальта в дорожно-строительной отрасли и большое количество проведенных испытаний, подтверждают его высокую эффективность, экономическую целесообразность и удобство использования для устройства верхних асфальтированных слоев дорожного покрытия. На сегодняшний день, во многих развитых странах щебеночно-мастичный асфальт становится основным материалом, применяемым при асфальтировании скоростных дорог, автомагистралей и взлетно-посадочных полос аэродромов. Основными его преимуществами являются:

Водонепроницаемость и морозостойкость. Достигаются благодаря большому содержанию битумного вяжущего, а также малой величине остаточной пористости в уплотненном состоянии.
Высокая усталостная стойкость. Достигается за счет дисперсно-армирующего действия стабилизирующей добавки, а также большого содержания вяжущего и низкой остаточной пористости.
Повышенная сдвигоустойчивость. Обусловлена более высоким, в сравнении со стандартным асфальтобетоном, статическим пределом текучести при сдвиге.
Низкая истираемость и стойкость к разрушающему воздействию шипованных автомобильных шин. Достигается за счет применения в составе щебеночно-мастичной смеси щебня из прочных горных пород, а также за счет высокого содержания мастики (асфальтовяжущего вещества).
Шероховатость покрытия и высокие фрикционные свойства (уровень сцепления дорожного покрытия с колесами). Способствует повышению безопасности движения транспортных средств на высоких скоростях.
Повышенная трещиностойкость. Хотя степень устойчивости щебеночно-мастичного асфальтобетонного покрытия к температурному трещинообразованию зависит в большей степени от состава щебеночно-мастичной смеси, устойчивость к усталостному трещинообразованию свойственна всем ЩМА.
Низкий уровень шума. Покрытия из ЩМА отличаются более низким уровнем шума от автомобильного движения чем обычные асфальтобетонные покрытия (в среднем на 4–5 дБ).

Совокупность вышеперечисленных преимуществ щебеночно-мастичного асфальтобетона позволяет существенно увеличить межремонтные сроки дорожного покрытия, повысить комфорт, качество и безопасность движения.

История создания щебеночно-мастичного асфальта

Щебеночно-мастичный асфальт был разработан в Германии в 60-х годах XX века. Возросшая интенсивность колееобразования, разрушение дорожного покрытия вследствие роста числа транспортных средств, а также активного использования шипованных автомобильных шин (также изобретенных в 60-х годах), положили начало разработкам и испытаниям нового дорожно-строительного материала.

На начальном этапе борьбы с разрушением асфальтированных покрытий и возросшей колейностью, проблемы решались заливкой дефектных участков специальной мастикой с последующей присыпкой щебнем и уплотнением. Отремонтированные таким образом участки покрытия показали высокую степень износостойкости. Но технология имела ряд существенных недостатков, а именно: высокую стоимость работ и низкую, по причине большого объема ручного труда, производительность.

Для устранения этих недостатков было принято решение перенести процесс приготовления смеси на стационарный асфальтобетонный завод. Однако, при транспортировке приготовленной на заводе щебеночно-мастичной смеси к объекту асфальтирования, появилась другая проблема — расслаивание смеси (вытекание битумного вяжущего с поверхности минерального заполнителя).

Ключом к решению этой проблемы стало применение стабилизирующей добавки на основе целлюлозных волокон. Оригинальный патент на идею использования натуральных целлюлозных волокон в качестве стабилизирующей добавки для щебёночно-мастичных смесей (препятствующей вытеканию вяжущего) был выдан 30 июля 1968 года строительной компании «Strabag SE».

В дальнейшем, при проведении многочисленных испытаний, неоднократно подтверждалось, что асфальтируемые с применением щебёночно-мастичных асфальтобетонных смесей дорожные покрытия обладают более высокими эксплуатационными характеристиками по сравнению с обычными асфальтобетонными. Закономерным итогом этого стало то, что в 1984 году в Германии был принят первый стандарт на применением ЩМА при выполнении работ связанных с асфальтированием верхних слоев дорожного покрытия.

В настоящее время, во многих странах мира щебеночно-мастичный асфальт широко используется в качестве материала для верхних защитных слоев дорожного покрытия. Щебеночно-мастичные смеси постепенно вытесняют другие типы асфальтобетонных смесей, предназначенные для устройства защитных и конструктивных слоев.

Государственный стандарт на ЩМА в Украине

В Украине первый стандарт на щебеночно-мастичный асфальт (ДСТУ Б В.2.7-127:2006) был принят в 2006 году. С 10 августа 2015 года приказом №191 Министерства регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства Украины введен в действие новый стандарт на ЩМАС и ЩМА ДСТУ Б.В.2.7-127:2015 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичный. Технические условия».

Стандарт распространяется на горячие щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси и щебеночно-мастичный асфальтобетон, которые применяются для устройства верхних слоев покрытия автомобильных дорог, аэродромов, мостов, улиц населенных пунктов, площадей, проездов, дорог и площадок промышленных предприятий.

Технология асфальтирования с применением щебеночно-мастичных смесей

Эксплуатационные характеристики и долговечность дорожного покрытия из ЩМА в значительной степени зависят от соблюдения правил и требований по транспортировке щебеночно-мастичного асфальта к объекту проведения работ, его укладке и качеству уплотнения.

Транспортировка ЩМА на объект. Доставка горячей щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси на объект должна проводиться самосвалами (по возможности, оборудованными системой подогрева кузова) с защитным водонепроницаемым тентом, препятствующим быстрому остыванию смеси и попаданию влаги.
Подготовка нижележащего слоя. Перед укладкой щебеночно-мастичного асфальта, поверхность нижележащего слоя очищают от пыли и грязи, после чего обрабатывают жидким битумом или битумной эмульсией (с помощью гудронатора). Если нижний слой асфальтированного покрытия имеет существенные дефекты, то перед укладкой ЩМА выполняется его фрезерование и укладывается выравнивающий слой асфальтобетонной смеси методом сплошного асфальтирования. При незначительных повреждениях проводится ямочный ремонт.
Укладка ЩМА.Работы по асфальтированию с применением щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси необходимо проводить в сухую погоду, при температуре воздуха не ниже 5 °С весной, и не ниже 10 °С — осенью. Толщина слоя и расход ЩМА при устройстве верхних слоев дорожных покрытий следующие:
- ЩМА-20 — толщина — 4–6 см, расход смеси — 100–150 кг/м 2
- ЩМА-15 — толщина —3–5 см, расход смеси — 75–125 кг/м 2
- ЩМА-10 — толщина — 2–4 см, расход смеси — 50–100 кг/м 2
Асфальтировать рекомендуется с помощью гусеничных асфальтоукладчиков оборудованных автоматической системой обеспечения ровности и поперечного уклона. Укладку щебеночно-мастичного асфальта желательно проводить на всю ширину проезжей части. Для получения максимально ровного покрытия, следует обеспечить непрерывность укладки ЩМА (с помощью мобильных перегружателей). Скорость укладки щебеночно-мастичной смеси должна быть не менее 2–3 метров в минуту.
Уплотнение ЩМА. На начальном этапе уплотнение щебеночно-мастичной смеси производится тяжелыми статическими гладковальцовыми катками с линейной нагрузкой от 22 до 30 кг/см 2 . Не рекомендуется применять вибрационные катки из-за высокой чувствительности щебеночно-мастичного асфальта к переуплотнению. Процедура уплотнения должна проводиться при как можно более высокой температуре смеси. Легкие и средние асфальтовые катки на начальном этапе уплотнения не применяются. Из-за высокой вероятности налипания смеси, исключается применение пневмоколесных катков.

Возможные дефекты связанные с нарушением технологии укладки ЩМА

Несоблюдение и нарушение правил транспортировки, укладки и уплотнения щебеночно-мастичной смеси, может приводить к появлению следующих дефектов:

Выступание битумного вяжущего на поверхности асфальтированного покрытия. Возникает в результате превышения нормы розлива битумной эмульсии или жидкого битума при подгрунтовке нижележащего слоя.
Появление мелких дугообразных трещин. Происходит вследствие низкой температуры смеси при ее уплотнении.
Появление широких трещин. Возникает из-за недостаточного прогрева выглаживающей плиты укладчика.
Недостаточная сдвигоустойчивость асфальтобетона. Возникает при использовании геосетки с неправильно подобранным размером ячеек.

Цены на щебеночно-мастичный асфальт и стоимость работ по его укладке

Производство щебеночно-мастичной смеси обходится примерно на 30–40 % дороже обычной асфальтобетонной смеси типа «А». Более высокая стоимость ЩМА обусловлена использованием большего количества битумного вяжущего и высококачественного щебня, а также применением дорогостоящих стабилизирующих добавок (которые, в большинстве своем импортные). По состоянию на июнь 2015 года стоимость одной тонны щебечно-мастичной смеси марки «ЩМАС-10 с добавкой Likomont» составляла — 2049 грн, а стоимость самой дорогой мелкозернистой асфальтобетонной смеси типа «А» — 1480 грн (цены ПАО «Асфальтобетонный завод» г. Киев на 10.06.2015 г.). Таким образом, разница в цене между обычной асфальтобетонной смесью и ЩМА — 38 %.

Стоимость укладки 1 м 2 щебеночно-мастичного асфальта в среднем на 10–20 % выше стоимости асфальтирования с применением обычного мелкозернистого асфальта. Разница в цене обусловлена тем, что укладка ЩМА является более технологичным, квалифицированным и трудоемким процессом, нежели традиционное асфальтирование. Таким образом, разница в цене устройства 1 м 2 обычного асфальтобетона и качественного дорожного покрытия из ЩМА может составлять 40–60 % (30–40 % — разница в цене материала и 10–20 % — разница в стоимости работ).

Тем не менее, несмотря на высокую стоимость самого материала и работ по его укладке, применение щебеночно-мастичного асфальта является экономически выгодным и оправданным, т. к. ЩМА может укладываться более тонким слоем и при этом имеет более длительный срок службы (в 2–3 раза больше обычного асфальтобетона), что снижает эксплуатационные затраты на содержание дороги.

Щебеночно-мастичный асфальтобетон

Особенности структуры щебеночно-мастичного асфальтобетона. Особенности национальных стандартов на материал. Физико-механические свойства щебеночно-мастичного асфальтобетона. Водонепроницаемость, сдвигоустойчивость и шероховатость устраиваемого покрытия.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	07.07.2014
Размер файла	999,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Строительные материалы»

на тему: Щебеночно-мастичный асфальтобетон

Особенности структуры щебеночно-мастичного асфальтобетона

Физико-механические свойства щебеночно-мастичного асфальтобетона

Особенности национальных стандартов на материал

В России за последние 10 лет при устройстве покрытий дорог с высокой грузонапряженностью находит все более широкое применение щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА). Популярность этого материала обусловлена его специфическими транспортно-эксплуатационными показателями, включая комфортабельные и безопасные ездовые качества, сопротивляемость внешним воздействиям, стабильность и долговечность слоя и пр.

Столь резкому увеличению объемов способствовали положительные заключения авторитетных комиссий из представителей ДСД «Центр», «Центр-дорконтроль», ФГУП «Союздорпроект», ФГУП «Союздорнии», АО «Центро-дорстрой» и др., подтверждающие технологические и эксплуатационные преимущества покрытий из ЩМА в сравнении с традиционными асфальтобетонами. Выводы о хорошем состоянии покрытий из ЩМА были сделаны на основании результатов регулярных обследований состояния автомагистралей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.

С учетом положительного опыта Росавтодором РФ принято решение о расширенном применении щебеночно-мастичного асфальтобетона на федеральных дорогах России при условии обязательного научно-технического сопровождения строительства. За истекший период накоплен богатый зарубежный и отечественный опыт применения щебеночно-мастичных асфальтобетонов при устройстве верхних слоев дорожных покрытий с шероховатой поверхностью. В настоящем реферате отражены наиболее важные аспекты этого весьма перспективного направления развития дорожной технологии.

Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) – это горячая асфальтобетонная смесь, состоящая из щебеночного каркаса, в котором все пустоты между крупным щебнем заполнены смесью битума с дробленым песком и минеральным порошком. Основное отличие ЩМА от обычных асфальтобетонов заключается в его жёсткой каркасной структуре в слое покрытия. Такая структура обеспечивает передачу нагрузки с поверхности в нижележащие слои через непосредственно контактирующие друг с другом отдельные крупные частицы каменного материала. Тем самым достигается существенное снижение деформаций слоя покрытия как в продольном, так и в поперечном направлениях. В ЩМА основную структуру составляет крупный щебень, а мелкий служит только для образования мастики, заполняющей межкаменное пространство в щебеночном каркасе. При этом объем незаполненного пространства составляет не более 3. 5%.

ЩМА представляет собой самостоятельную разновидность асфальтобетонов, одновременно обеспечивающую водонепроницаемость, сдвигоустойчивость и шероховатость устраиваемого покрытия. В отличие от асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128-97 ЩМА характеризуется повышенным содержанием щебня и битума (до 80 % и 7,5 % по массе соответственно) с остаточной пористостью до 1 %. Для удержания на поверхности щебня такого количества свободного битума, в особенности на стадии производства работ, необходимо обязательное присутствие в смеси стабилизирующих волокнистых добавок. Процесс приготовления и укладки ЩМА технологичен и не требует специального оборудования за исключением агрегата подачи и дозирования добавки. Оригинальный компонентный состав позволяет укладывать материал механизированным способом тонкими слоями, снижая удельный расход смеси на квадратный метр покрытия. Поэтому в сравнении с традиционными асфальтобетонами ЩМА становится рентабельным, хотя и готовится из более дорогого исходного сырья. Безусловным достоинством ЩМА к тому же является низкий уровень расходов по ремонту и содержанию покрытия. Щебеночно-мастичный асфальтобетон впервые был разработан в середине 1960-х годов в Германии и получил название «Splittmastixasphalt» (SMA), соответственно в английской транскрипции – «Stone Mastic Asphalt» и в американской – «Stone Matrix Asphalt». Он появился как следствие борьбы дорожных служб с интенсивным разрушением дорожного полотна и колее образованием

на дорогах в связи с ростом автомобильного движения. В 1984 году на применение SMA введен национальный стандарт. В России первые опытные участки с покрытиями из ЩМА появились в 2000 году на дорогах М-4 «Дон», М-1 «Беларусь».

Особенности структуры щебеночно-мастичного асфальтобетона

щебеночный мастичный асфальтобетон стандарт

В структурном отношении щебеночно-мастичный асфальтобетон отличается от других типов смесей на столько, что его относят к самостоятельной группе дорожно-строительных материалов. Принципиальное различие обнаруживается уже на макро- и микроструктурном уровне при формировании минерального остова асфальтобетона. В частности, если подбор зернового состава традиционных асфальтобетонов основан на принципе плотных смесей, т.е. получении наибольшей плотности материала после его уплотнения, то в ЩМА это правило не действует. На рис. 1 показано, что кривые зернового состава минеральной части ЩМА существенно отклоняются от аналогичных кривых для плотных смесей.

Сравнение зерновых составов ЩМА с плотным асфальтобетоном тип А и высокоплотным асфальтобетоном по ГОСТ 9128 -97:

1 – плотный асфальтобетон тип А; 2 – высокоплотный асфальтобетон; 3 – щебеночно-мастичный асфальтобетон.

Вторая отличительная черта ЩМА от обычного асфальтобетона заключается в ужесточении допуска на размер применяемого щебня. Это обусловлено наличием в щебеночном скелете большого объема пустот, заполняемых битумной мастикой. В свою очередь мастика готовится на основе зерен крупностью до 2,5 мм с содержанием минерального порошка в пределах 8-13 %. Каркас или макроструктуру смесей составляет фракционированный (одномерный) щебень кубовидной формы размером 5-10 мм, 10-15 мм или 15-20 мм в количестве 70-80 % по массе. Именно наличие в зерновом составе двух составляющих позволяют ЩМА одновременно обеспечивать оптимальную плотность, повышенную шероховатость поверхности и низкую водонепроницаемость слоя

Текстура поверхности асфальтобетона: а) – плотный асфальтобетон; б) – щебеночно-мастичный асфальтобетон.

При проектировании смесей следует стремиться к тому, чтобы макро-уровневая составляющая (крупная, промежуточная и часть мелкой) была представлена узкими фракциями щебня и частично отсевами дробления, подобранными по принципу непрерывной гранулометрии. За счёт жёсткой пространственной системы, когда зёрна щебня имеют между собой непосредственный контакт, проявляется повышенная сдвигоустойчивость ЩМАС и устойчивость против образования колеи (см. рис. 3), вследствие чего они рекомендуются для применения в условиях тяжёлого и интенсивного движения автомобилей.

Схема передачи колесной нагрузки: а) – асфальтобетон по ГОСТ 9128 -97; б) – щебеночно-мастичный асфальтобетон.

Физико-механические свойства щебеночно-мастичного асфальтобетона

Для лучшего понимания структурных особенностей ЩМА произведено экспериментальное сравнение его физико-механических свойств со свойствами плотного асфальтобетона типа А и высокоплотного асфальтобетона (ВПА), наиболее часто применяемых в России в подобных дорожных условиях. Каркасный асфальтобетон типа А используют на дорогах для повышения сдвигоустойчивости и шероховатости покрытий с 1967 года. В соответствии с последней редакцией ГОСТ 9128 его минеральная часть содержит 50-60 % щебня крупнее 5 мм, а количество минерального порошка ограничено пределами 4-8 % по массе. Высокоплотный асфальтобетон разрабатывался с целью одновременного повышения сдвигоустойчивости, водо- и морозостойкости покрытий. Он включает 55-65 % щебня, необходимого для создания каркаса, мелкий песок и минеральный порошок в количестве 10-16 %. Зерновые составы сопоставляемых асфальтобетонных смесей с максимальной крупностью зерен 15 мм приведены на рис. 4.

Рис 4. Зерновые составы сопоставляемых асфальтобетонов

Для оптимизации показателей физико-механических свойств каждого асфальтобетона смеси готовили при различном содержании битумного вяжущего с шагом варьирования 0,5 % от массы минеральной части. В результате лабораторных испытаний образцов было установлено следующее. Пористость минерального остова ЩМА оказалась выше, чем у асфальтобетона типа А и значительно выше ВПА. При этом плотный и высокоплотный асфальтобетоны подчиняются известному правилу створа, обнаруживая оптимальное содержание битумного вяжущего при минимальных значениях пористости минерального остова. ЩМА, напротив, характеризуется ростом содержания вяжущего в смеси от 5 до 6,5 % пропорционально увеличению пористости минерального остова с 16 до 18 %.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Зависимость пористости минерального остова асфальтобетонов от содержания вяжущего

Остаточная пористость всех асфальтобетонов имеет общую тенденцию к снижению по мере увеличения количества битума (см. рис. 6). Однако у ЩМА этот процесс выражен намного слабее, чем у типа А или ВПА. В частности, при изменении содержания битума в смеси на 1 % остаточная пористость изменяется на 5 % у высокоплотного, на 3 % у плотного, а у щебеночно-мастичного асфальтобетонов всего на 1 %. Аналогично изменяются и показатели водонасыщения асфальтобетонов – увеличение количества вяжущего на 1 % вызывает снижение водонасыщения на 3 % у асфальтобетона типа А и на 1 % у образцов из ЩМА.

Рис.6. Зависимость остаточной пористости асфальтобетонов от содержания вяжущего

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полученные результаты свидетельствуют о том, что структура ЩМА ориентирована на раздвижку минерального остова и присутствие в уплотненном материале слабоструктурированного и объемного битума. Более толстые пленки асфальтового вяжущего, с одной стороны, приближают ЩМА по свойствам к литому асфальтобетону. В то же время по степени структурирования битума минеральным порошком, содержанию щебня и поровой структуре эти составы не сопоставимы. Показатели прочности при сжатии у щебеночно-мастичного асфальтобетона оказались самыми низкими (см. рис.7). Независимо от содержания вяжущего прочность ЩМА также не подчиняется правилу створа, и характерные для обычных асфальтобетонов пики на кривой ЩМА отсутствуют. При этом если максимум прочности у высокоплотного асфальтобетона обнаруживается при остаточной пористости 2,5 %, у асфальтобетона типа А – при 3,5 %, то у ЩМА он не проявляется во всем регламентируемом диапазоне значений остаточной пористости остаточной пористости

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.Зависимость прочности при сжатии от остаточной пористости асфальтобетонов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сцепление при сдвиге при температуре + 50 °С и коэффициент внутреннего трения. Подобные зависимости были установлены для показателя когезионного сцепления асфальтобетонов, представленные на рис. 8. Этот показатель у щебеночно-мастичного асфальтобетона также значительно ниже, чем у асфальтобетона типа А. Сцепление ЩМА при сдвиге неуклонно снижается по мере повышения содержания вяжущего от 5 до 6,5 % и экстремум этой зависимости также отсутствует. Присутствие объемного битума в ЩМА способствует увеличению его пластической деформативности при растяжении, но в то же время приводит к резкому снижению когезионной прочности материала, особенно при положительных температурах. Аналогичные данные были получены и за рубежом. Например, на графиках зависимостей относительной жесткости от остаточной пористости асфальтобетонов экстремум, характерный для других видов смесей, у ЩMA не обнаружен. Исходя из высоких требований к сдвигоустойчивости дорожных и аэродромных покрытий, низкий показатель когезионного сцепления щебеночно-мастичного асфальтобетона при сдвиге должен компенсироваться высоким и стабильным внутренним трением минерального остова. Именно это условие было принято за основу при обосновании требований к стандартным показателям физико-механических свойств щебеночно-мастичных асфальтобетонов, в том числе к пределу прочности при сжатии при температуре 50 °С.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8. Зависимость сцепления асфальтобетонов при сдвиге от содержания полимерно-битумного ПБВ-90

При правильно подобранном составе щебеночно-мастичный асфальтобетон обладает устойчивым минеральным составом, который формируется на основе одномерного кубовидного щебня. На рис. 9 представлены экспериментальные данные о внутреннем трении асфальтобетонов различных типов. Если у асфальтобетона типа А коэффициент внутреннего трения постоянно и существенно снижается по мере увеличения содержания вяжущего, то у щебеночно-мастичного асфальтобетона он практически не зависит от содержания вяжущего и значительно выше по абсолютному значению. Таким образом, структура ЩМА оптимально сочетает максимальную жесткость в условиях трехосного сжатия и сдвига и, одновременно, максимальную податливость и высокую деформативность материала при растяжении. Исходя из условий напряженно-деформированного состояния дорожных покрытий при эксплуатации, эти два противоположных качества асфальтобетона особенно важны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 9. Зависимость внутреннего трения от содержания вяжущего

Особенности национальных стандартов на материал

Многолетние исследования немецких специалистов позволили выработать действующие в настоящее время технические требования к смесям и асфальтобетону типа SMA (см. табл. 1).

Требования к щебеночно-мастичному асфальтобетону по нормам ZTV Asphalt-StB 94 (Германия)

К вопросу обеспечения качества щебеночно-мастичных асфальтобетонов

Афиногенов, О. П. К вопросу обеспечения качества щебеночно-мастичных асфальтобетонов / О. П. Афиногенов, А. Ю. Дуреева, В. В. Кузьмин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2012. — № 4 (39). — С. 18-20. — URL: https://moluch.ru/archive/39/4518/ (дата обращения: 05.02.2022).

Со времени введения в действие на территории России межгосударственного стандарта ГОСТ 31015-2002 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия» накоплен определенный опыт применения этого материала.

Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) – это горячая асфальтобетонная смесь, состоящая из щебеночного каркаса, в котором все пустоты между крупным щебнем заполнены смесью битума с дробленым песком и минеральным порошком. Основное отличие ЩМА от обычных асфальтобетонов заключается в его жесткой каркасной структуре в слое покрытия. Такая структура обеспечивает передачу нагрузки с поверхности в нижележащие слои через непосредственно контактирующие друг с другом отдельные крупные частицы каменного материала. Тем самым достигается существенное снижение деформаций слоя покрытия. В ЩМА основную структуру составляет крупный щебень, а мелкий служит только для образования мастики, заполняющей межкаменное пространство в щебеночном каркасе. При этом объем незаполненного пространства составляет не более 3 . 5%.

ЩМА имеет ряд преимуществ по сравнению с покрытиями из асфальтобетона типа А или Б по ГОСТ 9128-2009:

– более высокая устойчивость к разрушениям от транспортных средств и климатических воздействий;

– высокая сдвигоустойчивость, что существенно снижает возможность возникновения сдвиговых дефектов при высоких нагрузках (неровности и колеобразование);

– повышение долговечности покрытия;

– более высокие эксплуатационные характеристики покрытия (в первую очередь, высокий и стабильный коэффициент сцепления колеса автомобиля с покрытием) и др.

Стоимость смеси для ЩМА больше, чем стоимость традиционной асфальтобетонной смеси на 30. 35%, но в покрытии используется слой ЩМА на 35..40% меньше, что обеспечивает снижение расхода смеси. Поэтому стоимости сравниваемых покрытий практически равны. При должном качестве строительства, применение ЩМА обеспечивает снижение затрат на содержание и ремонт дорожных покрытий в 2. 4 раза, повышение их долговечности в 2. 3 раза.

Высокие эксплуатационные характеристики покрытий из ЩМА подтверждены специалистами российских научно-исследовательских и дорожных организаций, мировым опытом применения.

На территории Кемеровской области щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси применяют около 10 лет, на дорогах регионального и межмуниципального значения, городских дорогах и улицах. С целью оценки эффективности ЩМА в условиях Сибири были выполнены сравнительные испытания участков дорог с покрытиями из ЩМА-15 и асфальтобетона типа Б, II марки по ГОСТ 9128-97* (традиционный вариант устройства покрытия) по следующим параметрам: износ покрытия; колейность; выкрашивание асфальтобетона; коэффициент сцепления. К моменту обследования покрытия эксплуатировались 3-5 лет, их устройство было выполнено одной организацией.

Испытания выполнялись в сухую погоду, при температуре воздуха около +20 0 С, на чистом покрытии. Использовались поверенные средства измерений, аттестованное в установленном порядке испытательное оборудование, нормированные методики. Общие выводы по результатам исследований приведены ниже.

Слои из ЩМА обладают значительно большей сдвигоустойчивостью. Колея на покрытии из ЩМА образуется только на участках с низкой скоростью движения транспортных средств и слабым основанием. На бетонных основаниях колея практически отсутствует.

На покрытиях из асфальтобетона типа Б по ГОСТ 9128-97* колейность образуется на всем протяжении дороги, при этом на участках с низкой скоростью движения размер колей в 3-5 раз больше, чем на ЩМА.

Поверхность покрытий из ЩМА мало подвержена шелушению, происходит только скалывание зерен крупных щебенок. Асфальтобетон типа Б в ходе эксплуатации дорог изменяет текстуру поверхности значительно быстрее, он шлифуется, теряя шероховатость, что приводит к снижению коэффициента сцепления колеся автомобиля с покрытием. Причем на некоторых участках дорог традиционный асфальтобетон требует замены или устройства защитного слоя.

ЩМА обладает высокой трещиностойкостью. В ходе обследования на покрытиях из ЩМА зафиксированы в основном «отраженные» трещины, их дальнейшего развития не зафиксировано. На покрытиях из асфальтобетона типа Б, помимо появления «отраженных» трещин, наблюдается образование разветвляющихся, а также мелких волосяных трещин.

Структура ЩМА более плотная. Мастика обеспечивает практически водонепроницаемую структуру асфальтобетона, что не только увеличивает долговечность покрытия, но, уменьшая поступление влаги в основание, обеспечивает сохранение прочности и повышает долговечность всей дорожной одежды. За счет мастики создается эффект самозалечивания мелких трещин.

Обследования выявили значительно более высокие транспортно-эксплуатационные показатели покрытий, устроенных из ЩМА. Так, они обеспечивают стабильный коэффициент сцепления колеса автомобиля с покрытием не менее 0,6, снижение колейности на 30-50% (по сравнению с асфальтобетонным типа Б). Опыт применения ЩМА на территории Кемеровской области выявил также значительно большую долговечность покрытий из него. Например, общий объем дефектов на покрытии через 4-5 лет эксплуатации на превышает 0,1% от всей площади. В таблице приведены данные о динамике изменения значений коэффициента сцепления на одном из участков автомобильной дороги «Новосибирск – Ленинск-Кузнецкий – Кемерово – Юрга».