Разрушение водой – это один из основных факторов, которые определяют долговечность асфальтового покрытия. Особенно актуально это для нашей страны, где дорожное покрытие заливается и дождями в теплое время года, и талой водой в межсезонье.
Дело в том, что даже после уплотнения катком в толще материала остаются пустоты, не заполненные ни минеральным наполнителем, ни битумом – их называют порами. Они бывают открытыми, и в таком случае в них попадает влага из окружающей среды.
По пористости асфальт делится на четыре вида:
- Высокоплотный (содержание пустот – не более 2,5% от общего объема)
- Плотный (от 2,5% до 5%)
- Пористый (от 5% до 10%)
- Высокопористый (от 10% до 18%)
Молекулы воды просачиваются под пленку вяжущего вещества, которая обволакивает зерна наполнителя. Из-за этого связи между компонентами смеси разрушаются, и битум начинает отслаиваться. В результате из покрытия выпадают крупные зерна щебня, оно быстро истирается и покрывается выбоинами.
Агрессивное действие воды проявляется и зимой, когда влага в порах замерзает и расширяется.
К водно-физическим же свойствам асфальта относятся:
- Водонасыщение
- Набухание
- Водостойкость
- Водопроницаемость
Ниже мы остановимся на каждом из них. А в заключительном разделе поговорим о том, какие существуют способы улучшить этот комплекс показателей.
Водонасыщение
Эта характеристика показывает, сколько воды может впитать асфальт. Она прямо связана с его пористостью – а если быть точнее, с объемом открытых пор.
На это свойство влияют такие факторы:
- Зернистость асфальтобетонной смеси (АБС)
Чем крупнее минеральные частицы, тем сложнее их плотно подогнать друг к другу. Поэтому в крупнозернистом асфальте образуется больше пустот, чем в мелкозернистом. А из песчаных смесей получаются самые плотные покрытия. - Соотношение компонентов смеси
Чем выше содержание песка, минерального порошка и битума в смеси, тем лучше заполняются пустоты между щебнем. - Качество уплотнения асфальта при укладке
В ходе укатки дорожное покрытие приобретает проектную плотность, содержание воздушных пустот в нем резко сокращается. Но если укладывалась остывшая смесь или каток сделал слишком мало проходов, то асфальтобетон останется недоуплотненным и пористым.
Определяется водонасыщение путем сравнения масс двух образцов асфальта: сухого и насыщенного водой. Оно выражается в процентах по объему. Полученное значение должно находиться в пределах, установленных ГОСТом 9128-2013. В противном случае материал считается некачественным и использовать его в дорожном строительстве нельзя.
Верхние пределы водонасыщения для различных видов асфальта такие:
- Для литых – не более 7%
- Для горячих плотных и высокоплотных – не более 5%
- Для горячих пористых и высокопористых – не более 10-18%
- Для холодных – не более 9%
Набухание
Это свойство асфальта увеличиваться в объеме в водонасыщенном состоянии.
На первый взгляд может показаться странным, что такой показатель вообще замеряется. Ведь жители городов отлично знают, что дороги и тротуары во время дождя прекрасно сохраняют свою форму. И действительно, набухает асфальт незначительно. Невооруженным взглядом разницу вы не заметите.
Но тем важнее отслеживать этот показатель. Ведь превышение нормы говорит о низком качестве материала.
Повышенное набухание может быть вызвано:
- Слабым сцеплением битума с зернами наполнителя
Если АБС отличается низкой внутренней адгезией, то битумная пленка легко отрывается от минеральных частиц, а образующиеся пустоты заполняются водой. В результате разрушается структура асфальтобетона. - Гигроскопичностью минерального порошка
Этот компонент смеси может иметь свойство активно притягивать и впитывать влагу из окружающей среды. Это также приводит к снижению прочности асфальта и его быстрому разрушению. - Загрязнением глинистыми или органическими частицами
В качестве наполнителя АБС используются песок и щебень, в которые при добыче на карьерах могут попадать примеси глины и мельчайших глинистых частиц. А речной песок частенько содержит примеси ила. Все эти включения разбухают в воде и негативно сказываются на качестве асфальтобетона.
В норме набухание не превышает 0,5-2% от объема асфальта. И чем качественнее покрытие, тем ниже должно быть это значение.
Набухание косвенно зависит от пористости и водонасыщения. Ведь чем больше воды поглощает материал, тем сильнее будет выражено ее негативное воздействие.
Водостойкость
Она характеризует способность асфальта сохранять свои механические свойства в водонасыщенном состоянии.
На водостойкость влияют:
- Степень сцепления битума с зернами наполнителя
- Количество открытых пор в асфальте
Водостойкость связана обратной зависимостью с набуханием. Чем больше асфальт увеличивается в объеме при контакте с водой, тем быстрее он теряет свою прочность.
Это свойство измеряется двумя показателями:
- Коэффициентом водостойкости Kв
- Коэффициентом водостойкости после длительного водонасыщения Kвд
Для их вычисления определяют предел прочности асфальтобетона при сжатии для сухого и водонасыщенного образца, который предварительно замачивают на 1-1,5 часа или 15 суток. Соотношение двух значений – это и есть коэффициент водостойкости.
Данный показатель нормируется для горячих АБС:
- Плотные асфальты
Kв – не менее 0,7
Kвд – не менее 0,6 - Пористые асфальты
Kв – не менее 0,6
Kвд – не менее 0,5
Для холодных смесей коэффициент водостойкости не определяется.
Водопроницаемость
Эта характеристика определяет способность асфальтобетона пропускать через себя воду. Она напрямую связана с пористостью готового дорожного покрытия. Плотные разновидности асфальтобетона практически полностью водонепроницаемы, тогда как пористые могут в разной степени впитывать влагу и пропускать ее к нижним слоям.
Данный показатель для асфальтобетона ГОСТом специально не нормируется. В контексте обычного дорожного строительства и благоустройства он не имеет большого значения.
Но есть одна сфера, в которой к нему предъявляются особо строгие требования – это обустройство покрытий на мостах. Здесь нужен действительно водонепроницаемый материал, через который на основание не будет просачиваться влага.
При этом о водопроницаемости асфальта судят по значениям его пористости и водонасыщения:
В мостовом строительстве используются литые АБС и особые виды асфальта с добавками, которые позволяют добиться наилучших водно-физических свойств. Мы подробно рассмотрим их в следующем разделе.
Как улучшить водные свойства асфальта
Мы рассмотрели четыре водно-физических характеристики асфальтобетона. Вы уже наверняка заметили, что они тесно связаны друг с другом.
Все эти характеристики зависят от двух основных факторов:
- Сцепления битума с минеральным наполнителем
- Содержания воздушных пустот в асфальте
Это значит, что улучшение одного свойства (например, водонасыщения) благотворно скажется и на остальных трех. Это очень удобно, если вам нужен хороший водостойкий и водонепроницаемый материал.
Для этих целей используются особые разновидности асфальта:
- Литой асфальтобетон
Это вид АБС, который получается путем увеличения доли битума и минерального порошка и разогрева смеси до 180-220°С. Такой материал можно, в прямом смысле слова, заливать на подготовленный участок – настолько он текучий и пластичный. Литой асфальт не требует уплотнения, а при охлаждении образует монолитное водонепроницаемое покрытие. Такой материал стоит дорого и используется в основном при обустройстве мостов. - Полимерасфальтобетон
Полимерные вещества вносятся в битум и структурируют его. Благодаря этому уменьшается пористость, а значит – улучшается сопротивление асфальта разрушению водой. - Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА)
Это очень крепкий материал, прочность которому придает повышенное содержание щебня. Но оно, как мы знаем, влечет за собой высокую пористость. В качестве компенсации в него вносят волокнистые добавки – например, целлюлозные. Такая модификация позволяет получить жесткий щебеночный асфальт, который в то же время имеет высокую плотность и хорошие водно-физические показатели. - Резиноасфальтобетон
Такая разновидность получается путем добавления в смесь мелкой резиновой крошки. Прорезиненный асфальт – как его еще называют – не только отличается высокой водостойкостью и водонепроницаемостью, но и отлично переносит высокие нагрузки. А в качестве бонуса – он неплохо поглощает шум от движущегося транспорта.
Группа водно-физических свойств используется для оценки того, насколько эффективно асфальт сопротивляется разрушению дождевой и талой водой. К ней относятся водонасыщение, набухание, водостойкость и водопроницаемость. Два главных фактора, которые определяют все вышеперечисленные характеристики – это внутренняя адгезия и пористость покрытия. Соответственно, все способы улучшения водных свойств асфальта направлены на увеличение сцепления между компонентами смеси и уменьшение объема воздушных пустот.
Полную версию данной статьи вы найдете на нашей странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#асфальт #асфальтобетон #асфальтовое покрытие #асфальтобетонное покрытие #асфальтированное покрытие #свойства асфальта #водно-физические свойства асфальта #асфальт и вода #характеристики асфальта #полезные советы
