Асфальт (асфальтобетон) – это сложный материал, широко востребованный в дорожном строительстве и работах по благоустройству территорий. Он обладает целым рядом свойств, которые так или иначе определяют его качество и срок службы.
Требования к характеристикам асфальтобетонных смесей различных типов и марок установлены в ГОСТ 9128-2013. Там же перечислены обязательные пункты документа о качестве, который выдается потребителю на каждую партию заказанной асфальтобетонной смеси (АБС).
В этой статье мы кратко рассмотрим все свойства и характеристики, которые определяются для асфальтобетона и АБС. Мы поговорим о том, какой практический смысл они имеют, от чего зависят и как могут быть изменены на этапе производства или укладки.
Итак, все характеристики асфальта можно разделить на 7 групп:
В этой статье мы коротко рассмотрим водно-физическую, теплофизическую и химическую группы. С первыми двумя группами вы можете ознакомиться вот в этой статье.
Водно-физические свойства асфальта
Эти свойства характеризуют степень разрушительного воздействия воды на асфальтобетон.
К ним относятся:
Давайте кратко рассмотрим каждое из них.
Водонасыщение асфальта
Это способность материала вбирать влагу в поры и трещины. Показатель измеряется путем сравнения массы сухих и напитанных водой образцов асфальтобетона.
Водонасыщение строго нормируется ГОСТом 9128-2013. Дело в том, что при замерзании вода расширяется в объеме. Соответственно, если дорожное покрытие впитывает много влаги, то зимой оно будет деформироваться и трескаться.
Как мы уже отмечали, этот показатель напрямую зависит от пористости. Чем больше пустот в материале, тем больше воды он может впитать. Максимально допустимое содержание влаги в готовом асфальтобетоне варьируется в пределах 3-5% для плотных смесей, 4-10% – для пористых и 10-18% – для высокопористых.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Водонасыщение асфальта.
Набухание асфальта
Это свойство материала увеличиваться в объеме в водонасыщенном состоянии. В принципе, данная характеристика хорошо знакома всем: этот принцип используется, например, при производстве фигурок и игрушек, которые увеличиваются в воде.
Набухание асфальтобетона высчитывается путем сравнения его объемов в сухом виде и после насыщения влагой. В норме оно не должно превышать 0,5-1,5% (в зависимости от пористости и марки материала). Завышенный показатель может говорить о наличии в смеси большого количества глинистых, илистых и органических примесей или недостаточном уплотнении покрытия.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Набухание асфальта.
Водостойкость асфальта
Свойство показывает, насколько прочность материала изменяется в водонасыщенном состоянии.
Для асфальтобетона важны две характеристики:
- Коэффициент водостойкости
- Коэффициент водостойкости после длительного водонасыщения
Они рассчитываются схожим образом. Для анализа берутся сухие образцы материала и образцы, пропитанные влагой (в течение нескольких часов или 15 суток соответственно). Для каждого из них замеряется предел прочности при сжатии. Соотношение полученных показателей – это и есть коэффициент водостойкости. Она варьируется в пределах от 0,60 до 0,95 в зависимости от марки асфальта. Чем выше показатель, тем лучше качество материала.
Это свойство также зависит от набухания и водонасыщения. Дело в том, что влага в порах асфальта со временем разрушает связи между зернами наполнителя и битумом. Следовательно, чем больше воды вбирает материал, тем быстрее он разрушается.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Водостойкость асфальта.
Водопроницаемость асфальта
Водопроницаемость материала – это способность покрытия пропускать через себя влагу к нижним слоям.
В принципе, любой асфальт достаточно водонепроницаем. В этом можно легко убедиться и без лабораторных испытаний. Нужно только выйти на улицу после дождя и увидеть, что лужи на дорогах не впитываются в покрытие.
Как правило, данный показатель для асфальтобетона специально не замеряется. Исключение – это строительство мостов. В этом случае инженерам важно знать, что через покрытие точно не будет просачиваться влага. Ведь от нее будут ржаветь стальные элементы конструкции. Поэтому в мостовом строительстве используются специальные виды асфальтобетонных смесей с добавлением активированных минеральных порошков или поверхностно-активных веществ (ПАВ). Благодаря им покрытие становится полностью водонепроницаемым.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Водопроницаемость асфальта.
Если же вам интересно прочитать подробнее об этой группе характеристик, рекомендуем ознакомиться с нашей статьей Водно-физические свойства асфальта.
Теплофизические свойства асфальта
Эта группа характеристик показывает, как тепловая энергия из окружающей среды влияет на качества асфальтобетонного покрытия. Они особенно актуальны для регионов с жарким или, наоборот, холодным климатом.
К этой группе свойств относятся:
Коротко о них – далее.
Теплопроводность асфальта
Этот показатель характеризует способность материала проводить тепло от более горячих участков к холодным.
Теплопроводность асфальтобетона зависит от ряда факторов:
- Пористости
Чем больше пустот в материале, тем хуже он проводит тепло. - Степени насыщения водой
Чем больше в порах асфальта влаги, тем лучше он проводит тепло. - Степени уплотнения
Чем лучше утрамбовано и укатано покрытие, тем лучше оно проводит тепло.
Что же лучше для асфальтобетона – высокая или низкая теплопроводность? На этот вопрос сложно ответить однозначно.
С одной стороны, высокая теплопроводность обеспечивает равномерное распределение температуры в верхних и нижних слоях материала. А многие характеристики асфальтобетона зависят именно от его температуры. Другими словами, чем выше теплопроводность асфальта, тем равномернее нагреваются и охлаждаются различные его участки – тем стабильнее он проявляет свои качества.
С другой стороны, при строительстве дорог на пучинистых грунтах высокая теплопроводность – это минус. Дело в том, что пучинистые грунты при замерзании расширяются и деформируют асфальтовое покрытие. Поэтому при строительстве дорог на таких участках важно не допустить промерзания нижних слоев. Для этого производятся специальные смеси с пониженной теплопроводностью, которые удерживают тепло в земле.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Теплопроводность асфальта.
Теплоемкость асфальта
Под теплоемкостью понимают количество тепла, необходимое для того, чтобы изменить температуру материала на один градус. Другими словами, чем выше теплоемкость, тем медленнее нагревается материал и тем дольше он сохраняет тепло.
Как это проявляется на практике? Средняя удельная теплоемкость асфальта достаточно высокая – от 920 до 2100 Дж/(кг*К). Это значит, что в течение дня он активно нагревается, а ночью отдает накопленное тепло в воздух, играя роль своеобразного обогревателя. Именно поэтому в заасфальтированных городах летом обычно жарче, чем на природе – они просто не успевают охлаждаться.
Специальные методы изменения теплоемкости асфальтобетона в России пока не применяются. Однако в странах Северной Америки и Западной Европы разрабатываются инновационные смеси, к преимуществам которых относится, в том числе, и низкая теплоемкость. В качестве примера такого материала можно привести стеклоасфальтобетон (glassphalt) – асфальт с добавлением стеклянной крошки.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Теплоемкость асфальта.
Тепловое (температурное) расширение асфальта
Это свойство материала изменять свой объем при изменении его температуры. В случае с асфальтобетоном речь идет в первую очередь о расширении при нагреве.
Тепловое, или температурное расширение связано с показателями теплопроводности и теплоемкости. Достаточно высокая теплопроводность асфальтобетона обеспечивает равномерное удлинение покрытия на всей его площади. А от теплоемкости конкретной смеси зависит, насколько быстро она будет увеличиваться в объемах.
Тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения, который зависит от типа смеси и марки битума. Для асфальтобетона он варьируется в пределах от 0,00003 до 0,00007.
Эта характеристика особенно актуальна при укладке асфальта на основание из другого материала – например, цементобетона. Если показатели расширения нижнего и верхнего слоя сильно различаются, то в покрытии очень скоро начнут образовываться трещины.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Тепловое расширение асфальта.
Если вам интересно прочитать подробнее об этой группе характеристик, рекомендуем ознакомиться с нашей статьей Теплофизические свойства асфальта.
Химические свойства асфальта
Эта небольшая группа свойств характеризует изменения асфальтобетона в ходе реакций с другими веществами – водой и химикатами.
К ним относятся:
- Растворимость в воде
- Химическая стойкость
Давайте остановимся на каждом свойстве чуть подробнее.
Растворимость асфальта в воде
Асфальтобетон представляет собой смесь минерального наполнителя (щебень, гравий, песок, отсев, минеральный порошок) и битума. Эти компоненты не растворимы в воде – следовательно, и сам материал устойчив к растворению.
Однако тут нужно отметить важное исключение. Оно касается песчаных асфальтов, которые используются для обустройства тротуаров и дорог с низкой нагрузкой. Дело в том, что они часто производятся на основе кварцевого песка, который слабо сцепляется с битумом – от этого страдает прочность покрытия. Для решения этой проблемы песок активируют гашеной известью, которая повышает его адгезию и облегчает перемешивание смеси. Вот только известь хорошо растворяется в воде и со временем вымывается из покрытия. В результате асфальтобетон теряет свою прочность, становится хрупким и разрушается.
Этот момент стоит учесть при заказе материала. Если вы планируете укладывать асфальт на участке с высокой влажностью, то смесь на основе кварцевого песка лучше не рассматривать.
Химическая стойкость (коррозионная устойчивость) асфальта
Это способность материала сопротивляться воздействию агрессивных химических веществ.
Данная характеристика асфальта особенно актуальна в регионах со снежными зимами. Ведь в это время дороги и тротуары активно обрабатываются противогололедными реагентами. В их состав входят соли, которые проникают в поры покрытия и разрушают связи между битумом и минеральным наполнителем. В результате снижается прочность асфальтобетона и ускоряется его износ.
Исследования показывают, что и традиционные, и современные антигололедные составы разъедают асфальт. Разница заключается только в том, что первые это делают быстрее. Соответственно, для продления срока службы дорог нужно не только создавать более щадящие реагенты, но и повышать химическую стойкость самого асфальтобетона.
Это достигается за счет внесения добавок:
- Адгезионных поверхностно-активных веществ (ПАВ) или извести
Они повышают адгезию наполнителя с битумом, благодаря чему связи между зернами лучше выдерживают действие реагентов. - Цемента
Цемент наносится тонким слоем на поверхность асфальта и заполняет оставшиеся поры, не давая химикатам проникнуть внутрь покрытия. - Технической серы
Без нагрева сера достаточно инертна и почти не вступает в реакции с другими веществами. В асфальтобетонной смеси она обволакивает зерна наполнителя и защищает их от воздействия химикатов.
Если вам интересно прочитать подробнее об этой группе характеристик, рекомендуем ознакомиться с нашей статьей Химические свойства асфальта.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.