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 последние две группы. С первыми двумя группами вы можете ознакомиться вот в этой статье. Про водно-физическую, теплофизическую и химическую группы читайте вот в этой статье.
Механические свойства асфальта
Эти показатели определяют способность готового асфальтобетона выдерживать нагрузки разного характера и направленности. Соответственно, они имеют большое значение при выборе асфальта для обустройства дорожного покрытия (особенно если речь идет о дорогах с сильной нагрузкой и высоким трафиком).
К ним относятся:
Давайте кратко рассмотрим каждое из них.
Прочность асфальта
Она характеризует способность материала выдерживать нагрузки определенной силы.
Для асфальтобетона замеряется два показателя:
- Предел прочности на растяжение при изгибе
- Предел прочности на сжатие
При этом показатель прочности на сжатии всегда в 6-8 раз выше соответствующего значения при растяжении.
На прочность влияют следующие факторы:
- Сцепление зерен наполнителя с битумом
- Внутреннее трение смеси
- Свойства исходного сырья
Именно поэтому асфальт на основе щебня и отсева получается прочнее песчано-гравийных смесей. Материалы, полученные путем искусственного дробления, имеют зерна с острыми углами и шероховатой поверхностью – а значит, более высокую адгезию.
Поскольку качества асфальта сильно зависят от его температуры, для каждого показателя проводится несколько испытаний: при 0°C, 20°C и 50°C.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Прочность асфальта.
Деформативность асфальта
Под этим термином понимается свойство материала изменять размеры и форму при приложении силы извне. Чем выше деформативность, тем более податлив материал.
Практический смысл этого свойства можно объяснить наглядно. Представьте себе два куска обычной глины: один замочили в воде, второй – совершенно сухой. Если мы надавим на них с одинаковой силой, то первый раздавится в лепешку, но сохранит свою целостность, а второй раскрошится. Из этих двух кусков глины именно первый обладает высокой деформативностью.
Естественно, асфальтобетон не должен быть таким же податливым, как глина или пластилин. В то же время определенный запас деформативности ему необходим, чтобы лучше переносить нагрузки.
Это свойство характеризуется показателем относительного удлинения. Для асфальта оптимальны значения 0,4-0,8% при температуре 0°С и 0,1-0,2% при -20°С.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Деформативность асфальта.
Ползучесть асфальта
Асфальтобетон может изменять свою форму не только в результате однократного приложения силы, но и под воздействием постоянной нагрузки. Эту накапливаемую деформацию и характеризует показатель ползучести.
На него влияют такие факторы:
- Температурный режим (чем жарче, тем выше ползучесть асфальта)
- Степень нагрузки
- Регулярность нагрузки
- Время (в ходе эксплуатации асфальт постепенно теряет свои свойства, его ползучесть растет)
Данная характеристика асфальтобетона актуальна либо для транспортных стоянок, на которые постоянно оказывают давление машины, либо для дорог с высоким трафиком, где регулярность нагрузки обеспечивается постоянной загруженностью. Для дорог со средней и низкой нагрузкой, а также тротуаров и пешеходных дорожек эта характеристика обычно не рассчитывается.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Ползучесть асфальта.
Колееобразование асфальта
Эта характеристика показывает, насколько асфальтовое покрытие склонно к образованию колей – длинных продольных углублений на дороге. Такие дефекты создают опасность при вождении и могут привести к серьезным авариям. Кроме того, колейность способствует ускоренному разрушению асфальта.
Колеи образуются по нескольким причинам. Самые распространенные из них – износ верхнего слоя покрытия, недоуплотнение асфальтобетона при укладке, а также деформация нижних слоев дорожного «пирога».
В ГОСТ Р 50597-2017 описаны требования к состоянию дорог, которое должно обеспечивать безопасность движения. В этом документе сказано, что дорожное покрытие не должно иметь никаких дефектов: выбоин, просадок, проломов и – в том числе – колей. Требования к колееобразованию асфальта нормируются в ГОСТ Р 58406.2-2020 на горячие смеси и в ГОСТ Р 58406.1-2020 на ЩМА.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Колееобразование асфальта.
Сдвигоустойчивость асфальта
Под сдвигоустойчивостью асфальта понимают способность материала противодействовать пластическим деформациям под влиянием внешних нагрузок. На практике свойство показывает, насколько материал склонен к образованию колей и наплывов. Чем лучше показатели по этой характеристике, тем дольше асфальтовое покрытие будет оставаться ровным.
Сдвигоустойчивость характеризуется двумя показателями:
- Коэффициентом внутреннего трения (вязкости)
- Сцеплением при сдвиге при температуре 50°С
Это объясняется тем, что пластичность материала зависит от того, насколько легко зерна наполнителя в нем перемещаются относительно друг друга. Соответственно, сдвигоустойчивость будет выше у смесей на основе материалов дробления горных пород – щебня и отсева.
Также эту характеристику можно искусственно улучшить. Для этого в смесь вносятся различные добавки: резину, технический углерод, термопласты, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и другие.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Сдвигоустойчивость асфальта.
Если же вам интересно прочитать подробнее об этой группе характеристик, рекомендуем ознакомиться с нашей статьей Механические свойства асфальта.
Эксплуатационные свойства асфальта
Эти характеристики определяют качество асфальтобетонного покрытия в долгосрочной перспективе, а также безопасность его эксплуатации. Они очень важны при выборе материала, потому что никому не хочется вкладывать деньги в покрытие, которое уже на следующий год придется менять.
К этой группе свойств относятся:
Давайте подробнее поговорим о каждом из них.
Износостойкость асфальта
Износ – это постепенное истирание поверхности асфальтобетона под колесами машин и ногами прохожих. Соответственно, износостойкость характеризует способность материала сопротивляться силам трения.
На скорость износа покрытий влияет целый ряд факторов:
- Соотношение компонентов асфальтобетонной смеси
- Степень уплотнения покрытия
- Остаточная пористость материала
- Свойства наполнителя
- Свойства битума
- Климатические условия
- Нагруженность дороги
- Дополнительная обработка покрытия (например, посыпание песком или реагентами в зимний период)
В связи с этим разброс значений годового износа для асфальта достаточно велик. В среднем он находится в пределах от 0,18 до 2,5 мм.
Для увеличения износостойкости принимаются различные меры:
- Разрабатывается состав с оптимальным соотношением компонентов
- Увеличивается однородность смеси
- Отбирается чистое сырье с наилучшими показателями прочности и истираемости
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Износостойкость асфальта.
Морозостойкость асфальта
Под этой характеристикой скрывается способность материала многократно выдерживать циклы заморозки-оттаивания без потери своих свойств.
Свойство напрямую зависит от водонасыщения. Если материал впитывает много влаги, то при замерзании она расширяется, разрушает связи между зернами наполнителя и деформирует асфальт изнутри. Соответственно, морозостойкость будет, как правило, выше у плотных и высокоплотных асфальтов с малым количеством пор.
Морозостойкость асфальтобетона характеризуется коэффициентом, который рассчитывается как соотношение прочности материала после нескольких (не менее 25) циклов заморозки и оттаивания к его обычной прочности.
Требования к морозостойкости асфальта разнятся в зависимости от особенностей конкретных дорожно-климатических зон и подзон. Но покрытие должно переносить, как минимум, до 60 циклов заморозки и оттаивания с потерей не более 25-30% своей прочности.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Морозостойкость асфальта.
Горючесть (пожаробезопасность) асфальта
Это способность материала к развитию горения.
По этому критерию строительные материалы делятся на три группы:
- Негорючие
- Трудногорючие
- Горючие
Асфальтобетон относится к трудногорючим веществам. Это значит, что он может тлеть или гореть в присутствии источника возгорания, но потухает сразу же после его устранения.
В принципе, «родных» характеристик материала достаточно, чтобы его можно было без ограничений применять в дорожном строительстве и благоустройстве территорий на открытом воздухе. Однако необходимость повысить пожаробезопасность асфальта может возникнуть при обустройстве таких полов в промышленных помещениях и гаражах. Для этого используются специальные полимерные краски.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Горючесть асфальта.
Трещиностойкость асфальта
Это способность материала сохранять свою целостность под действием механических нагрузок и перепадов температуры. Трещиностойкость тесно связана с показателем деформативности асфальта: чем пластичнее материал, тем лучше он сопротивляется образованию трещин.
Свойство характеризуется пределом прочности на растяжение при расколе. Это количество давления, которое нужно приложить для разрушения образца материала при его растяжении.
ГОСТ 9128-2013 предъявляет такие требования к значению этого показателя у асфальтов разных марок:
- Марка I – от 3,0 до 6,5 МПа
- Марка II – от 2,5 до 7,0 МПа
- Марка III – от 2,0 до 7,5 МПа
Трещиностойкость асфальта со временем снижается под влиянием различных факторов: старения битума, ультрафиолетового излучения, многократного замораживания и оттаивания покрытия, воздействия химикатов. Таким образом, эта характеристика косвенно связана с физическими и химическими свойствами асфальтобетона – например, водо-, морозо- и химической стойкостью.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Трещиностойкость асфальта.
Также мы рекомендуем вам ознакомиться с нашей статьей Чем заделать трещины в асфальте. Там мы подробно описали, как трещины ускоряют процесс разрушения асфальта и чем это чревато. Кроме того, из этой статьи вы узнаете, чем обычно заливают трещины в асфальте, какое оборудование применяется для крупномасштабного ремонта и при помощи каких материалов можно самостоятельно заделать трещины в асфальтовом покрытии.
Шероховатость асфальта
Шероховатость асфальтового покрытия характеризуется коэффициентом сцепления шин с дорогой. Это один из важнейших критериев безопасности покрытия.
Средний коэффициент сцепления варьируется в пределах от 0,6 до 0,9 для сухого асфальта и от 0,3 до 0,6 – для мокрого. Этого в целом достаточно для дорожного строительства.
Однако существуют специальные методы увеличения шероховатости асфальта:
- Использование щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей (ЩМА)
- Устройство слоя износа из битумоминеральных смесей
- Обработка асфальта литой эмульсионно-минеральной смесью
- Вдавливание в остывающую смесь мелкофракционного щебня
Они используются преимущественно на опасных участках автомагистралей, мостов и путепроводов для снижения рисков аварий во время дождей и в зимний период.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Шероховатость асфальта.
Срок службы асфальта
Это интегральная характеристика, которая может быть рассчитана с учетом всех вышеописанных свойств конкретной асфальтобетонной смеси. Она носит ориентировочный характер.
Точно предсказать, сколько прослужит тот или иной асфальт, нельзя. Эта цифра зависит от множества факторов, и большинство из них спрогнозировать либо невозможно, либо очень сложно. Например, в регионе с достаточно мягким климатом может выдаться аномально морозная зима или жаркое лето. Или на малонагруженной дороге может неожиданно вырасти трафик. Продолжать можно до бесконечности.
Минтранс устанавливает требования к гарантийным срокам эксплуатации верхних слоев дорог:
- Проходимостью более 20 тысяч машин/сутки – не менее 2 лет
- Проходимостью от 10 до 20 тысяч машин/сутки – не менее 4 лет
- Проходимостью менее 1 тысячи машин/сутки – не менее 8 лет
В теории асфальт хорошего качества может сохранять свои свойства в течение 10 лет, а то и больше. Однако реальный срок службы покрытия на российских дорогах обычно не превышает 3-5 лет.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Срок службы асфальта.
А если вам интересно прочитать подробнее об этой группе характеристик, рекомендуем ознакомиться с нашей статьей Эксплуатационные свойства асфальта.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.