Асфальтобетонная смесь, состав

В асфальтобетоне применяются естественные и искусственные каменные материалы, грунты и отходы производства.

Естественные каменные материалы представляют собой горные породы различного происхождения, состава и прочности.

По происхождению горные породы разделяются на изверженные, осадочные и видоизмененные (метаморфические).

Из каких пород состоит асфальтобетонная смесь

Изверженные горные породы образовались при остывании расплавленных масс минералов (так называемой магмы). Магма находится под давлением на большой глубине и имеет высокую температуру. При передвижениях земной коры магма иногда изливается на поверхность или остывает на той или иной глубине, не доходя до поверхности. В зависимости от условий остывания магмы и ее химического состава образуются горные породы различного строения (структуры) и минералогического состава. При остывании магмы на глубине образуются породы с ярко выраженной кристаллической структурой граниты, габбро, диориты.

Излившаяся на поверхность магма вследствие быстрого охлаждения образует мелкокристаллические, а иногда стекловидные породы (андезиты, базальты).

По химическому составу породы делятся на кислые, средние и основные.

• К кислым относятся породы с большим содержанием кремнекислоты — 65—75% (граниты);
• к средним — с содержанием кремнекислоты от 50 до 65% (диориты, диабазы);
• к основным — породы с содержанием кремнекислоты от 40 до 50% (габбро, базальты) .

От структуры, химического и минералогического состава зависят и дорожностроительные свойства каменных пород.

Крупнокристаллические породы легче подвергаются выветриванию и разрушению, чем мелкокристаллические, кислые породы с большим содержанием кварца (кремнекислоты) и слюды слабее сцепляются с битумом и т. д.

Осадочные горные породы

Под действием воды, воздуха и температуры в природе изверженные породы подвергаются разрушению, выветриванию. Продукты выветривания переносятся водой рек, ручьев и ледниками на очень большие расстояния. При этом обломки горных пород вследствие истирания окатываются и измельчаются, часть минералов, входящих в состав горных пород, растворяется водой. Более крупные обломки откладываются ближе к месту их происхождений образуя залежи гравия и песка.

Породы, образовавшиеся таким путем, называются осадочными. К осадочным породам относятся гравий, галька, песок, песчаники, известняки, доломиты, опоки, мергели, гипс.

Видоизмененные горные породы (метаморфические) образовались в результате изменения, главным образом, осадочных пород под воздействием высокой температуры и большого давления. К ним относятся: кварцит, мрамор, сланцы.

К искусственным каменным материалам относятся шлаки, клинкеры, кирпичи. Для заготовки щебня можно применять доменные шлаки.

Каменные материалы по своим свойствам подразделяются на V классов.

• К I классу относятся наиболее прочные материалы с сопротивлением сжатию выше 1000 кг/см2, вполне морозоустойчивые;
• II класс характеризуется прочностью 800 — 1000 кг/см2.
• К остальным классам относят менее прочные каменные материалы.

Выбор каменных материалов производится на основании лабораторных испытаний. Для этого определяется: горная порода материала, сопротивление сжатию и износу, морозоустойчивость, водонасыщение и ряд других показателей.

Щебень должен быть однородным по прочности, не загрязненным глинистыми и органическими примесями и хорошо сцепляться с битумом. Прочность щебня оказывает влияние на сопротивление истиранию асфальтобетонного покрытия. Мягкие щебенки легко раздавливаются и выкрашиваются, нарушая монолитность покрытия. Большое значение имеет форма и характер поверхности частиц. По форме щебенки должны приближаться к кубу. Такой формы щебень хорошо уплотняется при укатке. Окатанные гравийные частицы уплотняются хуже. Лещади а легко раздавливается под катком и хуже уплотняется.

Шлаковый щебень применяется реже. Шлак для изготовления щебня допускается кристаллической или скрытокристалличеокой структуры, не разрушающийся с течением времени и под действием воды. Шлаковый щебень не должен быть засорен кирпичом, глиной, углем и железом.

Гранулометрический (зерновой) состав щебня должен быть таков, чтобы в смеси с песком и минеральным порошком обеспечить плотность минеральной смеси.

Гравий

Гравий — естественно измельченный рыхлый материал, состоящий из обломков различных горных пород размером от 5 до 80 мм. Качество гравийного материала зависит от его петрографического и гранулометрического составов и степени окатанности отдельных частиц.

По петрографическому составу гравий для асфальтобетона должен состоять в основном из твердых пород не ниже III класса. Содержание мягких и выветрившихся парод не должно превышать 8%. Гравий из твердых пород не должен содержать большого количества кремня (не больше 20%), так как последний плохо сцепляется с вяжущим материалом* Гранулометрический состав гравия при добавке минерального порошка и песка должен давать наилучшую (оптимальную) смесь (табл. 1).

Гравий не должен содержать глинистых примесей в виде комочков или оболочек на поверхности отдельных частиц. Окатанность гравия зависит от его происхождения: речной и морской гравий более окатан и имеет более гладкую поверхность, чем горный. Для асфальтобетона лучшим материалом служит менее окатанный с шероховатой поверхностью гравий, так как он лучше уплотняется и дает лучшее сцепление с вяжущим.

Песок

Песок — рыхлая мелкообломочная порода, состоящая из зерен различной величины (в основном от 5 до 0,05 мм). Кроме частиц указанных размеров, в песке встречаются примеси пылеватых и глинистых частиц. Зерна песка состоят из различных минералов в той или иной степени окатанных. По происхождению песок может быть речной, озерный, морской и моренный или горный. Морской и озерный песок обычно бывает сильно окатанный, но с меньшим содержанием пылеватых и глинистых частиц. Кроме природных, применяются и искусственно измельченные пески из крепких горных пород. Песок должен состоять из зерен твердых минералов и быть постоянным по гранулометрическому составу. Примесь глинистых частиц допускается не больше 3%.

Назначение песка в асфальтобетоне — заполнить поры между крупными частицами.

Минеральный порошок

Минеральный порошок — тонкоизмельченный материал, состоящий преимущественно из частиц размером меньше 0,074 мм.

В качестве минерального порошка применяются:

• а) искусственно измельченные каменные материалы (известняки, доломиты, асфальтовые породы);
• б) отходы промышленности как пылевидные (зола от сгорания каменного угля, цементная пыль и т.п.), так и искусственно измельченные (шлаки);
• в) грунты (лёсс, пылеватые и супесчаные грунты).

Искусственно измельченные известняки иногда обрабатывают битумом (например, обидимский минеральный порошок). При применении в асфальтобетоне минеральных порошков, обработанных битумом, а также порошков, приготовленных из асфальтовых пород, необходимо при проектировании состава учитывать содержащийся в них битум.

Свойства минерального порошка при обработке его битумом улучшаются: порошок не намокает, лучше перемешивается, меньше выдувается при смешении.

Минеральный порошок представляет собой очень важную составную часть асфальтобетонной смеси, так как его роль заключается не юлько в заполнении пор, но и во взаимодействии с вяжущим материалом. От качества минерального порошка заисит в значительной мере сцепление его с вяжущим, а отсюда и основные свойства асфальтобетона: прочность, водоустойчивость и теплоустойчивость. Качество минерального порошка зависит от его минералогического состава и от тонкости помола, т. е. от свойства и величины поверхности.

Минералогический состав обусловливает «сродство» минерального порошка с вяжущим, обеспечивающее сцепление. Чем тоньше помол, тем больше величина поверхности и тем сильнее выражены положительные или отрицательные свойства минерального порошка.

При проектировании состава асфальтобетона необходимо учитывать эти важнейшие свойства минерального порошка. Минеральный порошок, применяемый для приготовления асфальтобетона, должен удовлетворять требованиям, указанным в табл. 2.

Таблица 2