.
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).
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.
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.
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.
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 — 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).
Вид асфальтобетона | Количество частиц материала мельче мм в % | Ориентировочное количество битума в % по весу | |||||||||
35 | 25 | 15 | 5 | 2 | 1 | 0,5 | 0,25 | 0,15 | 0,074 | ||
Из дробленого каменного материала (щебеночный) | |||||||||||
Крупнозернистый | 100 | 85-90 | 70-80 | 45-60 | 30-45 | 20-40 | 15-30 | 12-25 | 10-20 | 7-15 | 5-8 |
Среднезернистый | - | 100 | 80-95 | 50-85 | 35-75 | 25-55 | 18-35 | 13-25 | 10-22 | 8-17 | 7-10 |
Мелкозернистый | - | - | 100 | 60-90 | 40-75 | 30-60 | 20-40 | 15-30 | 12-25 | 10-20 | 8-11 |
Из гравийного материала (гравийный) | |||||||||||
Крупнозернистый | 100 | 85-95 | 70-85 | 40-65 | 30-55 | 20-45 | 15-35 | 12-30 | 10-25 | 8-20 | 5-9 |
Среднезернистый | - | 100 | 80-95 | 50-85 | 35-75 | 25-55 | 18-40 | 15-35 | 12-30 | 10-23 | 7-11 |
Мелкозернистый | - | - | 100 | 60-90 | 40-75 | 30-60 | 20-45 | 18-35 | 12-32 | 10-25 | 8-12 |
Песчаный | |||||||||||
Песчаный | - | - | - | 100 | 65-100 | 50-80 | 35-65 | 25-50 | 20-45 | 12-30 | 9-12 |
Грунтовый | - | - | - | - | 100 | 70-85 | 50-70 | 35-60 | 25-50 | 17-40 | 10-16 |
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 — 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 — тонкоизмельченный материал, состоящий преимущественно из частиц размером меньше 0,074 мм.
В качестве минерального порошка применяются:
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
Тонкость помола минерального порошка | Класс породы | Пористость в %, меньше | Коэфицнент гидрофильности. меньше | ||
5 | 4 | 1,2,3 | |||
Проходит сито с отв. в 1 мм в % | 100 | 100 | 100 | 45 | 1,10 |
Проходит сито № 200 (0,074 мм), в % не менее | 80 | 60 | 50 | 45 | 1,10 |