Релаксация напряжений в асфальтобетоне, его устойчивость к атмосферным факторам(водостойкость, морозостойкость)

Устойчивость асфальтобетона к ат­мосферным факторам. Асфальтобетонные покрытия при длительном увлажнении вследствие ослабления структурных свя­зей могут разрушаться за счет выкра­шивания минеральных зерен, что приво­дит к повышенному износу покрытий и образованию выбоин. Водостойкость асфальтобетона зависит от его плотности и устойчивости адгезионных связей, Вода, как полярная жидкость, хорошо смачи­вает все минеральные материалы, а это значит, что при длительном контакте минеральных зерен, обработанных биту­мом, возможна диффузия воды под би­тумную пленку. При зтом минеральные материалы с положительным потенциалом заряда поверхности (кальцит, доломит, известняк) в большей степени препят­ствуют вытеснению битумной пленки водой, чем материалы с отрицательным потенциалом поверхности (кварц, гранит,

андезит). Образование адсорбционного слоя воды понижает поверхностную энер­гию твердого тела, а следовательно, и ра­боту по образованию новых поверхнос­тей при деформации. Сорбированные мо­лекулы воды легко мигрируют по по­верхностям, вновь образующимся в де­формируемом материале, чрро приводит к его разрушению.

Закономерное снижение прочности асфаль­тобетона с увеличением срока выдержи­вания материала в воде объясняется постепенной диффузией воды внутрь ма­териала и все увеличивающимся раскли­нивающим действием воды. Значительно разрушают структуру асфальтобетона его частые попеременные увлажнение и вы­сыхание. Перемещаясь в порах, вода вызывает неравномерное распределение напряжений, что также способствует раз­рушению.

Пористость оказывает большое влия­ние на водостойкость асфальтобетона, обычно она составляет 3... 7 %. Поры в асфальтобетоне могут быть открытые и замкнутые. С уменьшением размера зерен увеличивается количество замкну­тых, недоступных воде пор.

Водостойкость асфальтобетона опреде­ляется значениями водонасыщения, набу­хания и коэффициента водостойкости к_ъ (отношение прочности водонасыщен­ных к прочности сухих образцов). Коэф­фициент водостойкости должен быть не менее 0,9, а при длительном водонасыще-нии (15 сут) - не менее 0,8.

Морозостойкость. Замерзая зимой в порах асфальтобетона, вода переходит в лед с увеличением в объеме на 8... 9 %, что создает в них давление свыше 20 МПа.

Наиболее разрушительное действие оказывает происходящее весной и осенью попеременное замораживание и оттаива­ние асфальтобетона. Знакопеременные температуры приводят к возникновению трещин.

Морозостойкость асфальтобетона обычно оценивается коэффициентом К_{м з<} показывающим снижение прочности при растяжении (испытание на раскол) после определенных циклов замораживания на­сыщенных водой образцов на воздухе при — 20°С и оттаивания в воде при ком­натной температуре. Количество циклов принимается не менее 25. Наибольшей морозостойкостью обладает асфальто-вяжущее, меньшей — асфальтовый раствор и еще меньшей — асфальтобетон. Сниже­ние морозостойкости асфальтобетона наб­людается и при уменьшении вязкости битума от марки БНД 60/90 до БНД 90/130. Морозостойкость асфальтобетона также взаимосвязана с характером взаи­модействия битума с минеральным материалом. Так морозостойкость асфальто­бетона на щебне из плотного известняка (основная порода) выше, чем на гранит­ном щебне (кислая порода). Это объяс­няется тем, что природа связи битум -известняк физико-химическая, в то время как связь битум - гранит физическая. Напряжения, возникающие при замерза­нии воды, легко разрушают физические связи и слабо разрушают химические.

Повысить водо- и морозостойкость можно путем выбора материалов надле­жащего качества, тщательного подбора составляющих, применения поверхностно-активных веществ.

Характеристики асфальтобетонного покрытия. Для безопасного и комфор­табельного движения автомобилей боль­шое значение имеют следующие характе­ристики асфальтобетонного покрытия: ровность, шероховатость (сопротивление скольжению и дренирование поверхност­ной воды), шум при движении, оптичес­кие свойства, чувствительность к плас­тическим деформациям (колеи и волны), водонепроницаемость (предотвращение проникания поверхностной воды в покры­тие).

Ровность покрытия определяют 3-мет­ровой рейкой с калиброванным клином (промерником), двухопорной 3-метровой рейкой типа ПКР-1, многоопорной рей­кой типа ПКР-4 или установкой ПКРС-2 при скорости 30 км/ч. Так, для дорог I - III категорий количество просветов под рейкой до 2 мм должно быть не менее 90 %, а просветов более 3 мм — не более 5 %.

Не достаточная ро з но от ь t ю к ры ги я снижает скорость автомобилей и ухуд­шает комфортность движения.

23. Характеристики асфальтобетонного покрытия.

Износостойкость - сопротивление ас­фальтобетона действию сил трения, вы­зываемых проскальзыванием колес авто­мобиля по поверхности покрытия, и ва­куумных сил, возникающих под дви­жущимся автомобилем. Износ покрытия определяется истиранием его структурных элементов, отрывом и у;^лсом с его по­верхности зерен песка и раздробленных щебенок. Износостойкость асфальтобетона тем выше, чем больше его плотность, чем выше твердость входящих в его состав минеральных материалов, выше спепление зерен щебня и песка с битумом. Асфаль­тобетоны, приготовленные на гранитном щебне (твердость по шкале Мооса 6... 7), более износоустойчивы, чем бетоны на известняковом щебне (твердость 3). При­менение щебня, загрязненного глинисты­ми частицами, приводит к резкому сни­жению износостойкости за счет вырыва­ния щебенок из поверхности покрытия. На покрытии в этом случае образуются оспины.

Износ покрытий из песчаного ас­фальтобетона прежде всего взаимосвя­зан с характером поверхности частиц, поэтому износ асфальтобетона на высев­ках из изверженных горных пород всег­да меньше износа бетона на окатанном кварцевом песке. Истираемость асфальто­бетонного покрытия при интенсивном автомобильном движении составляет 0,3... 1,0 мм в год.

Шероховатость асфальтобетонного покрытия обеспечивает достаточное сцеп­ление шин автомобиля с поверхностью покрытия. При этом шероховатость по­верхности покрытия не оказывает су­щественного влияния на сопротивление скольжению шин. На покрытиях с ув­лажненной поверхностью степень сопро­тивления скольжению шин значительно снижается из-за наличия воды в зоне кон­такта шин с покрытием.

Степень сопротивления скольжению оценивается коэффициентом сопротивле­ния скольжению \р (коэффициентом сцеп­ления), представляющим собой отношение силы сопротивления скольжению к нормальной нагрузке на покрытие в зоне кон­такта шины с покрытием. Коэффициент сцепления взаимосвязан с текстурой по­верхности.

Ориентировочные значения коэффици­ента сцепления различных покрытий, об­ладающих разными параметрами шерохо­ватости:

Асфальтобетонные покрытия из многоще­бенистых смесей и покрытия из черного щеб­ня...............................0,45

Покрытия из асфальтобетонных яесчаных смесей типа Г (шероховатость типа "наждач­ная бумага")................... 0,45

Асфальтобетонные покрытия с вташшва-нием черного щебня...............0,50

Поверхностная обработка с применением черного щебня..................0.50

Поверхностная обработка с применением необработанного битумом (белого) щебня.0,60

При коэффициенте сцепления менее 0,4 покрытие становится недопустимо скользким и аварийность на нем резко увеличивается. Коэффициент сцепления 0,4... 0,5 в большинстве случаев удов­летворяет безопасности движения.

Повышение коэффициента сцепления достигается за счет применения асфаль­тобетона поровой и контактно-поровой структуры. Шероховатость обеспечивается при содержании щебня из труднополи-рующихся пород в количестве 50... 65 % в зернистых смесях и 35... 55 % зерен крупнее 1,25 мм в песчаных на дробленом песке из труднополирующихся пород, а также уменьшена м Щ) возможных пре­делов содержа*» чииерздыюго порош­ка (4... % г- зернистых смесях и S... 14% в песчаных).

Общие зависимости между шерохова­тостью, качеством составляющих и соста­вом асфальгобетоннмх смесей следующие: степень шероховатости покрытия пропор­циональна ост рог раки ости и собственной шерохозатости зерен каменного материа­ла; долговечность шероховатости тем больше, чем труднее шлифуется камен­ный материал и чем выше вязкость биту­ма- чем больше дробленых зерен в сме­си и чем меньше в ней минерального по­рошка, тем выше шероховатость.

Светоотражательные (рефлeкторные) свойства асфальтобетонного покрытия главным образом зависят от свойств ис­ходных минеральных материалов и тек­стуры поверхности асфальтобетона. Для хорошей видимости проезжей части, пок­рытия и маркировок на ней в ночное время необходимо подбирать материалы с различными светоотражательными свой­ствами Щебень из светлых горных пород дает лучшие результаты, чем щебень из темных пород. Для повышения реф­лектирующей способности покрытия в ас­фальтобетонную смесь добавляют синте­тический светлый щебень - синопал, дорсил к др. Гладкая поверхность асфаль­тобетона обладает меньшей рефлектирую­щей способностью, чем шероховатая.

Дата добавления: 2014-01-07