бесплатно по России 8 800 700-14-31

Устройство дорожных покрытий современной России

11.03.2009

Устройство дорожных покрытий современной России

Краткий экскурс в историю и немного асфальте сегодняшнего дня


Устройство дорожных покрытий предполагает подготовку грунта, устройство дренажа, создание градиента пористости слоев, наличие кювет и целый комплекс строительных мероприятий для качественной современной автострады. Однако, значительная часть знаменитой Аппиевой дороги, строившейся за сотни лет до н. э. продолжает служить и в наши дни, а  наши «дороги жизни», как  говорят, являются одной из бед России.

Асфальтобетонные смеси в соответствии с ГОСТ 9128 — рационально подобранные смеси минеральных материалов (щебня или гравия и песка с минеральным порошком или без него) с битумом, взятых в определенных соотношениях. Соотношения эти получаются в результате использования таблиц ГОСТа по зерновому составу и % битума и на основании данных анализа входящих компонентов. На каждую партию сырьевого компонента составляется своя рецептура. ГОСТом регламентируются требования к материалам.

Что, например, может произойти с асфальтовым покрытием, в случае недостаточной прочности к сжатию щебня. Многие, наверное, видели, как крошится в пыль щебень при наезде на него грузовика. Такое событие внутри асфальтобетона приведет к образованию прогрессирующего дефекта, ведущего, в конечном счете, к разрушению полотна дороги. Справочно-технологические материалы утверждают даже, что признаком сдвигоустойчивости является правильно подобранный зерновой состав. Рекомендуется использование минеральных материалов, имеющих основной характер, кислые компоненты кислым битумом «не принимаются». Таким образом, песок априори не может образовывать когезионно связанную структуру асфальтобетона.

Любопытно обстоит дело с самым главным компонентом — связующим минеральных составляющих — битумом. В соответствии с ГОСТ 22245 битумы нефтяные дорожные изготавливаются ОКИСЛЕНИЕМ различных нефтяных продуктов. Логично было бы ожидать в ГОСТе проверку этого самого окисления, глубину его, количество поглощенного кислорода и т.п., тем более, что ГОСТом разрешается изготавливать битум КОМПАУНДИРОВАНИЕМ окисленных и неокисленных продуктов, которое надо полагать надо как-то контролировать (ну, как переложишь неокисленного компонента?). Нет, качество окисленного продукта проверяют глубиной проникания металлической иглы с затупленным концом (предложено в 18 веке французским инженером Вика для цемента). Проверяется еще температура размягчения (по температуре, при которой шарик провалится через заполненное битумом кольцо). Комбинацией этих параметров по приведенной в ГОСТе таблице находится еще один параметр — индекс пенетрации. Кто думал, что его находят испытаниями – ошибается! Наука позволяет определять свойства вещества «на кончике пера». Температура хрупкости определяется по формуле из индекса пенетрации (чтоб не мерзнуть измеряя ее на холоду)! И это еще не все.

Битум — это дисперсия (не раствор, а смесь нерастворимых друг в друге веществ, наподобие молока, только черного). Устойчивость этой дисперсии придают асфальтогеновые кислоты. Они же обеспечивают адгезию (прилипание) битума к щебню и основе дороги. В искусственных битумах их мало (1-4 %). Тринидадский натуральный битум содержит десятки % таких кислот, и поэтому зарубежными изготовителями асфальтобетонных смесей добавляется к нефтяному искусственному. В нашем ГОСТ количество этих кислот и само их наличие не оговаривается. По данным справочника инженера-дорожника 1959 г. битумы различных производителей СССР содержали 1-7 % асфальтогеновых кислот. И только один производитель в 1959 г. не представил сведения о наличии и количестве АГК. Саратовский. Несколько лет, используя различные битумы, автор факультативно проводит анализ битума на наличие АГК. Традиционно, за пределом чувствительности титрования оказываются битумы одного производителя. Не скажу какого. На нашем предприятии для восполнения недостачи вводится «протез» АГК — мы дорожим маркой своей продукции и считаем объяснение о том, что кто-то чего-то недоложил неуместным.

И последний «гвоздь» в надежду на хорошие дороги. В справочнике дорожного мастера за 2007 г. утверждается, что уплотнение асфальтобетонной смеси — основная технологическая операция, к тому же определяющая физико-химические свойства покрытия. Недостаточное уплотнение – одна из основных причин его разрушения. Регламентируется количество проходов катков, температуры, время разрыва между нанесением смеси на землю и укатыванием. Начинаете догадываться? А то, что асфальтовое полотно во время дождя должно быть свободным от потока воды — иначе коэффициент трения станет недостаточным для автомашин, решается при невозможности сделать полотно выпуклым и с двумя кюветами по бокам, укладкой пористого асфальта. Пористое покрытие пропускает воду вниз, осушая поверхность.

Во времена Аппия Клавдия Цека, древнего дорожника, производитель извести (ею скреплялись плиты via Appia), решивший ускорить процесс вызревания извести в ямах попадал в уголовники. Несоблюдение технологии каралось смертью. Времена нынче иные, но и дороги тоже. Снизить влияние человеческого фактора может нанотехнология. Добиться прочной структуры сейчас можно не только наполнением композиции щебнем, а изменением структуры асфальтобетона.

Сейчас известна модель Кельвина-Фойгта структуры материала, обеспечивающая, например, пуленепробиваемость кевлара лучшую чем у стали. Укатку можно сделать сверхэффективной. После того как Вика изобрел свою иглу, много чего наоткрывали и наизобретали. А чтобы сделать термодинамическую систему менее вариантной (снизить количество ошибок) в соответствии с правилом фаз Гиббса необходимо серьезно уменьшить количество компонентов и параметров определяющих состояние системы.

Реопексный резинистый пескоасфальтобетон

Представляет собой композицию дорожного битума, структурного протеза асфальтогеновых кислот, песка и наномашины, дирижирующей этим ансамблем разнородных веществ. Предназначен для устройства дорожных одежд, ремонта асфальтобетонных покрытий, а так же герметизирующего гидрофобного материала в строительстве.

Разработаны несколько вариантов изготовления асфальтобетонных смесей. Горячий и холодный. Холодный может изготавливаться двух видов. С растворителем (1-1,5%) и на основе обратной битумной водной эмульсии. Все три разновидности по окончанию формирования своей структуры сравниваются в показателях и соответствуют требованиям ГОСТ 9128-97.

Выделяются технико-эксплуатационные особенности:

• коэффициент внутреннего трения — 0,83;
• сцепление при сдвиге при 50 град.С — 0,45.

Интересны термомеханические особенности:

При наполненности 1100 % (с учетом всей органики — 932 %) эластичность при комнатной температуре — 5 мм по ШГ-1, при –20 град.С — 50 мм. Выглядит эта особенность поразительно: лепёшку асфальта можно свернуть в трубочку как половик ( и это при наполненности 1100 %!) Резины наполняются сажей максимально до 150 %, а ведь в реопексном асфальте нет резины в традиционном смысле.

Эластичность асфальтобетона диктуется особенностями его эксплуатации — перепадами температур, механическими эксцессами в зимнее время (пробуксовка автомашин, замерзание воды в дефектах дорожной одежды), гидродинамическими эксцессами в весеннее время (подмыв талыми водами и ливневое воздействие). Истирание эластичных материалов несравненно меньше твердых материалов, поэтому асфальт должен быть схож с автошиной. Эластичному покрытию не страшны ливневые нагрузки.

Эластичность, когезия и адгезия к основанию обеспечиваются в идеале асфальтогеновыми кислотами Поэтому, рационализация асфальта началась разработчиками с подбора веществ, структурно похожих на асфальтогеновые кислоты. Этот протез пришлось разворачивать из глобулы (наночастица диаметром около 10 нм) в спираль. Этот процесс осуществляется и контролируется степень его прохождения наномашиной Пексамид. Пексамид — молекулярная конструкция со степенью свободы выбора действий 8 (в соответствии с теоремой о числе комбинаций). Пексамид превращает песчинки в покрытые нанопухом (около 5 нм) объекты. Эти объекты и обеспечивают:

во-первых, быстрое образование структуры за один проход даже легкого катка (как из рыхлого снега легко лепится «снежок» за одно сжатие);
во-вторых, обеспечивается эластичность материала (теперь уже за счет студня с коагуляционной структурой);
в-третьих, реопексный асфальт при малых скоростях сдвига уплотняется, при больших — льется (чтобы такой асфальт разжижился, автомашине надо ехать со скоростью более 1000 км/час). Это дает возможность проводить рециклизацию покрытия.

Другие публикации

Всепогодные фасадные лакокрасочные покрытия
Всепогодные фасадные лакокрасочные покрытия

Важные характеристики и функции защитных фасадных лакокрасочных материалов
Окраска минеральных поверхностей фасадов зданий обычно представляется более простой задачей, чем является на...