Асфальтобетон ( обычно называемый асфальт, асфальт или тротуар в Северной Америке, и гудрон, битумный щебень или рулонный асфальт в Соединенном Королевстве и Ирландии) представляет собой композитный материал, обычно используемый для покрытия дорог, парковок, аэропорты и ядро плотины набережной. Асфальтобетонные смеси используются при строительстве дорожных покрытий с начала двадцатого века. Он состоит из минерального заполнителя , связанного вместе с асфальтом, уложенного слоями и уплотненного. Процесс был усовершенствован и усовершенствован бельгийским изобретателем и иммигрантом из США Эдвард Де Смедт.
Термины «асфальт» (или асфальтобетон), битумно-асфальтобетон и битумная смесь обычно используются только в машиностроении и строительные документы, в которых бетон определяется как любой композитный материал, состоящий из минерального заполнителя, склеенного связующим. Аббревиатура AC иногда используется для обозначения асфальтобетона, но может также обозначать содержание асфальта или асфальтовый цемент, относящийся к жидкой асфальтовой части композитного материала.
Смешивание асфальта и заполнителя осуществляется одним из нескольких способов:
В дополнение к асфальту и заполнителю могут применяться добавки, такие как полимеры, и агенты, предотвращающие слипание. добавляться для улучшения свойств конечного продукта.
Зоны, вымощенные асфальтобетоном, особенно перроны аэропортов, иногда назывались «взлетной полосой», несмотря на то, что они не были построены с использованием процесса tarmacadam.
Для удовлетворения конкретных потребностей были разработаны различные специальные асфальтобетонные смеси, такие как асфальт с каменной матрицей, который обеспечивает очень прочную износостойкую поверхность, или пористый асфальт Тротуары, которые проницаемы и позволяют воде стекать через тротуар для контроля ливневых стоков.
Различные типы асфальтобетона имеют разные эксплуатационные характеристики с точки зрения прочности поверхности, износа шин, торможения эффективность и шум проезжей части. В принципе, определение подходящих характеристик асфальта должно учитывать интенсивность движения в каждой категории транспортных средств и требования к характеристикам трассы трения.
Асфальтобетон генерирует меньше шума от проезжей части, чем поверхность из портландцементного бетона , и обычно менее шумный, чем поверхности с зазором. Поскольку шум шины генерируется посредством преобразования кинетической энергии в звуковые волны, по мере увеличения скорости транспортного средства создается больше шума. Представление о том, что проектирование шоссе может учитывать инженерные акустические соображения, включая выбор типа покрытия, возникло в начале 1970-х годов.
Что касается структурных характеристик, поведение асфальта зависит от множества факторов включая материалы, загрузку и состояние окружающей среды. Кроме того, характеристики дорожного покрытия со временем меняются. Следовательно, долговременное поведение асфальтового покрытия отличается от его краткосрочных характеристик. LTPP - это исследовательская программа FHWA, в которой особое внимание уделяется долгосрочному поведению дорожного покрытия.
Ухудшение асфальта может включать растрескивание, выбоины, волнение, расслоение, кровотечение, колейность, толкание, зачистку и уклон депрессии. В холодном климате морозное пучение может растрескать асфальт даже за одну зиму. Заполнение трещин битумом - временное решение, но только надлежащее уплотнение и дренаж могут замедлить этот процесс.
Факторы, вызывающие ухудшение состояния асфальтобетона с течением времени, в основном относятся к одной из трех категорий: качество строительства, экологические аспекты и транспортные нагрузки. Часто ущерб возникает в результате сочетания факторов всех трех категорий.
Качество строительства имеет решающее значение для эксплуатационных характеристик дорожного покрытия. Сюда входит строительство траншей и приспособлений, которые укладываются в тротуар после строительства. Отсутствие уплотнения на поверхности асфальта, особенно на продольном стыке, может сократить срок службы дорожного покрытия на 30–40%. Служебные траншеи в тротуарах после строительства сокращают срок их службы на 50%, в основном из-за отсутствия уплотнения траншеи, а также из-за проникновения воды через неправильно герметичные стыки.
К факторам окружающей среды относятся жара и холод, наличие воды в подоснове или грунте земляного полотна, лежащем под тротуаром, и морозное пучение.
Высокие температуры размягчают асфальтовое вяжущее, позволяя тяжелым нагрузкам на шины деформировать дорожное покрытие в колеи. Как ни парадоксально, высокая температура и сильный солнечный свет также вызывают окисление асфальта, его жесткость и эластичность, что приводит к образованию трещин. Низкие температуры могут вызвать появление трещин на асфальте. Холодный асфальт также менее эластичен и более уязвим к растрескиванию.
Вода, попавшая под тротуар, смягчает основание и земляное полотно, делая дорогу более уязвимой для транспортных нагрузок. Вода под дорогой замерзает и расширяется в холодную погоду, вызывая и увеличивая трещины. Во время весенней оттепели земля оттаивает сверху вниз, поэтому вода остается между тротуаром наверху и все еще промерзшей почвой под ним. Этот слой насыщенной почвы практически не поддерживает дорогу наверху, что приводит к образованию выбоин. Это больше проблема для илистых или глинистых почв, чем для песчаных или гравийных почв. Некоторые юрисдикции принимают законы о морозах, чтобы уменьшить допустимую массу грузовиков в период весенней оттепели и защитить дороги.
Ущерб, наносимый транспортным средством, примерно пропорционален нагрузке на ось, увеличенной до четвертой степени, поэтому удвоение веса, которое несет ось, фактически вызывает в 16 раз больше повреждений. Колеса вызывают небольшой прогиб дороги, что приводит к усталостным растрескиванию, что часто приводит к растрескиванию «крокодил». Скорость автомобиля также играет роль. Медленно движущиеся автомобили нагружают дорогу в течение более длительного периода времени, увеличивая колеи, трещины и гофры на асфальтовом покрытии.
Другие причины повреждений включают тепловое повреждение в результате пожара транспортного средства или действие растворителя в результате разливов химических веществ.
Срок службы дороги можно продлить за счет правильного проектирования, строительства и технического обслуживания. Во время проектирования инженеры измеряют трафик на дороге, обращая особое внимание на количество и типы грузовиков. Они также оценивают грунт, чтобы увидеть, какую нагрузку он может выдержать. Толщина покрытия и основания рассчитана на выдерживание колесных нагрузок. Иногда георешетки используются для усиления основания и дальнейшего укрепления дорог. Дренаж, в том числе канавы, ливневые стоки и нижние дренажи, используются для удаления воды с полотна дороги, предотвращая ослабление основания и подпочвы.
Надлежащая практика технического обслуживания заключается в том, чтобы не допускать попадания воды на тротуар, основание и подпочву. Уход за канавами и ливневыми стоками и их очистка продлит жизнь дороги при невысоких затратах. Герметизация небольших трещин битумным герметиком предотвращает расширение трещин водой из-за морозного выветривания или просачивание в основание и его размягчение.
Для более проблемных дорог может применяться стружколом или аналогичная обработка поверхности. По мере увеличения количества, ширины и длины трещин требуется более интенсивный ремонт. В порядке общего увеличения расходов к ним относятся тонкие асфальтовые покрытия, многоуровневые покрытия, шлифовка верхнего слоя и наложения, рециркуляция на месте или полная реконструкция проезжей части.
Поддерживать дорогу в хорошем состоянии гораздо дешевле, чем ремонтировать ее после того, как она пришла в негодность. Вот почему некоторые агентства уделяют приоритетное внимание профилактическому обслуживанию дорог в хорошем состоянии, а не восстановлению дорог в плохом состоянии. Плохие дороги модернизируются, если позволяют ресурсы и бюджет. С точки зрения затрат на весь срок службы и долговременных условий покрытия это приведет к повышению производительности системы. Агентства, которые сосредоточены на восстановлении плохих дорог, часто обнаруживают, что к тому времени, когда они отремонтировали их все, дороги, которые были в хорошем состоянии, пришли в негодность.
Некоторые агентства используют систему управления дорожным покрытием для помочь расставить приоритеты в обслуживании и ремонте.
Асфальтобетон на 100% пригоден для вторичной переработки и является наиболее широко используемым строительным материалом в мире. Очень мало асфальтобетона - менее 1 процента, согласно исследованию Федерального управления шоссейных дорог и Национальной ассоциации асфальтобетонных покрытий, которое проводится ежегодно с 2009 года - фактически выбрасывается на свалки. Когда асфальтовый материал дорожного покрытия используется для повторного использования, он может заменить как первичный заполнитель, так и первичный асфальтный вяжущий. В 2018 году новые смеси асфальта для дорожного покрытия, произведенные в США, содержали в среднем более 21% регенерированного асфальта.
Рециркуляция асфальта осуществляется в больших масштабах (известная как переработка асфальта на месте или переработка асфальта). выполняется на заводе по производству горячей смеси) и переработке асфальта в меньшем масштабе. Для мелкомасштабной переработки асфальта пользователь разделяет асфальтовый материал на три разные категории:
Мелкомасштабная переработка асфальта обычно включает высокоскоростное оборудование для переработки асфальта на месте или переработку асфальта с мягким нагревом в ночное время.
Мелкомасштабная переработка асфальта используется, когда требуется произвести мелкий ремонт дорог по сравнению с крупномасштабной переработкой асфальта, которая выполняется для изготовления нового асфальта или для разрушения старого асфальта и одновременной переработки или замены существующего асфальта. Переработанный асфальт очень эффективен для ремонта выбоин и выемки коммунальных услуг. Переработанный асфальт обычно прослужит столько же или дольше, чем дорога вокруг него, так как в материал был добавлен новый асфальтовый цемент.
Для крупномасштабной переработки асфальта было разработано несколько методов рециркуляции на месте, чтобы восстановить окисленные связующие и удаляют трещины, хотя переработанный материал, как правило, не очень водонепроницаем или гладок и должен быть покрыт новым слоем асфальтобетона. Холодная переработка на месте измельчает верхние слои асфальтобетона и смешивает полученные рыхлые измельчения с асфальтовой эмульсией. Затем смесь снова укладывают на проезжую часть и уплотняют. Воду в эмульсии дают испариться в течение недели или около того, а поверх укладывают новую горячую асфальтовую смесь.
Асфальтобетон, снятый с дорожного покрытия, обычно складывается для дальнейшего использования в качестве заполнителя для новой горячей асфальтовой смеси на асфальтовом заводе. Этот регенерированный материал, или RAP, измельчается до однородной градации и добавляется в процесс смешивания HMA. Иногда в асфальтобетон добавляются отходы, такие как битумная черепица, битое стекло или резина из старых шин, как в случае с прорезиненным асфальтом, но есть опасения, что гибридный материал не может быть переработан.
.