Асфальтобетон

редактировать
Завод по производству асфальтобетонных смесей Машина для укладки асфальтобетона, подаваемая с самосвала

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.

Содержание

  • 1 Состав смеси
  • 2 Рабочие характеристики
  • 3 Деградация и восстановление
    • 3.1 Предотвращение и устранение деградации
  • 4 Утилизация
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Составы смесей

Как показано на этом поперечном сечении, многие старые дороги выравниваются путем нанесения тонкого слоя асфальтобетона на существующий портландцементный бетон, создавая композитное покрытие.

Смешивание асфальта и заполнителя осуществляется одним из нескольких способов:

Асфальтобетон горячей смеси (обычно сокращенно HMA)
Его получают путем нагревания асфальтового вяжущего для уменьшения его вязкости и сушки заполнителя. для удаления с него влаги перед смешиванием. Смешивание обычно выполняется с заполнителем при температуре около 300 ° F (примерно 150 ° C) для первичного асфальта и 330 ° F (166 ° C) для модифицированного полимером асфальта и асфальтового цемента при температуре 200 ° F (95 ° C). Укладку и уплотнение следует выполнять, пока асфальт достаточно горячий. Во многих странах укладка дорожного покрытия ограничивается летними месяцами, потому что зимой уплотненное основание слишком сильно охлаждает асфальт, прежде чем его можно будет укладывать до необходимой плотности. HMA - это форма асфальтобетона, которая чаще всего используется на тротуарах с интенсивным движением, например на основных автомагистралях, ипподромах и аэродромах. Он также используется в качестве защитного покрытия для свалок, водохранилищ и прудов для рыбоводных заводов.
Машина для укладки асфальтобетона работает в Ларедо, Техас
Асфальтобетон с теплой смесью (обычно сокращенно WMA)
Его получают путем добавления цеолитов, восков, асфальтовых эмульсий или иногда даже воды к асфальтовому вяжущему перед к смешиванию. Это позволяет значительно снизить температуру перемешивания и укладки и приводит к более низкому потреблению ископаемого топлива, тем самым выделяя меньше диоксида углерода, аэрозолей и паров. Не только улучшаются условия труда, но и более низкая температура укладки также приводит к более быстрой доступности поверхности для использования, что важно для строительных площадок с критическими графиками. Использование этих добавок в горячем асфальте (см. Выше) может обеспечить более легкое уплотнение и позволить укладывать дорожное покрытие в холодную погоду или более длительные перевозки. Быстро расширяется использование теплой смеси. Опрос производителей асфальта в США показал, что почти 25% асфальта, произведенного в 2012 году, составляла теплая смесь, что на 416% больше, чем в 2009 году. Теплая асфальтовая смесь представляет собой конкретную возможность для создания, разработки и внедрения более чистого процесса покрытия, что приводит к значительным снижение выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов.
Асфальтобетон холодной смеси
Его получают путем эмульгирования асфальта в воде с эмульгатором перед смешиванием с заполнителем. В эмульгированном состоянии асфальт менее вязкий, а смесь легко обрабатывается и уплотняется. Эмульсия разрушится после того, как испарится достаточное количество воды, и в идеале холодная смесь приобретет свойства дорожного покрытия HMA. Холодная смесь обычно используется в качестве ямочного материала и на менее загруженных служебных дорогах.
Обрезанный асфальтобетон
Представляет собой форму холодного асфальта, полученного путем растворения связующего в керосине или другая более легкая фракция нефти перед смешиванием с заполнителем. В растворенном состоянии асфальт менее вязкий, а смесь легко обрабатывается и уплотняется. После того, как смесь застыла, более легкая фракция испаряется. Из-за опасений, связанных с загрязнением летучими органическими соединениями в более легкой фракции, измельченный асфальт был в значительной степени заменен асфальтовой эмульсией.
Мастичный асфальтобетон или листовой асфальт
Его получают путем нагревания выдутого твердого сорта битума (т.е. частично окисленного) в зеленой плите (смесителе) до тех пор, пока он не станет вязкой жидкостью, после чего добавляют смесь заполнителей. Смесь битумного заполнителя готовится (созревает) в течение примерно 6–8 часов, и как только она будет готова, смеситель для мастики и асфальта транспортируется на место работы, где опытные слои опорожняют смеситель и укладывают мастику в машине или вручную. асфальт содержимое на дорогу. Мастичный асфальтобетон обычно укладывается до толщины около ​⁄4–1 ​⁄16дюймов (20–30 мм) для пешеходных дорожек и дорог и около ​⁄8дюйма (10 мм) для полов или крыш.
Высокомодульный асфальтобетон, иногда называемый аббревиатурой EMÉ на французском языке (enrobé à module élevé)
В нем используется очень твердый битумный состав (проникновение 10/20), иногда модифицированный, в пропорциях, близких к 6% от веса заполнителей, а также с высокой долей минерального порошка (от 8 до 10%) для создания слоя асфальтобетона с высоким модулем упругости (порядка 13000 МПа). Это позволяет уменьшить толщину основного слоя до 25% (в зависимости от температуры) по сравнению с обычным битумом, обеспечивая при этом очень высокую усталостную прочность. Слои высокомодульного асфальта используются как при армировании, так и при строительстве новых арматурных материалов для средних и тяжелых транспортных средств. В базовых слоях они, как правило, обладают большей способностью поглощать напряжения и, в целом, лучшим сопротивлением усталости.

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.

Рабочие характеристики

Аэропорт рулежная дорожка, одно из применений асфальтобетона

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.

Деградация и восстановление

Асфальт, поврежденный морозным пучением

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.

Предотвращение и ремонт деградации

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.

Вторичная переработка

Малая переработка асфальта

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:

Печенье для асфальта
Куски первичного несжатого горячего асфальта, которые можно использовать для ремонта выбоин. Использование печенья для щебня было исследовано как менее дорогая, менее трудоемкая и более прочная альтернатива ремонту выбоин с помощью холодного пятна. В рамках программы в Питтсфилде, штат Массачусетс, рабочие приобрели новую горячую асфальтобетонную смесь и обильно разложили ее по земле, получив примерно 25-фунтовые вафли. После охлаждения вафли можно хранить до повторного нагрева в горячем ящике для мелкого ремонта дороги. Печенье для асфальта также может быть произведено из остатков материала от работ по укладке дорожного покрытия.
Восстановленное асфальтовое покрытие (RAP)
Куски асфальта, снятые с дороги, стоянки или проезжей части, считаются восстановленное асфальтовое покрытие (РАП). Эти куски асфальта обычно рвутся при обычном ремонте асфальта, ремонте люков, ремонте водосборного бассейна или капитальном ремонте канализации. Поскольку асфальт был уплотнен, RAP является более плотным асфальтовым материалом, и его переработка обычно занимает больше времени, чем у печенья из асфальта.
Асфальтовые измельчения
К небольшим кусочкам асфальта, полученным путем механического измельчения асфальтовых поверхностей, относятся как асфальтобетонные заводы. Крупные помолы с насыщенным черным оттенком, указывающие на высокое содержание асфальтобетона, лучше всего подходят для вторичной переработки асфальта. При выборе фрезерного асфальта для вторичной переработки рекомендуется поверхностное фрезерование вместо фрезерования на всю глубину. Фрезерование на полную глубину обычно содержит примеси подосновы, такие как гравий, грязь и песок. Эти второстепенные загрязнители выщелачивают нефть из исходного асфальта и высушивают материал в процессе переработки. Асфальт из асфальта лучше, чем из бетона. При измельчении асфальта из бетона образующаяся пыль несовместима с асфальтовыми продуктами, потому что это не асфальт.

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.

См. также

Ссылки

.

Последняя правка сделана 2021-06-12 00:38:43
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте