Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Химические свойства асфальтобетона (асфальта)

Эта группа свойств используется для оценки качества и долговечности асфальта в условиях агрессивной среды: на участках с повышенной влажностью, при длительном контакте с химическими реагентами. Оба эти фактора довольно распространены на территории России.

Нужно отметить, что в ГОСТах и СНиПах на асфальтобетон и асфальтовые покрытия они не нормируются. Почему? Дело в том, что до сравнительно недавнего времени проблемы химической коррозии асфальта вообще не учитывались при проектировании дорожных работ. И хотя исследования в этой области уже ведутся, разработка полноценных стандартов требует времени.

Асфальт
Лужа на асфальте
Противогололедный реагент

В этой статье мы рассмотрим две характеристики асфальтобетона:

  • Растворимость в воде
  • Химическая (коррозионная) стойкость

Давайте остановимся на каждом подробнее.

Растворимость асфальта в воде

Асфальтобетонная смесь (АБС) изготавливается путем смешивания определенных долей органического вяжущего (битума) и минерального наполнителя: щебня и песка. Эти минеральные компоненты, как вы можете легко убедиться, в воде не растворяются. Битум и вовсе гидрофобен – он отталкивает воду.

Образец гранитного щебня мелкой фракции
Образец песка
Битум и вода

Почему тогда мы вообще говорим о таком свойстве как растворимость в воде? Дьявол, как известно, кроется в деталях.

В составе АБС могут встречаться отдельные водорастворимые компоненты:

  • Известняковый щебень и минеральный порошок
    Известняк – это осадочная порода, которая используется для производства строительных материалов: щебня, отсева и мукообразного порошка. Она легко добывается и обрабатывается, что обуславливает ее низкую стоимость и популярность. Основную долю известняка составляет карбонат кальция (CaCO3) – вещество, которое со временем растворяется в воде. И если асфальт с таким наполнителем постоянно контактирует с влагой, то со временем его каркас будет размываться.
  • Гашеная известь
    Этот мукообразный материал получается путем обжига известняка с последующим его «гашением» водой. Его добавляют в АБС для улучшения сцепления битума с наполнителем – например,
    кварцевым песком. Гашеная известь тоже со временем растворяется в воде и вымывается из покрытия.
  • Водорастворимые соединения в составе битума
    Да, битум в целом нерастворим и гидрофобен. Но это сложное вещество, которое состоит из целого ряда соединений. Есть среди них и водорастворимые. В норме их доля составляет не больше 0,2-0,3% от общей массы материала. Но продолжительный контакт битума с химикатами – например, антигололедными реагентами – вызывает изменения в его химическом составе и увеличение числа водорастворимых соединений. Подробнее об этом мы поговорим в следующем разделе.

Эти детали тоже необходимо учитывать при заказе асфальта. Например, если вы планируете укладывать покрытие на участке с повышенной влажностью или регулярно подтопляемом, то стоит отказаться от использования известнякового щебня и отсева в качестве наполнителя. Да, такой материал может быть дешевле – но и долго он не прослужит.

Не менее важно учитывать и воздействие реагентов на асфальтобетон. Особенно актуально это для покрытий дорог и магистралей, которые в зимнее время регулярно обрабатываются противогололедными средствами.

Возможно, вам будут интересны наши статьи по теме:

В следующем разделе мы подробнее рассмотрим химическую стойкость асфальта и способы ее увеличения.

Химическая (коррозионная) стойкость асфальта

Покрытия российских улиц и дорог эксплуатируются в условиях агрессивной среды. По ним ездит транспорт, в солнечную погоду они получают приличную дозу ультрафиолетового излучения, а в дожди заливаются водой. Зимой их щедро посыпают солью и другими реагентами, которые вступают в реакции с компонентами асфальтобетона и ускоряют его разрушение.

Ниже мы рассмотрим следующие вопросы:

  • Как противогололедные реагенты разрушают асфальт
  • От чего зависит химическая стойкость асфальта
  • Как можно улучшить стойкость асфальта

Давайте остановимся на каждом из них немного подробнее.

Как противогололедные реагенты разрушают асфальт

Прежде чем мы перейдем к обсуждению более практических моментов, нужно понять, что вообще происходит в толще асфальтового покрытия зимой.

Противогололедные реагенты (ПГР) на дорогах и тротуарах находятся в состоянии водных растворов. Это значит, что они способы проникать в мельчайшие пустоты на поверхности асфальта – поры. Затем они просачиваются под битумные пленки, которые обволакивают зерна минерального наполнителя (щебня, песка, минерального порошка).

При этом в толще покрытия происходят такие изменения:

  • Уменьшается содержание смол и увеличивается доля асфальтенов
    Асфальтены – это мельчайшие твердые частицы, равномерно распределенные в дисперсионной среде битума – смолах и маслах. Увеличение их доли в составе вяжущего приводит к тому, что покрытие становится более жестким и хрупким, особенно при низких температурах. Оно быстрее растрескивается и разрушается.
  • Растворение компонентов битума
    Растворы солей, которые образуются на дорогах, могут иметь повышенный pH (до 8,2) – то есть быть щелочными. Они могут растворять органические соединения в составе битума, отчего он становится хрупким, а покрытие теряет плотность.
  • Отслаивание битумных пленок
    В статье Водно-физические свойства асфальта мы подробно говорили о том, как вода, проникая в толщу асфальта, разрушает связи между вяжущим и минеральным наполнителем. Такой же процесс наблюдается и здесь – но в сочетании с агрессивными реагентами он протекает гораздо быстрее.
  • Реакции с минеральным наполнителем
    После того, как раствор просочился под слой гидрофобной битумной оболочки, он может вступать в реакции с неорганическими компонентами асфальта – в первую очередь с минеральным порошком. В результате образуются растворимые вещества, которые затем вымываются.

Отметим, что все эти процессы сильно растянуты во времени. Не нужно думать, что стоит один раз щедро посыпать асфальт солью – и он тут же рассыплется у вас на глазах. Но чем больше покрытие контактирует с агрессивными химикатами, тем интенсивнее оно разрушается. Так и получается, что при обещанном сроке службы в 10-12 лет асфальт приходится менять чуть ли не каждые 2-3 года.

В следующем разделе мы поговорим о том, какие еще факторы сказываются на устойчивости материала к воздействию ПГР.

От чего зависит химическая стойкость асфальта

Эта характеристика – величина переменная. На нее влияют и свойства самой асфальтобетонной смеси и ее компонентов, и качество укладки, и условия окружающей среды.

Можно выделить ряд наиболее значимых факторов:

  • Состав битума
    Наибольшую химическую устойчивость демонстрируют битумы с высоким содержанием смол, то есть более вязкие. Кроме того, они отличаются хорошей адгезией к щебню и песку.
  • Пористость покрытия
    Это содержание воздушных пустот (пор), которые остаются в асфальтобетоне после уплотнения. Наибольшую роль тут играют открытые поры – такие, которые выходят на поверхность и пропускают воду в толщу материала. Если асфальт плотный, то растворы реагентов в него практически не проникают и разрушают только самый верхний поверхностный слой.
  • Адгезия битума к минеральным компонентам
    Битум в асфальте не только выполняет роль связующего вещества, но и, обволакивая зерна наполнителя, защищает их от воздействия воды и химикатов. Но битумные пленки постепенно отслаиваются под действием влаги. То, насколько быстро это происходит, зависит от свойств как вяжущего вещества, так и наполнителя. Например, хуже всего битум сцепляется с материалами из кислых пород – гранитом, кварцем и другими.
  • Перепады температуры
    Речь здесь идет о циклах замрозки и оттаивания, то есть изменениях плюсовой температуры на минусовую. При замерзании вода расширяется и давит на поры асфальта изнутри, создавая дополнительную нагрузку. Чем чаще повторяется этот процесс, тем быстрее разрушается покрытие.

К счастью, на большинство этих факторов (за исключением погодного) мы вполне способны повлиять.

Сделать это можно:

  1. Тщательным подбором исходного сырья
  2. Соблюдением технологии уплотнения асфальта, чтобы не допустить чрезмерной пористости
  3. Внесением модифицирующих добавок

Давайте остановимся на последнем моменте подробнее.

Способы увеличения стойкости асфальтобетона

Химическая стойкость асфальта достаточно тесно связана с его водно-физическими свойствами. И то, и другое зависит от пористости материала. Она определяет, насколько активно вода и водные растворы могут проникать в дорожное покрытие.

Это значит, что коррозионную устойчивость можно частично улучшить теми же способами, которые применяются для повышения водостойкости и водонепроницаемости, снижения водонасыщения и набухания. Если вам интересно узнать об этом больше, вы можете ознакомиться с нашей статьей Водно-физические свойства асфальта.

Химическую стойкость асфальта можно улучшить путем:

  • Активации минерального порошка поверхностно-активными веществами (ПАВ)
    В результате такой модификации порошок становится гидрофобным – начинает отталкивать воду. Благодаря этому улучшается внутренняя адгезия смеси и сцепление вяжущего с щебнем и песком.
  • Внесения добавок извести и цемента
    Эти модификации также направлены на улучшение сцепления между компонентами смеси.
  • Внесения добавок инертных веществ (ПВХ, техническая сера)
    Это вещества и соединения, которые не вступают в реакции с противогололедными растворами солей. В составе асфальта они выполняют роль своеобразного щита, обволакивая частицы наполнителя и защищая их от агрессивного действия химикатов.

Химические свойства асфальта показывают, насколько легко он вступает в реакции с другими веществами и соединениями – в первую очередь, с водой и противогололедными реагентами. В норме асфальтобетон не реагирует с водой. Однако в его состав могут входить растворимые компоненты (наполнители на основе известняка, минеральный порошок, гашеная известь), которые со временем будут вымываться из покрытия.

Химическая стойкость асфальта характеризует его способность сопротивляться коррозии под действием антигололедных реагентов. Она зависит от вязкости битума, внутренней адгезии смеси, пористости покрытия и климатических условий. Этот показатель можно улучшить внесением добавок ПАВ, извести, цемента, ПВХ и технической серы в состав материала.