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

Ползучесть асфальтобетона (асфальта)

Ползучесть – это свойство материала постепенно деформироваться под действием постоянной статической или динамической нагрузок. Подвох характеристики заключается в том, что такие изменения в материале протекают очень медленно – со стороны их не так-то легко заметить.

Несложно догадаться, что измерить и описать это явление – задача сложная. Оценка ползучести была введена в перечень стандартных испытаний асфальтобетона только в новейшем ГОСТ Р 58401.4-2019 , где ее рекомендуют проводить для щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА). Но показатель этот еще не нормируется.

Ползучесть характерна для:

  • Покрытий парковок и стоянок
  • Покрытий дорог с высоким трафиком
  • Покрытий на склонах

В таких случаях асфальт постоянно претерпевает нагрузки либо от стоящего или едущего транспорта, либо от действия сил гравитации. Для небольших дорог, проездов и площадок эта характеристика не столь актуальна. Поэтому если вы берете асфальт для бытового строительства, то особо вникать в эту тему вам не обязательно.

А вот в дорожном строительстве это серьезная проблема. Ведь ползучесть – это причина серьезных дефектов покрытия, которые могут приводить к авариям и человеческим жертвам.

Она проявляется в виде:

  • Волн
  • Наплывов
  • Колей
Деформации на асфальте

В этой статье мы рассмотрим следующие вопросы:

  • Механизм и стадии ползучести
  • От чего зависит ползучесть
  • Как определяется ползучесть
  • Как можно снизить ползучесть асфальта

Давайте остановимся на каждом из них подробнее.

Механизм и стадии ползучести асфальта

Само собой очевидно, что у дорожного покрытия есть некоторый предел прочности. Это количество нагрузки, которое оно может выдержать, не разрушаясь. Например, если взять образец асфальта с пределом прочности на сжатие 2,5 МПа, приложить к нему нагрузку в 2 МПа и тут же ее убрать, то с образцом ровным счетом ничего не случится.

А что если нагрузить образец и оставить его в таком состоянии на несколько недель? Поначалу он будет оказывать сопротивление давлению, но со временем начнет «сдаваться». Под действием постоянной нагрузки в нем начнут развиваться пластические – то есть необратимые – деформации. Они будут накапливаться и перерождаться в микроповреждения, которые со временем приведут к полному разрушению материала.

В контексте асфальта процесс этот растягивается на многие месяцы и года – в зависимости от качества дорожного покрытия и условий его эксплуатации.

Выделяют три стадии ползучести:

  1. Первичная (неустановившаяся, затухающая) ползучесть
    Асфальт сразу после укладки не демонстрирует в полной мере свои физико-механические свойства. Ему еще предстоит доуплотниться под колесами машин. На этой стадии он активно деформируется, и скорость его ползучести высока.
  2. Вторичная (установившаяся) ползучесть
    Эта стадия наступает после полного «созревания» покрытия. Здесь накопление деформаций протекает с постоянной скоростью. У асфальта с хорошими показателями и отсутствием очень высоких нагрузок она может длиться годами.
  3. Третичная (ускоренная) ползучесть
    Она начинается с появления в толще асфальта микротрещин. Под действием нагрузки они разрастаются и объединяются, из-за чего прочность материала падает. Скорость ползучести резко возрастает. Эта стадия заканчивается разрушением дорожного покрытия.
Отпечатанные следы на асфальте
Трещины на асфальтовой дороге в лесу

Теперь вы знаете, что из себя представляет явление ползучести. В следующем разделе мы поговорим о факторах, которые на нее влияют.

От чего зависит ползучесть асфальта

Качество асфальтобетона зависит как от характеристик самого материала, так и от условий его эксплуатации. Соответственно, скорость накопления пластических деформаций в нем определяется внешними и внутренними факторами.

На ползучесть влияют:

  • Адгезия компонентов асфальта
    Чем лучше битум сцепляется с щебнем и песком, а зерна наполнителя – друг с другом, тем сильнее материал сопротивляется развитию деформаций.
  • Вязкость битума
    Маловязкий битум (например, нефтяной дорожный битум марок БНД 130/200 и БНД 130/200) уже при 30-45°С начинает размягчаться. А температура дорог и тротуаров в летнюю жару может достигать 50-60°С. Естественно, покрытие на таком вяжущем будет деформироваться быстрее асфальта на более вязком битуме.
  • Старение битума
    Под воздействием факторов окружающей среды (температуры, солнечного света, осадков) битум окисляется, его компонентный состав изменяется в сторону уменьшения содержания смол. Это те самые вещества, которые придают асфальту пластичность и упругость. В результате покрытие становится хрупким и активнее разрушается под воздействием нагрузок.
  • Температура
    Как мы уже отметили, при повышении температуры битум становится мягким и податливым. Сильно разогретый асфальт теряет прочность и легко деформируется, а скорость его ползучести возрастает.
  • Величина нагрузки на покрытие
    Чем выше давление на асфальт, тем быстрее он будет накапливать деформации. Так, покрытие стоянки для большегрузного транспорта «проживет» гораздо меньше парковки у торгового центра, предназначенной для легковушек.
  • Регулярность нагрузки
    Постоянная нагрузка приводит к необратимым деформациям быстрее, чем периодическая. Если использовать пример из предыдущего пункта, то покрытие на стоянке крупного ТЦ, где постоянно стоят машины, довольно быстро придется менять. А парковка у частного дома, если ее правильно заасфальтировали, может простоять хоть с десяток лет.
  • Стадия эксплуатации
    Этот пункт относится к механизму развития ползучести, который мы рассмотрели ранее. Мы говорили, что деформации покрытия активно накапливаются на первой и последней стадиях. Соответственно, если асфальт был недавно уложен или уже начал разрушаться, то его ползучесть будет велика.
Трещины на асфальте на парковке

Ползучесть асфальтобетона во многом определяет его долговечность. Поэтому при проектировании дорожных работ важно учитывать это свойство. Давайте поговорим о том, как можно оценить это свойство в лабораторных условиях.

Как определяется ползучесть асфальта

Стандартный метод определения ползучести детально описан в новом ГОСТ Р 58401.7-2019 . Как мы уже отмечали, на данный момент он имеет скорее рекомендательный характер. В старых ГОСТах 12801-98  и 9128-2013 оценка этого свойства не предусматривалась.

Ползучесть может определяться для:

  • Образцов асфальтобетонной смеси (АБС), уплотненных в лаборатории на гираторе
  • Кернов (вырубок) из готового дорожного покрытия

В каждом случае берется не менее трех одинаковых образцов – для увеличения точности измерений. У них отпиливают по 6 мм с каждого торца, чтобы получить ровные и гладкие поверхности. Затем определяют объемную (среднюю) плотность каждого образца, после чего их высушивают при комнатной температуре.

Асфальтобетон выдерживают в климатической камере при нужной температуре (в пределах от -30°C до 10°C) в течение 2-4 часов. На каждый торец устанавливают по четыре датчика перемещения, а образец горизонтально помещают между пластинами нагрузочной рамы.

Далее к образцу прикладывают постоянную статическую нагрузку в течение 100 или 1000 с. После снятия нагрузки анализируют степень вертикальных и горизонтальных деформаций в материале.

Детальную инструкцию к проведению испытания и формулы расчетов вы можете найти в ГОСТ Р 58401.7-2019 .

А в заключении мы подробнее остановимся на том, как производители асфальта борются с такой – пока что не до конца изученной – проблемой как накопление пластических деформаций.

Как снизить ползучесть асфальта

Снижение скорости ползучести позволяет значительно увеличить срок службы дорожного покрытия. Это актуально для участков постоянной статической или динамической нагрузки, особенно в летний период.

Увеличить долговечность покрытия можно так:

  • Спроектировать смесь с высоким содержанием щебня
    Крупные зерна щебенки формируют более жесткий и устойчивый каркас, чем песок. Именно на этом принципе базируется применение щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА), которому в последние годы отдают предпочтение при строительстве дорог с высокой нагрузкой.
  • Использовать более вязкий битум
    Асфальтобетон на битуме с повышенной вязкостью дольше сохраняет жесткость в жару – он менее подвержен деформированию. Но стоит отметить, что в морозы он становится хрупким и легко растрескивается.
  • Заменить природный песок отсевом
    Отсев щебня имеет зерна неправильной формы с острыми углами и шероховатой поверхностью. Благодаря этому обеспечивается его высокая адгезия с битумом и другими компонентами смеси.
  • Использовать адгезионные присадки
    Поверхностно-активные вещества (ПАВ) в составе асфальтобетонной смеси улучшают смачивание наполнителя битумом, увеличивают адгезию материала. Они не только снижают ползучесть, но и положительно влияют на другие характеристики асфальта – прочность, сдвигоустойчивость, водо-, морозо- и химическую стойкость и другие.
  • Использовать модифицирующие добавки
    К ним относятся полимеры типа термоэластопластов, целлюлозные волокна и резиновая крошка, которые позволяют получить такие виды материалов как полимерасфальтобетон, ЩМА и резиноасфальтобетон. Добавки вводятся в битум и улучшают его свойства: делают вяжущее более стойким, менее чувствительным к изменениям температуры, замедляют его старение. Асфальт на модифицированном битуме активно применяется в ответственном дорожном строительстве как в России, так и за рубежом.

Ползучесть – это свойство материала накапливать деформации под действием постоянной статической или динамической нагрузки. Она может быть разделена на стадии: затухающая, установившаяся и ускоренная. Ползучесть асфальта зависит от его внутреннего сцепления, вязкости битума и длительности эксплуатации, а также от внешних факторов: температуры, величины и регулярности нагрузок. Снизить ползучесть можно путем увеличения доли щебня в смеси, замены природного песка на отсев, использования более вязкого битума, внесения адгезионных и модифицирующих добавок.