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

Удобоукладываемость (подвижность) асфальтобетонной смеси

Удобоукладываемостью (или подвижностью) называют способность асфальтобетонной смеси (АБС) распределяться по заданному участку. Это одно из важнейших технологических свойств асфальта –характеристик, которые определяют поведение материала при хранении, транспортировке и укладке.

От подвижности АБС зависит:

  • Сколько сил придется приложить к распределению смеси по заданному участку
  • Сколько времени займет укладка
  • Вероятность появления дефектов при укладке и уплотнении
  • Насколько качественным получится готовое покрытие

Это связано с тем, что асфальт – достаточно требовательный строительный материал, особенно если речь идет о горячих разновидностях. Его нужно укладывать как можно раньше после изготовления. В противном случае смесь остынет, и ее невозможно будет уплотнить до требуемого состояния. Поэтому легкость укладки – это большой плюс для асфальтобетона.

В этой статье мы рассмотрим следующие вопросы:

  • От чего зависит удобоукладываемость смеси
  • Какие выделяются виды смесей по удобоукладываемости
  • Какие существуют методы оценки удобоукладываемости
  • Как можно повысить удобоукладываемость смеси

Давайте остановимся на каждом из них подробнее.

СEдобоукладываемость асфальта

От чего зависит удобоукладываемость

Удобоукладываемость – это характеристика непосредственно асфальтобетонной смеси. Соответственно, зависит она, преимущественно, от состава и состояния материала.

На это свойство влияют следующие факторы:

  • Вязкость битума
  • Количество битума
  • Используемый наполнитель
  • Количество минерального порошка
  • Качество перемешивания
  • Температура смеси при укладке
  • Длительность хранения горячей смеси перед использованием

Отметим, что эти же факторы определяют такое свойство смеси как уплотняемость. Подробнее о нем прочитать вы можете в нашей статье Уплотняемость (формуемость) асфальта.

А мы тем временем кратко остановимся на каждом пункте.

Вязкость битума

В качестве вяжущего вещества в составе асфальтобетонной смеси используются жидкие или вязкие битумы. Они имеют свойство затвердевать при понижении температуры и размягчаться при ее повышении, становясь текучими и податливыми.

На вязкость битума указывает его марка:

Марки вязких битумов Марки жидких битумов
БНД 40/60

БНД 60/90

БНД 90/130

БНД 130/200

СГ 40/70

СГ 70/130

СГ 130/200

МГ 40/70

МГ 70/130

МГ 130/200

МГО 40/70

МГО 70/130

МГО 130/200

Обозначения в таблице:

  • БНД – битум нефтяной дорожный
  • СГ – среднегустеющий битум, получаемый путем разжижения вязкого битума керосином, бензином и лигроином
  • МГ – медленногустеющий битум, производимый с использованием жидких нефтепродуктов
  • МГО – медленногустеющий битум, получаемый из частично окисленных нефтепродуктов

Цифры в таблице указывают на вязкость, которая оценивается по глубине погружения иглы в материал. Так, например, битум марки БНД 130/200 будет намного более податливым, чем материал марки БНД 40/60.

Для вашего удобства, ниже мы разместили эту же таблицу в виде картинки:

Таблица марок вязких и жидких битумов

Для производства удобоукладываемой смеси выбирают битум с более высоким численным показателем либо вносят специальные добавки (пластификаторы). Последние снижают вязкость материала.

Количество битума

В среднем содержание вяжущего в асфальтобетонной смеси колеблется в пределах от 2,5% до 9,0%. Интуитивно может показаться, что увеличение доли битума сделает смесь более подвижной. Ведь в ходе производства битум размягчается и становится пластичным. Но это не совсем так.

Избыток вяжущего повышает слеживаемость материала. Это значит, что зерна наполнителя слипаются в комки, которые приходится дополнительно разрыхлять. Из-за этого затягивается процесс укладки.

Нужно отметить, что из этого правила есть исключение. Это литые АБС. Среднее содержание битума в них – 8-10%. Но этот вид асфальта принципиально отличается от привычных горячих и холодных смесей.

Ведро с битумом

Используемый наполнитель

Природные материалы (гравий, песок) имеют гладкие зерна округлой формы, обточенные под воздействием воды и ветра. Искусственные наполнители (щебень, отсев) получают путем дробления породы. Они состоят из частиц с острыми углами и шероховатой поверхностью. Поэтому, находясь в составе смеси, зерна щебня и отсева крепко сцепляются друг с другом. Соответственно, АБС на их основе получаются более жесткими и менее подвижными.

Способность материалов входить в сцепление с битумными вяжущими веществами называется адгезией.

Гравийный щебень
Образец речного песка с ровными круглыми песчинками
Щебень

Количество минерального порошка

Минеральный порошок – это муко- или пылеобразный материал, который получается при перемалывании карбонатных пород. Его содержание в смеси обычно невелико – от 5% до 10%.

В составе асфальтобетона порошок обволакивается битумом и образует асфальтовяжущее вещество. Это можно сравнить с тем, как смешивание яиц с мукой дает тесто. Если муки насыпать немного, то тесто получится жидким и будет растекаться по форме. А если содержание этого ингредиента увеличить, то в результате получится пластичный материал, который будет держать ту форму, которую ему придадут.

Таким образом, увеличение доли минерального порошка без добавления битума снижает подвижность смеси.

Качество перемешивания

Приготовление асфальтобетонных смесей на заводах может осуществляться в смесителях двух типов: лопастных и гравитационных (со свободным перемешиванием). Лопастные мешалки дают на выходе более однородную смесь, что положительно сказывается на ее подвижности.

Температура смеси

Как мы уже отмечали, с повышением температуры битум становится более пластичным и текучим. Соответственно, разогрев асфальтобетонной смеси увеличивает ее удобоукладываемость.

Самый подвижный вид асфальтобетона – литой асфальт – укладывается при температуре от 190°C до 250°C. Горячие разновидности на вязких битумах требуют разогрева как минимум до 100°C. А вот холодные смеси, которые производятся на основе жидких битумов, практически не нужно дополнительно нагревать.

Длительность хранения горячей смеси перед использованием

Этот пункт напрямую связан с предыдущим. Как правило, асфальт производится на заводе и уже оттуда доставляется к месту проведения работ. В ходе перевозки он постепенно остывает, битум в его составе становится более вязким, а сама смесь – менее подвижной. Именно поэтому асфальт стараются максимально быстро доставить на участок после приготовления (либо используют специальную технику с подогреваемыми кузовами).

Итак, теперь вы имеете представление о том, какие факторы определяют подвижность смеси. Теперь давайте поговорим о классификации асфальтов по этому критерию.

Виды АБС по удобоукладываемости

От подвижности смеси зависит выбор оборудования и количества рабочих, которые потребуются для ее укладки. Поэтому в дорожном строительстве используется специальная классификация асфальтов по этому показателю.

По свойству удобоукладываемости смеси бывают:

  • Литые
  • Пластичные
  • Жесткие

Давайте рассмотрим каждый подробнее.

Литые АБС

К этой группе относится одна особенная разновидность материала – литой асфальт. Как следует из названия, он имеет практически жидкую форму и в прямом смысле заливается на подготовленное основание.

Это обусловлено тремя факторами:

  • Повышенным содержанием битума и минерального порошка (8-10% и 20-30% соответственно)
  • Уменьшением доли минерального заполнителя (до 60-75%)
  • Разогревом смеси до очень высокой температуры (190-250°C)

В результате получается максимально подвижная смесь, которая практически не требует дополнительной обработки в ходе укладки. Она сама растекается по нужному участку дороги и уплотняется под собственным весом. В результате получается прочное водонепроницаемое покрытие с отличными показателями водо- и морозостойкости.

В странах Европы (Германии, Франции и других) литой асфальт активно применяется как при строительстве дорог, так и в менее ответственных работах – например, для обустройства тротуаров, парковых дорожек и полов промышленных помещений. В России же этот материал менее распространен из-за его дороговизны. Он используется в основном при строительстве мостов и прокладке автомагистралей с высокой нагрузкой.

Пластичные АБС

Это смеси с хорошими показателями подвижности. Их легко укладывать даже без использования специальной техники.

Сложно сказать, какие именно смеси будут относиться к этой группе. Ведь, как вы помните, удобоукладываемость зависит от целого ряда факторов.

Однако можно вывести ряд закономерностей:

  • Мелкозернистые смеси более пластичны, чем крупнозернистые
  • Увеличение содержания щебня снижает пластичность и увеличивает жесткость смеси
  • Песчаные смеси более пластичны, чем щебеночные

Обратите внимание, что здесь мы не принимаем во внимание температурный режим укладки, по которому смеси делятся на горячие, теплые и холодные. Последние две разновидности производятся на основе битума с добавками, снижающими его вязкость. Поэтому по удобоукладываемости они вовсе не обязательно уступают горячему асфальту.

Пластичные смеси имеют очень широкую сферу применения. Ими покрывают дороги всех типов, городские улицы, пешеходные и велосипедные дорожки, парковки, детские и спортивные площадки.

Этот тип лучше всего подходит для ручной укладки асфальта. Это может быть ремонт ям и выбоин на дороге, а также асфальтирование небольших площадок и труднодоступных участков.

Жесткие АБС

В эту группу попадают смеси, которые сложно укладывать и разравнивать вручную. К этому процессу обычно привлекаются специальные асфальтоукладчики.

Как мы уже сказали выше, провести четкую параллель между разными видами асфальта и их типами по удобоукладываемости сложно. Но можно сказать, что в целом жесткие смеси отличаются высоким содержанием щебня, особенно крупнозернистого (до 40 мм).

Жесткие АБС используются в дорожном и мостовом строительстве. При этом крупнозернистые смеси кладутся в основание дорожного полотна, а из мелкозернистых формируется верхний слой.

Заказывать такой материал для мелких бытовых работ – нерационально. Без специальной техники будет сложно придать ему нужную форму и качественно уплотнить.

Мы рассмотрели, какие бывают виды асфальтов в зависимости от их подвижности. Теперь давайте поговорим о том, какие критерии используются для отнесения материала в ту или иную группу.

Методы оценки удобоукладываемости

Необходимо сразу отметить, что нормативных методов измерения подвижности асфальтобетонных смесей (за исключением литой разновидности) на данный момент не существует. Это обусловлено тем, что само понятие удобоукладываемости довольно сложно описать с физической точки зрения. Для этого нужно определить, какие физико-механические свойства готовой смеси определяют ее подвижность и в какой степени. А это сложная теоретическая работа, которая требует проведения целого ряда сложных экспериментов.

Но оценивать удобоукладываемость смесей все-таки необходимо. Особенно это важно для дорожного строительства, где от этой характеристики во многом зависит качество готового покрытия.

Для этого используются такие методы:

  • Температурный контроль
  • Метод динамического пенетрационного испытания
  • Определение подвижности литого асфальта

Давайте рассмотрим каждый из них.

Температурный контроль

Этот метод не особо надежный, но зато самый простой.

Обоснование у него такое: состав каждой смеси подбирается в том числе и с учетом ее удобоукладываемости. Для этого рассчитывается оптимальное соотношение компонентов, подбирается марка битума, вносятся специальные добавки. Результатом такой работы становится готовый рецепт пластичной либо жесткой смеси.

Но фактические характеристики материала зависят от того, насколько четко соблюдаются требования к его производству и транспортировке. А отклонения от запланированного технологического процесса случаются постоянно.

Температурный режим – это один из важнейших факторов, которые определяют подвижность АБС. И его сравнительно легко контролировать. Поэтому перед укладкой удобоукладываемость смеси косвенно оценивают путем замера ее температуры.

Температура асфальтобетонной смеси на момент начала укладки должна быть:

  • Для литого – 190-250°C
  • Для горячего – 100-140°C
  • Для теплого – 50-100°C
  • Для холодного – не ниже 10-20°C

Более точные цифры рассчитываются для конкретных смесей с учетом марки битума, соотношения компонентов в составе и других характеристик.

Этот метод имеет следующие преимущества:

  • Быстрота оценки
  • Для проведения замеров нужен только бесконтактный термометр – пирометр
  • Дешевизна – самые простые модели пирометра стоят в пределах 2-3 тысяч рублей

В то же время у способа есть ряд серьезных недостатков:

  • Не учитываются другие факторы, влияющие на подвижность смеси
  • Не учитывается температурная сегрегация смеси – явление, при котором ее верхние слои остывают быстрее, чем нижние
  • Человеку без специального образования сложно правильно интерпретировать результат замеров (например, какие отклонения от стандартной температуры приемлемы, а какие нет)

В бытовом строительстве такой метод можно использовать для косвенной оценки качества АБС. Если вам привезли асфальт, а его температура явно ниже требуемой для этого вида смеси – значит, где-то на этапе погрузки и транспортировки были ошибки.

Для корректной оценки следует делать несколько замеров:

  • Температура верхнего слоя смеси
  • Температура участков, прилегающих к стенкам кузова
  • Температура в центре смеси

Разница между ними может достигать 27°C. Это обусловлено тем, что смесь сверху и по краям кучи остывает быстрее, чем в центре.

В ответственном дорожном строительстве предпочтительнее использовать метод, о котором мы поговорим ниже.

Метод динамического пенетрационного испытания

Он был разработан М. А. Завьяловым в 1999 году и был взят на вооружение Омским СоюзДорНИИ, который включил его в свои Методические рекомендации по укладке асфальтобетонных покрытий.

Обоснование его таково: чем более подвижна смесь, тем меньше сопротивления она оказывает внешнему воздействию. В связи с этим исследователь счел уместным использовать для оценки удобоукладываемости один из методов, которые уже давно применяются для исследования грунтов. Это метод динамического пенетрационного испытания, или динамического зондирования.

Для проведения замеров нужны:

  • Зонд-плотномер с конусным наконечником
  • Гиря или молот

В ходе эксперимента зонд помещается в массу смеси под ударами гири и молота. Замеряется количество ударов, необходимое для погружения зонда на глубину 15 см. На основании полученного результата рассчитываются энергозатраты операции зондирования. Затем они сравниваются с характеристиками асфальтоукладчика. В зависимости этого делается вывод, насколько удобоукладываемой является смесь.

Определение подвижности литого асфальта

Мы уже отмечали, что литой асфальт сильно отличается от обычных асфальтобетонных смесей. Он имеет очень текучую, почти жидкую форму. Поэтому его подвижность можно экспериментально рассчитать тем же методом, который используется для оценки бетонной смеси.

Для проведения исследования понадобятся:

  • Металлическая форма в виде усеченного конуса
  • Металлический лист
  • Сушильный шкаф с термометром
  • 2 измерительные линейки
  • Секундомер

Форму разогревают до 150-170°С и устанавливают на металлический лист так, чтобы она плотно к нему прилегала. Затем в нее наливают асфальтобетонную смесь, доведенную до температуры 210°С. Далее излишки материала убирают, срезая их вровень с верхними краями формы.

После этого форму снимают и устанавливают ее рядом с конусом из литого асфальта, запускают секундомер. В течение одной минуты смесь под своим собственным весом свободно оседает. По истечении заданного времени замеряют осадку конуса.

Делается это так: на верхнее основание формы укладывают металлическую линейку. От ее нижнего ребра измеряют, на сколько миллиметров осел конус смеси. В соответствии с техническими условиями на литой асфальтобетон, значение этого показателя должно быть не менее 25-30 мм.

Всего в ходе испытаний исследуются две пробы материала. Это делается для того, чтобы увеличить точность измерения. Всего на проведение эксперимента отводится 5 минут – чтобы смесь не успела остыть и потерять свои качества.

Мы рассказали, как можно оценить удобоукладываемость смеси с разной долей точности. Теперь давайте поговорим о том, к каким способам прибегают на производстве, если подвижность спроектированного состава оказывается неудовлетворительной.

Способы повышения удобоукладываемости

Подвижность АБС играет большую роль при укладке асфальта, особенно если речь идет о строительстве дорог. Слишком жесткие смеси требуют больших затрат времени и сил на их укладку. От этого может пострадать качество готового покрытия. Поэтому перед инженерами стоит сложная задача: подобрать такой состав смеси, чтобы она не только имела максимально возможные показатели прочности и водостойкости, но и легко укладывалась.

Почему эта задача такая сложная? Дело в том, что повышение удобоукладываемости косвенно влияет на целый ряд свойств асфальтобетона. Давайте рассмотрим это на конкретном примере.

В 1932-1967 годах в СССР был курс на производство максимально подвижных АБС. Делалось это для того, чтобы сократить расходы на дорожное строительство и обеспечить качественную укладку покрытия. Асфальтобетон готовили на небольшом количестве щебня (26-45%) и с избытком асфальтовяжущего вещества – битума и минерального порошка (8-23%). Такой состав действительно был очень удобоукладываемым. Но покрытия из него оказались слишком пластичными и под нагрузкой автомобилей быстро «поплыли».

С тех пор в дорожном строительстве отдают предпочтение смесям с более высоким содержанием щебня. Они формируют прочный каркас, который хорошо выдерживает механические нагрузки. А подвижность асфальтобетона рассчитывают с учетом других важных качеств материала.

В таблице ниже вы можете увидеть, как популярные способы увеличения удобоукладываемости влияют на другие характеристики асфальта:

Способы увеличения подвижности АБС Влияние на другие свойства АБС
Добавление в смесь пластификаторов, снижающих вязкость битума Увеличивается деформативность материала, снижается сдвигоустойчивость. Асфальт более склонен к образованию колей и наплывов.
Полная или частичная замена отсева в составе природным песком Увеличивается сегрегируемость смеси, что может привести к появлению дефектов при укладке. Также снижаются прочность и сдвигоустойчивость готового покрытия.
Максимальный разогрев смеси Производство асфальта становится более энергоемким и дорогим. Кроме того, слишком горячую смесь нельзя уплотнять сразу – она будет деформироваться под весом катка.

Для вашего удобства, ниже мы разместили эту же таблицу в виде картинки:

Способы увеличения удобоукладываемости и их влияние на другие характеристики асфальта

Как видите, проектирование состава асфальтобетонной смеси – это очень сложный процесс. В ходе его должны учитываться самые разные свойства материала и то, как они влияют друг на друга.

Давайте кратко резюмируем все вышесказанное.

Удобоукладываемость (подвижность) определяет, сколько усилий понадобится для укладки асфальтобетонной смеси. Она зависит от ряда факторов: зернового состава наполнителя, соотношения компонентов смеси, качества перемешивания и температуры. По критерию подвижности смеси делятся на литые, пластичные и жесткие.

Удобоукладываемость оценивается:

  • Для горячих и холодных смесей – методом температурного контроля или динамической пенетрации
  • Для литого асфальта – по величине осадки конуса

Это технологическое свойство обязательно учитывается при проектировании составов асфальтобетонных смесей.