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

Водонасыщение асфальтобетона (асфальта)

Со стороны готовое асфальтовое покрытие выглядит очень плотным, практически монолитным. Но это не совсем так. В его толще есть воздушные пустоты – поры. Кроме того, в ходе эксплуатации асфальт покрывается трещинами и выбоинами. Все эти щели в дождливую погоду заполняются водой.

Водонасыщение показывает, сколько влаги в процентах от своего объема может впитать асфальт. Оно напрямую связано с такой характеристикой как пористость. Чем больше в материале пор, тем выше его водонасыщение – и наоборот.

Это очень важное свойство, от которого зависит водо- и морозостойкость дорожного покрытия. А в долгосрочной перспективе – его способность сопротивляться износу и срок службы. Поэтому нормативные документы предъявляют достаточно жесткие требования к значению водонасыщения у асфальтов, особенно качественных.


В этой статье мы рассмотрим такие вопросы:

  • От чего зависит водонасыщение асфальта
  • На что влияет водонасыщение дорожного покрытия
  • Как определяется водонасыщение асфальта
  • Какие существуют требования к водонасыщению асфальта
  • Какие существуют способы уменьшить водонасыщение покрытия

Давайте остановимся на каждом из них отдельно.

Мокрый асфальт
Трещина на асфальте
Лужа на асфальте

От чего зависит водонасыщение

Итак, мы уже сказали, что водонасыщение асфальта связано с содержанием в нем воздушных пор.

Их количество определяется двумя факторами:

  • Составом асфальтобетонной смеси (АБС)
    Как правило, в этом случае высокое водонасыщение говорит о неправильном подборе зернового состава смеси. Дело в том, что крупные зерна щебня прилегают друг к другу неплотно, между ними образуется много пустот. Для их заполнения в состав вводят мелкозернистый наполнитель: мелкий щебень, песок, минеральный порошок. Но если соотношение компонентов было подобрано неправильно, то эта цель достигнута не будет.
  • Качество уплотнения при укладке асфальта
    Чтобы превратить асфальтобетонную смесь в надежное покрытие, ее нужно обязательно укатать или утрамбовать. Именно в ходе этой операции из материала удаляются воздушные пустоты. Если же уплотнение было некачественным, то содержание пор будет серьезно превышать норму.

Понять, на каком этапе – производства или укладки – были допущены ошибки, позволяют лабораторные испытания. Подробнее об этом мы поговорим ниже.

Высокое водонасыщение может свидетельствовать о следующих нарушениях:

  • Укладка проводилась в холодную или дождливую погоду (если речь не о холодном асфальте)
  • Смесь успела остыть к тому моменту, как ее начали уплотнять
  • Каток совершил слишком мало проходов по покрытию
  • Для уплотнения использовались слишком легкие или неэффективные катки
Укладка горячего асфальта в лужу

Еще один случай, который стоит упомянуть – это использование неоднородной смеси. Речь при этом может идти как о неравномерном распределении крупных и мелких зерен в ее составе, так и о наличии холодных и горячих участков в материале при укладке. Это серьезное нарушение. Оно приводит к тому, что в готовом асфальте образуются «пятна» с повышенным водонасыщением. Это слабые места покрытия, которые быстро начинают крошиться и превращаются в выбоины.

Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Однородность асфальта.

Теперь давайте основательнее разберемся в том, как именно плохие показатели асфальта по этому свойству приводят к его разрушению.

На что влияет водонасыщение

Показатель водонасыщения прямо связан с рядом других важных характеристик материала.

К ним относятся:

  • Водостойкость
  • Морозостойкость
  • Химическая стойкость
  • Износостойкость
  • Срок службы

Давайте остановимся на каждом немного подробнее.

Водостойкость

Всем специалистам и любителям в области строительства известно, что вода – это достаточно агрессивное вещество. Конечно, ей не под силу растворить компоненты асфальта: щебень, песок и битум (если только речь не идет о материалах из известняка). Зато влага со временем проникает под битумную пленку, которая обволакивает зерна минерального наполнителя, и разрушает связи между компонентами смеси.

В результате асфальт теряет свою структурную связность, начинает крошиться. Из него выпадают крупные зерна щебня, а на их месте образуются ямки, которые со временем разрастаются. Результаты такого разрушения вы наверняка не раз видели на наших дорогах.

Несложно догадаться, что чем выше водонасыщение асфальта и чем больше влаги он может в себя вобрать, тем агрессивнее и быстрее будет разрушающее действие воды.

Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Водостойкость асфальта.

Морозостойкость

Помимо жидкого, вода имеет еще и твердое состояние – при минусовых температурах она превращается в лед. При этом она расширяется и давит на асфальт изнутри, разрушая его. И чем больше напитанных влагой пор, тем выше это внутреннее давление.

Особенно опасно это в периоды межсезонья – ранней весной и поздней осенью. В эти месяцы температура воздуха постоянно колеблется около нулевой отметки. Во время оттепели асфальт все больше и больше насыщается талой водой. А с каждым новым похолоданием влага замерзает и «распирает» его изнутри.

Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Морозостойкость асфальта.

Химическая стойкость

Как мы сказали, вода сама по себе – агрессивное вещество. Но на современных дорогах редко встречается чистая H2O без примесей. Особенно это актуально в зимний период, когда покрытия щедро посыпаются и поливаются противогололедными реагентами.

Все эти химические вещества – в первую очередь соли – оказывают разрушающее действие на асфальт. Причем влияют они как на органическое вяжущее, вызывая его старение, так и на минеральный наполнитель. И это коррозионное воздействие растет по мере того, как увеличивается водонасыщение покрытия.

Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Химическая стойкость асфальта.

Износостойкость

Это свойство характеризует способность асфальта сопротивляться износу и истиранию под колесами машин. Оно зависит от множества показателей материала, в том числе описанных выше: водо-, морозо- и химической стойкости.

Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Износостойкость асфальта.

Срок службы

Из всего сказанного выше логично вытекает вывод о том, что асфальт с повышенным водонасыщением имеет плохие показатели водо-, морозо-, износо- и химической стойкости. Все это приводит к тому, что он быстро приходит в негодность. В особо печальных случаях покрытие приходится менять уже через год.

Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Срок службы асфальта.

Как видите, водонасыщение – это очень важное свойство материала. Поэтому оно входит в число характеристик, которые обязательно определяются для асфальта.

Метод определения водонасыщения

Стандартный метод определения водонасыщения асфальта описан в ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний».

В соответствии с ним могут исследоваться:

  • Образцы АБС, приготовленные в лабораторных условиях
    Такие испытания проводятся для определения свойств конкретного состава. Они позволяют судить о качестве смеси и ее соответствии нормативам.
  • Вырубки (керны) из готового дорожного покрытия или основания
    Исследования вырубок проводятся для оценки качества дорожных работ.

Начинается испытание с подготовки образцов. Если речь идет об АБС, то из нее отбирается несколько проб (не менее 3), которые затем уплотняются в гидравлическом прессе под давлением в 40 МПа. Вырубки из покрытия очищаются от мусора и промываются, после чего высушиваются до постоянной массы.

Процедура измерения выглядит таким образом:

  1. Подготовленные образцы взвешивают на воздухе и фиксируют массу g.
  2. Затем их погружают в воду комнатной температуры, выдерживают 30 минут и взвешивают в воде, а затем на воздухе. Записывают массы g1 и g2 соответственно. Часто исследователи не проводят эти замеры специально, а берут значения, полученные в ходе определения средней плотности. Подробнее о методе ее измерения вы можете прочитать в статье Плотность и масса асфальта.
  3. Взвешенные образцы или керны помещают в емкость с водой так, чтобы она покрывала их не менее чем на 3 см. Ее помещают в вакуумную установку под давлением до 2000 Па.
  4. Образцы, приготовленные из горячих смесей, держат под вакуумом в течение часа, холодный асфальт – 30 мин.
  5. Затем вакуум сбрасывают, и образцы выдерживают еще 30 мин в воде под атмосферным давлением.
  6. Асфальт извлекают из вакуумной установки, убирают излишки воды тряпкой и взвешивают на воздухе. Получают массу g5.
  7. Водонасыщение W вычисляют по формуле:
Формула для вычисления водонасыщения

Такие расчеты осуществляются для всех испытываемых образцов – обычно их три. За итоговое значение берется среднеарифметическое всех измерений.

При исследовании кернов добавляется еще один шаг – подготовка переформованных образцов. Это вырубки из готового асфальтового слоя, которые переуплотняют заново – уже в лаборатории. Сравнение показателей обычных и переформованных образцов позволяет оценить качество дорожных работ. В идеале они должны быть если не одинаковыми, то очень близкими.

Процедура переформовки выглядит так:

  1. Вырубки разогреваются до температуры около 150°С. В результате битум плавится, а асфальт превращается в сыпучую смесь – как при укладке.
  2. Смесь размельчают вручную. Мелкие зерна отделяют от крупных, а комки материала разрыхляют.
  3. Пробы размельченной смеси загружают в гидравлический пресс и уплотняют под давлением 40 МПа в течение 3 минут.

Полученные образцы используются в качестве эталона. Для них проводятся все те же испытания, что и для обычных вырубок. Затем результаты сравниваются.

Если водонасыщение лабораторного образца соответствует норме, а у керна из покрытия оно завышено – значит, при укладке были допущены серьезные ошибки. Если же показатель в обоих случаях выходит за рамки нормы, то проблема в самом материале.

Для асфальтобетона нормируются оба значения водонасыщения: для обычных образцов и переформованных. Давайте остановимся на этом подробнее.

Требования к водонасыщению асфальта

Технические характеристики горячих (теплых) и холодных АБС нормируются в соответствии с ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон для автодорог и аэродромов». Для литого асфальта применяется отдельный стандарт – ТУ 5718-002-04000633-2006.

Но прежде чем мы перейдем к разговору о водонасыщении, давайте вспомним две важные классификации асфальтобетона: по остаточной пористости и содержанию щебня.

Выделяются четыре вида АБС по пористости:

  • Высокопористые (остаточная пористость 10-18%)
  • Пористые (5-10%)
  • Плотные (2,5-5%)
  • Высокоплотные (1-2,5%)

По содержанию щебня асфальт делится на типы:

  • Тип А: 50-60% щебня
  • Тип Б (Бх): 40-50% щебня или гравия
  • Тип В (Вх): 30-40% щебня или гравия
  • Тип Г (Гх): песчаный (с отсевом дробления)
  • Тип Д (Дх): песчаный (с природным песком)

Больше узнать об этих и других классификациях материала вы можете в нашей статье Виды асфальта.

Конкретные значения разнятся в зависимости от вида асфальта. Например, у высокоплотного материала водонасыщение должно быть минимальным. А для пористых смесей, которые не используются в ответственном дорожном строительстве, требования менее жесткие.

Для горячих плотных и высокоплотных смесей показатели нормируются таким образом:

Вид асфальта Тип асфальта Водонасыщение вырубки, % Водонасыщение переформованного образца, %
Высокоплотный Любой До 3 От 0,5 до 2,5
Плотный А До 5 От 1,5 до 5
Б, В, Г До 4,5 От 1 до 4
Д До 4 От 0,5 до 4

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

Показатели водонасыщения для горячих плотных и высокоплотных асфальтобетонных смесей

Для остальных видов асфальта нормы такие:

  • Горячие пористые смеси – от 4% до 10%
  • Горячие высокопористые смеси – от 10% до 18%
  • Холодный асфальт – от 5% до 9%

Жесткие требования предъявляются к литому асфальту. Ведь этот дорогой материал в России применяется в основном там, где нужны покрытия высшего качества – на автомагистралях и мостах.

Литые АБС делятся на пять типов по следующим критериям:

Тип Максимальный размер зерен, мм Содержание фракций более 5 мм, % Содержание битума и минерального порошка, % Область применения
I 15 45-55 25-30 Обустройство верхних покрытий автомобильных дорог
II 20 35-50 20-25
III 40 45-65 15-20 Обустройство оснований автомобильных дорог
IV 5 17-23 Обустройство тротуаров и пешеходных дорожек
V 20 35-50 22-28 Текущий ремонт дорожных покрытий

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

Таблица типов литого асфальта

Значения водонасыщения у них нормируются таким образом:

  • Типы I, II – не более 1%
  • Тип III – не более 5%
  • Тип IV – не более 7%
  • Тип V – не более 0,5%

Как видите, чем качественнее асфальт, тем ниже должно быть его водонасыщение.

В заключительном разделе статьи мы поговорим о том, какие дополнительные меры принимают производители для создания наилучших составов.

Как можно уменьшить водонасыщение дорожного покрытия

Задача производителя на этапе проектирования смеси – подобрать такой состав, чтобы он обладал оптимальными характеристиками по ГОСТу. Но иногда с этим возникают сложности.

Например, для покрытий сильно нагруженных дорог хорошо подходят смеси с высоким содержанием щебня. Они отличаются прочностью и хорошо сопротивляются деформациям. Но мы уже отмечали, что чем больше в материале крупного заполнителя, тем он пористее. Как тогда добиться низкого водонасыщения?

Для этого можно дополнительно модифицировать состав:

  • Увеличить содержание битума
  • Использовать полимернобитумное вяжущее
  • Внести добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ)
  • Внести резиновую крошку

Давайте кратко рассмотрим эти способы.

Увеличение содержания битума

Снижение водонасыщения в этом случае происходит за счет того, что зерна наполнителя обволакиваются более толстой битумной пленкой. Соответственно, объем пустот между ними уменьшается.

Однако в этом деле важно не переборщить. Избыток битума в АБС делает ее пластичной и податливой. Покрытие из такого материала легко деформируется под колесами машин.

Полимернобитумное вяжущее

Такой вид вяжущего получается, когда в битум вносят полимерные добавки. При этом полимер растворяется или набухает в битуме, структурируя его. Поэтому такие модификации еще называют стабилизирующими.

Асфальт на полимернобитумном вяжущем имеет меньше открытых пор – таких, в которые может попасть влага из окружающей среды. Соответственно, показатель водонасыщения у него снижается.

Добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ)

Это вещества, которые при внесении в смесь обеспечивают гидрофобизацию минерального наполнителя – он начинает отталкивать влагу. Благодаря этому улучшается его сцепление с битумом, который плотно обволакивает зерна щебня и песка и не отслаивается при контакте с водой.

Использование ПАВ благоприятно сказывается как на водонасыщении, так и на водостойкости асфальта.

Резиновая крошка

Прорезиненный асфальт активно используется в странах Европы и США для покрытия автомагистралей с высоким трафиком. Это обусловлено его физико-механическими показателями: прочностью, хорошим сопротивлением деформации и свойством шумопоглощения. В России эта технология еще не так распространена, но тоже понемногу входит в практику.

Внесение резиновой крошки – это не основной способ понизить водонасыщение. Все-таки основная цель у этой модификации другая. Тем не менее, по этому показателю прорезиненный асфальт превосходит обычный.

Подробнее о том, какие еще существуют разновидности асфальта с добавками, вы можете узнать на странице Виды асфальта.

Закономерно возникает еще один вопрос: что делать, если высокое водонасыщение – это результат плохой укладки? Можно ли с этим что-то сделать?

В теории – ответ положительный. Нужно просто разогреть покрытие до температуры уплотнения и заново пройтись по нему катками. В конце концов, технически это мало отличается от переформовки вырубок в лаборатории. Но загвоздка в том, что укладывается АБС при температуре от 100°С. А слой дорожного покрытия – это несколько тонн материала. Разогреть его до нужной температуры, да еще и равномерно по всей площади, на практике нереально. Проще будет снять некачественный асфальт и положить новый, воспользовавшись на этот раз услугами более ответственного подрядчика.

Подведем итог.

Водонасыщение показывает, сколько воды в процентах от своего объема может впитать асфальтобетон. Это значение зависит от показателя остаточной пористости. Асфальт с высоким водонасыщением отличается пониженной водо- и морозостойкостью, быстро изнашивается и приходит в негодность.

ГОСТ устанавливает ограничения на водонасыщение разных видов АБС:

  • Для горячих плотных и высокоплотных – не более 5%
  • Для горячих пористых и высокопористых – не более 10-18%
  • Для холодных – не более 9%
  • Для литых – не более 7%

Уменьшить водонасыщение можно путем тщательной балансировки состава смеси и внесения добавок: полимеров, ПАВ, резиновой крошки.