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.
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
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:
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:
- Подготовленные образцы взвешивают на воздухе и фиксируют массу g.
- 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.
- 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.
- Образцы, приготовленные из горячих смесей, держат под вакуумом в течение часа, холодный асфальт – 30 мин.
- Затем вакуум сбрасывают, и образцы выдерживают еще 30 мин в воде под атмосферным давлением.
- Асфальт извлекают из вакуумной установки, убирают излишки воды тряпкой и взвешивают на воздухе. Получают массу g5.
- Водонасыщение W вычисляют по формуле:
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:
- Вырубки разогреваются до температуры около 150°С. В результате битум плавится, а асфальт превращается в сыпучую смесь – как при укладке.
- Смесь размельчают вручную. Мелкие зерна отделяют от крупных, а комки материала разрыхляют.
- 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:
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:
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.
Если вы хотите подробно прочитать о других свойствах асфальтобетона, рекомендуем следующие страницы:
- Характеристики и свойства асфальтобетона
- Водно-физические свойства асфальтобетона
- Водопроницаемость асфальтобетона
- Водостойкость асфальтобетона
- Набухание асфальтобетона
- Класс опасности асфальтобетона
- Механические свойства асфальтобетона
- Деформативность асфальтобетона
- Колееобразование асфальтобетона
- Ползучесть асфальтобетона
- Прочность асфальтобетона
- Сдвигоустойчивость асфальтобетона
- Общефизические свойства асфальтобетона
- Плотность и масса асфальтобетона
- Пористость асфальтобетона
- Радиоактивность асфальтобетона
- Теплофизические свойства асфальтобетона
- Температурное расширение асфальта
- Теплоемкость асфальтобетона
- Теплопроводность асфальтобетона
- Технологические характеристики и свойства асфальтобетона
- Однородность асфальтобетонной смеси
- Сегрегируемость (разделимость) асфальтобетона
- Удобоукладываемость (подвижность) асфальтобетонной смеси
- Уплотняемость (формуемость) асфальтобетона
- Уплотнение асфальтобетона
- Химические свойства асфальтобетона
- Эксплуатационные свойства асфальтобетона
- Горючесть асфальтобетона
- Износостойкость асфальтобетона
- Морозостойкость асфальтобетона
- Срок службы асфальтового покрытия
- Трещиностойкость асфальтобетона
- Чем заделать трещины в асфальте
- Шероховатость асфальтобетонного покрытия
Если вы хотите узнать больше о разновидностях асфальта, рекомендуем к прочтению следующие страницы:
О том, как и из чего делают асфальт, читайте здесь:
О том, как можно использовать асфальт и для каких работ он подходит, вы можете узнать на наших страницах:
- Применение асфальтобетона
- Асфальт для благоустройства территории
- Асфальт для детских и спортивных площадок
- Асфальт для дорожек и тротуаров
- Асфальт для парковки
- Асфальт для дорожных работ
- Асфальт для строительства дорог
- Асфальт для ямочного ремонта
- Стоимость строительства дороги из асфальта
- Асфальт для строительных работ
- Асфальт для отмостки
- Устройство отмостки из асфальта своими руками
- Асфальт для крыш
- Асфальт для пола
- Технология укладки срезки асфальта
- Технология укладки холодного асфальта
- Технология ямочного ремонта асфальта
- Укладка горячего асфальта
В компании Грунтовозов вы можете приобрести следующие виды асфальта:
Также у нас в продаже есть срезка асфальта (асфальтовая крошка).
Если вы хотите купить асфальт конкретной фракции:
Если вы хотите купить горячий асфальт, обратите внимание на следующие его разновидности:
Также у нас в продаже имеется холодный асфальт: