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

Водопроницаемость асфальта (асфальтобетона)

Асфальтобетон – это материал, который практически не пропускает через себя воду. Чтобы убедиться в этом, достаточно выйти на городскую улицу после дождя и посмотреть, как ведут себя разные виды покрытий. Отсыпанная чистым речным песком детская площадка где-то за час полностью высохнет. Мощенные плиткой тротуары будут мокрыми, но без гигантских луж. Зато на асфальтированных дорогах могут быть целые моря дождевой воды.

Это обусловлено тем, что асфальт выполняет роль панциря, который задерживает влагу на поверхности и не дает ей уйти в землю. Именно поэтому в городах обязательно обустраивается ливневая канализация.

Прокладка новой асфальтовой дороги на мосту
Лужа на асфальтированной дороге
Асфальтирование дороги

Но это не значит, что асфальт абсолютно водонепроницаем. Он обладает таким свойством как пористость. То есть в его структуре есть небольшие воздушные пустоты.

Они могут быть:

  • Открытыми – сообщающимися с окружающей средой, пропускающими воздух и воду в толщу материала
  • Закрытыми – не имеющими выхода на поверхность

Чем больше в асфальте открытых пор, тем больше воды он может впитать и пропустить через себя к нижним слоям. Таким образом, водопроницаемость асфальта напрямую связана с его водонасыщением. Подробнее об этом свойстве вы можете узнать на странице Водонасыщение асфальта.

В этой статье мы рассмотрим такие вопросы:

  • Как оценивается водопроницаемость асфальта
  • Виды водонепроницаемого асфальта
  • Плюсы и минусы водонепроницаемого покрытия
  • Где применяется водонепроницаемый асфальт

Давайте остановимся на каждом из них подробнее.

Влажная асфальтированная дорога

Как оценивается водопроницаемость асфальта

Стоит сразу отметить, что в России показатель водопроницаемости никак не нормируется в ГОСТ 9128-2013 на асфальтобетон для дорог и аэродромов. Это тот самый документ, на который чаще всего ориентируются при оценке качества материала.

Но иногда при прокладке дороги требуется максимально водонепроницаемое покрытие. Тогда этот показатель тоже нужно как-то оценивать.

Водопроницаемость асфальтобетона может определяться:

  • Косвенно – на основании значений пористости и водонасыщения
  • Экспериментальным путем

Давайте рассмотрим оба варианта.

Оценка водопроницаемости по пористости и водонасыщению

Все водно-физические свойства асфальта (водонасыщение, набухание, водостойкость, водопроницаемость) связаны между собой и во многом зависят от пористости асфальта. Благодаря этому каждое из них можно косвенно оценить на основании информации о других показателях, не прибегая к специальным опытам и расчетам.

Именно такой принцип используется в «Технических рекомендациях по устройству дорожных конструкций с применением асфальтобетона» (ТР 103-07). В них приводятся дополнительные требования к характеристикам асфальта для случаев, не учтенных в общем ГОСТе.

В частности, в пункте 7.5 этого документа даны рекомендации по выбору материала с максимальными показателями водонепроницаемости. Авторы предлагают опираться на значения пористости и водонасыщения материала.

Они должны находиться в таких пределах:

Слой дорожной конструкции Вид асфальта Пористость остова, % Остаточная пористость, % Водонасыщение, %, не более
Верхний Песчаный 19-20 2,5-4 2,5
Мелкозернистый 17-18 2-4 3
Нижний Мелкозернистый 18-19 3-4,5 3,5

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

Таблица значений пористости и водонасыщения асфальта

Подробнее об этих характеристиках и методах их определения вы можете прочитать в статьях Пористость асфальта и Водонасыщение асфальта.

Этим требованиям соответствуют следующие виды асфальтобетонных смесей по ГОСТ 9128-2013:

  • Высокоплотные асфальты
    Пористость остова – не более 16%
    Остаточная пористость – от 1% до 2,5%
    Водонасыщение – не более 3%
  • Некоторые плотные асфальтобетоны типов А и Б
    Пористость остова – 14-19%
    Остаточная пористость – от 2,5% до 5%
    Водонасыщение – не более 4,5-5%

Такой метод оценки удобен тем, что не требует проведения специальных лабораторных испытаний. Ведь пористость и водонасыщение – это стандартные характеристики асфальта, которые определяются для всех сертифицированных материалов.

С другой стороны, этот способ позволяет только косвенно судить о водопроницаемости смеси и готового дорожного покрытия. Для получения более точных данных нужно проводить дополнительные опыты.

Определение водопроницаемости экспериментальным путем

Российские нормативные и методические документы не предусматривают проведения такого рода испытаний. Но за рубежом этой характеристике асфальта уделяется больше внимания. Например, американский Департамент транспорта в штате Вирджиния еще в 2009 добавил тест на водопроницаемость в перечень стандартных испытаний асфальта.

Для этого используется метод, известный как falling head permeability test – измерение водопроницаемости при снижающемся напоре воды. Образец асфальта помещают в цилиндр, к которому присоединяется вертикальная трубка, заполненная водой. Затем одновременно открывают кран на трубке и запускают таймер. Когда уровень воды в трубке опускается на 10 см, таймер останавливают и записывают полученное время.

Водопроницаемость вычисляют по формуле:

Формула для вычисления водопроницаемости

Опыты американских исследователей позволили установить максимально допустимое значение водопроницаемости для дорожного асфальтобетона. Оно составляет 125*10-5 см/с.

В продолжении статьи мы поговорим о том, какие модификации и добавки позволяют получить материал, отвечающий таким строгим требованиям.

Виды водонепроницаемого асфальта

Проектирование состава асфальтобетонной смеси – это сложный процесс, в котором учитывается множество факторов. К ним относятся, например, климатические условия местности, где прокладывается дорога, ожидаемые нагрузки, особенности грунта и ландшафта, доступность того или иного сырья. Исходя из этого создается рецепт материала с желаемыми характеристиками.

Свойства асфальта можно изменить путем:

  • Изменения соотношения компонентов смеси и температуры укладки
  • Внесения добавок

В России производится несколько видов АБС, которые имеют очень хорошие показатели водно-физических свойств. Их рекомендуют использовать там, где требуется особо водонепроницаемый материал.

К ним относятся:

  • Литой асфальт
    Это АБС, которая замешивается на большом количестве асфальтовяжущего (битума с минеральным порошком) и укладывается при очень высокой температуре – 180-220°С. Такая технология приготовления дает очень текучий и пластичный материал, который требует минимальных усилий при укладке. Избыток битума и мукообразного порошка позволяет почти полностью закупорить поры в покрытии. Водопроницаемость такого асфальта практически нулевая.
  • Щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА)
    Это литой асфальт, который изготавливается на мелкозернистом щебне или песке. Они не образуют жесткого каркаса, который способен эффективно сопротивляться деформациям. Но обычные смеси на основе крупной щебенки демонстрируют высокие пористость и водонасыщение. Эта проблема решается увеличением содержания вяжущего и внесением стабилизирующих добавок (волокон). Битум заполняет поры между зернами и защищает их от воды, а волокна улучшают структуру смеси, не давая ей растекаться в ходе укладки.
  • Полимерасфальтобетон
    Такой материал производится на основе битума, модифицированного добавкой искусственного каучука. Особенность полимерасфальтобетона заключается в том, что при уплотнении в нем образуется больше закрытых пор, чем в асфальте без добавок. То есть при одной и той же остаточной пористости модифицированный материал будет намного более водонепроницаем, чем обычный.
  • Резиноасфальтобетон
    Эта разновидность получается при внесении в битум резиновой крошки. Такая модификация благотворно влияет на весь комплекс водных свойств асфальта: водонасыщение, водостойкость и водонепроницаемость. Также прорезиненный асфальт отличается эластичностью, прочностью и даже способен поглощать шум от движущегося транспорта.

Если вам интересно, какие еще бывают виды асфальтобетонных смесей, ознакомьтесь со статьей Виды асфальта.

В следующем разделе мы поговорим о том, какие преимущества и недостатки имеет асфальт с минимальными значениями водопроницаемости.

Водонепроницаемое дорожное покрытие: плюсы и минусы

Вообще, практически в любом свойстве стройматериала можно найти какие-то негативные стороны. Возьмем, например, прочность. У качественного асфальта она должна быть максимальной, верно? Но на практике все не совсем так.

Высокопрочные смеси отличаются высоким содержанием хорошего щебня. Такой материал, во-первых, стоит дорого. Во-вторых, его может быть сложно уложить вручную – понадобится тяжелая техника. Для прокладки автомагистрали он подойдет идеально. Но для асфальтирования площадки или дорожки у частного дома брать его невыгодно и бессмысленно.

С водонепроницаемостью такая же история. В одних ситуациях она может быть плюсом, а в других – минусом.

Плюсы плотного водонепроницаемого асфальта такие:

  • Он медленнее разрушается дождевой и талой водой, потому что влага почти не попадает в толщу покрытия
  • Он лучше переносит заморозки и перепады температуры в межсезонье
  • Покрытие медленнее разрушается под действием противогололедных реагентов, в том числе агрессивных
  • Он может выступать в качестве гидроизоляции для нижних слоев
  • Покрытие имеет более высокие показатели прочности, чем пористый асфальт

Недостатки плотного водонепроницаемого покрытия заключаются в следующем:

  • После дождя на дороге или тротуаре образуются лужи
  • Талая и дождевая вода смывает с покрытия противоголоденые реагенты и грязь, которая затем попадает в ливневую канализацию и реки; пористое же покрытие, напротив, выступает в роли фильтра, которое задерживает нежелательные примеси
  • Создается опасность для водителей, поскольку слой воды уменьшает сцепление шин с дорогой
  • Покрытие не дает воде попадать в почву, от чего страдают зеленые насаждения в городе; это особенно актуально для районов с большой площадью асфальтовых покрытий
  • Асфальт быстро нагревается и отдает тепло в воздух – в очень жаркую погоду плотный асфальт будет плавиться и повышать температуру в городе

Большую роль при выборе покрытия играют климат и условия эксплуатации. Например, в жарких регионах, где погода обычно не опускается ниже нуля, требования к морозостойкости асфальта минимальны. А вот то, что плотный асфальт легко размягчается в жару – это серьезный минус.

В России, конечно, ситуация совсем иная. У нас бывают морозные зимы и периоды межсезонья поздней осенью и ранней весной. Часто бывает так, что днем асфальт заливается талой водой, а ночью температура падает ниже нуля и превращает ее в лед, который расширяется и давит на покрытие изнутри. И так – несколько дней подряд. Если асфальтобетон пористый и поглощает много влаги, то долго в таких условиях он не протянет.

Давайте подытожим. И у плотного, и у пористого асфальта есть свои достоинства и недостатки. В России традиционно отдается предпочтение материалам с низкой водопроницаемостью, особенно в сфере дорожного строительства. Это связано с тем, что в нашем климате они более долговечны.

В то же время использование таких покрытий создает дополнительные проблемы: лужи на дорогах, загрязнение рек, повышение средней температуры воздуха. Именно поэтому высокоплотные составы лучше использовать там, где это действительно оправдано.

Асфальтированная дорога на мосту

Где применяется водонепроницаемый асфальт

Выше мы рассмотрели основные преимущества высокоплотных асфальтобетонов. Как правило, они имеют самые высокие показатели прочности, водо- и морозостойкости, долговечности. Следовательно, основная сфера использования таких материалов – это ответственное дорожное строительство.

Водонепроницаемый асфальт применяется для обустройства:

  • Покрытий на мостах и путепроводах
    Конструкции мостов обычно состоят из стальных и железобетонных элементов. Такие материалы подвержены коррозии. Чтобы не допустить подтекания воды под асфальтовое покрытие, его делают максимально монолитным. Для этого обычно используются литые смеси, ЩМА, составы с добавлением полимеров или резиновой крошки.
  • Верхних слоев автомагистралей и шоссе с сильной нагрузкой
    Такие покрытия подвергаются большим нагрузкам, а потому должны быть максимально прочными и долговечными. Здесь активно применяются ЩМА, асфальтобетон с полимерными добавками. Также в рамках отдельных инициатив прокладываются участки дороги из прорезиненного асфальтобетона.
  • Покрытий на аэродромах
    Здесь нагрузки еще выше, чем на обычных автомобильных дорогах, да еще и довольно специфические. Ведь если машины движутся по покрытию горизонтально, то самолет садится и взлетает под углом к поверхности земли. Здесь себя хорошо зарекомендовал ЩМА со своей жесткой и прочной структурой.
  • Покрытия полов и кровель
    Обустроить парковку в подвале или на крыше здания можно с применением литого асфальта. Его не нужно укатывать тяжелой техникой и вообще специально уплотнять. А его высокая водонепроницаемость обеспечивает отличную гидроизоляцию нижним слоям.
Асфальтированная взлетно-посадочная полоса
Асфальтированная дорога в туннеле

Показатель водопроницаемости у асфальта немного ниже, чем у ряда альтернативных покрытий (например, плитки, брусчатки, отсыпки щебнем или песком). Но не у всех видов асфальтобетона он нулевой. Ведь в материале есть открытые поры, через которые вода может попадать в толщу покрытия и просачиваться к нижним слоям. Высокая водопроницаемость может привести к быстрому разрушению дороги водой и льдом. Поэтому в ответственном дорожном строительстве используются литые АБС, а также модифицированные составы: щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА), полимерасфальтобетон, резиноасфальтобетон.