Вы здесь

Условия применения нефтяных битумов в дорожном строительстве. Выбор битумов

Выбор битума определяется областью применения, принятой технологией производства работ и технико-экономическими требованиями к сооружаемой конструкции. Технологические условия применения битумов на стадии приготовления асфальтобетонных смесей в значительной степени зависят от марки битума. Поскольку оптимальная вязкость битума в процессе приготовления асфальтобетонных смесей составляет около 0,2 Па·с, температура его нагрева при смешивании с минеральными материалами принимается такой, чтобы вязкость соответствовала оптимальной. Для битумов разных марок, обладающих различной консистенцией, температура, при которой достигается указанная вязкость, будет неодинаковой. Рекомендуемая температура нагрева при смешении с минеральными материалами принимается 150-160 °С для битумов БНД 40/60, 140-150 °С для БНД 60/90, 130-140 °С для БНД 90/130, 110-120 °С для БНД 130/200, 100-110 °С для БНД 200/300.

Продолжительность выдерживания битума при этой температуре должна быть не более 5 ч во избежание развития процессов старения. При температуре не выше 80 °С вязкие битумы допускается выдерживать не более 12 ч, а жидкие битумы класса МГ — при температуре не выше 60 °С не более 12 ч. Оптимальная вязкость битума при укладке асфальтобетонной смеси равна 20 Па·с. Температура асфальтобетонных смесей при укладке должна быть для составов на битумах с глубиной проникания 40-130 не ниже 120 °С, с глубиной проникания 130-300 не ниже 80 °С. Битум должен отвечать определенному комплексу требований, предъявляемых к его физико-химическим, механическим и адгезионным свойствам, а также стабильности этих свойств в условиях эксплуатации.

Требования к физико-механическим свойствам битумов устанавливают исходя из общих требований к эксплуатационной надежности конструкции, района строительства и вида конструктивного слоя, в котором используется битум. Разнообразие климатических условий нашей страны и различия эксплуатационных условий работы битума в асфальтобетонных покрытиях в зависимости от района расположения дороги и положения слоя в конструкции дорожной одежды обусловливают необходимость дифференцирования требований к свойствам дорожных битумов с учетом области их применения. Основными реологическими параметрами, определяющими эксплуатационное поведение битумов в конкретных условиях применения, являются интервал пластичности, консистенция (вязкость) и предельная растяжимость.

Для строительства дорожных одежд необходимо применять такие битумы, интервал пластичности которых соответствует реальному диапазону температур, характерному для данного конструктивного слоя в процессе эксплуатации дорожной одежды. Консистенция битума в общем случае должна подбираться такой, чтобы середина интервала пластичности совпадала с серединой диапазона эксплуатационных температур.

Анализ опыта строительства и эксплуатации асфальтобетонных покрытий в различных районах страны позволил сделать вывод, что в зависимости от климатических условий для устройства верхних слоев дорожных покрытий следует применять вяжущие с интервалом пластичности 60-90 °С и условной температурой плавления То в пределах от 12 до 30 °С. Условная температура плавления, при которой степень пластичности битума равна 0,5. Для устройства нижних слоев покрытий пригодны вяжущие с интервалом пластичности 50-70 °С и температурой плавления в пределах от 0 до 15 °С. Для устройства дорожных оснований могут быть использованы вяжущие с интервалом пластичности 35-55 °С и температурой плавления в пределах от -5 до +5 °С.

Для верхних слоев покрытий необходимо дифференцировать выбор битумов как по величине интервала пластичности, так и по консистенции, тогда как для слоев оснований достаточна дифференциация только по консистенции, так как требуемый интервал пластичности практически одинаков. При изменении вязкости асфальтобетона по толщине слоя и для обеспечения одинаковой консистенции материала с увеличением глубины расположения материала на каждые 5 см можно переходить на применение битума с вязкостью в 5-8 раз меньшей. В пасмурную погоду и в зимнее время градиент температур в слое покрытия незначителен, поэтому при установлении рекомендаций по выбору марки битума необходимо учитывать приведенную продолжительность периодов эксплуатации с различной величиной градиента температур. В то же время, как показывает анализ напряженного состояния материала в покрытии, возникающие в нем сжимающие напряжения снижаются с глубиной, а растягивающие напряжения в нижнем слое покрытия тем меньше, чем меньше жесткость асфальтобетона в нижнем слое. Это указывает на целесообразность использования маловязких и жидких битумов для устройства нижних слоев, граничащих с несвязными слоями дорожной конструкции.