Studený asfaltový beton. Teorie, praxe, vyhlídky aplikace | Federální stavební trh

Studený asfalt lze použít pro pokládku asfaltových povrchů v omezeném měřítku, na chodnících, ve dvorech, na chatách, na parkovištích, jakož i na opravy výtluků na dálnicích studeným asfaltem. Speciální technologie výroby studené asfaltové směsi umožňuje opravy a pokládku studeného asfaltu i při mínusových teplotách a za deště ručně, bez použití drahé techniky.

S nabídkami výrobce studených asfaltů se můžete seznámit na stránce: Výroba studeného asfaltu

Směs studeného asfaltu se prodává připravená k použití v pytlích nebo plastových nádobách, dlouho si zachovává svou plasticitu. Složení studeného asfaltu zahrnuje plnivo, bitumenové pojivo a různé chemické přísady a změkčovadla, díky nimž získává jedinečné vlastnosti. K vytvrzení studeného asfaltového povlaku na provozní vlastnosti dochází v důsledku zhutnění a zhutnění směsi. Technologie pokládky studeného asfaltu je velmi jednoduchá – stačí vyskládat připravenou směs a zhutnit.

Asfaltový beton je umělý stavební materiál získaný zhutněním racionálně vybrané a speciálně připravené směsi (asfaltobetonové směsi) minerálního materiálu (drcený kámen, písek, minerální prášek) a bitumenu.

Čím je studený asfalt výjimečný?

Studený asfalt zaujímá zvláštní místo mezi povrchy vozovek díky svým jedinečným vlastnostem. Hlavní nevýhodou studeného asfaltu je, že jeho cena je řádově vyšší než cena klasické asfaltové vozovky. Práce se studenou asfaltovou směsí ale zároveň nevyžaduje speciální přípravu povrchu ani těžkou techniku ​​a dá se s ní pracovat celoročně za každého počasí. Proto se studený asfaltový beton často používá v těžko dostupných místech a příměstských oblastech.

Další nevýhodou studeného asfaltu je, že si vždy zachovává určitou plasticitu, proto se nedoporučuje používat v místech, kde auta často brzdí a startují, například na přechodech pro chodce v blízkosti semaforů. Studený asfalt se nejlépe osvědčil na dálnicích nebo chodnících, kde je zatížení rovnoměrné a necyklické.

Složení studeného asfaltu zahrnuje bitumenovou emulzi, drcený kámen, písek a komplex speciálních plastifikačních přísad.

Příprava podkladu pro pokládku studeného asfaltu

V případě opravy výtluků se studený asfalt pokládá přímo do vrtu, bez nutnosti přípravy dna a okrajů vrtu. Stále se však vyplatí očistit veškeré přebytečné nečistoty, protože to zlepší přilnavost náplasti k podkladu. Když je díra příliš hluboká, měl by být studený asfalt položen ve dvou nebo více vrstvách o tloušťce 3-4 cm, přičemž každá vrstva by měla být zhutněna samostatně. Pokud se pokládání studeného asfaltu provádí od nuly, například pro venkovské cesty, měla by být vrstva drceného kamene nebo štěrku položena na písčitý nebo půdní základ, což zvýší pevnost povlaku.

Také studený asfalt lze pokládat na jakýkoli pevný, rovný podklad – beton, asfalt. Pro pochozí plochy se doporučuje pokládat studený asfalt ve vrstvě tloušťky 3-4 cm a pro plochy, kde je plánován provoz vozidel, bude doporučená tloušťka vrstvy 5-7 cm Při práci se studenou asfaltovou směsí není potřeba vysušit povrch, nebojí se vlhkosti a vlhkosti , ale je stále lepší provádět práci za suchého počasí, zlepší se tím pevnost a přilnavost povlaku k podkladu.

Silniční asfaltové emulze jsou pojivo a filmotvorný materiál, což je homogenní, nízkoviskózní, tmavě hnědá kapalina sestávající z asfaltu (nebo dehtu), vody a emulgátoru.

Hutnění studeného asfaltu

Hutnění studeného asfaltu lze provádět pomocí jakýchkoli dostupných prostředků, například lopaty nebo kol automobilů. Pro tyto účely existují i ​​speciální nástroje: ruční miniválec, vibrační desky, miniválec na dlažbu. Čím lépe se provede zhutnění studené asfaltové směsi, tím bude nátěr pevnější, spolehlivější a déle vydrží. Na dálnicích a dálnicích s neustálým provozem bude dlažba neustále zhutňována, takže bude neustále hutněna a pevnější.

Podíl pojiva ve složení studeného asfaltu je stanoven návrhem optimálního složení, ale obvykle se pohybuje v rozmezí 6 – 8 % pro písčitý a 5 – 7 % pro jemnozrnný asfalt. Kvalita studeného asfaltu v nátěrech je charakterizována jeho pevností v tlaku v suchém a vodou nasyceném stavu při 20 stupních C, 1,5 – 2, respektive 1 – 1,5 MPa a součinitelem odolnosti proti vodě minimálně 0,6 – 0,8.

Pokládka studeného asfaltu v zimě

Možnost pokládat studený asfalt v zimě z něj činí prakticky nepostradatelný pro opravy výtluků na silnicích po celý rok. Studený asfalt lze pokládat v chladném období při teplotách až -25 stupňů Celsia. Způsob pokládky se nebude lišit; Existují však určitá pravidla, která je třeba dodržovat, aby výsledek práce nezpůsobil zklamání. Pro lepší výsledky při záplatování studeným asfaltem se doporučuje pokládat směs studeného asfaltu o teplotě minimálně +10 stupňů Celsia. Základnu lze také trochu zahřát, ale není to nutné. Tím se zlepší přilnavost nátěru k podkladu.

Jedním ze způsobů, jak snížit náklady na energie při stavbě silnic, je použití studeného asfaltového betonu pro opravy povrchů vozovek. Studený asfaltový beton lze připravit na jednom podkladu a přepravovat na velké vzdálenosti bez rizika ztráty nebo změny jejich spotřebitelských vlastností. Opravárenská sezóna je prodloužena do teplot minus 20 0C při zajištění vysoké mobility a efektivity oprav. Snižuje se energetické a mechanické vybavení opravárenských týmů.

V zemích SNS se studený asfaltový beton prakticky nepoužívá od 50. let XNUMX. století. Ztráta zkušeností s prací s nimi. Na materiál a technologii jeho přípravy nejsou prakticky žádné požadavky. V posledních letech se high-tech a kvalitní studený asfaltový beton objevil v zemích Evropské unie, USA a Kanadě.

Zvyšující se požadavky na bezpečnost silničního provozu lze uspokojit vytvářením opravných materiálů pro povrchy vozovek. V současné době neexistuje ve světové praxi žádná alternativa ke studenému asfaltovému betonu pro opravy povrchů vozovek při teplotách pod nulou a význam použití takových materiálů vzrostl.

Klasický asfaltový beton za studena je druh asfaltového betonu připraveného za tepla, ale kladeného za studena (při teplotě ne nižší než 50 C). V SSSR se podobné asfaltobetony začaly používat v 50. letech 70. století. Pro jejich přípravu byly použity středně a pomalu zahušťující asfalty SG 130/70 nebo MG 130/1195582 podle GOST 20. Takový asfalt se získával především zkapalňováním viskózního asfaltu motorovou naftou, petrolejem nebo oleji. Aby se zabránilo spékání hotové směsi, byl obsah bitumenu o 15 % nižší než optimální a pro zvýšení pevnosti hotové směsi bylo přidáno zvýšené množství minerálního prášku (o 20–XNUMX % více než optimální).

To vše v konečném důsledku umožnilo získat směsi, které bylo možné skladovat až 6 měsíců v komínech vysokých maximálně 1,5 m. Studená směs byla ukládána do krytiny a formována (zhutňována) stěhovací dopravou v průběhu 1–1,5 měsíce. Nízká hustota těchto betonů a nízká spotřeba bitumenu vedly k nedostatečné trvanlivosti a destrukci, zejména v oblastech s nadměrnou vlhkostí, a zvyšující se zatížení a intenzita dopravy při vysokých teplotách vedly ke vzniku plastických deformací. Použití studených směsí v období podzim-zima bylo omezeno na teploty pod 5 0C. To vše vedlo v 70. letech k praktickému opuštění studeného asfaltového betonu. XX století

Urychlit tvorbu studeného asfaltového betonu a zlepšit jeho kvalitu je možné výměnou pomalu zahušťujících bitumenů za rychle zahušťující. Studený asfaltový beton na bázi rychle houstnoucího bitumenu byl poprvé vyroben v USA. Jako bitumenové ředidlo byl použit benzín v množství 0,2–1,5 % z celkové hmotnosti směsi. Spotřeba bitumenu byla 4,5–7 %. Minerální materiál obsahoval 0,5–1 % hašeného vápna. Směs vznikala několik dní. Současně takové asfaltové betony také nenalezly široké uplatnění kvůli své krátké skladovatelnosti ve stohu, protože rozpouštědlo se rychle odpařilo a asfaltový beton ztratil svou technologickou mobilitu.

Tento problém byl vyřešen poměrně originálním způsobem v 90. letech. Studená asfaltobetonová směs s těkavými rozpouštědly byla balena do polyetylenových nebo papírových pytlů. To umožnilo skladovat směs po dlouhou dobu a zjednodušilo dodání ke spotřebiteli. Nevýhodou směsí na bázi rychle houstnoucího bitumenu je použití drahých rozpouštědel, která se při odpařování nenávratně ztrácí. Je nutné používat bitumeny, které při malé ztrátě rozpouštědel získávají dostatečnou soudržnost. Tento problém však dosud není ve světové praxi vyřešen.

V dnešní době se začal používat studený asfaltový beton na bázi bitumenových emulzí. Takové betony jsou nejrozšířenější ve Francii, Německu a Polsku. Francouzské společnosti „Scraig“ a „Colas“ tedy používají k přípravě studených asfaltobetonových směsí kationtové emulze. Pro zlepšení kvality betonu se emulze připravují na bitumenu zředěném lehkými rozpouštědly; emulze navíc obsahuje 2–3 % přírodního kaučukového latexu. Pro zvýšení trvanlivosti je hotová směs balena také do polyetylenových sáčků. Studená směs byla patentována na bitumenové emulze aniontového nebo kationtového typu, obsahující minerální plnivo o velikosti 0–14 mm spojité granulometrie, syntetická vlákna (0,05–0,5 %) a přísady, které regulují dobu tvorby (cement nebo vodné roztoky kationtových povrchově aktivních látek). V Polsku se do emulze přidává chlorid vápenatý, aby se snížil bod tuhnutí vody. Díky tomu se emulzní směs používá i pro zimní opravy výtluků.

V Německu se výrobou studeného asfaltového betonu zabývá firma Romex. Společnost vyvinula emulzi nazvanou Repasphalt-koncentrát. K přípravě asfaltobetonové směsi se používají minerální materiály diskontinuální granulometrie složení: drť frakce 2–5 mm — 65 %; drcený písek frakce 0,2–2 mm — 24 %; jemně rozptýlené plnivo – zbytek.
Spotřeba koncentrátu je 65 kg na tunu směsi. Cena koncentrátu je 1470 £ za tunu.

Koncentrát je vodná emulze obsahující bitumen, povrchově aktivní látku, ředidlo a polymer. Velkou roli hraje granulometrické složení. Výše uvedené granulometrické složení plní dvě funkce:
zabraňuje plastickým deformacím s prakticky nulovou soudržností pojiva;
Díky absenci jemně dispergovaných částic je zabráněno rozpadu emulze ve fázi míchání a skladování.

Navzdory rozšířenému používání studeného asfaltového betonu na bitumenových emulzích v řadě zemí s teplým klimatem je třeba k jejich použití v ruských podmínkách, zejména při podzimních a zimních opravách, přistupovat opatrně. Studený asfaltový beton na bitumenových emulzích může vzniknout až po odpaření vody, protože při opravě výtluků neexistuje žádná jiná drenážní cesta. Zmrzlá voda ničí strukturu asfaltového betonu, v důsledku čehož může být jeho životnost i přes vysokou cenu nízká.

Pro vývoj účinných směsí asfaltových betonů směsí za studena je nutné vyřešit určité teoretické problémy.

Jak můžeme odstranit nevýhody spojené se studeným asfaltovým betonem na bázi zkapalněného bitumenu nebo emulzí?

Existují dva možné způsoby:
1. Vytvoření dvouvrstvého obalu na minerálních částicích.
2. Tvorba bitumenové struktury s malým množstvím odstraněného rozpouštědla.
První cesta je z ekonomického a technologického hlediska nejvýhodnější. Asfaltový beton bude mít zároveň nižší kvalitu a delší dobu tvorby. Pro výstavbu silnic (zejména na silnicích kategorie II–IV) se však může ukázat jako nejpřijatelnější.

Pokud je minerální materiál ošetřen bitumenem (nejlépe zlepšujícími a adhezivními přísadami), vzniká na částicích tenká vrstva, která má po zhutnění vysokou přilnavost a pevnost.

Viskozita takové vrstvy by měla být v mezích zhutnitelnosti a měla by být 0–10 Pas při teplotě 0 až minus 10 100C. Tedy 10x vyšší než u konvenčního zpracování. Tuto viskozitu zajišťují bitumeny s penetrací vyšší než 150×0,1 mm. Při zavádění přísady může být penetrace snížena v důsledku zvýšeného zhutnění.

Tloušťka vrstvy primární úpravy musí být stanovena experimentálně.

Tato primární vrstva ochrání minerální materiál před přístupem vody a po zhutnění vytvoří pevný rám, tj. odpadnou výše uvedené nevýhody.

Pro zajištění technologické mobility, nespékavosti a zvýšené hustoty směsi je nutné částice překrýt druhou vrstvou pojiva. Pojivo druhé vrstvy by mělo být pokud možno termodynamicky nekompatibilní s první ve fázi míchání a skladování asfaltového betonu a být kompatibilní po vytvoření konstrukce a také mít tixotropní vlastnosti, tedy schopnost reverzibilně obnovit jeho strukturu zničenou mechanickými vlivy. Fyzikální podstata tixotropie pojiva pro studený asfaltový beton spočívá v destrukci strukturních vazeb v plasticko-viskózním materiálu při pokládce a vibračním hutnění směsi, čímž materiál ztrácí strukturální pevnost a mění se ve viskózní kapalinu a po ukončení mechanického působení opět získává strukturální pevnost a odpovídající fyzikální a mechanické vlastnosti.

Takové vlastnosti mohou mít jak emulze lehkých rozpouštědel a bitumenu, tak i modifikované bitumeny. Přítomnost vody pomůže zabránit slepení hotové směsi. Lehká rozpouštědla změkčí povrchovou vrstvu a zároveň se odpaří, rychle vytvoří strukturu asfaltového betonu. Viskozita emulze při 0–10 0C by měla být 2–4 Pas.

Druhý způsob získání vysoce kvalitního asfaltového betonu lze realizovat použitím asfalto-tmelového pojiva zředěného řadou rozpouštědel. Navíc množství polymeru a obsah asfaltenů by měl zajistit vytvoření struktury s odstraněním 5–10 % nízkovroucího rozpouštědla. Samotné rozpouštědlo by mělo být složeno tak, aby získalo konečnou viskozitu 2–4 Pas.

Samostatnou otázkou je granulometrické složení a hustota studeného asfaltového betonu.

Studený asfaltový beton používaný v západní Evropě sestává téměř výhradně z drceného kamene frakcí 2–5 mm (důvod byl uveden výše). Zbytková poréznost je asi 10 %. Toto složení snižuje spotřebu pojiva a urychluje tvorbu struktury díky možnosti rychlého odpařování vody nebo rozpouštědla.

Je třeba mít na paměti, že zvýšení pórovitosti o 1 % zvyšuje rychlost tvorby struktury o 20–30 %. Index spékání drcených směsí je 3–4krát nižší než u hutných směsí. Optimální granulometrické složení tedy může být následující: drť 2–5 mm – 66 %; písek 0,14–2 mm — 21,5 %; minerální prášek – 3,5%.

Pro ruské podmínky můžeme doporučit např. studený asfaltový beton složení: drť 5–10 mm – 50–77 %; drcený kámen 2–5 mm — 15–30 %; písek 0,14–2 mm — 5–15 %; prášek – 3-5%.

Takové kompozice jsou racionální pro betony na bázi vysoce kvalitního bitumenu a přísad (druhý způsob získávání asfaltového betonu za studena).

S přihlédnutím k výše uvedeným přístupům byly pod obchodní značkou „Novofalt“ podle STO –0015674306157182006 vyvinuty kompozice a technologie výroby studeného asfaltového betonu pro opravy výtluků v kterémkoli ročním období.

Studené asfaltobetonové směsi a studené asfaltové betony se v závislosti na velikosti použitého drceného kamene dělí na následující typy:
„NOVOFALT-5“, se zrnitostí do 5 mm;
„NOVOFALT-10“, se zrnitostí do 10 mm;
„NOVOFALT-15“, se zrnitostí do 15 mm;
„NOVOFALT-20“, se zrnitostí do 20 mm.

V závislosti na minimální teplotě instalace je povlak rozdělen do následujících tříd:
U – pro instalaci při mírných okolních teplotách ne nižších než +5 0С;
УХ — pro instalaci při mírně nízkých okolních teplotách v rozmezí od +4 0С do –5 °С;
X — pro instalaci při nízkých okolních teplotách od –6 0С do –20 0С.

Fyzikální a mechanické vlastnosti studeného asfaltového betonu jsou uvedeny v tabulce. 1.