Из каких природных полезных ископаемых изготавливают асфальт
15.01.2020
- Основные компоненты асфальтобена
- Разновидности асфальтобетонных смесей по составу
- Состав и технология производства горячего асфальтобетона
- Состав и особенности изготовления холодного асфальта
- Виды асфальтобетонных заводов
Асфальтобетон – это искусственный безобжиговый строительный материал, изготовленный из смеси битума, крупных и мелких заполнителей (гравия, щебня, песка), минерального порошка и других компонентов. В обиходе асфальтобетонные смеси не совсем корректно именуют асфальтом, т.к. это греческое название черной горной смолы (битума), которая образуется в каменноугольных породах. Существует несколько видов искусственного асфальта, отличающихся между собой составами и технологией изготовления. Каждая разновидность обладает индивидуальным комплексом эксплуатационных свойств и рассчитана на определенные области применения.
Из каких компонентов делают асфальт?
Основные компоненты асфальтобетона:
- Крупные заполнители – щебень и гравий. Они должны прочно сцепляться с вяжущим веществом. Этому требованию соответствуют кубовидные зерна щебня из плотных горных и метаморфических карбонатных пород. При производстве асфальтобетонных смесей применяют заполнитель с размерами зерен 10-40 мм.
- Мелкий заполнитель – песок. Для этой цели используется природный карьерный песок (речной не подходит) или отсев дробления щебня. В сырьевой асфальтобетонной смеси используют разнофракционный песок, что позволяет снизить пористость слоя. Мелкий заполнитель повышает плотность асфальтобетона, улучшает устойчивость к высоким температурам и прочность дорожного покрытия.
- Минеральный порошок. Его количество и качество существенно влияют на свойства вяжущего. Слишком большое количество минпорошка снижает прочность дорожного покрытия, особенно в зимних условиях.
- Вяжущее. Его функции чаще всего выполняет битум, который может быть жидким или вязким. Требуемый коэффициент вязкости битума указывается в технической документации, он зависит от состава сырьевой смеси и температуры укладки асфальта. При проведении дорожных работ в зимних условиях обычно используют жидкий битум с присадками и разжижителями.
Виды асфальтобетонных смесей по составу
По размеру зерен заполнителя различают три разновидности асфальтобетона, каждая из которых имеет определенную область применения:
- Крупнозернистый. Этот материал востребован для устройства нижних слоев дорожного пирога. Для его изготовления используется щебень крупных (20-40 мм) и мелких фракций (5-15 мм).
- Мелкозернистый. Заполнителем такого асфальтобетона является мелкозернистый щебень 5-15 мм. В двухслойных дорожных покрытиях мелкозернистый материал используют для устройства верхнего слоя дороги.
- Песчаный. Этот искусственный асфальт подходит для обустройства тротуаров. Основной заполнитель в нем – песок. Также в составе присутствуют мелкофракционный щебень и немного минерального порошка.
По составу также разделяют следующие виды асфальтобетонов:
- Классические. Предназначены для строительства городских и поселковых дорог, тротуаров.
- Щебеночно-мастичные. Имеют в составе стабилизирующие добавки волокнистого типа. Применяются для создания высокопрочных дорожных покрытий автомагистралей с высокой интенсивностью движения.
- Полимерасфальтобетонные. Содержат сополимеры и пластификаторы, повышающие прочность и безремонтный период дорожных покрытий. Полимерасфальтобетоны эффективны для устройства покрытий мостов, аэродромов, проездов, по которым передвигается тяжелая техника.
Виды асфальтобетона по технологии производства
По способу производства асфальтобетонные составы делят на три вида – горячие, теплые, холодные. Теплые асфальтобетоны по условиям применения, комплексу преимуществ и недостатков похожи на горячий асфальт, поэтому ГОСТ 9128-2013 объединяет эти материалы в одной группе.
Горячий асфальтобетон – состав и технологическая схема производства
Горячая асфальтовая смесь – традиционный материал, укладываемый по классической технологии при температуре не ниже +110 °C. В теплом асфальтобетоне присутствует маловязкий битум, а его укладка осуществляется при температурах +40…+80 °C. В зависимости от процентного содержания крупного и мелкого заполнителей горячие продукты разделяют на высокопористые, пористые, плотные и высокоплотные. В горячих асфальтобетонах применяется достаточно дешевый битум, поэтому они наиболее востребованы при строительстве дорожных и аэродромных покрытий, проведении масштабных капитальных ремонтов старых дорог. Их недостатки – необходимость в обеспечении важных характеристик материала в процессе укладки и применении спецтехники.
Как делают горячий асфальт на асфальтобетонных заводах (АБЗ) – основные этапы процесса:
- Просушка при температурах +150…+160 °C и просеивание на грохотах заполнителей, которые обычно поступают на асфальтобетонный завод (АБЗ) во влажном или воздушно-сухом состоянии. Повышенная влажность заполнителей приводит к разбрызгиванию смеси при укладке и снижению прочности дорожного покрытия. Просушка может быть одинарной или двойной.
- Смешивание компонентов – заполнителей и вяжущего. После добавления битума температура смеси вплоть до процесса укладки должна поддерживаться на уровне +160…+170 °C. Такие условия создаются в специальных бункерах, в которых асфальт может храниться не более 4 суток.
- Добавление модифицирующих компонентов. Оно может осуществляться в процессе перемешивания. При производстве резиново-асфальтной продукции каучуковая крошка добавляется в уже готовую к использованию смесь.
Горячий асфальт имеет строгие ограничения по сезонности применения. Этот материал можно использовать в дорожных работах летом, а также весной и осенью при определенных погодных условиях. Зимой его применение запрещено. Горячий асфальт на близкие расстояния перевозят обычными самосвалами. Для транспортировки на дальние расстояния применяют кохеры, специальные автомобили, оборудованные теплосберегающими контейнерами. В кохерах дорожный материал сохраняет рабочие характеристики в течение 2 суток.
Холодный асфальтобетон – из чего делают и особенности технологии изготовления
Холодные асфальтовые смеси изготавливают на базе холодного битума, специальных полимеров, чистых высушенных высокопрочных каменных заполнителей (гранитного или щебня из габбро-диабаза), что обуславливает следующие преимущества этой продукции:
- возможность укладывать на основание при температурах окружающей среды до +5 °C, некоторые составы приспособлены для укладки в зимних условиях при температурах до -30 °C;
- сохранение рабочих характеристик в течение длительного времени;
- хорошая адгезия к основанию благодаря модифицирующим добавкам.
Из-за высокой стоимости холодный материал не применяют для асфальтирования значительных площадей. А низкая устойчивость к сдвигу ограничивает его использование на участках интенсивного торможения автотранспорта.
Наиболее популярные сферы применения:
- все виды ямочных ремонтов, в том числе на скоростных трассах;
- оперативное сооружение дорожек, аллей, площадок, запланированных для эксплуатации при небольших нагрузках.
Производство холодного асфальта осуществляется на стандартном оборудовании АБЗ и включает те же основные этапы, что и выпуск горячих смесей: подготовку сырьевых компонентов, их смешивание, отправку готового материала к месту хранения.
Виды асфальтобетонных заводов
Асфальтобетонный завод – это комплекс оборудования, обеспечивающего производство холодных и горячих асфальтобетонных смесей, черного щебня (щебня, обработанного битумом), переработку демонтированного покрытия.
По принципу функционирования АБЗ разделяют на цикличные и непрерывные. На предприятиях циклического действия используются порционные дозаторы и оборудование периодического использования. На заводах непрерывного производства операции подготовки компонентов, их смешивания, выгрузки готовой продукции происходят одновременно.
В зависимости от мощности оборудования АБЗ могут производить от 40 т/ч до 400 т/ч и более. По степени инвентарности заводы разделяют на стационарные, сборно-разборные и мобильные.
Производим и предлагаем продукцию:
Асфальт — природный или искусственный многокомпонентный материал на основе поверхностного (образованного при выходе на поверхность земли) или нефтяного (полученного в результате нефтепереработки и последующей обработки оставшегося в осадке гудрона) битума, содержащего минеральные наполнители — гравий, щебень разных пород, песок.
По сути, применение термина «асфальт» к дорожным асфальтобетонным смесям некорректно. Содержание асфальта как смеси битумов в общей массе в несколько раз меньше и зависит от марки материала.
Начало использования асфальта для строительства дорог
Первые упоминания об использовании природного асфальта для прокладки дорог относятся к XVI веку и Южной Америке. Производство искусственных литых асфальтовых смесей появилось в США только в конце XIX века, чуть раньше пришли битумно-минеральные составы на улицы Европы — в 1830-40 г.г. мощеные тротуары и проезжие части городов Франции, Австрии, Великобритании и России стали заменяться асфальтовыми покрытиями.
Первый пробный и более масштабный опыт асфальтирования провели в Санкт-Петербурге, но только к 80 г.г. новый дорожный материал распространился по другим крупным городам. При этом собственный завод был построен в России не сразу — в течение трех десятков лет прогрессивный тогда продукт закупали за границей.
Пионером в механизированной укладке опять оказалась Америка. Именно здесь для построения дороги впервые применили гудронатор, из которого лился горячий битум.
Состав природного и искусственного асфальта
Природный асфальт добывается с редких месторождений — озера Пич-Лейк на территории Тринидада, Мертвого моря в Израиле, провинции Альберта в Канаде, Поясе Ориноко в Венесуэле, штатах США, Иране, на Кубе. Состав включает в себя смесь битумов содержанием до 70%, неорганические включения и органические соединения.
Искусственные асфальтобетонные смеси состоят из двух основных компонентов. В роли вяжущего компонента выступают вязкие, маловязкие или жидкие нефтяные, модифицированные битумы и ПБВ (полимерно-битумные вяжущие). В качестве наполнителей используются щебень/гравий разных фракций от 5-10 мм до 20-40 мм, песок и минеральный порошок для улучшения прочности, вязкости и заполнения пустот.
Асфальтобетон — монолитное дорожное покрытие, полученное путем укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси.
Технология производства асфальта
Основные шаги производства любой асфальтобетонной смеси — подготовка компонентов, смешивание и отправка на хранение в бункер. Изготовление выполняется на стационарных и мобильных (располагаемых вблизи участка дорожного строительства) заводах.
Общие технологические этапы:
- Подготовка компонентов смеси. Минеральные наполнители дробятся и подвергаются разделению на фракции при помощи грохота, просушиваются, нагреваются, дозируются и подаются в смеситель.
- Приготовление битума. Разогретый битум подается на битумоплавильную установку, выдерживается при постоянном перемешивании, добавлении ПАВ и повышении температуры до выпаривания влаги, отправляется в рабочие котлы и на дозировку смесителя.
- Перемешивание компонентов. Подготовленный щебень/гравий, песок подаются в асфальтосмеситель принудительного действия для «сухого» перемешивания с добавлением минерального порошка и последующим добавлением нагретого битума и смешиванием до однородной смеси.
- Перегрузка готовой смеси. Горячую асфальтобетонную смесь отправляют в накопительный бункер или загружают в самосвалы для транспортировки к строительной площадке. Холодную смесь охлаждают и перевозят для хранения на склад.
Нагревание щебня и битума при производстве горячих смесей выполняется до температуры 165…1750С и 140…1550С, при изготовлении холодных смесей — до 65…750С и 110…1200С соответственно.
Классификация асфальтобетонных смесей выполняется по остаточной пористости, типу минеральных материалов, их фракции и процентному содержанию, битумному вяжущему и температуре укладки.
Отдельные виды асфальтобетонных смесей
Помимо традиционных и повсеместно применяемых асфальтобетонных смесей существуют более прогрессивные дорожные материалы, которые отличаются от первых составом и условиями укладки.
К ним относятся:
- Щебеночно-мастичные смеси ЩМА со стабилизирующими добавками.
- Литые асфальтобетонные смеси с увеличенным содержанием битума и минерального порошка.
- Полимерасфальтобетонные смеси с добавлением полимеров (эластомеров).
- Цветные горячие и холодные смеси с красящими пигментами.
- Стеклоасфальтобетонные смеси с включением стеклянного боя.
- Резиноасфальтобетонные и резиновые дренирующие смеси с резиновой крошкой и полимерными добавками.
- Сероасфальтобетонные смеси с присутствием технической серы.
Каждый вид материала имеет конкретную область применения, обусловленную характеристиками и эксплуатационными свойствами получаемого покрытия.
Асфальт представляет собой многокомпонентную смесь на основе песка, камня и битумного связующего. «Правильное» название материала – асфальтобетон, что не мешает использовать термин «асфальт» даже в специализированных изданиях.
Из чего состоит асфальт
В состав асфальта входят битум, песок, разновидности щебня или гравия, а также минеральные добавки и наполнители. Единственным неизменным компонентом остается битум, а остальные составляющие могут добавляться в различных пропорциях.
Функции мелкодисперсных компонентов асфальтной смеси
Песок, содержащийся в составе асфальта, играет роль наполнителя и мелкой основы, способствует распределению давления от дороги к грунту. Без песка происходило бы вытекание битумного связующего и выдавливание наверх щебня.
В случае специальных асфальтов, содержащих цемент, песок участвует в процессе цементации и придает покрытию дополнительную твердость.
Минеральный наполнитель – представляет собой измельченную до пылеобразного состояния породу (песчаник, известняк или мел), предназначенный для заполнения остаточных пустот. Песчаник наиболее универсален, так как инертен практически к любому химическому воздействию. Карбонаты кальция (известняк и мел) обычно используют на дорогах общего назначения, тогда как песчаник можно использовать вблизи химических комбинатов.
Резина – добавляется в асфальт в виде резиновой крошки (1-1,5 мм), придает покрытию высокую гидроустойчивость и пластичность. Обработанные резиной асфальты гораздо реже трескаются, что увеличивает период между проведением ремонта. Минусом таких дорог является высокая стоимость, поэтому их использование ограничивается прокладкой наиболее ответственных участков магистралей.
Изменение в структуре асфальта при добавлении минерального наполнителя
Классификация
Одним из главных параметров является крупность применяемого щебня, разделяя асфальты на следующие группы:
- плотные – применяются для укладки верхнего слоя покрытия и содержат мелкий щебень. В случае фракции щебня менее 5 мм такие асфальты используются для покрытий с малой нагрузкой (тротуары и пешеходные переходы) и называются мелкозернистыми. Более крупные фракции щебня (5-15 мм) подходят для создания верхнего слоя автомобильных дорог;
- пористые – используются в нижней части многослойного покрытия и содержат меньше битума, чем плотные асфальты;
- высокопористые – оптимальные в качества основы для высоконагруженных автомобильных дорог. В их производстве применяется наиболее крупный щебень фракции 15-40 мм. Такие размеры обеспечивают необходимую водопроницаемость, создавая дренаж в низинах и болотистой местности. Большая крупность уменьшает сдвиг основания дороги и вдавливание в верхний слой грунта, уменьшая опасность вымывания и проседания покрытия.
Технология изготовления
Основа любого асфальтного производства заключается в подготовке исходных компонентов, смешивании при высокой температуре и хранении в специальных подогреваемых бункерах.
При прокладке дорог важно близкое расположение завода к месту строительства, поскольку материал необходимо довезти для укладки в разогретом состоянии. Если смесь остынет, ее будет очень сложно утрамбовать, а полученное покрытие окажется недостаточно прочным. Рассмотрим стадии производства асфальта.
Подготовка компонентов, из которых делают асфальт
Сюда относят просушку и просеивание. Песок, щебень и порода обычно поступают на завод во влажном или воздушно-сухом состоянии. Наличие остаточной влаги чревато снижением прочности покрытия и разбрызгиванием горячей битумной смеси при попадании в нее воды.
Чтобы устранить возможные последствия, материал подвергают сушке при температуре 150-160 ?С – такая температура позволяет избавиться от влаги, адсорбированной в порах материала.
Просеивание щебня проводят с использованием грохота. Минеральный наполнитель предварительно измельчают в дробилке, после чего также подвергают фракционированию. В зависимости от технологии производства, просушка может быть однократной или двойной, повторяясь после дробления или просеивания.
Смешивание компонентов
Щебень и песок подаются на ленточный конвейер, транспортирующий их в общий бункер. Смешивание с наполнителем и битумом может происходить одновременно или осуществляться после достижения однородной щебеночно-песчаной массы.
После добавления битума температура поддерживается на уровне 160-170 ?С. После достижения требуемой консистенции смесь (уже асфальт) попадает в бункер для хранения, где может оставаться нагретым до 4 дней. В течение этого срока ее необходимо отгрузить потребителю, чтобы избежать потери прочностных характеристик.
Модификация асфальта добавками, придающими полезные эксплуатационные свойства, производится одновременно с перемешиванием асфальта. При создании резиново-асфальтной смеси каучуковая крошка добавляется в нагретый, готовый к применению продукт.
Доставка
Перевозка асфальтобетона к месту строительства осуществляется автотранспортом. Чаще всего используют обычные самосвалы, имеющие устойчивый к воздействию горячего асфальта кузов. Для перевозки на большие расстояния могут применяться кохеры – автомобили со специальными термосберегающими контейнерами. Они предназначены для сохранения свойств асфальтобетона на протяжении 2 дней.
Как делают асфальт на заводе и можно ли его сделать самому своими руками расскажет видео:
Как проверить параметры дорожного полотна и сырья для его производства
Чтобы избежать приобретения некачественного асфальтобетона, следует требовать у продавца сертификат соответствия продукции. Его выдают только после прохождения комплекса испытаний, соответствующего ГОСТ или СНиП (в зависимости от сферы применения).
На рынке услуг по контролю качества существует ряд региональных лабораторий, которые проводят отбор проб и испытание асфальтных покрытий. При исследовании отбирается усредненный образец из общей массы материала. Анализ дорожного полотна проводится путем исследования керна, представляющего собой асфальтовый стержень, получаемый бурением дороги специальным полым буром.
Холодный асфальт своими руками
Сразу оговоримся, что холодный асфальт только укладывается самостоятельно, а его производство осуществляется только на заводе. Сама технология отличается от традиционного покрытия меньшими рабочими температурами (70-110 °С) и добавлением комплекса защитных и полимерных присадок в его состав. Последние необходимы для придания большей прочности и образования защитной антиокислительной пленки на поверхности битума.
Несмотря на название, холодный асфальт все же придется подогревать в морозы, чтобы перевести битум в пластичное состояние. Вместе с этим горелкой нужно подогреть место, куда асфальт будет укладываться. В зависимости от фирмы-изготовителя, проводить работы с холодными смесями можно даже при отрицательных температурах (до -20…-10 °С).
Плюсом холодного асфальта является длительный срок хранения. В отличие от классического асфальтобетона, его не нужно применять сразу после покупки. К минусам относится меньшая прочность, которая почти в 2 раза меньше, чем у горячего асфальта.
Для трамбовки покрытия применяется виброплита или подручные средства – толстый деревянный брус, автомобильное колесо. Окончательная доводка поверхности происходит после многократного проезда автомобилей. Не рекомендуется делать цельные участки дороги из холодного асфальта, поскольку они разрушаются при давлении транспортного средства массой свыше 3,5 т.
Модифицированный холодный асфальт:
Рециклинг старого асфальта
Высокая стоимость создания дороги вынуждает искать пути экономии средств. Одним из них является рециклинг – переработка отработанного асфальта, с целью его повторного использования. Производится переработка в стационарных условиях или в мобильных рециклерах.
Процесс осуществляется в несколько стадий:
- снятие слоя старого асфальта – выполняется ремиксером, удаляющим дорожное полотно путем фрезерования;
- дробление фрезерованного слоя до размеров щебня. Полученный продукт называется гранулятом и может использоваться для прокладки дорог и приготовления щебеночно-песчаных строительных смесей;
- нагрев в печи без прямого контакта с огнем (чтобы избежать воспламенения);
- добавление свежей порции битума и полимерных добавок, при необходимости.
Технология рециклинга имеет промышленное значение и обычно применяется при прокладке городских и междугородних автомобильных дорог. Если появилась возможность купить асфальт рециклинга для частных целей, не стоит колебаться – различия в эксплуатационных свойствах нет, тогда как цена будет существенно ниже.
Мобильные установки для рециклинга асфальта
Модернизация покрытий из асфальтобетона
Несмотря на достаточную практичность, дорожные полотна можно улучшить. Одним из способов является применение специальных мастик для асфальта. В их состав входит битум или битумные эмульсии, содержащие добавки полимеров из резины.
Обычные битумные мастики используются в горячем состоянии, а эмульсии – в холодном. Принцип действия мастик заключается в герметизации трещин и пор на поверхности полотна. Это препятствует попаданию воды внутрь дороги и ее разрушению – вода способствует растрескиванию покрытия при замерзании и гидроударе при проезде транспорта.
Преимущества и недостатки материала
Стоит отметить следующее:
- Для малотоннажного применения асфальты не очень дороги, в отличие от многомиллионных затрат при прокладке шоссе;
- При должном качестве асфальт незаменим в любую погоду.
- Из окна машины редко заметны многочисленные дефекты, которые отчетливо видны пешеходам;
- Производство разогретых и вязких смесей не является простой задачей, несмотря на автоматизацию процесса;
- Сложность применения разогретых смесей отчасти компенсируется появлением холодного асфальта;
- Асфальтные дорожки в саду не делают именно по причине неприятного запаха битума, хотя со временем смесь твердеет и доставляет неудобства лишь в жаркую пору.
Существующие альтернативы асфальту пока что слишком дороги и не так практичны. В отличие от других строительных материалов, совершенствование асфальта происходит не путем разработки новых материалов, а модернизацией старых.
Широкое внедрение полимерных модификаторов позволяет принципиально улучшить свойства дорожных покрытий и расширить пределы их технологического применения, что подтверждают многочисленные испытания материала.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями в социальных сетях:
Вконтакте
Одноклассники
Google+
И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте,
Одноклассниках,
Facebook,
Google Plus или
Twitter.