Общие сведения об асфальтоцементобетоне

Асфальтоцементобетон — композитный дорожно-строительный материал на основе дренирующей высокопористой уплотняемой асфальтобетонной смеси и цементного раствора из высокопрочного цемента.

Дренирующий асфальтобетон, пористость которого превышает 20 %, выполняет в асфальтоцементобетоне роль удерживающего каркаса (скелетного материала), а цементный раствор — роль заполнителя, проникающего в поры асфальтобетона и заполняющего все воздушные пустоты.

В отличие от некоторых других композитных дорожно-строительных материалов (сероасфальтобетона, резино- или стеклоасфальтобетона и пр.), получаемых в процессе укладки и уплотнения соответствующей смеси (серо-, резино- или стеклоасфальтобетонной), асфальтоцементобетон не может быть получен аналогичным путем, в виду того, что сочетает в себе два материала с кардинально отличающимися условиями не только приготовления, но и укладки.

Так, в процессе производства асфальтобетонной смеси и на этапе ее укладки, обязательным условием является поддержание высокой температуры смеси (не ниже 100 °С), в то время как приготовление и укладка цементного раствора выполняется при температуре не выше 30 °С. По этой причине, совмещение горячей асфальтобетонной смеси и цементного раствора в один композитный материал возможно только путем их раздельного приготовления и поочередной укладки непосредственно в процессе устройства покрытия.

Процесс устройства асфальтоцементобетонного дорожного покрытия включает два основных этапа:

1. Асфальтирование — укладка и уплотнение горячей асфальтобетонной смеси на подготовленное основание.
2. Цементирование — нанесение и распределение цементного раствора по асфальтированной поверхности.

Асфальтоцементобетонное дорожное покрытие относится к полужесткому типу покрытий, так как по своим физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между асфальтобетоном и цементобетоном, проявляя не только упруго-пластические, характерные для асфальтобетонных покрытий, но и жестко-кристаллические свойства, характерные для цементобетонных покрытий.

Назначение и сфера применения асфальтоцементобетона

Основным назначением асфальтоцементобетона является устройство твердых покрытий на высоконагруженных объектах с высокими требованиями к прочности и устойчивости покрытия к сдвиговым нагрузкам.

Применение асфальтоцементобетона становится актуальным и целесообразным в тех случаях, когда традиционный асфальтобетонный материал не справляется с повышенными нагрузками, а устройство покрытия из цементобетона является слишком трудоемким и дорогостоящим. Таким образом, устройство покрытий из асфальтоцементобетона может являться хорошей альтернативой традиционному асфальтированию по прочности и долговечности покрытия, а дорожному цементобетону — по цене и трудоемкости работ.

Основными сферами применения асфальтоцементобетона являются дорожное, аэродромное, а также гражданское и промышленное строительство. К основным объектам на которых применяется асфальтоцементобетон относятся:

• Аэропорты: создание покрытий рулежных дорожек, взлетно-посадочных полос, заправочных площадок и др.
• Морские и речные порты: устройство покрытий на контейнерных и грузовых терминалах.
• Автомобильные дороги: устройство верхнего слоя дорожного покрытия на участках с интенсивным дорожным движением и длительной стоянкой грузовых транспортных средств.
• Складские, торговые и промышленные помещения: устройство покрытий внутри складских помещений, производственных цехов, торговых площадок и др.
• Транспортно-логистические комплексы: создание долговечных и износостойких покрытий на территории транспортно-логистических комплексов.

В дорожном строительстве асфальтоцементобетон используется исключительно для устройства верхнего слоя дорожного покрытия. Применение асфальтоцементобетонного материала позволяет существенно увеличить срок службы дорожного покрытия на участках с интенсивным транспортным движением, а также в местах наиболее подверженных воздействию сдвиговых нагрузок — перекрестки, пункты оплаты на платных участках дороги, остановки общественного транспорта, автостоянки, парковочные площадки, железнодорожные переезды, площадки АЗС. На асфальтоцементобетонных покрытиях практически полностью исключено образование колеи вследствие накопления пластических деформаций и напряжений (небольшая колейность может возникать только в результате естественного долговременного износа покрытия по полосам наката).

Типовой состав и структура асфальтоцементобетона

Асфальтоцементобетон состоит из двух основных компонентов:

• высокопористого дренирующего асфальтобетона — каркаса;
• высокопрочного цементного раствора — заполнителя.

Асфальтобетон в составе асфальтоцементобетона выполняет роль удерживающего каркаса, т.е. скелетного материала. Для приготовления асфальтобетона применяется дренирующая высокопористая горячая уплотняемая асфальтобетонная смесь типа А или Б изготавливаемая на самом обычном асфальтобетонном заводе. По своему гранулометрическому составу такая смесь похожа на черный щебень (чернощебеночную смесь), поскольку из ее состава также исключена песчаная составляющая.

Примерный состав дренирующей асфальтобетонной смеси может быть следующим (в % от общей массы):

• высокопрочный щебень с маркой по прочности не ниже М1400 (например, габбро-диабаз) — 91…93 %;
• минеральный порошок — 4…5 %;
• битум — 3,5…4,5 %;

Также, в состав дренирующей асфальтобетонной смеси может входить небольшая доля (0,2 %) стабилизирующей добавки в виде целлюлозных волокон, что требуется для предотвращения сегрегации (расслоения) смеси при доставке ее от асфальтобетонного завода к месту проведения работ (аналогичная же добавка используется при приготовлении щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей).

Цементный раствор в составе асфальтоцементобетона выполняет роль заполнителя, проникающего в поры скелетного материала (асфальтобетонного каркаса). Цементный раствор готовится из специальной высокопрочной сухой цементной смеси, которая после затворения ее водой перемешивается в смесителе непрерывного или периодического действия до получения однородной жидкой консистенции (цементной суспензии).

Высокопрочная сухая цементная смесь, используемая при создании асфальтоцементобетонных покрытий, является высокотехнологичным и весьма дорогостоящим материалом, вследствие чего, достаточно часто, разные фирмы выпускают такой материал под собственной торговой маркой. Так, по состоянию на 2017 год, на рынке дорожно-строительных материалов присутствовало всего несколько продуктов, подходящих для применения в качестве цементного заполнителя при производстве асфальтоцементобетона, а именно:

• Densiphalt — продукт датской компании «Densit» входящей в состав концерна ITW (США).
• Confalt — торговая марка принадлежащая датской компании «Contec ApS».
• Strabaphalt — торговая марка австрийской строительной компании «Strabag SE».
• ЦМИД-2 «Дорожный» — продукт, являющийся результатом совместной разработки двух российских компаний ЗАО «НП ЦМИД» и ОАО ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева.

Важно! Очень часто асфальтоцементобетоном ошибочно называют такие материалы как Densiphalt, Confalt, Strabaphalt, ЦМИД-2 «Дорожный» и другие сухие цементные смеси, которые являются всего лишь одним из составных компонентов асфальтоцементобетона (2-й компонент — высокопористый асфальтобетон).

Технология устройства асфальтоцементобетонных дорожных покрытий

С технологической точки зрения весь процесс создания асфальтоцементобетонного дорожного покрытия можно разделить на два основных этапах: асфальтирование (укладка и уплотнение высокопористой асфальтобетонной смеси) и цементирование (нанесение и распределение жидкого цементного раствора по слою асфальтобетона).

Асфальтирование — 1-й этап создания асфальтоцементобетонного покрытия

Перед асфальтированием (укладкой горячей дренирующей асфальтобетонной смеси) обязательно производится подгрунтовка нижележащего слоя (как правило, тоже асфальтобетонного), битумной эмульсией. Осуществляется это для того, чтобы обеспечить хорошую адгезию (сцепление) укладываемого слоя с нижележащим основанием.

После подгрунтовки покрытия следует сам процесс асфальтирования — укладки и предварительного уплотнения дренирующей асфальтобетонной смеси. Асфальтируется покрытие традиционным способ с применением обычного асфальтоукладчика. Труднодоступные для асфальтоукладочной техники места покрытия асфальтируются вручную.

Асфальтобетонная смесь укладывается слоем толщиной от 30 до 100 мм. Конкретная толщина подбирается исходя из текущей (при модернизации старого участка) или прогнозируемой (если строится новый объект) весовой нагрузки на конкретном участке асфальтируемого покрытия. Оптимальным считается слой толщиной 50 мм. Рекомендуемая температура асфальта при укладке 130–150 °С (во время укладки температура смеси не должна понижаться ниже 120 °С). Температура окружающего воздуха при асфальтировании должна быть не ниже +5 °С.

Для окончательного уплотнения асфальтируемой поверхности применяются гладковальцовые статические катки. При этом, остаточная пористость асфальтобетонного покрытия после уплотнения должна находиться в пределах 25–30 %. Если пористость асфальтобетона будет ниже, то цементный раствор не сможет проникнуть на всю глубину асфальтобетонного слоя и заполнить все его поры. Если пористость уплотненного асфальтобетона окажется выше 30 %, то покрытие не будет иметь достаточной прочности, что со временем может привести к появлению трещин.

Цементирование — 2-й этап создания асфальтоцементобетонного покрытия

Следующим после асфальтирования этапом создания асфальтоцементобетонного дорожного покрытия является приготовление специального цементного раствора и его нанесение на поверхность асфальтобетонного слоя.

Приготовление цементного раствора осуществляется, как правило, непосредственно на месте проведения работ. Готовится раствор путем затворения сухой цементной смеси водой и последующего ее перемешивания в смесителе непрерывного или периодического действия. Средний расход сухой смеси для приготовления цементного раствора составляет 25…26 кг на квадратный метр готового покрытия (зависит от толщины асфальтобетонного слоя).

Цементный раствор после затворения водой и перемешивания должен иметь достаточно жидкую консистенцию для того, чтобы хорошо проникать в структуру асфальтобетонного материала и заполнять все его поры.

Нанесение цементного раствора на асфальтированную поверхность осуществляется после того, как асфальтобетон остынет до 25–30 °С. Требуется это для того, чтобы при заполнении асфальтобетона цементным раствором можно было замедлить нежелательные процессы (испарение воды) приводящие к снижению текучести (вязкости) раствора и ухудшению его проникаемости в поры асфальтобетона.

Температура окружающего воздуха при заливке заасфальтированного покрытия цементной суспензией (раствором) должна находится в пределах 5…30 °С. Приготовление и нанесение цементного раствора при температуре воздуха ниже 5 °С не допускается. При температуре от +25 до +30 °С нанесение цементного раствора допускается, однако требуется использование солнцезащитных тентов, защищающих покрытие от прямых солнечных лучей (что может привести к быстрому затвердеванию цементного раствора и снижению его вязкости).

После нанесения и распределения цементного раствора по асфальтированному покрытию, дорожная поверхность обрабатывается (герметизируется) изолирующей смесью или специальным песком, предотвращая таким образом слишком быстрое высыхание цементного раствора и снижение его вязкости.

Основные преимущества и недостатки асфальтоцементобетонных покрытий

Преимущества асфальтоцементобетонного дорожного покрытия:

• устойчивость к высоким статическим нагрузкам (высокий предел прочности при сжатии и при изгибе);
• устойчивость к высоким динамическим нагрузкам (высокий динамический модуль упругости);
• высокая износостойкость покрытия;
• устойчивость к колееобразованию;
• хорошая усталостная долговечность (на уровне или выше лучших составов асфальтобетона типа А и ЩМА);
• очень хорошая стойкость к перепадам температур (морозостойкость);
• устойчивость к воздействию агрессивных сред;
• отсутствие необходимости устраивать технологические швы. В отличие от дорожного цементобетона покрытие может устраиваться на больших площадях без создания температурных швов.

Недостатки асфальтоцементобетонного дорожного покрытия:

• большая трудоемкость работ. К стандартной процедуре асфальтирования добавляется трудоемкая процедура приготовления цементного раствора и его последующего распределения по асфальтированной поверхности. Средняя производительность работ при устройстве асфальтоцементобетонного покрытия составляет примерно 1000 квадратных метров за одну 8-часовую рабочую смену;
• большие затраты времени — для нанесения цементного раствора требуется ждать остывания асфальта, после чего также требуется не менее 2–3 суток для набора покрытием достаточной прочности для открытия движения;
• сложность получения асфальтобетонного покрытия с нужным уровень пористости — не ниже 25 и не выше 30 %;
• высокая стоимость готового покрытия. По стоимости производства работ устройство асфальтоцементобетонного покрытия занимает промежуточное положение между традиционным асфальтированием и устройством покрытия из дорожного цементобетона. Так, при средней стоимости асфальтирования с применением лучших составов асфальтобетонных смесей в 300–400 грн за 1 м², цена устройства асфальтоцементобетонного покрытия составит более 800–1000 грн за квадратный метр, то есть в 2-3 раза дороже. Столь высокая цена обусловлена не только большой трудоемкостью работ, но также и дороговизной самих дорожно-строительных материалов, особенно это касается высокопрочной цементной смеси, которая не производится в Украине, а импортируется из Европы.

Информация взята с сайта ДСП “Юнидорстрой”