Применение щебня при производстве асфальтобетона

На данный момент общая протяженность дорог с твердым покрытием в РФ составляет порядка 600 тысяч км. На их содержание и ремонт используется большая часть щебня, имеющего кубовидную форму. Самое большое количество щебня всех видов потребляется в Центральном Регионе. Ведь здесь интенсивность строительства дорог наиболее высока. Основной объем щебня для строительства дорог из магматических горных пород в России производят на стационарно расположенных дробильно-сортировочных заводах, которые находятся неподалеку от месторождений, в своем большинстве, на Урале и северо-западной части РФ.
Если проанализировать продукцию, которую выпускают предприятия нерудной промышленности, которые разрабатывают месторождения магматических пород, можно сделать вывод, что эти компании главным образом выпускают щебень фракций 5-20 миллиметров, а также 20-40 миллиметров, иногда – фракций 5-10 миллиметров, 10-20 и 5-15 миллиметров. Щебень в виде фракции 5-20 миллиметров применяют при приготовлении асфальтобетонных смесей, являющихся неотъемлемой частью верхних слоев дорожного покрытия. Поэтому-то к этому щебню существует ряд значительных претензий со стороны организаций, занимающихся дорожно-строительными работами.
Щебень размером 5-20 мм обычно бывает сильно закрупненным. Из-за этого невозможно осуществить подборку оптимального состава минеральной части асфальтобетонной смеси, из-за чего физико-механические свойства асфальтобетона значительно снижаются. Исследования, проведенные СоюздорНИИ вкупе с многолетним отечественным и зарубежным опытом дали возможность установить, что щебень, предназначенный для приготовления асфальтобетона для верхних слоев дорожного покрытия, следует выпускать узкими фракциями порядка 5-10, 10-15, 15-20 миллиметров). Подборка необходимых смесей самого лучшего зернового состава из узких фракций относительно проста.
Щебень фракций порядка 5-20 миллиметров обычно имеет в своем составе избыточное число зерен лещадной формы (порядка 25-40 процентов и даже больше). Их увеличенное содержание влияет отрицательно на плотность и удобоукладываемость асфальтобетона. Такой щебень при его сравнении с кубовидным имеет меньшую механическую прочность. Из-за этого во время строительства и эксплуатация автомобильных дорог зерна щебня разрушается, а это может привести к образованию поверхности, которые не покрыты битумом. Такие места – это первичные очаги разрушения асфальтобетонной смеси в случае проникновения в нее воды, а затем действия заморозки – разморозки с попеременной частотой. Асфальтобетон, выполненный на кубовидном щебне, имеет по сравнению с другими группами щебня более хорошую уплотняемость благодаря взаимозаклиниванию и взаимному перемещению зерен. Именно поэтому согласно нормативно-технической документации содержание в асфальтобетоне зерен, имеющих лещадную форму, ограничиваются.
Особо негативно зерна лещадной формы воздействуют во время поверхностной обработки покрытия из асфальтобетона при использовании фракционированного щебня, когда во время укладки материала идет разрушение большей части зерен лещадной формы. В таком случае содержание этих зерен в щебне должно быть меньше 10 процентов.
Негативно воздействуют на свойства асфальтобетонного покрытия также большое содержание в щебне пылеватых и глинистых частиц, так как они оказывают препятствие для контакта битума с поверхностью щебня. Так что их содержание не должно быть больше: 1% - при приготовлении асфальтобетона; 0,5 % - при поверхностной обработке.
Щебень представляет собой главный компонент для формирования структуры асфальтобетонной смеси. Ведь именно он определяет устойчивость минеральной основы.
В щебеночно-мастичных смесях асфальтобетона достаточно высок процент содержания прочного фракционированного щебня (около 70-80 %), имеющего кубовидную форму зерен. Благодаря этому и создается устойчивый каркас. При увеличенном содержании минерального активированного порошка, а также битумного вяжущего вещества серьезно уменьшается число пустот, присутствующих в уплотненном слое покрытия. В целях стабилизации и структурирования рекомендуют вводить стабилизирующие присадки, к примеру – волокна.
Структура щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси идеально сочетает в себе максимально возможную жесткость минерального остова вкупе с высокой пластичностью асфальтового вяжущего. Увеличенное содержание в ЩМА кубовидного щебня дает высокий уровень сцепления колес машины с дорогой, шероховатость, износостойкость и сдвигоустойчивость покрытия, ну а повышенное количество мастики (асфальтового вяжущего вещества) призвано повысить морозостойкость, водонепроницаемость, а также устойчивость к воздействию деформаций. Во время устройства шероховатого покрытия обязательно должны быть обеспечены требования к качеству каменных материалов. Щебень для шероховатого покрытия нужно создавать из горных пород, имеющих высокую степень износостойкости. Щебень должен иметь кубовидную форму, быть трудношлифуемым, а также однородным по прочности. В нем не должны присутствовать загрязняющие примеси. Щебень должен иметь хорошо выраженную шероховатость естественного скола. Предпочтение обычно отдают горным породам, имеющим зернистую кристаллическую структуру, и породам, которые способны оставаться шероховатыми благодаря компонентам различной твердости.
По итогам проведения контроля качества верхних слоев дорожного покрытия МКАД можно смело судить о том, как качество щебня влияет на свойства асфальтобетонной смеси. Благодаря использованию в асфальтобетоне более качественного щебня снизилась вероятность образования колеи в верхних слоях покрытия дороги даже в форс-мажорных ситуациях типа заторов автомобилей или колонного движения.