Почему битум используется в дорожном строительстве? Свойства и преимущества битума для дорожных покрытий

Почему битум используется в дорожном строительстве?

Битум используется в дорожном строительстве благодаря различным свойствам и преимуществам, которые он имеет по сравнению с другими материалами. Битум приобретает определенные уникальные свойства, которые закладываются в него при производстве. Битум как сырье в гибком дорожном строительстве и битум как смесь (в составе других материалов, т.е. заполнителей/пуццоланов) обладает определенными преимуществами, что побуждает широко использовать битум в дорожном строительстве.

Использование битума в гибких дорожных покрытиях

Причины значительного применения битума в гибких дорожных покрытиях объясняются ниже:

1. Производство битума экономично

Битум является побочным продуктом процесса дистилляции сырой нефти. Сама по себе сырая нефть представляет собой композицию углеводородов. Основными доступными продуктами являются бензин, дизельное топливо, высокооктановое топливо и бензин.
Когда эти виды топлива перерабатываются из сырой нефти, остается битум. Дальнейшая обработка побочного продукта с целью освобождения его от примесей позволяет получить чистый битум.
Поскольку спрос на первичный продукт имеет первостепенное значение для общества, битум как побочный продукт выживает в течение длительного времени. Этот побочный продукт используется в качестве нового строительного материала, без использования каких-либо других новых ресурсов.

2. Физические и реологические свойства битума приносят универсальность

Физические и химические свойства битума зависят от уровня нагрузки, температуры и продолжительности нагрузки. Это термопластичный и вязкоупругий материал.
Эти зависимости позволяют нам реально учитывать интенсивность движения на дороге, поэтому свойства битумной смеси можно варьировать в зависимости от рассчитанных уровней нагрузки. Такая универсальность битума приводит к большому разнообразию битумных смесей в зависимости от дорожных условий.

3. Температура плавления битума низкая

Очень ценно, что битум имеет благоприятную температуру плавления, что помогает с легкостью выполнять как поверхностную обработку, так и износостойкость.
Температура плавления битума не должна быть слишком высокой, чтобы его можно было легко расплавить при укладке дорожного покрытия. В то же время битум имеет температуру плавления, что не позволит уже отлитому дорожному покрытию расплавиться и деформироваться под воздействием высоких температур.
В районах с высокими температурами, наряду с этим качеством битума, состав заполнителя помогает скрыть влияние большой температуры.

4. Битум может подвергаться вторичной переработке

Поскольку температура плавления битума благоприятна, его можно переплавить обратно в исходное состояние. Этот процесс называется переработкой асфальта.
Разорванные куски асфальта доставляются на завод по переработке, вместо того чтобы отправлять их на свалки. Эта переработанная смесь может быть использована повторно. При необходимости старый битум смешивается с новым битумом и новыми заполнителями, чтобы смесь снова стала живой.

5. Битум приобретает адгезивную природу

Как объясняется в процессе производства битума, он не содержит углеводородов и, следовательно, не токсичен. Побочный продукт подвергается максимальной очистке, чтобы избавиться от органических материалов и примесей.
Битум обладает высокой адгезией, благодаря чему материалы в дорожной смеси связываются между собой прочными узами. Они становятся более прочными, когда смесь застывает, т.е. готова к движению транспорта.

6. Разнообразие цветов битума

Традиционный битум имеет черный цвет. Это связано с тем, что плотный органический материал в составе битума имеет черный цвет. Теперь, когда в битум добавляются определенные пигменты, можно получить цвет по нашему выбору. Это цветной битум.
Он стоит дороже, чем обычный цветной битум. Недостатком цветного битума является то, что он требует больше химических добавок и материалов.

Требования к битумным смесям для дорожного строительства

При строительстве гибких дорожных покрытий используется общая битумная смесь, которая должна удовлетворять следующим требованиям.

• Структурная прочность
• Дренаж поверхности
• Поверхностное трение

1. Структурная прочность битумных дорожных покрытий

На рисунке ниже показано типичное поперечное сечение гибкого дорожного покрытия, разработанного в США. Структурный битумный слой состоит из:

Основное назначение этих битумных смесей – обеспечение структурной прочности. Это предполагает равномерное распределение нагрузки по всем слоям дорожного покрытия. Речь идет о динамических или статических нагрузках, которые передаются на основание через слой заполнителя.
Гранулированное основание с битумным покрытием предусматривается только для дорог с низкой интенсивностью движения. Это просто достаточно и экономично.
Отскакивающий эффект верхних слоев битума помогает противостоять высоким динамическим нагрузкам, возникающим при интенсивном движении. Свойство отскока отражается на жесткости и гибкости верхних слоев битума. Если смотреть снизу вверх, то характеристики гибкости должны увеличиваться.
Исследования показали, что вышеуказанные характеристики заполнителей достигаются при использовании плотных битумных смесей. В этой смеси должен использоваться заполнитель номинального максимального размера (NMAS), который должен уменьшаться от базового слоя – вяжущего слоя – поверхностного слоя.
Заполнитель номинального максимального размера (NMAS) = одно сито крупнее первого сита, чтобы сохранить более 10% комбинированного заполнителя.
В изнашиваемом слое содержится большее количество битума, что делает слой более гибким. Это способствует увеличению долговечности.

2. Поверхностный дренаж битумных покрытий

Подповерхностный дренаж можно облегчить, используя гранулированное основание при строительстве гибких дорожных покрытий. Проницаемое асфальтобетонное основание (PATB) может быть использовано для обеспечения положительного поверхностного дренажа на крупных автомагистралях. Это будет вести себя как отдельное русло для облегчения подповерхностного дренажа.

3. Поверхностное трение битумных дорог

Важно, чтобы слой дорожного покрытия обеспечивал достаточное сопротивление заносу и трение при движении транспортных средств, особенно во влажном состоянии. Это обеспечит безопасность пассажиров. Макро- и микроструктура поверхности асфальтобетонной смеси вносит свой вклад в поверхностное трение.
Градация смеси, т.е. открытые или плотные гранулы, вносит свой вклад в макроструктуру поверхности. Смесь с открытой градацией имеет более высокую макроповерхность, чем смесь с плотной градацией. Вода выдавливается из нижней части шины автомобиля, когда создается высокая макрорельефная поверхность.
Микрорельеф обеспечивается за счет поверхности заполнителя, которая обнажается при разрыве битумного слоя.

Преимущества битумных дорог перед бетонными покрытиями

1. Гладкая поверхность

В нем не используются швы; следовательно, он обеспечивает гладкую поверхность для езды. Кроме того, по сравнению с бетонными покрытиями оно меньше издает звук. Битумное покрытие меньше изнашивается, что позволяет сохранить гладкость.

2. Постепенное разрушение

Деформация и разрушение битумного покрытия происходит постепенно. В бетонных покрытиях наблюдается хрупкое разрушение.

3. Быстрый ремонт

Они имеют возможность быстрого ремонта. Они не требуют времени для восстановления движения транспорта, так как быстро застывают.

4. Поэтапное строительство

Это помогает осуществлять поэтапное строительство в ситуации, когда возникают проблемы нехватки средств или проблемы оценки интенсивности движения.

5. Стоимость жизни меньше

Первоначальная стоимость и общая стоимость обслуживания битумного покрытия меньше по сравнению с бетонным покрытием.

6. Температурная устойчивость

Они устойчивы к воздействию высоких температур от плавления и не подвержены влиянию антиобледенительных материалов.

Недостатки битумных дорожных покрытий

Читать далее:
Процессы при строительстве битумных дорог
Разрушение битумного покрытия
Различные лабораторные испытания битума для строительства дорожных покрытий
Битумные материалы – типы, свойства и применение в строительстве
Различные виды битума, их свойства и применение
Градирование битума – различные методы градирования битума

• Виды битумных смесей для строительства дорожных покрытий и их применение.
• Градация битума – различные методы градации битума.
• Виды битумных материалов в строительстве – применение и свойства.
• Различные виды битума, их свойства и применение.
• Долговечность битумных покрытий и факторы, влияющие на нее.
• Различные лабораторные испытания битума для строительства дорожных покрытий.
• Проектирование битумной смеси для дорожного покрытия – типы, материалы и свойства.