Valettu asfalttibetoni ( englanniksi Mastic asphalt , saksaksi Gussasphalt ) on tienrakennusmateriaali, yksi asfalttibetonityypeistä ; jäähtymisen aikana jähmettynyt ja päällysteeseen muodostunut valuasfalttibetoniseos.
GOST R 54401-2011 "Tievalettu kuuma asfalttibetoni" mukaisesti . Tekniset vaatimukset" valuasfalttibetoniseos - "valuseos, jonka jäännöshuokoisuus on minimaalinen, joka koostuu rakeisesta mineraaliosasta (murska, hiekka ja mineraalijauhe) ja viskoosista maaöljybitumista (polymeerillä tai muilla lisäaineilla tai ilman) sideaineena, levitys joka on valmistettu ruiskutustekniikalla, ilman sulkemista, sekoituslämpötilassa vähintään 190 °C. Valettu asfalttibetoni ilmenee lämpötilasta sekä kuormituksen suuruudesta ja kohdistamisajasta riippuen elastis-elastisena ja viskoosi-muovimateriaalina [1] . Valupolymeeriasfalttibetonien ero on siinä, että ne valmistetaan käyttämällä polymeerilisäaineilla modifioitua bitumia, polymeeri-bitumisideainetta (jäljempänä PBV).
Asfalttibetonin prototyyppinä voidaan pitää luonnonasfalttia , jota käytettiin Babylonissa ja Ninivessä . Tätä materiaalia alettiin käyttää Euroopan kaupungeissa 1800-luvun alussa. Tätä varten käytettiin Ranskassa (Seissel), Saksassa (Limmer) ja Sveitsissä esiintyviä bitumisisia kalkkikiviä , jotka sisälsivät 5-20 % luonnonbitumia tai raskasöljyä. Luonnonasfaltin "keittämiseen" käytettiin suuria metallikattiloita, ja seos levitettiin käsin. Vuonna 1829 kaadettua asfalttibetonia levitettiin ensimmäisen kerran Lyonissa , ja sitten suurissa suurkaupunkikaupungeissa ( Lontoo ja Pariisi ) aloitettiin jalkakäytävien ja siltojen asennus kaadetulla asfaltilla. Uuden pinnoitteen käytössä oli sekä positiivisia että negatiivisia ominaisuuksia. Jalankulkukaupungin asukkaat olivat tyytymättömiä savuaviin asfalttikattiloihin ja asfalttiin takertuviin pohjiin kesähelteissä. Valetun asfaltin käyttö mahdollisti kuitenkin merkittävästi hevosten ja kärryjen liikkeen aiheuttaman melun vähentämisen. Keskustelu tuli mahdolliseksi miehistön sisällä. Niillä kaduilla, joille kaadettiin kaadettua asfalttia, liikenne hiljeni niin, että vaunun äkillinen ilmaantuminen pelotti kaupunkilaisia, jotka olivat tottuneet lähestyvien vaunujen huminaan.
1910-1950 luvuilla. Valettu asfalttibetoni oli 1900-luvulla laajimmin käytetty Saksassa, jossa levitysmenetelmien parantaminen, reseptivalinnat jatkuivat ja materiaalin valikoima laajeni. Vuonna 1908 ensimmäinen valuasfalttibetoni laskettiin Berliinissä ja Frankfurt am Mainissa . 1920-luvun lopulta lähtien Peach Lakesta peräisin olevaa trinidadilaista asfalttia alettiin käyttää valuseosvalmisteissa . 1950-luvun alussa keksittiin ensimmäinen asfalttibetonin päällyste. Syksyllä 1954 kaadetun asfalttibetonin koneistettua päällystystä testattiin ensimmäisen kerran Berliinin Siemensstrassella. [2] Jo 1960-luvulla valettu asfalttibetoni levitettiin saumattomasti, jopa 12 metriä leveäksi, ja sen käyttö siirtyi suurnopeusteiden rakentamiseen. Tuolloin suurin valuasfalttibetonipinnoitteen asennuskohde oli Nürnberg-Frankfurt-moottoritien 38 kilometrin osuus Tenneloesta Schlusselfeldiin . Käytetyt ns. "Berliinin reseptit", jotka on kyllästetty murskatulla kivellä, tarjosivat korkean karheuden ja pitkäaikaisen kulutuskestävyyden. Tuolloin nykyinen TVbit6/60-standardi määräsi 15-65 yksikön tunkeutumiskyvyn omaavan bitumin käytön kaadetussa asfalttibetonissa tai tiebitumin ja luonnontrinidadilaisen asfaltin seosta. Aiemmin pintakäsittelyyn käytetty luonnonhiekkaa alettiin korvata bitumilla käsitellyllä murskeella. [2]
Venäjän valuasfaltin käytön historia liittyy ensinnäkin bitumipitoisten dolomiittien luonnollisten esiintymien löytämiseen ja kehittämiseen Volgan alueella , Syzranin alueella . Varannon arvioitiin olevan 22 miljardia puuta . Venäjällä asfalttiala on kehittynyt vuodesta 1873 lähtien , jolloin D. I. Voeikov yhdessä eläintieteilijä M. N. Bogdanovin kanssa löysi Syzranin alueelta luonnonbitumilla kyllästettyä hiekkakiveä . Tämä mahdollisti tervan ja mastiksin tuotannon paikallisista erinomaisista materiaaleista. Syzranin asfaltti oli vahvempaa kuin Länsi-Euroopan vastineet ja sulai korkeammassa lämpötilassa. Luonnon asfalttia (bitumikiviä) jalostettiin merkittäviä määriä mastiksiksi kylän lähellä sijaitsevissa tehtaissa. Batraki ja s. Pechersky Syzranin piiri, mukaan lukien brikettien valu, jotka sulatetaan sitten kattiloissa laskemispaikalla. Molemmat tehtaat tuottivat vuonna 1889 800 tuhatta puntaa mastiksia. Simbirskin asfaltti oli halvempaa kuin ulkomainen asfaltti (1900-luvun alussa 1 puuta maksoi keskimäärin 35 kopekkaa), ja sitä pidettiin laadultaan Euroopan parhaana. 1800-luvun lopulla - 1900-luvun alku asfalttia ostivat sellaiset kaupungit kuin Moskova , Kiova , Nižni Novgorod , Saratov , Astrakhan ja muut. [3] Kaikilla edellä luetelluilla valumateriaaleilla oli kaukaa samankaltaisuutta nykyisin käytettyjen koostumusten kanssa, mutta niiden parantamisen harjoittaminen, mineraaliosan ja bitumin optimaalisen suhteen etsiminen, hiekan ja murskeen lisääminen, kehittyi edelleen.
Useat tiedekeskukset suorittivat nykyaikaista valuasfalttibetonin tutkimusta Neuvostoliitossa . Toisin kuin Länsi-Saksassa, valettua asfalttibetonia ei kuitenkaan ole käytetty laajalti Neuvostoliitossa. Valettu asfalttibetonin käyttöä koskevien koostumusten ja teknologian kehittäminen , siltarakenteiden päällysteen monikerroksisen rakenteen jännitys-venymätilojen tutkimuksen suorittivat tunnetut tutkijat, asiantuntijat - valtion yhtenäislaitoksen tienrakentajat ja sillanrakentajat. "NIIMOSSTROY", Moskovan auto- ja moottoritievaltion tekninen yliopisto (MADI), instituutti "Giprotransmost", liittovaltion yhtenäinen yritys SoyuzdorNII, Saratovin osavaltion tekninen yliopisto ja monet muut.
Valuasfalttibetonin luokittelun pääperiaatteet ovat niiden jako mineraalimateriaalin koostumuksessa käytetyn suurimman hiukkasen koon mukaan ( kivimurska ); koostumuksen tarkoitus; laskemismenetelmä. Pääsääntöisesti ensimmäistä näistä kolmesta periaatteesta käytetään maailmankäytännössä. Sitä käytetään saksan [4] , ruotsin (BRO 94 "Teiden tekniset ja rakenteelliset perusvaatimukset", luku 6), Itävallan (ÖNORM EN 13108-6), Sveitsin (SN 640440), Venäjän määräyksissä sekä EN-sarjan eurooppalaiset standardit [5] . Suomen määräyksissä sovelletaan luokitusmenetelmään perustuvaa luokitusta (manuaalinen tai koneellinen) [6] . Esimerkiksi saksalainen valuasfalttibetonin luokitus harmonisoidun saksalaisen standardin TL Asphalt-StB 07 mukaisesti sisältää 6 päätyyppiä: MA 11S; MA 8S, MA 5S, MA 11N; MA 8N;MA 5N. [7]
GOST R 54401 (taulukko 1) mukaan valetut asfalttibetonit jaetaan mineraaliosan suurimman raekoon ja käyttötarkoituksen mukaan kolmeen tyyppiin.
| Tyyppi | Mineraaliosan suurin raekoko, mm | Yli 5 mm:n jakeiden pitoisuus, paino-%. | Suositeltu pinnoitekerroksen paksuus, mm | Tarkoitus |
|---|---|---|---|---|
| minä | kaksikymmentä | 30-51 | 40-50 | Uusi rakentaminen, peruskorjaus ja paikkaus |
| II | viisitoista | 15-30 | 30-45 | Uudisrakentaminen, peruskorjaus ja paikkaus, jalkakäytävät |
| III | kymmenen | 0-15 | 20-35 välillä | Jalkakäytävät, pyörätiet |
Valettu asfalttibetoni eroaa perinteisestä asfalttibetonista siinä, että sen bitumipitoisuus on noussut 7,5-10 %:iin (massasta) ja mineraalijauheen osuus nousi 20-30 %:iin. Siten mineraalijauheesta ja bitumista koostuvan asfaltin sideaineen (jäljempänä ABB) pitoisuus nousee 28 %:iin ja enemmän. Murskeen (rakeet yli 5 mm) pitoisuus on 0-50 painoprosenttia, mikä tietyssä pitoisuudessa aiheuttaa puolirunkoisen ja kehyksettömän asfalttibetonirakenteen muodostumisen [8] . Valuasfalttibetonin keskeinen piirre on, että materiaalin lujuuden määräävät asfaltin sideaineen reologiset ominaisuudet tai ns. mikrorakenne [8] [9] .
Perinteisessä tiivistetyssä asfalttibetonissa niin sanotulla makrorakenteella (murskeen ja hiekan sisältö ja muoto) on paljon suurempi rooli materiaalien fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien muodostumisessa [8] . Lisääntynyt ABB-pitoisuus aiheuttaa valuseosten juoksevuuden, mikä koostumuksen oikealla valinnalla mahdollistaa tämän materiaalin pitämisen käytännössä viskoosina nesteenä, jota ei voida tiivistää.
Venäjän kansallinen asfalttibetonistandardi (GOST R 54401-2020) asettaa vaatimukset tämän materiaalin pääkomponenteille.
GOST R 54401-2020 :
”Sideaineena käytetään viskoosia öljyä tiebitumilaatuja BND 40/60, BND 60/90 GOST 22245 mukaan sekä modifioituja ja muita bitumisisia sideaineita, joilla on parannetut ominaisuudet. Käytettäessä valettua asfalttibetonia siltarakenteissa, tienpintojen ylä- ja alakerroksissa, joissa on suuri liikenneintensiteetti ja mitoitettu akselipaino, käytetään polymeerimodifioitua bitumia. Näissä tapauksissa etusija annetaan polymeeri-bitumisideaineille, jotka perustuvat styreeni-butadieeni-styreenityyppisiin lohkokopolymeereihin, laatuluokat PBV 40 ja PBV 60 standardin GOST R 52056 mukaisesti. [yksitoista]
Valettu asfalttibetoni on heikosti palavaa, ei levitä liekkejä [17] , lämmönjohtavuus on puolet betoniin verrattuna (0,7-0,9 W / mK), se on höyryä ja ääntä eristäviä materiaaleja (melunvaimennus jopa 14 dB, kerros 35 mm) [18] . Valuasfalttibetonin tärkeimmät edut verrattuna perinteiseen GOST 9128-2009 mukaisesti valmistettuun tiivistettyyn asfalttibetoniin ovat vedenkestävyys ja väsymiskesto, joiden arvo kasvaa useita kertoja, kun sitä käytetään osana termoplastisilla elastomeereilla modifioitua tiebitumia [15] .
Valun asfalttibetonin haitat: lisääntyneet seosten kustannukset; erikoislaitteiden tarve materiaalin toimittamiseen ja sijoittamiseen; huono muovisten urautumien kestävyys ja laboratorion koostumuksen valinnan epätyydyttävä laatu tai tuotannon teknologiset virheet; halkeilua talvikaudella käytettäessä modifioimattoman bitumin valuseoksia, joiden tunkeutumisindeksi on pienempi (alle 50 yksikköä) ja Fraasin haurauslämpötila on kohonnut valuseosten koostumuksessa .
Valatun asfalttibetonin käytön laajentamista Venäjällä helpottivat suurelta osin suuret siltaprojektit, joissa pinnoitus- ja vedeneristysjärjestelmät järjestettiin kaadetulla asfalttibetonilla. Tämä on sillan rakentaminen Volgan yli kylässä. Pristannoye (2000), Laatokan silta joen yli. Neva lähellä Maryinon kylää (1998), Big Obukhov -köysiltojen rakentaminen Pietariin (2004, 2007), Nevajoen ylittävän Kolminaisuuden sillan jälleenrakennus Pietarissa (2002), Blagoveshchensky-silta Pietarissa (2008), Pietarin ympärillä olevan kehätien ylikulkusiltajärjestelmien rakentaminen (2008-2010), Uljanovskin sillan rakentaminen Volga-joen yli (2009) ja kymmeniä muita hankkeita.
Keinotekoisten rakenteiden käyttökäytäntö osoittaa, että joidenkin Venäjän suurten siltojen tiepintojen kestävyys putoaa puoleen 2-5 vuodessa. Sillan kannen pinnoitekerrosten tuhoutuminen johtaa kosteuden, kemikaalien ja pinnoitejätteen intensiiviseen tunkeutumiseen suoraan vedeneristyskerroksiin ja viimeksi mainittujen vaurioitumiseen. Siltojen ajoradan epätyydyttävä kunto on yksi syy betonin keinotekoisten rakenteiden rakenneosien tuhoutumiseen sekä metallisiltojen ajoradan ortotrooppisten laattojen metallin korroosioon [23] .
Yksi syy pinnoitteiden herkkyyteen on perinteisen monikerroksisen rakenteen käyttö betonirakenteissa, jotka koostuvat erilaisista materiaaleista: kaksi kerrosta pinnoitetta perinteisestä tiivistetystä asfalttibetoniasta (paksuus vähintään 90 mm) GOST 9128:n mukaisesti. -2009 ja vedeneristyskerroksen peittävä betonivahviste. Tällaisen pinnoitusjärjestelmän vedenkestävyys ja kerrosten välinen tartuntaaste ovat merkityksettömiä, mikä lisää materiaaleihin sisäisiä jännityksiä. Siltarakenteiden käyttö ankarissa ilmasto-olosuhteissa, tärinäolosuhteissa ja sallittujen kuljetuskuormien ylittävissä olosuhteissa johtaa tällaisten järjestelmien ennenaikaiseen tuhoutumiseen ja merkittäviin korjauskustannuksiin.
.
SP 35.13330.2011:ssä. Joukko sääntöjä. Sillat ja putket. Päivitetty versio SNiP 2.05.03-84* säätelee mahdollisuutta käyttää valettua asfalttibetonia pinnoitteena sillan kannen päällysteen ala- ja/tai ylemmissä kerroksissa betoni- ja metallirakenteissa [24] . Asiakirja ei heijasta vaatimuksia kaadetussa asfalttibetonissa käytettävälle bitumisille sideainetyypille, ja tiivistettyjen seosten käyttö PMB:llä on kielletty. Tämä kielto ei noudata eurooppalaista polymeerimodifioidun bitumin käyttöä koskevaa käytäntöä, rajoittaa sen käyttöä Venäjän federaatiossa ja mahdollisesti myös vähentää pinnoitteiden kestävyyttä ottaen huomioon Venäjän ankarat ilmasto-olosuhteet [25] . Valetut asfalttibetonit ja valetut polymeeriasfalttibetonit ovat niiden luontaisten fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien vuoksi laajalti käytössä maailmanlaajuisessa sillanrakennuskäytännössä sillan kannen ajoradan peittämismateriaaleina. Niiden käyttö betonisiltarakenteissa mahdollistaa perinteisestä betonitasoitteesta luopumisen, mikä vähentää jännevälien kuormitusta ja pidentää pinnoitteiden käyttöikää. Monissa EU-maissa ( Saksa , Itävalta , Alankomaat , Unkari , Suomi , Ruotsi jne.) valettua asfalttibetonia pidetään myös tärkeänä osana vedeneristysjärjestelmää, joka levitetään suoraan päävedeneristysmateriaaliin ja varmistaa vedeneristysjärjestelmän yhteistoiminnan. pinnoite ja päällysrakenteet korkean tarttuvuuden vuoksi.
Saksan kansalliset määräykset keinotekoisten rakenteiden pinnoitteiden asentamisesta ja vedeneristyksestä edellyttävät valetun polymeeriasfalttibetonin käyttöä vedeneristyssuojakerroksena [26] [27] . Saksassa metalli- ja betonisiltarakenteissa monitasoisen vedeneristysjärjestelmän käyttö, joka koostuu pohjamaalista (bitumipitoinen tai epoksi), suojaavasta liimakerroksesta (hitsattu valssattu kangas tai polymeeri-bitumiaine) ja valetusta asfalttibetonista , antaa meille mahdollisuuden odottaa tällaisten järjestelmien käyttöikää ilman suuria korjauksia jopa 30 vuotta tai enemmän.
International Mastic Asphalt Concrete Associationin (jäljempänä IMAA) [28] tietojen mukaan Euroopassa valmistetaan vuosittain 800 tuhannesta 1 miljoonaan tonniin valuasfalttibetoniseoksia . Venäjä on ollut mukana IMAA:ssa vuodesta 2004. Saksa (389 728 tonnia vuonna 2009) ja Ranska (216 505 tonnia vuonna 2009) ovat Euroopan suurimmat MAP:n tuottajat, joiden osuus vuotuisesta kokonaistuotannosta on yli puolet. Noin 50 % kaikesta Euroopassa tuotetusta valuasfalttibetonista käytetään vedeneristysmateriaalina, mukaan lukien siltarakenteiden vedeneristysjärjestelmän osana [28] .
Venäjän tuotantomääräksi vuonna 2010 arvioidaan 45-50 tuhatta tonnia. Suurin osa tästä määrästä valmistetaan Pietarissa (30-35 tuhatta tonnia vuodessa), ja valuasfalttibetoni valmistetaan polymeereillä modifioidulla bitumilla. Mastiksiasfalttibetoni on laajalti käytössä Western High Speed Diametterin rakentamisessa , jossa sitä käytetään kaikkialla jo rakennetuissa pukkiosissa suojaavana vedeneristyskerroksena.
Valuasfalttiseosten valmistus tapahtuu nykyaikaisissa eräasfalttisekoituksissa. Seos kuljetetaan asennuspaikalle erityisissä lämpöeristetyissä sekoittimissa, joita kutsutaan kochereiksi ( saksaksi: Kocher - kattila, keittolaite), jotka on varustettu pakkosekoitusjärjestelmillä ja ylläpitävät asetettua lämpötilaa. Kuumennetussa tilassa seos puretaan valmistetun pohjan päälle nestemäisenä tai viskoosisen nestemäisenä konsistenssina, minkä jälkeen se tasoitetaan manuaalisesti tai mekaanisesti. Valettu asfalttiseos levitetään lämpötilassa 190 - 250 ºС kerrospaksuudella 2,0 - 5,0 cm (asetetun pinnoitteen painolla 50 - 125 kg/m 2 ).
Valattujen asfalttipäällysteiden pintakerrosten teknologian olennainen osa on prosessi, jossa pintakäsittelyllä luodaan karkea pinta, jolla on sopiva tartuntakerroin . Venäjän käyttöolosuhteissa pintakäsittely murskeella suojaa lisäksi valettua asfalttibetonia nastallisten autonrenkaiden aiheuttamalta kulumiselta. Tien pinnoilla työstö suoritetaan upottamalla vielä kuuman asfalttibetoniseoksen pintaan fraktioitua mursketta, jonka hiukkaskoko on 5-10 mm tai 5-20 (10-15) mm. Murskeen lisäupottamiseen käytetään kevyitä sileätelateloja. Huoneissa jalkakäytävä- ja lattiapäällysteitä järjestettäessä käsittely suoritetaan sirottamalla luonnollista tai fraktioitua murskattua hiekkaa [29] .
Tällä hetkellä Venäjän federaatiossa valuasfalttibetonin testausmenetelmien luettelo määräytyy valmistajien kehittämien organisaatioiden standardien tai teknisten ehtojen mukaan, joiden käyttöä koskevat velvollisuudet ovat valmistajan vastuulla. Valetuista asfalttibetoneista Venäjällä testataan mineraaliytimen huokoisuuden arvo, jäännöshuokoisuus, vesikyllästys, halkeilulujuuden määritys 0 °C:ssa, puristuslujuus 50 °C:ssa, työstettävyys. EU-maissa valuasfalttibetonin vaatimukset sisältävät toiminnallisia vaatimuksia, eivätkä ne pääsääntöisesti sisällä fyysisten ja mekaanisten ominaisuuksien indikaattoreiden erityisiä numeerisia arvoja, vaan ne rajoittuvat luokitteluun useiden laatukriteerien mukaan [30 ] . Tämän tai toisen valuasfalttibetonin ominaisuuksien indikaattorin lopullinen arvo määritetään rakennustyömaan suunnitteluasiakirjoissa tai se voidaan ilmoittaa eurooppalaisen standardin kansallisissa liitteissä (Kansallisesti määritetyt parametrit) [31] sekä valmistaja. Päämenetelmä kaadetun asfalttibetonin reologisten ominaisuuksien määrittämisessä useimmissa maailman maissa on sisennyksen (tunkeutumisen) syvyys 5 cm²:n tasaisen leiman näytteen määrittämiseksi jatkuvalla pystykuormalla (52,5). kg). Testi suoritetaan 7,07 x 7,07 x 7,07 cm:n materiaalikuutioilla +40 °C:n lämpötilassa 30 minuutin ajan. Näytteen muodonmuutoksen määrä kuorman vaikutuksesta mitataan 0,01 mm:n tarkkuudella. Eurooppalainen testausmenettely perustuu DIN 1996:n luvussa 13 esitettyyn saksalaiseen menetelmään.
Toukokuussa 2012 otettiin käyttöön venäläiset valuasfalttibetonistandardit - GOST R 54400-2001 "Kuumavalettu tieasfaltti. Testausmenetelmät" ja GOST R 54401-2011 "Tievalettu kuuma asfalttibetoni. Tekniset vaatimukset". Standardit on yhdenmukaistettu eurooppalaisten määräysten kanssa [32] . Tällä hetkellä Venäjällä on useita asiakirjoja, jotka määrittelevät tekniset ja teknologiset vaatimukset asennustyön materiaalille ja menetelmille: organisaatiostandardit, spesifikaatiot, tekniset suositukset, osastojen rakennusmääräykset. Tunnetuimmat asiakirjat, jotka määrittelevät vaatimukset valuasfalttibetonille, ovat TU 400-24-158-89 * ja TU 5718-002-04000633-2006 (GUP "NIIMOSSTROY") [33] . Näitä asiakirjoja arvostellaan niissä esitetystä valuasfalttibetonin luokittelusta ja niiden testausmenetelmistä Venäjän federaation sääntelykehyksen päivittämisen ja eurooppalaisten teknisten standardien kanssa yhdenmukaistamisen kannattajien toimesta. Euroopan unionissa normatiiviset asiakirjat EN 13108-6:2006, EN 12697-20:2003, EN 13108-20:2006 määrittelevät kaadetun asfalttibetonin perusvaatimukset ja eräitä testausmenetelmiä.