Состав асфальта: компоненты, фракции и процентное содержание — что входит в асфальтобетон

Если бы на вопрос «Из чего состоит асфальт?» понадобился короткий ответ, то он прозвучал бы так: в состав главного материала дорожных одежд входит четыре основных компонента — щебень, песок, минеральный порошок и битум. Все. На этом можно было бы разойтись, если бы не одно но: существуют разные виды асфальта. А значит и сам состав, и процентное содержание компонентов, и наличие или отсутствие добавок — в зависимости от конкретной области применения и условий эксплуатации асфальтобетона — могут отличаться.

Компоненты асфальта

Как известно, асфальтированные дороги бывают разными: одни — узкие, двухполосные, с низкой интенсивностью движения; другие — широкие, скоростные, ежедневно испытывающие на себе высокие транспортные нагрузки. Соответственно, и сам конструктив дорожных одежд, в зависимости от условий эксплуатации, также может быть разным. Но при этом, любой асфальтобетон, — будь то слой основания или слой покрытия, — будет состоять из нескольких основных компонентов. К ним относятся:

• щебень — из горных пород или шлаковый
• песок — природный или дробленый
• минеральный порошок — из карбонатных или некарбонатных горных пород, отходов промышленного производства
• битум — вязкий, жидкий или полимерно-модифицированный
• добавки — адгезионные, стабилизирующие и другие

Щебень служит каменным каркасом асфальта, придает ему прочность, сдвигоустойчивость, износостойкость. Чаще всего в качестве такого материала выступает щебень, полученный на карьерах путем измельчения и сортировки горных пород — гранитов, габбро-диабазов, базальтов, известняков. Чем большую транспортную нагрузку предполагает будущий слой асфальтобетона, тем более предпочтительно применение каменного материала из более прочных пород, например габбро-диабаза.

Значительно реже в дорожной сфере применяют шлаковый щебень, то есть переработанный отход промышленного металлургического производства. Такой компонент, в отличие от щебня из горных пород, может быть использован не для всех видов асфальта.

Стандарт на щебень из горных пород — ГОСТ 32703-2014, из шлаков металлургии — ГОСТ 32826-2014.

Песок — это материал природного или искусственного происхождения с размером зерен до 5 мм. Частицы песка заполняют пространство между щебенками, увеличивая сдвигоустойчивость слоя асфальтобетона.

Природный песок добывают в местах его естественного заложения — на карьерах. Искусственный — получают путем сортировки отсева дробления горных пород, который образуется при производстве щебня. Более того, дробленый песок также может быть создан на специально предназначенном для этого дробильно-сортировочном оборудовании.

Частицы природного песка круглые, окатанные; дробленного — более угловатые, шероховатые — такие лучше сказываются на сдвигоустойчивости асфальтобетона. Именно поэтому при выпуске щебеночно-мастичного асфальта, применяемого в качестве наиболее износостойкого верхнего слоя покрытия дорог, требованиями ГОСТов разрешено использовать исключительно дробленый песок.

Стандарты, регламентирующие требования к песку: природному — ГОСТ 32824-2014, дробленому — ГОСТ 32730-2014.

Минеральный порошок — мелкодисперсный компонент асфальта с основным размером частиц менее 0,063 мм. Задачей минерального порошка служит не только заполнение мельчайших пустот в смеси, но и создание в битуме определенной структуры, способствующей формированию так называемого асфальтового вяжущего, влияющего на деформативно-прочностные свойства асфальтобетона.

Минеральный порошок получают путем измельчения карбонатных или некарбонатных горных пород, либо твердых отходов промышленного производства, — об этом говорит ГОСТ 32761-2014. На практике этот компонент асфальта чаще всего производят перерабатывая известняк на специальных мельницах.

Стоит отметить, что стандарты на асфальт разрешают использовать в качестве минерального порошка инертную пыль с блока рукавных фильтров асфальтобетонного завода.

Битум — нефтепродукт, связывающий все компоненты асфальтобетонной смеси. При высокой температуре, например температуре производства горячего асфальта — около 160 °С , это органическое вяжущее характеризуется текучестью, а при остывании — постепенно схватывается, твердеет, придавая слою асфальтобетона необходимую влагостойкость, морозостойкость, пластичность.

Нефтяной дорожный вязкий битум (БНД) — по ГОСТ 33133-2014 — наиболее популярный вид вяжущего для производства асфальтобетонных смесей. Его используют при выпуске «Евроасфальта», в том числе щебеночно-мастичного, а также литой смеси — незаменимого помощника при устройстве дорожных одежд на мостовых сооружениях.

При создании холодного асфальта — материала, служащего для ремонта покрытий дорог, — в смеситель асфальтобетонного завода вводят жидкое вяжущее, которое получают путем разжижения вязкого битума. Стандарт, регламентирующий требования к жидкому битуму — ГОСТ 11955-82.

Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) — по ГОСТ Р 52056-2003 — это битум, модифицированный термоэластопластом — стирол-бутадиен-стиролом. Добавка помогает улучшить нефтепродукт и, соответственно, будущий слой асфальтобетона, придать ему эластичность, увеличить показатели влаго- и морозостойкости, прочности. ПБВ может быть использован при выпуске тех же видов асфальта, что и в случае с БНД.

Битум по PG — это БНД- или ПБВ-вяжущее, классифицированное по эксплуатационным характеристикам, например по показателю сдвиговой устойчивости. Такой компонент может быть использован для создания «Евроасфальта», «Суперпейва», включая их щебеночно-мастичные варианты.

Стандарты на PG-вяжущее — ГОСТ Р 58400.1-2019 или ГОСТ Р 58400.2-2019.

Список добавок для асфальта широк и разнообразен. Это и поверхностно-активные вещества, увеличивающие адгезию, то есть сцепление между вяжущим и каменным материалом; и стабилизирующие целлюлозные волокна, обязательно вводимые в состав при производстве щебеночно-мастичных смесей; резиновая крошка; цветной пигмент; добавки для производства теплых асфальтов, запроектированных по «Евроасфальту» или «Суперпейву»; и другие.

Вторичный материал — переработанный асфальт, он же RAP-материал — не всегда используют при производства новых смесей, но тем не менее стандарты на асфальт разрешают применять этот компонент.

Фракции асфальта

Фракции асфальта определяет минеральная часть смеси, в первую очередь зерновой состав щебня, максимальный размер его зерен. В зависимости от того, где будет эксплуатироваться асфальтобетон и в качестве какого слоя, подбирается тип смеси, соответствующий будущим нагрузкам на дорожное полотно. Обычно наибольший номинальный размер зерен щебня встречается в слое основания дорожных одежд, а меньший — в верхнем слое покрытия.

К примеру, стандарт на «Евроасфальт» — ГОСТ 58406.2 — говорит о том, что в качестве слоя основания могут применяться следующие типы асфальта: A16, A22 и A32. Что это значит: номинально максимальный размер зерен щебня для асфальта, уложенного в качестве слоя основания, будет практически равен тому же числу, что указан в наименовании типа асфальта — соответственно 16, 22.4 или 31.5 мм, — небольшие отклонения обусловлены размер ячеек сит, через которые просеивают щебень при проектировании смесей.

По этому же ГОСТу для нижнего слоя покрытия максимальный размер зерен щебня, в зависимости от выбранного проектировщиком типа асфальта, будет равен — 5.6, 8, 11.2, 16, 22.4 или 31.5 мм.

Для верхнего слоя покрытия — 5.6, 8, 11.2, 16 или 22.4 мм.

Таким образом, если конструкция дорожной одежды будет предполагать, к примеру, три слоя асфальтобетона, то проектом могут быть определены следующие номинально максимальные размеры фракций асфальта: самый нижний слой (верхний слой основания) — 31.5 мм, средний слой (нижний слой покрытия) — 22.4 мм и верхний слой (верхний слой покрытия) — 16 мм.

Важно понимать, что в асфальтобетонной смеси присутствует не только номинально максимальный размер минерального заполнителя, но и другие фракции, — это необходимо для формирования плотного каменного остова дорожного материала. К примеру, для создания асфальта, который в дальнейшем будет применяться в качестве верхнего слоя покрытия, могут быть использованы фракции щебня 4‒8, 8‒16 и 16‒22 мм. Точное содержание той или иной фракции определяют предварительно — в лаборатории при создании тестовых образцов асфальта.

Подробнее о зерновых составах можно найти в стандарте на тот или иной вид асфальта.

Процентное содержание компонентов в асфальте

Нет какого-то конкретного процентного содержания компонентов в асфальте, которое являлось бы стандартным. С чем это связано: во-первых, как уже было сказано выше, конкретный вид и тип асфальта подбирается в зависимости от условий будущей эксплуатации дорожных одежд. Одно дело — материал для устройства покрытия какого-нибудь проезда к объекту на юге страны, и совсем другое — автомагистрали в регионе с холодным климатом.

Во-вторых, для выпуска асфальта предприятия используют разные производственные комплексы, нефтеперерабатывающие заводы для заказа битума, карьеры для поставок щебня и песка и так далее, — понятно, что при таком количестве «плавающих» параметров даже один и тот же тип смеси, созданный в соседних организациях, может отличаться процентным содержанием компонентов. Главное, чтобы свойства готовой продукции попадали под требования ГОСТа.

Тем не менее, какой-то пример процентного содержания компонентов дать все-таким можно. Так, на одном из предприятий для выпуска «Евроасфальта», предназначенного для дальнейшей укладки верхнего слоя покрытия, применяли следующие доли минеральных компонентов и битума.

Что касается битума, то если для «стандартных» смесей его содержание в асфальтобетонных смесях составляет в среднем 5-6%, то при выпуске щебеночно-мастичного асфальта — может достигать 8%, — в этом случае, чтобы «удержать» вяжущее на поверхности щебня, применяют стабилизирующие добавки (до 0,6% по массе). К слову, такой вид асфальта в том числе предполагает повышенное содержание каменного материала.

При производстве литых смесей доля битума может достигать еще больших значений — до 11%. При этом, в технологическом процессе также увеличивают процент содержания минерального порошка — вплоть до 30%.

Еще раз повторимся: каких-то одних типовых цифр для содержания компонентов в асфальте нет и быть не может, — слишком много параметров, влияющих на производство продукции и область ее дальнейшего применения. К примеру, на изображении выше доля песка составила почти 44%, но она легко может быть и на уровне 10%, и этот материал также будет попадать в рамки требований ГОСТа для своего вида и типа асфальта. То есть, рецепт может выглядеть и так: щебень — 82% (фракции 4‒8, 8‒11 и 11‒16 мм), песок — 9% (фракция 0‒4), минеральный порошок — 9%, битум — 6%, добавка — 0,4%.

Если вы работаете в дорожно-строительной отрасли и ваше предприятие планирует расширить производственные возможности, обратите внимание на компанию SOLOMATIC.

Мы поставляем:

• Асфальтосмесительные комплексы производительностью от 120 т/ч, с возможностью индивидуального проектирования
• Агрегаты для подачи различных добавок, в том числе ввода цветного пигмента
• Установки холодного и горячего рециклинга
• Дополнительные элементы АБЗ и оборудование — от установки для вспенивания битума до дробильно-сортировочного комплекса, необходимого для подготовки переработанного асфальтобетона к вводу в технологический процесс

Для начала работы над вашим проектом позвоните нам по телефону 8 (800) 555-73-40, отправьте запрос на sale@solomatic.ru или свяжитесь любым другим удобным способом, указанном в разделе с контактами.

Компания SOLOMATIC — ваш личный помощник на пути к расширению производственных возможностей.