Обследование здания

   6.1. Минеральные стабилизаторы.

   Известь, цемент являются наиболее широко используемыми минеральными стабилизаторами. Кроме ранних экспериментов римлян с известью, цемент используется дольше всего. Впервые его применение в качестве стабилизатора было зарегистрировано в США в 1917.

   Первая  задача стабилизатора - увеличение прочности материала. Кроме того, известь, затворенная в процессе гидратации, реагирует с частицами глины в пластичных грунтах, уменьшая их пластичность. Использование цемента должно быть, однако, ограничено обработкой материалов с числом пластичности меньше 10. Известь - лучший стабилизатор для большинства пластичных материалов.

   Достигнутая прочность в значительной степени  определяется количеством добавленного стабилизатора, но также зависит  и от типа обрабатываемого материала. Вопреки некоторым представлениям, добавка большего количества стабилизатора для повышения прочности может отрицательно повлиять на характеристики слоя. Материал, обработанный минеральным стабилизатором, становится относительно хрупким. С повышением прочности увеличивается его хрупкость с последующим ухудшением усталостных характеристик укрепленного слоя. Это неизменно ведет к быстрому увеличению трещин под повторными нагрузками со стороны транспортных средств и к расколам в слоях дорожной одежды, которые никогда не желательны. Поэтому важно, чтобы требования к характеристикам укрепленного слоя были однозначными и чтобы подбор состава смеси проводился на опытных образцах.

   6.2. Органические стабилизаторы.

   

   В значительной степени благодаря технологическому прогрессу использование битума в качестве стабилизатора становится все более популярным, при этом он применяется как в виде эмульсии, так и во вспененном виде. Для стабилизации тонких слоев успешно применялись некоторые разбавленные нефтепродукты, но современные требования защиты окружающей среды делают эту форму укрепления материалов органическими вяжущими непопулярной.

   Стабилизированный битумом материал не испытывает усадочных  трещин, как это имеет место  для асфальтобетона, и покрытия из него могут сразу же открываться для движения благодаря начальному связыванию поверхностных частиц, которое предотвращает их осыпание под воздействием транспортных средств. Раннее открытие движения по таким покрытиям редко оказывается вредным для них. если финиширование было выполнено должным образом. Автомобили большой грузоподъемности, а также катки не должны парковаться на укрепленном слое в течение по крайней мере первой недели после укладки для набирания им нужной прочности.

   Обработка битумом - рентабельный путь повышения  прочности и влагостойкости материала. Связанный битумом материал образует упругий слой с повышенными усталостными характеристиками, сравнимыми с такими же характеристиками минеральных стабилизаторов, позволяя уменьшить толщину слоя без ухудшения применимости.

   Имеются два очень различных вида ресайклинга  с использованием битума:

         Ресайклинг  тонкого асфальтобетонного слоя. Здесь битумная эмульсия используется для  «освежения» битума старого асфальтобетона. В сущности, этот способ представляет собой приготовление холодной асфальтобетонной смеси на месте, но не процесс стабилизации;

   

   • Стабилизации, где битум используется для укрепления ресайклированного материала. Обычно этот процесс применяется при толщине слоя более 100 мм.

   Важно помнить, что ресайклинг на большую глубину с органическим стабилизатором создает стабилизированный битумом материал, не сходный с асфальтобетоном. Как правило, для асфальтобетонного основания с равномерным гранулометрическим составом материала содержание пустот составляет примерно 4%. В отличие от заводского асфальтобетона, гранулометрический состав ресайклированного материала в значительной степени зависит от типа материала существующей дорожной одежды. Для стабилизированного битумом материала содержание пустот обычно равно от 10 до 20%. Он иногда ведет себя как гранулированный материал, способный противостоять напряжениям при раздавливании вследствие трения между частицами, и частично как вязкоупругий материал, который допускает повторные растягивающие напряжения. Т.е. речь здесь идет о гибридном материале. Малые количества цемента или извести (от 0,5 до 2 масс.%) могут значительно увеличить остаточную прочность без воздействия на усталостные свойства слоя. Поэтому общей практикой является применение цемента или извести в комбинации с органическими стабилизаторами.

   6.3. Битумная эмульсия.

   Битумные  эмульсии первоначально были предназначены  для устранения трудностей работы с  горячим битумом, а также для  стабилизации и для смешивания с  влажным материалом при комнатной  температуре.

   Эмульсия  состоит из двух несмешиваемых жидкостей, частицы одной из которых распределены в другой в форме малых капель или капелек. Обычные битумные эмульсии состоят из битума, в капельном виде распределенного в непрерывной водной фазе. При этом слияние частиц битума вновь предотвращается поверхностно-активным веществом (эмульгатором), который образует защитную пленку вокруг частиц. В большинстве эмульсий, используемых в качестве стабилизаторов, «остаточный битум» равен 60%. Это означает, что в общем объеме эмульсии 60% составляет битум и 40% вода.

   После смешивания с материалом вода испаряется и частицы битума сливаются в  непрерывную пленку. растекающуюся  по поверхности каменного материала. Этот процесс называется распадом эмульсии. на него влияют следующие факторы:

   - потеря воды за счет испарения или поглощения смешиваемым материалом;

   

   - химическая коагуляция в результате реакции между эмульсией и каменным материалом;

   - механические повреждения, вызванные чрезмерным давлением насоса, смешиванием и сжиманием;

   - химический состав эмульсии.

   Цемент  обычно используется в комбинации с  битумной эмульсией. Кроме повышения  остаточной прочности, он действует  как катализатор, ускоряя твердение, тем самым способствуя скорейшему открытию движения. Исследование для  проверки свойств такой комбинации показало, что возможна добавка до 2 масс.%  цемента без существенного снижения усталостных свойств укрепленного слоя. Однако в некоторых странах стандартом является добавка большего количества цемента с таким же расходом битумной эмульсии.

   6.4. Типы эмульсии.

   Возможны  два типа битумной эмульсии: анионная и катионная. Основное различие между  ними - заряд взвешенных частиц битума и фаза взвешивания. Частицы битума в анионной эмульсии имеют отрицательный  заряд в щелочной фазе, в то время как в катионной эмульсии эти частицы заряжены положительно в кислой фазе. Химикалии, известные как «стабилизаторы», добавляются к обоим типам эмульсии для увеличения времени распада путем эффективного уменьшения величины заряда на частицах битума, что снижает их притяжение к каменному материалу. Таким образом распад, или притяжение частиц битума к каменному материалу, задерживается.

   

   В некоторых  странах в представлениях специалистов по ресайклингу существует некоторая  путаница относительно различий между  анионной и катионнои эмульсиями, особенно условий их распада. Много говорят относительно анионной эмульсии, распадающейся только тогда, когда вода, в которой взвешен битум, испаряется или поглощается каменным материалом или цементом. Катионные эмульсии, как полагают, распадаются «химически»; при этом при приготовлении эмульсии добавляются специальные химикалии, которые вызывают отделение битума от воды через определенное время. Это не совсем точно. Оба типа эмульсии ведут себя одинаково, распадаясь, когда водная фаза удаляется физически. В обоих случаях распад происходит, когда заряд частиц каменного материала противоположен заряду частиц битума, что вызывает их притяжение друг к другу.

   Единственной  причиной использования битумной эмульсии в качестве стабилизатора - это сделать возможным смешивание битума с холодным влажным материалом, что представляет собой промежуточную операцию. Необходимым же конечным продуктом является связанный битумом материал, что требует распада битума в эмульсии и действие его как вяжущего. Поэтому важны условия распада и не имеют значения условия, при которых битум находится во взвешенном состоянии в воде. 

   6.5. Применение битумной эмульсии.

   При ресайклинге  с битумной эмульсией должны выполняться  следующие условия:

   • Подбор состава смеси. Как и при любой другой форме стабилизации, здесь необходимы соответствующие операции по подбору состава смеси для определения необходимого расхода битумной эмульсии, чтобы получить требуемые прочностные характеристики. Для достижения требуемой прочности различные материалы требуют различного расхода эмульсии.

   

   - Рецептура.  Для конкретных случаев применения  с целью «адаптации» эмульсии  к ним используются различные  химикалии и в различных количествах.  Кроме определения количества  остаточного битума, взвешенного в воде, такое адаптирование нацелено на управление условиями, при которых происходит распад. Так как тип материала, который смешивается с эмульсией, оказывает основное влияние на ее стабильность (время распада), важно, чтобы в распоряжении был характерный образец ресайклируемого материала. Должны быть предоставлены также данные о любом минеральном стабилизаторе, который будет добавляться в комбинации с битумной эмульсией. Все это позволит правильно подобрать рецепт стабилизатора. 

   • Обработка. Битумные эмульсии чувствительны к температуре и давлению. Условия, при которых наступает отделение битума от эмульсии (при замедленном процессе проявляющееся в виде коагуляции; оно может иметь вид также мгновенного распада), должны быть хорошо известны, чтобы можно было предотвратить его на строительной площадке. Кроме того, чтобы можно было подобрать правильный состав эмульсии, необходимо знать условия на данной рабочей площадке, а также характеристики всех насосов, которые будут использоваться для передачи эмульсии с автоцистерн в распределительную рампу ресайклера.

        Общее содержание жидкости. Система  контроля влажности ресайклированного  материала является одним из  наиболее важных аспектов стабилизации  с добавкой битумной эмульсии, так как необходимо учитывать  воду которую отдаст эмульсия при распаде и влажность самого материала.

   * Время уплотнения. Когда эмульсия распадается, битум переходит из взвешенного состояния снова в вязкую форму. Отдельные частицы ресайклированного материала при этом полностью или частично обволакиваются тонкой пленкой холодного вязкого битума, затрудняя уплотнение. Поэтому его лучше закончить до распада эмульсии.

   

   

   • Контроль качества. Образцы материала (для испытания на прочность) обычно готовятся из проб, взятых сразу же за ресайклером. Эти образцы должны быть приготовлены до распада эмульсии, чтобы они моделировали уплотненный материал дорожной одежды. Часто единственным способом, которым это может быть достигнуто, является применение мобильного уплотняющего устройства по Маршаллу для приготовления образцов на месте.  Также взятие  кернов из готового слоя.

   • Твердение (скорость набирания прочности). Хотя некоторые материалы, стабилизированные битумной эмульсией, могут набирать полную прочность за короткое время (около  месяца), твердение других материалов может продолжаться более года. На это время оказывают влияние следующие факторы: 

   - тип и качество битумной эмульсии;

   - влажность материала во время уплотнения;

   - достигнутая плотность (которая определяет содержание пустот);

   - тип материала, в том числе его гранулометрический состав и абсорбционные свойства;

   - количество добавленного цемента или извести.

   Добавка цемента оказывает существенно  воздействие на скорость набирания  прочности; но исследования показали, что добавка более 2 масс.% отрицательно сказывается на усталостных характеристиках укрепленного слоя. По этой причине расход цемента обычно ограничивается 2-3%.

         Характеристики  слоев, стабилизированных битумной эмульсий

   Здесь приведены наиболее важные технические  характеристики материала, стабилизированного битумной эмульсией. Они достигаются при оптимальном расходе битумной эмульсии, определяемом в процессе подбора состава смеси. В дополнение к добавке цемента в пределах 1-2%, доля остаточного битума обычно составляет для:

   - материала старой дорожной одежды и щебень (50/50%) -      1,5-3,0%

   - щебень                                                                                  -      2,5-4,0%

   - природный гравий                                                                     -      3,0 - 4,5 %