Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Деструкция асфальтобетона при эксплуатации покрытий


Деструкция асфальтобетона при эксплуатации покрытий

Ярким проявлением деструктивных процессов, протекающих в асфальтобетоне, особенно в поверхностных слоях покрытий, являются постепенное выкрашивание и шелушение с вырыванием отдельных минеральных частиц, что указывает на понижение адгезии между минеральным и органическим компонентами.

Асфальтобетон, как уже отмечалось, чувствителен к колебаниям температуры внешней среды, что служит источником непрекращающихся структурных изменений. Последние связаны то с повышением концентрации твердой фазы (при снижении температуры) за счет спонтанного выделения из гетерогенной системы новых центров структурообразования, их размножения и обрастания, то с понижением концентрации твердой фазы (при повышении температуры) за счет усиления теплового молекулярного движения с разрушением структурной мицеллярной сетки в вяжущем веществе. Под влиянием этих явлений практически непрерывно изменяется пластичность асфальтобетона и его вяжущей части. В сочетании с напряженным состоянием от механических усилий это приводит к нарушению руктуры, к потере деформационной устойчивости. Тепловые Флуктуации молекул в сочетании с циклически чередующимися механическими напряжениями нередко сами служат непосредственной Ричиной разрушения материала.

В асфальтовом бетоне могут возникать остаточные деформации, развиваемые до значительных размеров в дорожных и аэродромные покрытиях, с появлением наплывов, сдвигов, волн, складок, смещений, например в кровельных и гидроизоляционных коврах. Этим деформациям необратимого характера способствует повышение температуры, поэтому для повышения теплоустойчивости важно обеспечить оптимальный состав и оптимальную структуру асфаль-тового бетона применительно к данным, конкретным условиям.

При отрицательных температурах, особенно при резких колебаниях температуры, возникают тепловые напряжения и возможны хрупкие микро- и макроразрывы, нарушение сплошности асфальтобетонных покрытий.

Асфальтобетон чувствителен не только к тепловому фактору, но и к водной среде. Разрушение структуры под влиянием водного фактора происходит в результате нарушения сцепления битумных пленок с минеральными частицами, причем тем быстрее, чем интенсивнее протекает диффузия и больше воды продиффундировало в монолитный материал. Этот процесс можно затормозить, например, уплотнением, очисткой покрытия от пылевых наносов и др., однако нельзя его полностью приостановить, особенно при длительном контакте покрытий, например дорожных, с водой в осенний и весенний периоды в средней климатической полосе страны. Проникновение воды начинается с гидрофилизации поверхности за счет «застревания» в ней молекул воды, поверхностной сорбции, чему способствует тепловое движение (энтропийный фактор). Диффузии воды способствуют также уменьшенное количество асфальтенов в битуме, увеличенное содержание асфальтеновых кислот, водорастворимых соединений типа фенолов (например, в дегтях), повышенная гидрофильность минеральных наполнителей. Вода как сильно полярная жидкость способна вначале оттеснять с поверхности минералов менее полярные молекулы, раннее адсорбировавшиеся из битума, а затем сильно обводнять систему, создавая эффект набухания. В соответствии с электрохимической теорией набухания интенсивная аккумуляция воды на поверхности минеральных частиц растет с повышением плотности заряда и, следовательно, с уменьшением диаметра этих частиц. Набухание обусловлено прониканием молекул воды или иной среды в объем тела как диффузионным путем, так и по механизму капиллярного потока, поскольку в структуре тела практически всегда имеются микропоры, субмикротреши-ны различных размеров и форм.

Наиболее уязвимой структурной частью асфальтового бетона является асфальтовое вяжущее вещество, а от его стойкости к водной среде и колебаниям температуры зависят согласно закону конгруэнции качественные показатели асфальтового бетона, его прочность, теплостойкость, долговечность и т. д. При тепловых перепадах через 0°С происходит разуплотнение асфальтобетона вследствие циклического замерзания воды в порах покрытия. Разуплотнение связано с увеличением пористости и с возрастанием притока воздуха внутрь покрытия, что сопряжено с активизацией процесса окисления органического вяжущего вещества. И хотя вода сама по себе является слабым окислителем битума или дегтя, она благоприятствует интенсивному их окислению вследствие повышения пористости и доступа воздуха в монолит. Воздействие воздуха основано на окислении и полимеризации углеводородов, в частности, непредельного ряда, с изменением группового химического состава и свойств битума или дегтя.

Окислительный процесс ускоряется под комплексным воздействием воздуха, теплоты, солнечного света, особенно его ультрафиолетовых лучей. При ветровом воздействии происходит быстрое вымораживание воды, что в конечном счете приводит к росту хрупкости и количества микропор и трещин в асфальтобетонных покрытиях. С увеличением в битуме кислородсодержащих, азотистых и сернистых соединений стабильность битума уменьшается. К этому же нежелательному эффекту приводит увеличение пористости асфальтобетона после деструкции под влиянием диффузии воды.

Из числа спонтанно развивающихся явлений старения битума, кроме упомянутых окисления и полимеризации, следует еще выделить синерезис и эмульгирование.

Синерезис — самоуплотнение вследствие молекулярного сцепления, а также под влиянием сил тяжести или внешних сил. Из битума постепенно выделяется жидкостная среда (масла и смолы), которая в дальнейшем либо сорбируется минеральными компонентами, либо под внешним давлением выдавливается наружу, выступая в виде «жирных» пятен. В первом случае возрастает концентрация асфальтенов в битуме и асфальтовом вяжущем веществе с упрочнением структуры и повышением жесткости материала. Во втором случае расслабляются структурные связи при высоких температурах и появляются пластические деформации в верхних слоях покрытий.

Эмульгирование битума может быть вызвано присутствием в 0кружающей среде или в компонентах смеси, например в песке, эмульгирующих веществ — глинистых примесей, извести, поверхностно-активных веществ и др. Вынужденный частичный перевод битума в эмульгированное состояние приводит к снижению адгезионных свойств, некоторой потере связности в монолите.

Вместо вязкости пользуются также некоторыми дру, гими характеристиками качества, чувствительными к старению битума, например величиной сдвигоустойчивости.
Для торможения деструкции асфальтового бетона на стадии технологии и в эксплуатационный период применяют различные меры. Важно обеспечивать высокую плотность структуры и поддерживать ее на этом уровне, вносить компоненты, повышающие деформатив-ность монолита (не выходя за допустимые пределы); увеличивать гидрофобность асфальтобетона; снижать время релаксации напряжений (в допустимых пределах); своевременно восстанавливать поверхностные слои и надежнее изолировать их от внешней агрессивной среды; использовать только оптимальные составы и оптимальную структуру асфальтового бетона; вносить в составы стабилизаторы структуры, энергетически связывающие проникшую воду, и т. п.





Похожие статьи:
Строительные термины и определения

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительное материаловедение

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум