История асфальта

Содержание

Введение

1. История асфальта

2. Классификации асфальта

2.1. Классификация искусственных асфальтов.

2.2. Виды асфальтобетонных смесей

3. Механические свойства асфальтового бетона.

4. Химические свойства материалов на основе асфальта.

5. Стиролбутадиенстирольные блоксополимеры

5.1. Воздействие стиролбутадиенстирольных блоксополимеров на битумные вяжущие материалы

5.2. Специальные применения в эмульсиях

5.3. Смешивание с асфальтом

6. Эмульсии

6.1. Химические эмульсии

6.2. Глинистые эмульсии

7. Асфальтобетон на модифицированном битуме

9. Асфальтобетон на активированных минеральных порошках

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время стоит вопрос о строительстве более усовершенствованных дорог с асфальтобетонным покрытием, отвечающие всем требованиям по долговечности, ровности, шероховатости

Производство асфальтобетонной смеси - это один из самых энергоемких процессов дорожного строительства. От состояния всего парка машин и оборудования зависит расход топлива - энергетических ресурсов.

Асфальтовый бетон (асфальтобетон) - искусственный строительный материал, получаемый в результате затвердевания уплотненной смеси минеральных заполнителей (щебня, песка, тонкоизмельченного минерального порошка) с органическим вяжущим (битумом или дегтем). Асфальтобетон без крупного заполнителя (щебня) называют песчаным асфальтом или асфальтовым раствором.

Асфальтовые бетоны значительно более стойки к коррозионным воздействиям, чем цементные, но боятся воздействий жидких топлив и масел. Износостойкость асфальтовых бетонов выше, чем цементных.

Наиболее широкое применение асфальтовый бетон находит в строительстве при возведении магистральных, городских, аэродромных, дорожных, кровельных и других покрытий, гидротехнических, мостовых, промышленных, жилищно-гражданских и иных зданий и сооружений.

Для повышения качества дорог необходимо производить качественную и эффективную асфальтобетонную смесь, а поскольку основная часть разрушений и деформаций асфальтобетонов в покрытиях автодорог происходит по битуму, то наиболее эффективным решением признано модифицирование битумов различными минеральными порошками и полимерными добавками. Среди множества полимеров наибольшее распространение получили термоэластопласты типа стирол-бутадиен-стирол (СБС).

1. История асфальта

От булыжной мостовой до заасфальтированных проспектов.

Строительству дорог с твердым покрытием Старый Свет обязан римлянам. До них этого никто не делал. Даже мудрые греки путешествовали по камням и пыли, хотя, природный асфальт им был известен, и даже термин этот произошел от греческого слова Άσφαλτος – горная смола. Римляне также не догадались использовать его, для строительства дорог, они использовали покрытия, из известково-песчаного раствора, камней и крупного гравия. Т.е. – речь идет скорее о бетоне, чем об асфальте. В Новом Свете союз колеса и асфальта также родился поздно, потому что древние индейцы не знали ни колеса, ни асфальта! Грузы они таскали на себе или на волокушах, впрочем, дороги с покрытием они все же строили. Племена майя для этих целей использовали известняк и каток в виде цилиндра.
В общем, горной смолой для строительства дорог нигде не пользовались, но появились первые асфальтовые покрытия на дорогах все-таки в Европе.

Согласно дошедшей до нашего времени информации, первым, кому наскучило трястись по мощеным камнем мостовым своего города, стал французский король Луи-Филипп І. Именно в период его правления асфальт был применен для Королевского моста в Париже, а затем в Лионе такое покрытие было постелено на тротуарах моста Моран через Рону.

Разумеется, в ту пору использовался природный асфальт, для дорожного движения 19 века его было вполне достаточно, материал имел все необходимые для этого свойства. Ему можно было придать идеально ровную форму, что гарантировало беспроблемный проезд по покрытым им дорогам. Многотонных тягачей тогда не было, отсутствие ям и грязи было главной целью, и асфальт позволял ее достичь. Кроме того, скорость строительства такого покрытия была намного выше, чем устройство булыжной мостовой. С этого момента стали всерьез задумываться о таком покрытии дорог для быстрого и удобного сообщения между всеми городами страны. В средние века асфальт пробовали употреблять в качестве черной краски. Были и совсем неожиданные применения, так, путем наложения асфальтовой смолы на оловянную пластину Жозефом Нисефором Ньепсом в 1822 году был сделан один из первых фотоснимков. Впрочем, большинство художественных затей с асфальтом закончились к концу 19-го, началу 20-го века. Асфальт стал дорогой и улицей, естественно покрылся причудливыми трещинами и – художники снова вдохновились и предложили…

Воодушевившись тем, что Франция является первым местом, где было произведено асфальтирование улиц, известная француженка Джулиана Сантакрус Эррьера предложила новаторский способ его ремонта. Мадам Эррьера продемонстрировала как удобно, красиво и просто можно ликвидировать небольшие трещины в асфальте при помощи разноцветных вставок из ткани. Вид парижских улиц становится еще неповторимее, плюс – новый способ недорог и повышает настроение.

Израильские ноу-хау.

Пока французы боролись с трещинами, украшая их тканями, практичные израильтяне решили сделать так, чтобы они вообще не появлялись. Так израильский ученый-разработчик Макс Плитцер вместе со своими коллегами изобрел технологию по улучшению свойств асфальта. Для достижения большей эластичности и прочности асфальтного покрытия используется крошка старых переработанных автомобильных покрышек. В настоящий момент утилизируется около двух тысяч единиц покрышек в процессе изготовления материала для укладки одного километра дороги.

Летом 1839 г. в Санкт-Петербурге были покрыты тротуары на протяжении 45,5 погонных сажень шириной 5 футов (97,08 × 1,52 м) и часть моста длиной 8,5 и шириной 6,5 футов (2,59 × 1,98 м) у дамбы Тучкова моста. Первым в России наладившим изготовление асфальта был инженер И. Ф. Буттац. Стоимость 1 кв. м покрытия обходилась в 14 руб. Впервые русский асфальт стали добывать на Сызранском заводе в 1873 г. (на правом берегу Волгивыше Сызрани на 20 км).

В 1876 году городская дума Москвы ассигновала 50 тысяч рублей на проведение эксперимента по устройству асфальтобетонного покрытия. На Тверской улице построили несколько участков из нового материала. В основе покрытия так же использовался природный асфальт. К 1900 коду в Москве для благоустройства дорого использовалось уже около 200 тыс. пудов асфальта.

Американские последователи. Оценив на практике опыт французов, американцы усовершенствовали разработки. В 1892 г. в США индустриальным методом была построена первая дорожная конструкция из бетона шириной 3 м, а 12 лет спустя с помощью гудронатора со свободным истечением горячего битума 29 км дороги. Асфальт оказался наиболее подходящим материалом для дорожного покрытия. Во-первых, он становится более ровным, а значит, менее шумным и обладает необходимой шероховатостью. Во-вторых, по уложенному асфальтобетону можно сразу открывать движение и не ждать, пока он затвердеет, в отличие от цементобетона, который набирает необходимую прочность только на 28-й день. В-третьих, покрытие из асфальтобетона легко ремонтируется, моется, убирается, на нём хорошо держится любая разметка. Предприимчивая Америка сразу поставила все на законные рельсы, что касается масштабов применения асфальта, то Европа быстро была оставлена далеко позади. Начало «новой эпохи». В 20-е годы прошлого столетия начинается расцвет эпохи асфальта. В Европе городские улицы покрываются уже только асфальтом, в Америке помимо асфальтирования улиц начинают быстро строиться гудронные шоссе. Массовое производство автомобилей вызвало быстрый рост числа асфальтированных дорог.

Следующий рывок в технологиях произошел в начале 1960 года, с этого момента в Америке, Европе для производства асфальта стали использовать битум. Уровень развития техники позволяет создать мощное и производительное оборудование для асфальтовых заводов с высокой степенью автоматизации. Заглянем вместе в будущее Рост цен на нефть привел к появлению различных добавок и модификаторов, которые позволяют получить качественную асфальтобетонную смесь при меньшем расходе битума. Тем не менее, цена тонны асфальта стремительно увеличивается. Взгляды технологов снова возвращается к бетонным покрытиям. Дорожники усиленно ищут замену стальной арматуре, без которой обойтись невозможно, и которая делает бетонное покрытие дорогим. Если удастся найти дешевую и прочную замену, то вполне возможно, что асфальту придется потесниться [1,2,3].

2. Классификации асфальта

Асфальт (в переводе с греческого — горная смола) представляет собой  смесь битумов, достигающих в природном асфальте содержания  в 60-75 % и 13-60 % в искусственном с минеральными составляющими – щебнем или гравием, песком и минеральным порошком.

Асфальт, широко применяется при устройстве дорожных покрытий, а также в качестве кровельного, гидро- и электроизоляционного материалов. Из компонентов асфальта производятся  замазки, клеи, лаки и т.д.

Асфальт различается прежде всего по типу происхождения – это может быть природный асфальт или материал, полученный  искусственным путем. Второе название асфальта – асфальтобетон. Это искусственно созданный материал, получающийся посредством уплотнения асфальтобетонной смеси.

Природный асфальт

Природный асфальт образуют  тяжёлые фракции нефти или их остатки – это происходит благодаря испарению лёгких составляющих нефти и ее окисления под воздействием гипергенеза.

Асфальт образует пластовые жильные залежи, а также пропитанные проницаемые пласты (так называемые закирования)  или озёра – они находятся в зонах естественных выходов нефти на поверхность земли, процент содержания которой в породах достигает 20%.

Природный асфальт представляет собой твёрдую легкоплавкую массу чёрного цвета, имеющую  блестящий или тусклый раковистый излом.  Плотность природного асфальта равна 1,1 г/см³, температура плавления составляет в зависимости от остальных характеристик 20-100 °C. В нем содержится от 25 до 40 % масел, а от 60 до 75 % материала составляют смолисто-асфальтеновые вещества.

Природный асфальт в смеси с минеральными материалами (к ним относятся песок, гравий и прочие минеральные компоненты) образует на поверхностях «нефтяных озер» большой протяженности мощную кору различной толщины. Широкое распространение это образование получило в тех районах, где нефтеносные породы залегают близко к поверхности земли, как правило, заполняя трещины и каверны в известняковых, доломитовых и других породах.

Месторождения асфальта расположены на всем пространстве бывшего Советского Союза, а также во Франции, Венесуэле, Канаде, на острове Тринидад и в ряде других стран. Впервые использовать асфальт из богатейшего месторождения на озере Пич-Лейк (юго-запад о. Тринидад)  для промышленных целей начали испанцы еще в 18 веке. Сегодняшние богатства Асфальтового озера, по разным данным, составляют от 6 до 10 млн т, а суммарные геологические запасы обнаруженных только на этом острове месторождений асфальта – не менее, чем 180 млн. т. Природный асфальт наиболее популярен в местах его добычи.

Искусственный асфальт (асфальтобетон)

Асфальтобетоном называется  строительный материал, образующийся после затвердевания уплотнённой асфальтобетонной смеси. Состав смеси различается по структуре и характеристикам, но всегда содержит минеральные заполнители (щебень, песок, тонкодисперсный минеральный порошок) и органический вяжущий материал – чаще всего им является битум (ранее в качестве связывающего материала широко использовался деготь[13]).

 Современные строители  нашли асфальтобетону широкое применение: его используют в качестве  покрытия взлетных полос аэродромов, настилают на эксплуатируемые плоские кровли, искусственный асфальт используется в гидротехническом строительстве. Асфальтобетоном укрывают дорожное полотно и полы в зданиях промышленного назначения.

 Испытываемые нагрузки и климатические условия вынуждают использовать асфальт, отвечающий необходимым требованиям по таким параметрам, как плотность, прочность, сдвигоустойчивость, водостойкость и т.д. В процессе производства асфальтобетона используются фракционированные минеральные составляющие и битумы, имеющие свойства, регламентирующиеся госстандартами[26].

2.1. Классификация искусственных асфальтов.

Дорожное строительство предусматривает использование  двух  видов асфальтобетона: битумного и дегтевого.

Битумный асфальтобетон

В зависимости от температуры окружающей среды, при которой укладывается и уплотняется смесь в покрытиях, а также вязкости применяемого битума различают три основных вида асфальтобетона:

1. Горячий асфальтобетон, который приготовляется на вязких битумах (температура при этом достигает 140-180 °C) и укладывается в покрытие при температуре  не ниже 130 °C. Структура бетона, как правило, заканчивает свое формирование  в период уплотнения, при этом  горячий дегтебетон при укладке не должен остыть ниже температуры в 80-110 °C;

2. Теплый асфальтобетон, который приготовляется при температуре 90-160 °C на битумах, имеющих пониженную вязкость. Укладывается этот вид асфальтобетона   при температуре 30-100 °C – его структура также заканчивает формироваться в период уплотнения;