Эмульсия битумная

Основным конкурентом битумных эмульсий является дорожный битум, разогретый до высоких температур. Однако использование такого битума в дорожном строительстве и ремонте обладает следующими недостатками:

  • низкая сцепляемость битума с поверхностью основания (плохая адгезия);
  • плохое и неравномерное распределение по поверхности;
  • необходимость полного отсутствия влаги на очищенной поверхности;
  • невозможность варьирования качественными параметрами битума в зависимости от проводимых работ;
  • высокая энергоемкость, обусловленная поддержанием высоких температур;
  • повышенная опасность производства работ, так как используется битум с температурой до 160 0С.
  • большой расход

Использование битумных эмульсий обеспечивает:

  • отличное сцепление катионной эмульсии с каменными материалами любых пород вследствие электрохимического взаимодействия;
  • высокую технологичность работ, так как по текучести эмульсия близка к воде, и поэтому она растекается по поверхности, заполняя все поры и неровности;
  • возможность обработки увлажненных поверхностей и материалов;
  • технология производства битумных эмульсий позволяет варьировать ее качественными показателями, необходимыми для каждого отдельного вида работ;
  • более низкую энергоемкость из-за отсутствия необходимости поддержания температуры;
  • использование битумных эмульсий при температурах от 30 до 700С делает ее применение безопасным.
  • Применение при производстве эмульсии латекса либо эмульсии на основе полимермодифицированного битума придает покрытию эластичность, резко повышающую механические свойства и упругость при низких температурах, позволяет применять ее на дорогах с интенсивным движением. Покрытие, устроенное с применением такой эмульсии, устойчиво к разрушению при больших сезонных перепадах температур и износу, как жарким летом, так и холодной зимой.

Применение катионных битумных эмульсий даёт значительный экономический эффект:

  • экономия битума (до 30 процентов), при подгрунтовке до 50 процентов
  • экономия электроэнергии при подготовке битума (до 40 процентов)
  • возможность использования на влажных поверхностях и материалах ->  уменьшение зависимости от погодных условий -> увеличение строительного сезона
  • повышение производительности труда как минимум в три раза и снижение себестоимости этой работы
  • качественное улучшение дорожного покрытия
  • пожарная безопасность
  • экологическая безопасность

Определения

В настоящем пособии применены следующие термины с соответствующими определениями:

битумная эмульсия прямого типа: Однородная, маловязкая жидкость темно-коричневого цвета рационально подобранного состава, получаемая путем диспергирования битума в водном растворе эмульгатора.

битумно-полимерная эмульсия: Однородная, маловязкая жидкость темно-коричневого цвета рационально подобранного состава, получаемая путем введения полимера в битум либо в водный раствор эмульгатора с последующим диспергированием, либо в готовую битумную эмульсию.

эмульгатор: Поверхностно-активное вещество (ПАВ), активизирующее процесс диспергирования битума и обеспечивающее устойчивость образующейся эмульсии.

Классификация

Классификация битумных и битумно-полимерных эмульсий осуществляется по:

  • химической природе ПАВ:

анионные — ЭБА, ЭБПА;

катионные — ЭБК, ЭБПК.

  • скорости распада:

быстрораспадающиеся (ЭБА-1, ЭБПА-1;ЭБК-1, ЭБПК-1);

среднераспадающиеся (ЭБА-2, ЭБПА-2; ЭБК-2, ЭБПК-2);

медленнораспадающиеся (ЭБА-3, ЭБПА-3; ЭБК-3, ЭБПК-3).

  • содержанию вяжущего с эмульгатором, по массе (40 — 70%).

Область применения дорожных эмульсий (по ГОСТ Р 52128-2003)

9

Технические требования для катионных эмульсий.

Эмульсии должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 52128-2003 и приготовляться по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке предприятием-изготовителем ООО «ЛЗ «Пермская краска»».

Показатели свойств катионных эмульсий должны соответствовать требованиям, установленным в таблице 2.

Требования к катионным эмульсиям

10

Требования безопасности

5.1     Эмульсии являются малоопасными веществами и по степени воздействия на организм человека относятся к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007.

5.2     Эмульсии не являются пожаро- и взрывоопасными материалами.

5.3     При работе с эмульсиями следует применять средства индивидуальной защиты: респиратор, защитные очки, рукавицы.

5.4     В случае попадания эмульсии на одежду, лицо и руки следует быстро смыть ее холодной водой, а остатки битума снять машинным маслом или вазелином, а затем вымыть эти места водой с мылом.

5.5     Для защиты природной среды необходимо герметизировать оборудование и не допускать разлива эмульсии, битума и эмульгатора.

ПРИМЕНЕНИЕ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Рекомендуемая область применения битумных эмульсий для дорожного строительства приведена в таблице 1,3. На рисунке 1 даны принципиальные конструкции дорожных одежд, устраиваемых с применением битумных эмульсий.

Расчетные модули упругости конструктивных слоев, устраиваемых с применением эмульсий, приведены в таблице 4.

6.1  Устройство дорожных одежд из эмульсионно-минеральных смесей, приготовленных в установке

6.1.1.      Область применения эмульсионно-минеральных смесей в конструктивных слоях дорожных одежд в основном та же, что и аналогичных из битумоминеральных смесей, приготовленных горячим способом.

Особые случаи применения некоторых разновидностей эмульсионно-минеральных смесей оговорены в соответствующих разделах Пособия.

Технология приготовления смесей с применением эмульсий зависит от зернового состава смесей, а именно от содержания тонкодисперсной части смеси, которая наиболее активна по отношению к битумной эмульсии. Смеси различного зернового состава требуют применения эмульсий разных классов. Состав смеси и класс эмульсии определяют в свою очередь особенности технологии производства работ в каждом конкретном случае.

6.1.2.      Эмульсионно-минеральные смеси отличаются от горячих битумоминеральных более длительным сроком формирования.

Процесс формирования зависит от активности взаимодействия эмульгатора с минеральными материалами и возможности удаления воды из смеси.

Катионные эмульсии активно взаимодействуют с минеральными материалами, обеспечивая хорошую адгезию битумной пленки и быстрое формирование материала.

Эмульгаторы анионных эмульсий мало активны или даже инертны по отношению к поверхности минеральных материалов. Для усиления адгезионных и когезионных связей в эмульсионно-минеральных смесях на анионных эмульсиях в их состав вводят известь или цемент, с которыми эмульгатор вступает в химическое взаимодействие, стимулируя тем самым распад эмульсии и образование адгезионных связей. При этом часть воды уходит на гидратацию этих активаторов. Все это ускоряет процесс формирования смесей и улучшает их физико-механические свойства. Особенно эффективно использовать в качестве добавки цемент. Он реагирует с водой длительное время, постепенно отбирая ее из пленки и из пор и образуя в структуре материала жесткие связи, способствующие значительному увеличению его прочности. Использование цемента особенно эффективно в эмульсионно-минеральных смесях из гравийных и песчаных материалов, не обогащенных дроблеными зернами.

На процесс формирования оказывают влияние также и погодно-климатические факторы.

Все сказанное выше обусловливает особенности в технологии работ, необходимые для обеспечения качества и несущей способности слоев из эмульсионно-минеральных смесей.

6.2. Область применения битумных эмульсий

(по пособию к СНиП 3.06.03-85)

11

В настоящее время катионные эмульсии практически вытеснили анионные эмульсии в дорожном строительстве.

 1

Рис. 1. Схемы конструкций дорожных одежд для дорог I-V категорий, устраиваемых с применением эмульсии: 1. Плотный асфальтобетон. 2. Пористый асфальтобетон. 3. Плотная эмульсионно-минеральная смесь. 4. Поверхностная обработка на битумной эмульсии. 5. Подобранные щебеночные смеси, обработанные битумной эмульсией. 6. Подобранные гравийные смеси, обработанные битумной эмульсией с добавлением 30% щебня. 7. Гравийные, гравийно-песчаные смеси, обработанные битумной эмульсией совместно с цементом. 8. Щебень, обработанный эмульсией по способу пропитки. 9. Щебеночные, гравийные, песчаные материалы и грунты, укрепленные неорганическими вяжущими. 10. Песок 

6.3. Черный щебень

6.3.1.      Щебень, обработанный эмульсией, можно использовать непосредственно после приготовления или заготавливать впрок, т.е. хранить в штабелях. Такой способ не только устраняет зависимость строительных объектов от смесительной установки, но и ускоряет процесс формирования конструктивных слоев благодаря формирова­нию пленки вяжущего на щебне в период хранения.

6.3.2.      Щебень применяют как основных, так и кислых пород, смесь фракций или одну узкую фракцию. Содержание в щебне пылевидных, илистых или глинистых частиц должно соответствовать ГОСТ 8267-82, ГОСТ 10260-82.

6.3.3.      Для обработки щебня применяют эмульсии ЭБК-2 и ЭБА-2.

6.3.4.      Эмульсии, используемые для обработки щебня, должны выдер­живать испытание на водоустойчивость пленки по ГОСТ Р 52128-2003. Испытания проводят на щебне, предназначенном для обработки. Если прямая анионная эмульсия не выдерживает испытания, в щебень необходимо вводить 0,5% извести от массы щебня. Известь можно вводить в виде известкового молока, содержащего не более 30% извести.

12

Примечание. Модули упругости позиций 1-5 даны для материалов, обработанных вяжущим в установке; для соответствующих материалов, обработанных вяжущим на дороге, значения модулей упругости должны быть снижены на 20%.

6.3.5.      При обработке щебня, предназначенного для укладки сразу после приготовления, используют эмульсии, содержащие битум марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130.

Для щебня, заготавливаемого впрок, применяют прямые эмульсии, приготовленные на битумах пониженной вязкости с глубиной проникания иглы (200-250) 0,1 мм.

6.3.6.      Количество эмульсии, необходимое для обработки щебня, зависит от его крупности, природы материала и характера его поверхности и составляет 1,5 — 4,5% в пересчете на битум (см. таблицу 5). В конкретном случае необходимое количество эмульсии для обработки щебня определяется пробными замесами.

13

Примечание: Количество эмульсии рассчитывают по формуле: , где Б — количество битума; К — концентрация эмульсии.

 

6.3.7.      Щебень обрабатывают в смесителях принудительного действия, обеспечивающих дозирование всех компонентов. При обработке прямой эмульсией сначала в смеситель подают щебень и известь (известковое молоко), если это требуется для улучшения водостойкости пленки вяжущего, затем вводят эмульсию. При работе с эмульсиями, как правило, не требуется подогрева минеральных материалов и эмульсии.

6.3.8.      Готовый черный щебень выгружают в автомобили — самосвалы и отвозят к месту складирования или на строительный объект. Местом складирования черного щебня может служить открытая, тщательно спланированная бульдозером площадка. Во избежания загрязнения щебня грунтом и для обеспечения дренажа воды, вытекающей из смеси в процессе ее формирования, и дождевой воды, площадку засыпают слоем песка толщиной в несколько сантиметров. Щебень укладывают в штабель, высоту и объем которого устанавливают исходя из производительности смесительной установки, размеров площадки, предполагаемых сроков хранения.

6.3.9.      Щебень, обработанный эмульсией, может храниться в штабеле не слежи­ваясь несколько месяцев. Образующаяся со временем корка плотного материала не препятствует разработке штабеля. В процессе разработки и погрузки она раз­рыхляется. Черный щебень погружают экскаватором или погрузчиком, транспор­тируют к месту работ автомобилями — самосвалами.

6.3.10.  Черный щебень укладывают асфальтоукладчиком или автогрейдером в соответствии с «Инструкцией по устройству покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных органическими вяжущими» (ВСН 123-77). Работы по укладке черного щебня из штабеля в конструктивный слой можно выполнять при температуре воздуха до — 5 °С. Свежеприготовленный щебень, обработанный анионной эмульсией, укладывают в конструктивный слой при температуре воздуха не ниже 10, катионной — не ниже 5.

6.3.11.  Для уплотнения, которое начинают сразу после распределения черного щебня, применяют средние и тяжелые катки, как с металлическими вальцами, так и на пневматических шинах. Если при уплотнении щебень прилипает к катку, поверхность укладываемого слоя нужно присыпать небольшим количеством песка.

6.3.12.  Если по устроенному конструктивному слою сразу открывают движение транспортных средств, поверхность слоя из черного щебня в процессе уплотнения необходимо присыпать песком из расчета 3 — 5 кг/м2.

6.3.13.  При стадийном строительстве слои из щебня, обработанного эмульсией, могут служить покрытиями при условии устройства на них поверхностной обработки.

 

6.4. Пористые щебеночные смеси

6.4.1.      Рекомендуемый зерновой состав пористых щебеночных смесей, получен­ных дроблением горной породы без последующего разделения на фракции или составленных из щебня различных фракций и отсева продуктов дробления или природного песка, приведен на рисунке 2.

2

Рис. 2. Кривые зернового состава пористых щебеночных смесей

6.4.2.      Свойства смесей, обработанных эмульсиями, должны соответ­ст­вовать тре­бованиям п7.1.6.

6.4.3.      Для обработки щебеночных смесей из кислых пород целесообразно исполь­зовать катионные эмульсии классов ЭБК-2, ЭБК-3, обеспечивающие хорошее сцепление эмульгированного битума со щебнем и быстрое формирование смеси.

Для обработки щебеночных смесей из основных пород рекомендуются как катионные, так и анионные эмульсии классов ЭБК-2, ЭБК-3, ЭБА-2, ЭБА-3.

6.4.4.      Для обработки щебеночных смесей, содержащих до 15% частиц мельче 1,35 мм (в том числе не более 2% пыли и глины), целесообразно применять эмуль­сии ЭБА-2, ЭБК-2.

При большем содержании вышеуказанных фракций необходимо применять эмульсии ЭБК-3, ЭБА-3.

6.4.5.      Если эмульсии, используемые для обработки щебеночных смесей, не обес­печивают необходимого коэффициента водостойкости образцов (таблица 8), в щебеночную смесь необходимо добавить 1-2% извести (от массы смеси) или 2-3% цемента.

6.4.6.      Количество вводимого в смесь вяжущего определяется требованиями, предъявляемыми к конструктивному слою. Ориентиро­вочно эмульсии (в пере­счете на битум) должно быть 3,5-5,5% (см. таблицу 5). Меньшее количество вяжу­щего — для крупнозернистых смесей, предназначаемых в нижние слои.

При одинаковом зерновом составе, как правило, для менее прочного и менее плотного щебня вяжущего требуется больше, чем для плотного и прочного.

6.4.7.      Концентрация битума в прямой эмульсии может изменяться от 60 до 45% в зависимости от влажности и чистоты минерального материала. Концентрацию уточняют по пробному замесу. При изменении концентрации эмульсии количество вводимого в смесь битума должно быть постоянным.

Если смеси после приготовления сразу укладывают в конструктивный слой, то их приготовляют на эмульсии с глубиной проникания битума (80—100) 0,1 мм; если смеси предполагается складировать, т.е. хранить какое-то время на складе в штабелях, то глубина проникания битума, использованного для приготовления эмульсии, должна быть (200—250) 0,1 мм.

6.4.8.      Пористые щебеночные смеси приготавливают в смесителях, предназначен­ных для перемешивания минеральных материалов с вяжущим холодным способом. Из серийно выпускаемых для этих целей пригоден смеситель ДС-50 А (Б) . Исполь­зование смесителей, предназначенных для приготовления асфальтобетонных смесей, нецелесообразно.

Установка по приготовлению эмульсионно-минеральных смесей может быть смонтирована также на базе одной из бетоносмесительных установок. Она должна включать в себя (рисунок3): смеситель двухвальный непрерывного действия, дозаторы минеральных материалов, транспортер, подающий минеральный материал в мешал­ку, накопительный бункер, расходные емкости для эмульсии и воды и трубо­проводы, подающие эмульсию и воду в смеситель. Накопительный бункер должен быть такой емкости, чтобы не останавливать работу смесителя при смене машин под загрузкой. Хранить смесь в бункере в течение нескольких часов не рекоменду­ется. Высота падения смеси в кузов автомашин при загрузке должна быть как можно меньше.

3

Рис. 3. Схема установки для приготовления эмульсионно-минеральных смесей:

1. Дозаторы минеральных материалов. 2. Транспортер. 3. Емкость для воды. 4. Емкость для эмульсии. 5. Смеситель двухвальный непрерывного действия. 6. Накопительный бункер. 7. Автомобиль-самосвал

Смеситель должен обеспечивать интенсивное и равномерное перемешивание смеси. Одним из основных условий при этом является достаточная скорость враще­ния валов. Окружная скорость лопастей должна быть около 2,5 м/с.

6.4.9.      Минеральные материалы дозируют и подают в смеситель естественной влажности и температуры. При дозировании материалов следует учитывать их влажность. Если минеральные материалы требуют увлажнения, что определяют в лаборатории или пробными замесами на смесителе, то воду в необходимом коли­честве подают на минеральный материал в самом начале смесителя, т.е. в месте поступления материала с ленты транспортера в смеситель. Затем на увлажненный минеральный материал в смеситель подается эмульсия. Необходимо предусмотреть возможность подачи эмульсии в различных местах смесителя в зависимости от скорости ее распада при смешении с данным материалом. Для этого нужно иметь возможность перемещать сопло, через которое подается эмульсия, вдоль оси мешалки. Место подачи эмульсии в мешалку определяется пробными замесами, Необходимо обеспечить также введение эмульсии в данном сечении по всей ширине мешалки и независимость (стабильность) дозировки ее от уровня эмульсии в расходной емкости.

6.4.10.  Точность дозирования минеральных материалов ±5%, эмульсии ±3% от массы материала.

6.4.11.  При применении смесителей периодического действия время перемешива­ния минеральных материалов с эмульсией определяется пробными замесами на конкретных материалах.

6.4.12.  Работы по устройству слоя из щебеночных смесей, обработанных анион­ными эмульсиями, следует проводить при температуре воздуха не ниже 10 °С, катионными эмульсиями — до 5 °С. Не разрешается укладывать смеси в дождливую погоду во избежание вымывания вяжущего из смеси.

Щебеночные смеси укладывают асфальтоукладчиком или автогрейдером. Слои основания толщиной 10 -12 см удобнее укладывать автогрейдером, который позволяет выравнивать при необходимости поверхность слоя в процессе уплот­нения. При необходимости готовую смесь, вывезенную на дорогу, можно хранить в валике, не разравнивая в течение нескольких дней. Смеси, не содержащие цемен­та, не теряют при этом удобоукладываемости, а процесс формирования материала в конструктивном слое после его устройства ускоряется за счет уменьшения влажности смеси во время хранения.

6.4.13.  Пористые щебеночные смеси уплотняют самоходными катками на пневма­тических шинах или средними и тяжелыми катками с гладкими вальцами. Если при уплотнении щебень прилипает к катку, поверхность уплотняемого слоя присы­пают небольшим количеством песка, или отсевов дробления.

6.4.14.  По окончании уплотнения щебеночных смесей, обработанных катионной эмульсией, сразу открывают движение транспортных средств; при обработке анионной эмульсией в сухую теплую погоду движение разрешают в тот же день, ограничивая скорость до 30 — 40 км/ч и регулируя это по ширине проезжей части; во влажную прохладную погоду движение закрывают на несколько суток для формирования слоя.

6.4.15.  На слоях из пористых щебеночных смесей, обработанных эмульсией, устройство других конструктивных слоев или поверхностной обработки допуска­ется не ранее чем через 3-5 дней в зависимости от погодных условий. 

6.5. Плотные щебеночные смеси

6.5.1.      Плотные щебеночные смеси, обработанные эмульсиями, применяют для устройства покрытий на автомобильных дорогах III-V категорий.

Свойства плотных щебеночных смесей, обработанных эмульсиями, должны соответствовать требованиям, указанным в п. 7.1.6.

6.5.2.      Особенностью плотных смесей является длительный период формирования, обусловленный, с одной стороны, применением медленнораспадающейся эмульсии, взаимодействие которой с минеральным материалом, а следовательно, и распад происходят в течение длительного времени, а с другой стороны, высокой плотнос­тью материала, препятствующей испарению воды и формированию слоя.

Эти особенности требуют соблюдения следующих условий для обеспечения качества работ:

покрытия из плотных эмульсионно-минеральных смесей следует устраивать толщиной не более 3-4 см только в теплую сухую погоду (при температуре не ниже 10 °С) и с таким расчетом, чтобы покрытие сформировалось до наступления устойчивой ненастной осенней погоды и заморозков;

влажность минеральных материалов должна быть ограничена 3-5%;

обязательно введение 1,5-2% (от массы минеральной части) извести-пушонки при использовании анионных эмульсий.

4

Рис. 4. Кривые зернового состава плотных щебеночных смесей

6.5.3.      Зерновой состав плотных эмульсионно-минеральных смесей подбирают в соответствии с кривыми зернового состава (рисунок 4).

6.5.4.      Эмульсии класса ЭБК-3 50-55% концентрации приготовляют на битумах вязких ГОСТ 22245-76.

Возможность смешения минеральных материалов с эмульсией предварительно устанавливается лабораторией. При этом следует иметь в виду, что летом в южных районах в связи с сильным нагревом минеральных материалов может наблюдаться ухудшение качества перемешивания, что требует увеличения влажности смеси.

6.5.5.      Плотные эмульсионно-минеральные смеси приготовляют в смесителях, предназначенных для приготовления холодных смесей с принудительным переме­шиванием периодического или непрерывного действия, оборудованных дозирую­щими устройствами для всех компонентов смеси (см. п. 6.4.8.).

Порядок дозирования компонентов в смесителях периодического действия обычный, т.е. сначала взвешивают и подают минеральные материалы и известь, перемешивают их, а затем вводят эмульсию. Длительность перемешивания зависит от состава смеси, свойств эмульсии, влажности минеральных материалов, типа смесителя и определяется по пробным замесам.

6.5.6.      Плотные эмульсионно-минеральные смеси после приготовле­ния целесо­образно хранить в штабеле или валике, так как это способствует уменьшению влажности смеси и ускоряет формирование слоя покрытия. Возможное время хранения смеси зависит от температуры воздуха, вязкости битума, из которого приготовлена эмульсия, и других факторов, и должно быть установлено в каждом конкретном случае.

Ориентировочно оно составляет 2-7 сут. Применение эмульсий на битумах с пенетрацией (200-300) 0,1 мм значительно уменьшает слеживаемость смесей во время хранения. Смеси распределяют автогрейдером.

6.5.7.      Для уплотнения эмульсионно-минеральных смесей применяют катки на пневматических шинах. Последние 2-3 прохода делают катками с металлическими вальцами для выравнивания поверхности покрытия.

6.5.8.      Движение транспортных средств, регулируемое по ширине покрытия, открывают сразу после уплотнения, ограничивая скорость и запрещая длительные остановки на свежеуложенном покрытии в течение первых двух суток.

6.5.9.      Поверхностную обработку на покрытии из плотных эмульси­он­но-минеральных смесей допускается устраивать после его формирования, но не ранее чем через 5-7 сут при сухой теплой погоде.

6.6. Гравийные и гравийно-песчаные смеси

6.6.1.      Гравийные смеси как карьерные, так и составленные из песка и гравия, содержащие от 50 до 80% зерен крупнее 5 мм, должны иметь непрерывный зерно­вой состав (рисунок 5).

5

Рис. 5. Кривые зернового состава плотных гравийных смесей

Карьерные смеси, зерновой состав которых не соответствует требованиям к плотным смесям, обогащают гранулометрическими добавками.

6.6.2.      Для обеспечения лучшей удобоукладываемости смеси и большей несущей способности слоя рекомендуется обогащать гравийную смесь 25-45% дробленых частиц (от общего количества гравийных частиц) .

6.6.3.      Для оснований рекомендуются смеси с максимальным размером зерен 30-35 мм и содержанием частиц менее 0,071 мм до 4%, для покрытий — с макси­мальным размером зерен до 20 мм и содержанием частиц менее 0,071 мм до 10—12%. При этом глинистых частиц не должно быть больше 2% по массе. Макси­мальный размер зерен ограничивают для того, чтобы получить более однородную смесь, которая лучше перемешивается и меньше расслаивается при транспортирова­нии и укладке.

6.6.4.      Если нельзя обогатить гравийную смесь дробленым гравием, следует при­менить способ обработки одновременно двумя вяжущими — анионной битумной эмульсией и цементом; этот способ позволяет повысить несущую способность конструктивного слоя, водо- и морозостойкость материала. Двумя вяжущими (эмульсией и цементом) целесообразно обрабатывать также гравийно-песчаные смеси, содержащие менее 50% гравийных частиц (крупнее 5 мм) .

6.6.5.      Для обработки гравийных и гравийно-песчаных смесей применяют эмуль­сии ЭБА-3 или ЭБК-3 50-55%-й концентрации, приготовленные из дорожных вязких битумов.

6.6.6.      Ориентировочное количество вяжущего (в пересчете на битум) составляет для крупнозернистых смесей 3,5-5%, среднезернистых — 4,5-5%, мелкозер­нистых — 4,5-6%. Для слоев оснований целесообразно придерживаться нижнего предела содержания вяжущего.

6.6.7.      При обработке смесей анионной эмульсией для обеспечения сцепления пленки вяжущего с поверхностью каменного материала добавляют 1,5-2% извести от массы минерального материала.

6.6.8.      При обработке гравийных и гравийно-песчаных смесей эмульсией и цемен­том известь не применяют. Количество цемента в таких смесях принимают 4—6% массы минерального материала. Верхний предел назначают для смесей с большей пористостью минерального остова, т.е. менее плотных.

6.6.9.      Свойства смесей должны соответствовать требованиям таблиц 8  и 9.

6.6.10.  Эмульсионно-гравийные смеси приготовляют в смесителях принудительно­го действия (см. п. 6.4.8), обеспечивающих дозирование всех компонентов смеси. Длительность перемешивания устанавливают по пробным замесам.

6.6.11.  Оптимальная влажность минеральных материалов при обработке их эмуль­сией или эмульсией совместно с цементом составляет 3—5%. Когда возникает необходимость обработать минеральные материалы повышенной влажности, сле­дует использовать эмульсию большей концентрации.

Если готовая смесь переувлажнена, ее следует оставить на некоторое время на промежуточном складе или в валике на дороге для подсушивания. Длительность выдерживания в валике зависит от погоды и влажности смеси. В теплую сухую погоду переувлажненную смесь достаточно выдержать в течение нескольких часов. В дожд­ливую погоду смесь, не содержащая цемента, может храниться несколько суток.

6.6.12.  При перевозке смесей, содержащих цемент, кузов автосамосвала следует слегка увлажнить.

6.6.13.  Смесь укладывают асфальтоукладчиком или разравнивают автогрейдером.

6.6.14.  Смесь уплотняют непосредственно после укладки или через несколько часов (если она переувлажнена и ее необходимо подсушить), но обязательно до конца рабочей смены. Для смесей, содержащих цемент, нельзя допускать высыха­ния поверхности слоя до начала уплотнения.

6.6.15.  Относительно тонкие слои (3-5 см) следует уплотнять легкими или сред­ними катками. Слои большой толщины уплотняют средними и тяжелыми катками. Наиболее целесообразны катки на пневматических шинах. При уплотнении смеси катками на пневматических шинах последние 2-3 прохода следует делать катками с металлическими вальцами для выравнивания поверхности слоя.

6.6.16.  По слою гравийных и гравийно-песчаных смесей движение транспортных средств открывают сразу после уплотнения, регулируя его по ширине проезжей часта и ограничивая скорость до 30—40 км/ч в течение 5 — 7 сут.

6.6.17.  Работы по устройству конструктивных слоев из гравийных и гравийно-песчаных смесей с катионными эмульсиями следует проводить при температуре воздуха не ниже 5, а с анионными - не ниже 10 °С.

6.6.18.  На слое из гравийных и гравийно-песчаных смесей, обработан­ных эмуль­сией, устройство других конструктивных слоев или поверхностной обработки допускается после формирования его, но не ранее чем через 5—7 сут. при сухой теплой погоде.

6.7. Песчаные смеси

6.7.1.      Песчаные смеси следует обрабатывать битумной эмульсией совместно с цементом. Песчаные смеси могут быть составлены из природного песка и минераль­ного порошка или из природного песка и отсевов дробления гранитных или извест­няковых пород. В качестве минеральных порошков можно использовать матери­алы, предусмот­рен­ные ГОСТ 9128-84*.

Слои из смесей, обработанных двумя вяжущими, обладают меньшей жесткостью, большей водо- и морозостойкостью, чем из песчаных смесей, укрепленных одним цементом. Наличие в этом материале битума увеличивает его устойчивость против усадочных и температурных напряжений. По сравнению с битумоминеральными песчаными смесями смеси, обработанные двумя вяжущими, отличаются большей прочностью и модулем упругости.

Введение в смесь цемента позволяет не только получить материал с более высо­кими прочностными показателями, но и в значительной мере ускоряет формирова­ние эмульсионно-минеральных смесей и делает формирование в меньшей степени зависимым от погодных условий.

6.7.2.      Песчаные смеси, полученные способом обработки двумя вяжущими — битумной эмульсией и цементом, рекомендуются для устройства оснований на дорогах II-V категорий и покрытий на дорогах IV категории.

6.7.3.      Для устройства оснований пригодны песчаные смеси, содержащие пески любой крупности.

6.7.4.      Для устройства покрытий рекомендуются песчаные смеси, зерновой состав которых соответствует требованиям ГОСТ 9128-84*.

6.7.5.      Эмульсии применяют прямого типа, анионные или катионные классов ЭБА-3, ЭБК-3, приготовляемые из битумов БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200. Количество эмульсии зависит от состава смеси, назначения слоя в дорожной одежде и ориентировочно составляет (в пересчете на битум) для оснований 5-6%, для покрытий 6-7%.

6.7.6.      Цемент применяют марки 400, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 10178-85. Содержание свободной извести в цементе не ограничивается. Количество цемента зависит от зернового состава смесей и подбирается в соответ­ствии с требованиями пп. 7.2.1.-7.2.9..

6.7.7.      Приготовление смеси производится согласно пп. 6.4.8.-6.4.10..

6.7.8.      Производство работ по устройству конструктивных слоев из песчаных смесей производится в соответствии с пп. 6.6.12.-6.6.18..

При производстве работ в жаркую сухую погоду свежеуложенный и уплотнен­ный слой смеси, содержащий цемент, необходимо предохранить от быстрого испарения воды, разлив по поверхности битумную эмульсию из расчета 0,8—1 л/м2 и присыпав песком. Движение по свежеуложенному и уплотненному слою откры­вают сразу, запрещая длительные остановки транспортных средств в течение первых двух суток.

6.7.9.      Покрытие по основанию из песка, укрепленного битумной эмульсией и цементом, устраивают при сухой теплой погоде через 2-3 сут, при прохладной — через 5 — 7 сут.

6.8. Устройство дорожных одежд из эмульсионно-минеральных смесей

способом смешения на дороге

6.8.1.      Способом смешения на дороге обрабатывают щебеночные, гравийные, щебеночно-гравийные, гравийно-песчаные и песчаные смеси. При этом способе нельзя обеспечить высокую точность дозирования вяжущего и активной добавки, а также равномерность перемешивания материалов, что обусловливает более низ­кое качество работ, чем при приготовлении смесей в установке.

6.8.2.      Способ смешения на дороге применяют для устройства конструктивных слоев дорожных одежд на дорогах IV и V категорий. Зерновой состав смесей должен отвечать требованиям пп. 6.4.1., 6.5.3., 6.6.1., 6.7.4..

6.8.3.      Свойства эмульсионно-минеральных смесей должны отвечать требованиям таблица 8 или 9.

6.8.4.      Для обработки смесей применяют эмульсии классов ЭБА-3, ЭБК-3. Для обеспечения водоустойчивости щебеночно-песчаных, гравийно-песчаных и песчаных смесей в минеральный материал перед обработкой его анионной эмуль­сией вводят 1-2% извести-пушонки. При обработке гравийно-песчаных и песчаных смесей эмульсией совместно с цементом известь не применяют.

6.8.5.      Количество эмульсии (в пересчете на битум) ориентировочно составляет: для щебеночных и гравийных крупнозернистых смесей 3,5-4,5%, среднезернистых 4,5-5%, мелкозернистых 4,5-6%; песчаных 5-6%. Количество цемента назначают в соответствии с пп. 7.2.1.-7.2.9.

6.8.6.      Требуемая влажность минеральных материалов перед смеше­нием с эмуль­сией зависит от температуры воздуха во время производства работ. В сухую ветре­ную погоду при температуре воздуха выше 15 °С щебеночные и гравийные матери­алы увлажняют до 5-7%; влажность щебеночно-песчаных, гравийно-песчаных и песчаных смесей должна быть выше оптимальной на 1-2%. В прохладную погоду минеральные материалы смешивают с эмульсией при естественной влажности.

6.8.7.      Для перемешивания щебеночных, гравийных, щебеночно-песчаных и гравийно-песчаных смесей используют автогрейдеры; для перемешивания песча­ных — фрезу или автогрейдер.

Длину захватки при строительстве дорожного покрытия способом смешения на дороге с применением эмульсии назначают с учетом производительности смеситель­ных машин, условий доставки эмульсии, погоды. Ранней весной и поздней осенью, когда обеспечена естественная влажность смеси и производится непрерывное снабжение эмульсией, длина захватки может быть до 1,5 км.

При ограниченных возможностях доставки эмульсии и в жаркую сухую погоду при необходимости искусственного увлажнения длину захватки сокращают до 400 — 500 м.

6.8.8.      Минеральный материал вывозят на полотно дороги, вносят, если требуется, гранулометрические добавки, тщательно перемеши­вают, затем добавляют известь, распределяя ее специальными приспособлениями или сельскохозяйственными машинами для внесения удобрений. После этого минеральный материал снова тщательно перемешивают.

6.8.9.      При смешении материалов автогрейдером эмульсию разли­вают автогудро­натором за несколько приемов, тщательно перемешивая смесь после каждого розлива. На участках с продольным уклоном выше 30% во избежание стекания эмульсии уменьшают норму розлива, соответственно увеличивая количество приемов.

6.8.10.  Перемешивание минеральных материалов с эмульсией на захватке должно заканчиваться за один рабочий день. Переувлаж­ненную смесь необходимо оставить в валике для просушивания. В прохладную погоду смесь можно хранить в валике несколько дней.

6.8.11.  Смеси следует уплотнять катками на пневматических шинах, при их отсут­ствии — катками с металлическими вальцами.

6.8.12.  Движение транспортных средств по уплотненному участку открывают сразу, регулируя его по ширине проезжей части и в течение 1-2 сут ограничивая скорость 30-40 км/ч.

6.8.13.  Работы по устройству конструктивных слоев из материалов, обрабатыва­емых способом смешения на дороге, следует заканчивать за 15-20 сут до наступле­ния периода с дневной температурой воздуха менее 10 °С и осенних дождей.

6.8.14.  Покрытие или поверхностную обработку разрешается устраивать после формирования эмульсионно-минеральных смесей, т.е. через 3-5 сут при теплой сухой погоде и через 7-12 — при прохладной.

 

6.9. Устройство конструктивных слоев дорожных одежд

способом пропитки

6.9.1.      Покрытие и основание по способу пропитки устраивают с применением эмульсий марок ЭБК-2, ЭБА-2, ЭБК-3. При применении анионных эмульсий работы выполняют при температуре воздуха не ниже 15 °С. Работы с катионными эмульси­ями можно проводить при температуре воздуха не ниже 10 °С.

6.9.2.      Эмульсии, используемые для устройства конструктивных слоев способом пропитки, должны выдерживать испытание на водоустойчивость пленки в соответ­ствии с ГОСТ 52128-2003. Испытания проводят на конкретном щебне, предназначен­ном для пропитки.

6.9.3.      Щебень применяют изверженных и осадочных пород, имеющий марку не ниже 600. В зависимости от толщины устраиваемого слоя максимальный размер щебня должен быть от 40 до 70 мм. На каждые 100 м2 расходуется от 10 до 8 м3 щебня. Нормы расхода устанавливают исходя из проектной толщины слоя с учетом коэффициента уплотнения, принимаемого равным 1,25—1,3.

6.9.4.      Длину участка выбирают с таким расчетом, чтобы весь цикл работ выполнять за одну смену. Количество эмульсии, необходимое для пропитки, зависит от толщины слоя и назначается из расчета 0,7-0,8 л/м2 (в пересчете на битум) на каждый сантиметр толщины слоя в уплотненном состоянии.

6.9.5.      При устройстве конструктивного слоя способом пропитки соблюдают следующий порядок работ:

  • первая россыпь щебня фракции 40-70 мм;
  • уплотнение за 5-6 проходов по одному следу катка массой 5-6 т;
  • вторая россыпь щебня фракции 25-40 мм из расчета 0,8-1 м3/100 м2 (расклинка);
  • уплотнение за 6-8 проходов по одному следу катка массой 5-6 т;
  • первый розлив эмульсии из расчета примерно 50% общей ее нормы;
  • третья россыпь щебня размером 10-20 (15-25) мм из расчета 0,5-0,6 м3/ 100 м2 сразу после розлива эмульсии до ее распада;
  • уплотнение за 4-6 проходов по одному следу катка массой 8-10 т;
  • второй розлив эмульсии;
  • четвертая россыпь щебня 5-10 (3-15) мм из расчета 0,4-0,5 м3 /100 м2 сразу после розлива эмульсии до ее распада;
  • уплотнение за 4-6 проходов по одному следу катка массой 8—10 т. При устройстве оснований последнюю фракцию применять не следует, за исключе­нием тех случаев, когда оно при стадийном строительстве некоторое время выпол­няет функции покрытия.

6.9.6.      При толщине конструктивного слоя менее 8 см применяют только три последние фракции. Последовательность всех операций соответствует указанной в п. 6.9.5. Количество проходов катка после каждой россыпи щебня может быть уменьшено на 1-2.

6.9.7.      Движение по слою, устроенному с применением анионных эмульсий, открывают через 1-3 сут в зависимости от погодных условий, ограничивая ско­рость транспорта 30 км/ч. При использовании катионной эмульсии срок формиро­вания слоя сокращается до нескольких часов.

6.9.8.      Устройство покрытий способом пропитки анионными эмульсиями должно быть закончено за месяц до наступления осенних дождей. Для катионных эмульсий этот срок может быть сокращен до 5-7 сут.

6.9.9.      Поверхностную обработку или покрытие по слою пропитки устраивают через 10-15 сут, если пропитка выполнена анионными эмульсиями, и через 3-5 сут — при пропитке катионными эмульсиями.

6.9.10.  Оценка качества устройства слоя выполняется согласно СНиП 3.06.03—85.

6.10. Устройство поверхностной обработки покрытий

6.10.1.  Поверхностную обработку покрытий устраивают на новых асфальтобетон­ных, различных видах черных и цементобетонных покрытиях, а также на покрыти­ях, бывших в эксплуатации, для обеспечения необходимого коэффициента сцепле­ния колеса автомобиля с поверхностью покрытия, а также для увеличения срока службы покрытий.

При устройстве конструктивных слоев из пористых, высокопорис­тых асфальто­бетонов, из черного щебня, эмульсионно-минеральных смесей, дегтеминеральных смесей и других поверхностная обработка является также защитным слоем, предо­храняющим конструктивные слои от деформативного износа при проезде авто­транспорта и проникновения в них атмосферных осадков.

6.10.2.  На асфальтобетонных и других черных покрытиях устраивают, как прави­ло, одиночную поверхностную обработку. На цементобетон­ных покрытиях применяют двойную поверхностную обработку.

6.10.3.  Работы по устройству поверхностной обработки с использова­нием анион­ной эмульсии следует проводить при температуре воздуха не ниже 15 °С, с исполь­зованием катионной — не ниже 5 °С.

6.10.4.  При выборе способа устройства поверхностной обработки покрытий необходимо учитывать ее назначение, условия движения на дороге, климатические условия района строительства, имеющиеся материалы и средства механизации. 

6.11. Устройство поверхностной обработки с использованием фракционированного щебня

6.11.1.  Поверхностная обработка фракционированным щебнем устраивается преимущественно для обеспечения требуемого коэффициента сцепления на участ­ках дорог с опасными и затрудненными условиями движения.

6.11.2.  При устройстве поверхностной обработки фракционирован­ным щебнем следует применять щебень из трудношлифуемых изверженных и метаморфических горных пород марки не ниже 1200 фракций 5-10, 10-15, 15-20 мм с преимущест­венно кубовидной формой зерен. Щебень должен быть чистым, не содержащим пыли и глины.

6.11.3.  При устройстве поверхностной обработки фракционирован­ным щебнем следует применять преимущественно катионные эмульсии класса ЭБК-1, ЭБК-2, а также эмульсии анионные класса ЭБА-1, ЭБА-2.

Эмульсии должны выдерживать испытание на сцепление пленки вяжущего со щебнем по ГОСТ 52128-2003.

При устройстве поверхностной обработки с применением катионных битумных эмульсий следует использовать щебень, необработанный предварительно органичес­ким вяжущим, при использовании анионных эмульсий — преимущественно черный щебень.

6.11.4.  Для приготовления битумных эмульсий следует применять битумы марок БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200.

Для приготовления битумных эмульсий, используемых для устройства поверх­ностных обработок на дорогах с большой грузонапряженностью, с движением преимущественно грузовых автомобилей, а также в районах с резко континенталь­ным климатом, рекомендуется применять полимерно-битумное вяжущее.

6.11.5.  Расход эмульсии и щебня должен соответствовать нормам, установлен­ным в таблице6

6.11.6.  Одиночную поверхностную обработку фракционированным щебнем с использованием битумных эмульсий производят в следующем порядке:

  • очистка и ремонт обрабатываемой поверхности;
  • розлив эмульсии по покрытию в количестве 30% нормы;
  • распределение щебня в количестве 70% нормы;
  • розлив остального количества эмульсии (70%);
  • распределение остального количества щебня (30%) ;
  • укатка.

6.11.7.  Очистку обрабатываемой поверхности от пыли и грязи осуществляют механическими щетками, а при сухой жаркой погоде смачивают водой непосред­ственно перед распределением эмульсии.

6.11.8.  Розлив эмульсии производят автогудронатором. Для равномерного розлива эмульсии необходимо обеспечить бесперебойность действия сопел, равно­мерность работы насоса и требуемую скорость перемещения гудронатора.

Температуру и концентрацию эмульсии следует устанавливать в зависимости от погодных условий. При температуре воздуха ниже 20°С следует применять эмуль­сии с концентрацией битума 55-60% и температурой 40-50°С. При температуре воздуха выше 20 °С подогревать эмульсию не следует, а концентрация битума может быть снижена до 50%.

14

Примечание. При применении черного щебня нормы расхода вяжущего снижаются на 20 — 25%.

 

Чтобы не допустить стекания эмульсии с покрытия, необходимо контролировать ее вязкость, которая должна быть в пределах 15-30 с.

6.11.9.  Распределение щебня производят самоходным распредели­телем, автомо­билем-самосвалом с навесным приспособлением или другим механизмом, обеспе­чивающим равномерное распределение щебня. Механизм, распределяющий щебень, должен двигаться не далее 20 м от автогудронатора и рассыпать щебень перед собой, наезжая колесами на щебень, а не на слой эмульсии.

6.11.10.                     Слой поверхностной обработки уплотняют за 3-4 прохода легкого (6-8 т) катка, приурочивая эту операцию к началу распада эмульсии. Более тяже­лые катки (10 т) допускаются только при использовании очень прочного щебня, например базальтового. Рекомендуются катки на пневматических шинах.

6.11.11.                     В течение первых дней эксплуатации необходимо осуществлять уход за слоями поверхностной обработки. Не закрепившийся щебень должен быть удален с покрытия не позднее суток после открытия движения. Скорость движения авто­мобилей ограничивают до 40 км/ч и регулируют по ширине проезжей части. При использовании анионных эмульсий движение транспортных средств закрывают на сутки для формирования слоя.

6.12. Устройство поверхностной обработки с использованием эмульсионно-минеральных смесей

6.12.1.  Для устройства поверхностной обработки покрытий следует применять эмульсионно-минеральные смеси литой консистенции, состоящие из минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка), водного раствора ПАВ и катионной битумной эмульсии.

6.12.2.  Поверхностную обработку из щебеночных эмульсионно-минеральных смесей следует устраивать для обеспечения требуемого коэффициента сцепления на участках дорог с опасными и затрудненными условиями движения, а из песча­ных эмульсионно-минеральных смесей — на участках дорог с затрудненными и легкими условиями движения, и в качестве защитного слоя.

6.12.3.  Минеральная часть эмульсионно-минеральных смесей, используемых для устройства поверхностных обработок, подбирается по принципу плотных и состоит для щебеночных смесей из щебня фракции 5-10 или 5-15 мм, дробленого или смеси природного и дробленого песков и минерального порошка; для песчаных — из дробленого или смеси дробленого и природного песков фракции 0-5 мм и минерального порошка.

Количество щебня и соотношение природного и дробленого песков в смесях выбирается в зависимости от их зерновых составов и требуемого коэффициента сцепления. Минеральный порошок необходимо добавлять в смесь в таком количе­стве, чтобы общее содержание частиц мельче 0,071 мм было в пределах 5-15%. Кроме вышеуказанных минеральных материалов в литых эмульсионно-минераль­ных смесях могут быть использованы портландцемент, гашеная известь, цементная пыль, зола-унос и др.

Кривые зерновых составов эмульсионно-минеральных смесей приводятся на рисунке 6.

6.12.4.  Для приготовления эмульсионно-минеральных смесей следует использо­вать щебень из трудношлифуемых метаморфических горных пород марки не ниже 1000 с преимущественно кубовидной формой зерен (ГОСТ 8267-82), дробленые пески из изверженных горных пород прочностью не ниже 1000, природ­ные пески (ГОСТ 8736-77) и минеральный порошок, отвечающий требованиям ГОСТ 16557-78.

6.12.5.  Для эмульсионно-минеральных смесей следует использовать катионные битумные эмульсии. Массовая доля битума с эмульгатором должна быть 50-55%.

6.12.6.  Необходимым компонентом эмульсионно-минеральных смесей является так называемая вода предварительного смачивания минеральных материалов, которая представляет собой раствор ПАВ и предназначается для регулирования времени распада эмульсии.

В качестве ПАВ рекомендуется использовать четвертичные соли аммония (например, алкилтриметиламмоний хлорид — АТМ) в количестве 0,1-0,6% или адгезионную битумную присадку БП-3 в количестве 0,5-1,0% к массе воды. Возможно использование и других ПАВ катионного типа.

При использовании четвертичной соли аммония ее растворяют в горячей воде (60—70 °С) при перемешивании. После остывания раствор готов к употреблению.

БП-3 добавляют в горячую воду вместе с соляной кислотой в соотношении 1:0,5 и оставляют на сутки. Затем тщательно перемешивают.

Расход воды предварительного смачивания определяют в лаборатории на конкретных материалах и уточняют на месте работ с учетом влажности минераль­ных материалов и их температуры. Ориентировочно он составляет 6-8% массы минеральных материалов.

6.12.7.  Рекомендуемые составы эмульсионно-минеральных смесей приведены в Таблице 7.

6.12.8.  Особенностью технологии устройства поверхностных обработок с исполь­зованием эмульсионно-минеральных смесей является необходимость обеспечения заданного времени распада эмульсии в смеси, т.е. времени от момента приготовле­ния смеси до потери его подвижности.

6

7

Рис. 6. Кривые зернового состава эмульсионно-минеральных смесей литой консистенции

А - щебеночных,

Б - песчаных

Распад эмульсии должен произойти немедленно после распределения смеси по поверхности покрытия. При более быстром распаде смесь преждевременно загустеет в машине и станет неудобоукладываемой, при более медленном — возникает опасность стекания жидкой смеси с поверхности покрытия или ее расслоения.

15

Время распада эмульсии в смеси зависит от целого ряда факторов: минералогического и зернового составов минеральной части, состава эмульсии, природы эмульгатора, соотношения компонентов в смеси, температуры и влажности. По условиям технологии производства работ это время должно составлять от 40 с до 2 мин. Его оценивают в лаборатории при проектировании состава смеси.

Методика оценки времени распада эмульсии дана в п. 9.

6.12.9.  Время распада эмульсии в смеси можно регулировать двумя способами: изменением концентрации ПАВ в воде предварительного смачивания и изменением вида минерального порошка.

Увеличение времени распада эмульсии достигается за счет увеличения ПАВ в воде смачивания и использования в качестве минерального порошка портландцемента.

Уменьшение времени распада достигается за счет уменьшения содержания ПАВ в воде смачивания, использования минерального порошка, активированного анионным ПАВ.

6.12.10.                     Устройство слоев поверхностной обработки из эмульсионно-минеральных смесей осуществляется однопроходной машиной, выполняющей операции приготовления смеси и ее распределения по покрытию слоем 5 — 10 мм для песчаных смесей и 10 — 15 мм для щебеночных.

Технологическая схема машины приведена на рисунке 7.

8

Рис.7. Технологическая схема машины для приготовления и распределения эмульсионно-минеральных смесей литой консистенции:

1 — дробленый песок; 2 — природный песок; 3 — минеральный порошок; 4 — вода предварительного смачивания; 5 — эмульсия; 6 — транспортер; 7 — мешалка; 8 — заслонка; 9 — распределитель; 10 – смесь

Технология приготовления смесей следующая: в смеситель при непрерывном перемешивании подают минеральные материалы, воду предварительного смачивания (перемешивание производят до однородного увлажнения), затем подают эмульсию.

Одним из важнейших моментов в перемешивании является однородность перемешивания минеральных составляющих с водой смачивания, которая определяется визуально. Подача эмульсии в смеситель осуществляется только после того, как будет обеспечено полное равномерное смачивание минеральных материалов.

Готовую эмульсионно-минеральную смесь распределяют при непрерывном движении машины по предварительно очищенному и обработанному водой покрытию.

Распределенная смесь быстро формируется и дальнейшее уплотнение ее катками не требуется.

6.12.11.                     Движение транспортных средств можно открывать через 2-3 ч после окончания строительных работ. Скорость движения ограничи­вают до 40 км/ч в течение 1 — 2 сут.

6.13. Устройство поверхностной обработки покрытий с использованием битумных шламов 

6.13.1.  Битумные шламы являются разновидностью эмульсионно-минеральных смесей литой консистенции и представляют собой смесь минеральных материалов (щебень, песок, минеральный порошок), воды и битумной пасты.

6.13.2.  Требования к битумным шламам, исходным материалам, проектирование составов, технологии приготовления битумных шламов и правила производства работ должны соответствовать ВСН 27-76 Минавтодора РСФСР «Технические указания по применению битумных шламов для устройства защитных слоев на автомобильных дорогах».

6.14. Уход за свежеуложенным цементобетоном и цементогрунтом

6.14.1.  Для ухода за цементобетоном и цементогрунтом в качестве пленкообра­зующего материала рекомендуется использовать анионные эмульсии классов ЭБА-1, ЭБА-2. В жаркие дни с температурой воздуха более 25°С разрешается при­менять эмульсии ЭБА-3. Эмульсии должны иметь вязкость 15-20 с.

6.14.2.  Эмульсию наносят на поверхность бетона немедленно после его укладки. Машины для распределения эмульсии входят в комплект, применяемый для строи­тельства цементобетонных покрытий. Целесообразно применять свежеприготовлен­ную эмульсию, имеющую температуру 40-60 °С.

6.14.3.  При строительстве слоев дорожных одежд из цементогрунта эмульсию распределяют автогудронатором немедленно после окончания уплотнения слоя,

6.14.4.  Расход эмульсии для ухода за цементобетоном и цементогрунтом состав­ляет 500-800г/м2.

6.14.5.  В солнечные жаркие дни с температурой воздуха более 25 °С пленку эмульсии на цементобетонном покрытии необходимо осветлять.

6.15. Укрепление откосов насыпей и выемок

6.15.1.  Одним из способов укрепления откосов для предохранения от выветрива­ния и размыва является обработка их битумной эмульсией в комплексе с предва­рительным посевом трав или без него. На поверхности откоса эмульсия образует пленку битума толщиной около 0,5 мм, временно предохраняющую грунт от выветривания, размыва или высыхания, что благоприятствует прорастанию семян и укреплению корневой системы травы.

6.15.2.  Порядок производства работ по укреплению откосов: планировка отко­сов, посев трав и внесение удобрений, поливка водой (при недостаточной влажнос­ти грунта), уплотнение откоса легким навесным катком, розлив эмульсии. Для этого вида работ используют анионные эмульсии ЭБА-3 с различной концентрацией битума. При укреплении откосов большой крутизны и из глинистых грунтов следует применять эмульсии ЭБА-3 с содержанием в ней битума 50—55%, при некрутых и песчаных откосах — эмульсию с концентрацией битума 40-50%.

6.15.3.  Эмульсию разливают в количестве 0,6-0,8 л/м2 автогудронатором с удлиненной в одну сторону распределительной трубой. Сопла распределительной трубы, расположенные над проезжей частью, закрывают заглушками. При обработке откосов и насыпей высотой до 1 м удлиненную часть распределительной трубы располагают над откосом горизонтально, при большей высоте насыпи трубы поворачивают параллельно откосу.

Для укрепления откосов высоких насыпей и глубоких выемок и в других слож­ных условиях следует применять специальные приспособления для распределения эмульсии.

6.16. Закрепление песков в верхнем слое земляного полотна

6.16.1.  При строительстве дорог в районах песчаных пустынь IV и V дорожно-климатических зон возможность проезда построечного транспорта по земляному полотну из мелких одномерных песков обеспечивается закреплением их в верхнем слое эмульсией.

6.16.2.  Для закрепления используют катионные или анионные эмульсии классов ЭБК-3, ЭБА-3. Непосредственно перед началом работ эмульсию разбавляют водой или раствором эмульгатора до 30%‑й концентрации битума. Возможность разбавле­ния эмульсии водой необходимо проверять каждый раз при смене источника водоснабжения. Эмульсию разливают по земляному полотну автогудронатором в количестве 1-1,5 л/м2.

6.17. Закрепление подвижных песков

6.17.1.  В районах песчаных пустынь IV и V дорожно-климатических зон во избежание заноса автомобильных дорог песком необходимо закреплять подвижные формы рельефа в пределах защитной полосы. Закрепление включает следующие операции: посев семян пустынных трав, боронование засеянной площади для заглубления семян до 2-5 см и розлив эмульсии.

Эмульсия, проникая в песок на глубину от 5 до 20 мм, создает защитный слой, предохраняющий в течение 2-3 лет поверхность песков от эрозионного действия ветропесчаного потока и не препятствует прорастанию семян.

6.17.2.  Пески закрепляют анионными эмульсиями класса ЭБА-3, приготовленными на битуме марок БНД 200/300 или БНД 130/200. Непосредственно перед началом работ эмульсию разбавляют 2-6 частями воды, пригодность которой проверяют каждый раз при смене источника водоснабжения путем пробного разбав­ления небольшого объема эмульсии.

Комплект машин для розлива эмульсии состоит из тягача, разбрызгивателя и емкости для эмульсии. В качестве тягача используют гусеничный трактор, в качест­ве разбрызгивателя — дождевальные аппараты, мотопомпы или пожарные автомо­били. Емкость для эмульсии объемом 10-15 м3 устанавливают на пневмоколесную тележку, находящуюся в сцепе с трактором.

6.18. Подгрунтовка

Для подгрунтовки основания под асфальтобетонные покрытия применя­ют все виды прямых эмульсий. В прохладную и влажную погоду эмульсии целесо­образно подогревать до 50-60 °С. Эмульсии разливают автогудронатором. Норма розлива 0,5-0,6 л/м2 (из практики хватает 0,3 л/м2). После испарения воды на поверхности остается равномерная тонкая пленка битума, исключающая явление сдвига при уплотнении уложенного по ней слоя асфальтобетонной смеси и обеспечивающая хорошее сцепление между слоями.

 

6.19. Обеспылевание покрытий из неукрепленных материалов

6.19.1.  Для обеспылевания покрытия, находящегося в эксплуатации, счищают слой пыли, выравнивают профиль, планируют и увлажняют поверхность, затем разливают эмульсию из расчета 0,8-1,2 л/м2, рассыпают песок в количестве 5—10 кг/м2 и уплотняют слой несколькими проходами легкого катка.

6.19.2.  Для обеспылевания применяют анионные и катионные эмульсии классов ЭБА-3, ЭБК-3, приготовленные из битумов марок БНД 200/300, МГ 130/200 и МГ 70/130. Перед началом работ эмульсию разбавляют водой или раствором эмуль­гатора до 30%-й концентрации битума. Возможность разбавления эмульсии водой необходимо проверять каждый раз при смене источника водоснабжения. 

6.20. Ремонт покрытий

6.20.1.  Применение эмульсий взамен горячего битума упрощает технологию ремонта, позволяет проводить работы ранней весной, используя заранее приго­товленную смесь, и использовать влажные каменные материалы. Наиболее целе­сообразно применять для ремонта катионные битумные эмульсии особенно во влажное время года, так как они обеспечивают быстрое формирование и хорошее качество работ.

6.20.2.  Ремонт выполняют способом поверхностной обработки или пропитки, а также с использованием эмульсионно-минеральной смеси, приготовляемой непо­средственно в период ремонта или заготовляемой заранее и хранившейся в штабеле на базе. При приготовлении смесей соблюдают требования, изложенные в настоя­щем Пособии.

6.20.3.  Выбоины глубиной менее 2 см ремонтируют способом поверхностной обработки, применяя каменный материал, обработанный или не обработанный эмульсией. Расход каменного материала составляет около 20 кг/м2 на каждый сантиметр глубины выбоины. Ремонтируемую поверхность очищают от пыли и грязи, обрабатывают эмульсией и рассыпают каменный материал в количестве около 30% общего расхода. Затем разливают эмульсию из расчета 1,5 л/м2 при необработанном каменном материале или 0,8—1 л/м2 при обработанном и рассыпают оставшуюся часть материала.

6.20.4.  Выбоины, просадки и проломы глубже 2 см ремонтируют способом про­питки или смесью, обработанной эмульсией. При неблагоприятной погоде применя­ют смесь, предварительно обработанную эмульсией и выдержанную на складе не менее 3-5 сут.

При благоприятной погоде можно применять смесь, обработанную эмульсией непосредственно на месте работ в передвижной смесительной установке или на заводе.

Неровности глубиной 2-4 см ремонтируют в один прием, а более глубокие в два-три приема в зависимости от размера применяемого щебня. Расход каменных материалов при ремонте способом пропитки составляет около 20 кг/м2 и с приме­нением смеси — около 25 кг/м2 на каждый сантиметр глубины выемки. При ремон­те выбоин способом пропитки расход эмульсии составляет: 1,4-1,8 л/м2 на каж­дый сантиметр глубины выемки.

6.20.5.  Выемку заполняют с учетом коэффициента уплотнения, равного для холодных смесей 1,3-1,4, для щебня 1,25-1,3.

6.20.6.  После уплотнения легким катком или трамбовкой отремонтированный участок посыпают песком, чтобы исключить налипание частиц смеси на колеса автомобилей. Окончательное уплотнение отремонтированных участков происхо­дит под движением транспортных средств.

ПОДБОР СОСТАВОВ, ИСПЫТАНИЕ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

7.1. Подбор состава щебеночных и гравийных смесей, обработанных эмульсией

7.1.1.      При подборе состава эмульсионно-минеральных смесей назначают состав минеральной части смеси, устанавливают оптимальное количество битума (эмуль­сии) и влажность смеси, определяют свойства образцов из смеси подобранного состава.

7.1.2.      Минеральная часть смесей подбирается в соответствии с кривыми зерновых составов (см. рисунки 2, 4, 5).

7.1.3.      Оптимальное количество вяжущего подбирают в два этапа. Сначала подби­рают оптимальное количество битума так, как это рекомендуется для горячих смесей, т.е. приготавливают смеси принятого зернового состава с различным содер­жанием битума. Битум применяют тот же, что и для приготовления эмульсий. Из каждой смеси изготавливают десять образцов и определяют физико-механичес­кие свойства в соответствии с ГОСТ 12801-84 «Смеси асфальтобетонные дорож­ные аэродромные и асфальтобетон. Методы испытания.» За оптимальное принима­ют то количество битума Бо (%   массы минеральных материалов), при котором показатели физико-механических свойств образцов имеют оптимальные значения. Оптимальное количество эмульсии рассчитывают по формуле (1)

где К — рабочая концентрация эмульсии, %.

7.1.4.      Затем проверяют свойства эмульсионно-минеральной смеси с этим количест­вом вяжущего.

Влажность минеральных материалов перед их смешением с эмульсией назначают в пределах 2-5% массы минеральных материалов. Эта влажность должна обеспе­чить равномерное распределение эмульгированного битума в смеси. Больший процент влажности назначают для смесей, содержащих большое количество частиц мельче 0,071 мм,

Смеси приготовляют, соблюдая следующий порядок объединения материалов. Равномерно перемешивают взятые в нужном соотношении щебень (гравий), песок и минеральный порошок, увлажняют и снова перемешивают, добавляют известь (1,5-2%), если это требуется, и всю смесь тщательно перемешивают; затем добав­ляют расчетное количество эмульсии и перемешивают до получения однородной массы. Для приготовления смесей рекомендуется использовать лабораторные мешалки. Допускается приготовлять смеси вручную.

7.1.5.      Из каждой смеси на гидравлическом прессе изготовляют по 12 образцов. Формы отличаются от аналогичных форм для изготовления образцов из горячих смесей несколько большим зазором между полым цилиндром и вкладышем для обеспечения оттока воды при формовании образца. Нагрузку на образец посте­пенно доводят до 30 МПа и выдерживают в течение 3 мин.

7.1.6.      Образцы испытывают через 14 сут хранения на воздухе в комнатных усло­виях при температуре 18-22 °С. Из трех смесей выбирают ту, свойства образцов из которой соответствуют требованиям таблицы 8.  

16

Примечания: 1. К гравийным смесям требования снижаются на 15%. 2. Тре­бования к свойствам образцов из смесей, приготовляемых смешением на дороге, снижаются на 20%. 3. Перед испытанием на сжатие образцы термостатируюот в воз­душной среде в течение 2 ч при температуре 20 °С. Водонасыщение определяют после 30 мин выдерживания образцов в вакуум-приборе при остаточном давлении 10—15 мм рт.ст. и 30 мин в том же сосуде при нормальном давлении. 5. Длитель­ному водонасыщению (15 сут) подвергают образцы на 14-е сут после их изготовле­ния с предварительным насыщением водой в вакууме в течение 30 мин. 6. Коэффи­циент водостойкости для смесей на обратных эмульсиях должен быть не менее 0,9; набухание — не более 0,8. 7. Требования к грунтам, укрепленным битумными эмульсиями, см. СНиП 2.05.02-85.

7.2.   Подбор состава гравийных, гравийно-песчаных и песчаных смесей, обработанных эмульсией и цементом

7.2.1.      При подборе составов смесей, обрабатываемых двумя вяжущими, опреде­ляют количество битума (эмульсии) и содержание цемента.

7.2.2.      Оптимальное количество битума определяют по максимальной прочности образцов из смесей, приготовленных горячим способом. Для этого приготовляют несколько смесей выбранного зернового состава, содержащих различное количест­во битума (в пределах, рекомендуемых п. 6.6.6.). Битум применяют тот же, что и для приготовления эмульсии. Из горячих смесей на гидравлическом прессе изготов­ляют по три образца под нагрузкой 30 МПа (300 кг/см2).

Температуру нагрева минеральных материалов и битума при приготовлении смеси, а также температуру смеси для образцов следует принимать в соответствии с ГОСТ 12801-84. На следующие сутки определяют прочность образцов при сжатии при температуре 20 °С. За оптимальное принимают то содержание битума в смеси, которому соответствует максимальная прочность образцов.

7.2.3.      Оптимальное количество эмульсии рассчитывают по формуле (1).

7.2.4.      Для определения содержания цемента приготовляют две-три смеси с опти­мальным количеством эмульсии и различным содержа­ни­ем цемента (п. 6.6.8.). Соблюдают следующий порядок приготовления смеси. Взвешивают воздушно-сухие минеральные материалы, увлажняют их 3-5% воды (большее количество воды для смесей с большим содержанием мелких частиц), добавляют необходимое количество цемента и перемешивают. Затем тщательно перемешивают с оптималь­ным количеством эмульсии. Для приготовления смесей рекомендуется использо­вать лабораторные мешалки.

7.2.5.      Из свежеприготовленной смеси на гидравлическом прессе формуют 9 образцов под нагрузкой 30 МПа. Образцы хранят в плотно закрывающейся эмали­рованной кастрюле или ведре, под крышку которых подкладывают влажную ткань. Показатели физико-механических свойств образцов на 28-е сутки должны отвечать требованиям таблицы 9.

7.2.6.      Предел прочности при сжатии определяют при скорости деформирования образца 3 мм/мин. Перед испытанием образец в течение 2 ч термостатируют на воздухе при температуре 20 °С.

7.2.7.      Водонасыщение в вакууме определяют после вакуумирования образцов в течение 30 мин (ГОСТ 12801-84). Для этих же образцов определяют набухание.

7.2.8.      Коэффициент водостойкости вычисляют как отношение прочности образца после водонасышения к прочности сухого образца.

7.2.9.      Переменному замораживанию и оттаиванию подвергают образцы в 28-суточном возрасте, предварительно насыщенные водой в соответствии с п. 7.2.7.

17

Под одним циклом понимают выдерживание образца в течение 4 ч при температуре -15°С с последующим оттаиванием в воде в течение 4 ч. Морозостойкость оценива­ют коэффициентом, который вычисляют как отношение прочности образца после 25 циклов замораживания-оттаивания к прочности образца при 20 °С в 28-суточном возрасте.

Контроль качества работ

8.1.  При производстве работ контролируют: качество приготовления смесей, устройство конструктивного слоя, качество готового слоя.

8.2.  При приготовлений смеси проверяют качество исходных материалов и перемешивания, а также качество готовой смеси.

Один раз в смену контролируют точность дозирования минеральных материалов и эмульсии.

8.3.  У щебня, гравия, песка 1 раз в 2-3 смены определяют зерновой состав и влажность.

8.4.  В каждой новой партии эмульсии определяют содержание битума.

8.5.  Марку цемента и активность извести принимают по заводскому паспорту или определяют в центральной лаборатории.

8.6.  Для контроля качества смеси отбирают пробы готовой смеси (одну-две в смену), из которых изготовляют образцы и испытывают их в соответствии с пп. 7.1.5., 7.1.6., 7.2.5.-7.2.9.. Показатели свойств образцов должны соответствовать требованиям таблиц 8 или 9.

8.7.  Качество готового слоя оценивают по физико-механическим показателям кернов или вырубок, которые отбирают не ранее чем через 30 сут после устрой­ства слоя и открытия по нему движения из расчета две пробы на 1 км.

Образцы, взятые из покрытия, испытывают в переформованном и непереформо­ванном состояниях. Керны (вырубки), взятые из слоя, устроенного с применением эмульсии и цемента, испытывают только в непереформованном состоянии.

Вырубку или керн разделяют по слоям и каждый слой испытывают отдельно.

От вырубки отрубают три образца с ненарушенной структурой по 200—400 г каждый. Образцы должны быть без трещин и иметь форму, приближающуюся к кубу или прямоугольному параллелепипеду с размером сторон 5-10 см. Для непереформованных образцов определяют среднюю плотность, водонасыщение н набухание. Оставшуюся часть вырубки подогревают при тщательном переме­шивании и приготовляют из нее образцы. Температура нагрева смеси и нагрузка на образец при его изготовлении должны быть такими же, как при подборе состава смесей.

8.8.  Уплотнение покрытия оценивают коэффициентом, который вычисляют как отношение средней плотности образцов из покрытия  (кернов или вырубок) к средней плотности образцов, переформованных из тех же кернов или вырубок .(2)

Коэффициент уплотнения должен быть не менее 0,97. Меньшая величина коэф­фициента свидетельствует о том, что покрытие недостаточно уплотнено. О степени уплотнения конструктивного слоя из материала, обработанного эмульсией и цементом, судят, сравнивая величины средней плотности вырубок (кернов) и лаборатор­ных образцов, изготовляемых из этих смесей при подборе состава.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ РАСПАДА ЭМУЛЬСИИ В СМЕСИ

Из минеральных материалов, предназначенных для применения, проектируют состав смеси в соответствии с рекомендациями таблицы 7 и п. 6.12.3..

В фарфоровую чашку вместимостью 250-300 мл в соответствии с подобранным составом взвешивают компоненты смеси из расчета общего количества смеси 100 г. Учитывая рекомендации п. 6.12.6., приготовляют воду предварительного смачива­ния. Смеси минеральных материалов увлажняют водой предварительного смачива­ния и тщательно перемешивают. Количество воды назначают в пределах 6-8% массы минерального материала.

В стеклянный стакан или другую, стеклянную или фарфоровую посуду отвеши­вают битумную эмульсию, назначая ее количество в соответствии с рекомендаци­ями таблицы 7. В увлажненную смесь вливают эмульсию, включают секундомер и начинают вручную перемешивать минеральный материал с эмульсией. Периодически, через каждые несколько секунд, чашку со смесью наклоняют, оценивая ее подвиж­ность и фиксируют по секундомеру момент, когда смесь теряет текучесть

За время распада эмульсии в смеси принимается время в секундах от момента введения битумной эмульсии в минеральные материалы до момента потери теку­чести смеси.

Транспортирование и хранение

10.1.        Эмульсии битумные дорожные транспортируют в цистернах, автогудронаторах, битумовозах и металлических бочках.

10.2.        Эмульсию следует хранить в цистернах или других цилиндрических металлических емкостях. Емкости для хранения должны быть чистыми, без остатков эмульсии, битума, горюче-смазочных материалов и других материалов кислого и щелочного характера.

10.3.        Не допускается сливать в одну емкость эмульсии разного состава. С целью предотвращения загрязнения битумной эмульсии и испарения из нее воды емкости для хранения эмульсии должны плотно закрываться.

10.4.        Температура эмульсии при хранении должна быть не ниже 5 °С.

Хранилища для эмульсий емкостью более 1 м3 следует оснащать приспособлением для перемешивания.

При длительном (в течение более двух недель) хранении допускается некоторое расслоение эмульсии, т.е. изменение содержания вяжущего в эмульсии по высоте емкости без образования не размешиваемых комков и сгустков. В этом случае перед выкачиванием из хранилища эмульсию следует тщательно перемешать до однородного состояния.

10.5.        При заполнении емкостей транспортных средств эмульсию следует пропускать через сетчатый фильтр с квадратными отверстиями размером 2,5 мм по ГОСТ 6613.

Гарантии изготовителя

11.1.        Предприятие-изготовитель гарантирует качество поставляемой эмульсии требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий транспортирования и хранения, изложенных в разделе 10.

11.2.        Гарантийный срок хранения эмульсий 1-го и 2-го классов — 1 мес.,

3-го класса — 2 мес. со дня приготовления.

Нормативные документы

12.1.        СНиП 3.06.03-85 АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ

12.2.        Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий (к СНиП 3.06.03-85)

12.3.        ГОСТ Р 52128-2003 ЭМУЛЬСИИ БИТУМНЫЕ ДОРОЖНЫЕ Технические условия

12.4.        ВСН 115-75 ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ДОРОЖНЫХ ЭМУЛЬСИЙ