Изграждане на пътни настилки в съвременна България
Кратко екскурзия в историята и малко от днешния асфалт
Изграждането на пътни настилки включва подготовка на почвата, дренаж, създаване на градиент на порьозност на слоевете, наличие на канавки и цял набор от строителни дейности за висококачествена модерна магистрала. Въпреки това значителна част от известния Апиев път, построен стотици години пр.н.е. д. продължава да служи и днес, а нашите "пътища на живота", както се казва, са една от бедите на България.
Асфалтобетонните смеси в съответствие с GOST 9128 са рационално подбрани смеси от минерални материали (натрошен камък или чакъл и пясък със или без минерален прах) с битум, взети в определени пропорции. Тези съотношения се получават в резултат на използването на таблиците на GOST за зърнения състав и% битум и въз основа на данните от анализа на входящите компоненти. Всяка партида суровина има своя собствена рецепта. GOST регулира изискванията за материалите.
Какво например може да се случи с асфалтовата настилка, при недостатъчна якост на натиск на трошен камък. Мнозина вероятно са виждали развалините да се разпадат на прах, когато камион ги удари. Такова събитие вътре в асфалтобетона ще доведе до образуване на прогресивен дефект, водещ в крайна сметка до разрушаване на пътното платно. В референтни и технологични материали дори се посочва, че правилно подбраният зърнен състав е признак за устойчивост на срязване. Препоръчва се използването на основни минерални материали, киселинните компоненти не се приемат от киселия битум. Така пясъкът a priori не може да образува кохезионно свързана структура от асфалтобетон.
Любопитна е ситуацията с най-важния компонент - свързващото вещество на минералните компоненти -битум. INв съответствие с GOST 22245 битумът за пътно масло се произвежда чрез ОКИСЛЕНИЕ на различни петролни продукти. Би било логично да се очаква GOST да провери точно това окисление, неговата дълбочина, количеството на абсорбирания кислород и т.н., особено след като GOST позволява производството на битум чрез СЪЕДИНЕНИЕ на окислени и неокислени продукти, които вероятно трябва да бъдат контролирани по някакъв начин (добре, как измествате неокисления компонент?). Не, качеството на окисления продукт се проверява чрез дълбочината на проникване на метална игла с тъп край (предложена през 18 век от френския инженер Вик за цимент). Проверява се и температурата на омекване (по температурата, при която топката ще падне през пръстена, напълнен с битум). Комбинацията от тези параметри, съгласно таблицата, дадена в GOST, е друг параметър - индексът на проникване. Който си е помислил, че е намерен с опити, се е заблудил! Науката ви позволява да определите свойствата на дадено вещество "на върха на писалката". Температурата на чупливост се определя по формулата от индекса на пенетрация (за да не замръзне, като го измерите на студено)! И това не е всичко.
И последният "пирон" в надеждата за добри пътища. В наръчника на Road Master от 2007 г. се посочва, че уплътняването на асфалтобетонна смес е основната технологична операция, която определя и физико-химичните свойства на покритието. Недостатъчното уплътняване е една от основните причини за разрушаването му. Регулират се броят на преминаванията на ролките, температурите, интервалът между нанасянето на сместа върху земята и валцуването. Започвате ли да гадаете? А фактът, че асфалтовото платно по време на дъжд трябва да бъде свободно от воден поток - в противен случай коефициентът на триене ще стане недостатъчен за автомобили, се решава, ако е невъзможно да се направи платното изпъкнало и с две канавки отстрани, полагане на порест асфалт. порестапокритието пропуска вода надолу, дренирайки повърхността.
По времето на Апий Клавдий Цек, древен строител на пътища, производител на вар (използваше се за закрепване на плочи чрез Апия), който реши да ускори процеса на узряване на вар в ями, попадна в престъпници. Неспазването на технологията се наказвало със смърт. Времената вече са други, но пътищата също. Нанотехнологиите могат да намалят влиянието на човешкия фактор. Вече е възможно да се постигне солидна структура не само чрез запълване на състава с натрошен камък, но и чрез промяна на структурата на асфалтобетона.
Вече е известен моделът на Келвин-Войгт за структурата на материала, който осигурява, например, че устойчивостта на куршум на кевлар е по-добра от тази на стоманата. Валцуването може да се направи супер ефективно. След като Вика изобрети иглата си, бяха открити и изобретени много неща. И за да се направи една термодинамична система по-малко вариантна (да се намали броят на грешките), в съответствие с правилото за фазата на Гибс, е необходимо сериозно да се намали броят на компонентите и параметрите, които определят състоянието на системата.
Гумиран асфалтов пясък Rheopex
Това е състав от пътен битум, структурна протеза от асфалтогенни киселини, пясък и наномашина, която управлява този ансамбъл от хетерогенни вещества. Предназначен за настилка, ремонт на асфалтобетонови настилки, както и за уплътнителен хидрофобен материал в строителството.
Разработени са няколко варианта за производство на асфалтобетонови смеси. Горещо и студено. Студената може да се направи в два вида. С разтворител (1-1,5%) и на база обратна битумна водна емулсия. И трите разновидности в края на формирането на тяхната структура се сравняват по отношение и отговарят на изискванията на GOST 9128-97.
Отличават се технически и експлоатационни характеристики:
• коефициент на вътрешно триене —0,83; • Адхезия на срязване при 50 градуса C — 0,45.
Интересни термомеханични характеристики:
При пълнота от 1100% (като се вземат предвид всички органични вещества - 932%), еластичността при стайна температура е 5 mm според ShG-1, при -20 градуса C - 50 mm. Тази характеристика изглежда невероятно: парче асфалт може да се навие в тръба като килим (и това е с пълнота от 1100%!) Гумите са пълни със сажди до максимум 150%, а в реопекс асфалта няма гума в традиционния смисъл на думата.
Еластичността на асфалтобетона се определя от особеностите на неговата работа - температурни промени, механични ексцесии през зимата (приплъзване на автомобил, замръзване на вода в дефекти на настилката), хидродинамични ексцесии през пролетта (измиване с топена вода и удар от буря). Абразията на еластичните материали е несравнимо по-малка от твърдите материали, така че асфалтът трябва да е подобен на гума. Еластичното покритие не се страхува от бурни натоварвания.
Еластичността, кохезията и адхезията към основата са идеално осигурени от асфалтогенните киселини.Затова рационализирането на асфалта започва с избора на вещества, структурно подобни на асфалтогенните киселини. Тази протеза трябваше да се разгъне от глобула (наночастица с диаметър около 10 nm) в спирала. Този процес се осъществява и степента на неговото преминаване се контролира от наномашината Пексамид. Пексамидът е молекулярна конструкция със степен на свобода при избора на действия от 8 (в съответствие с теоремата за броя на комбинациите). Пексамидът превръща песъчинките в обекти, покрити с нанопух (около 5 nm). Тези обекти осигуряват:
• първо, бързото образуване на структура с едно минаване дори на лека пързалка (тъй като „снежната топка“ лесно се оформя от рохкав сняг с едно компресиране); • второ, гарантира се еластичността на материала (сегавече поради желе с коагулационна структура); • Трето, асфалтът rheopex се уплътнява при ниски скорости на срязване и се излива при високи скорости на срязване (за да се втечни такъв асфалт, автомобилът трябва да се движи със скорост над 1000 км/ч). Това прави възможно рециклирането на покритието.