Асфальт: состав, виды и применение¶

Асфальт — это природная или искусственная смесь битума с минеральными материалами (песком, щебнем, гравием и минеральным порошком), применяемая преимущественно для устройства дорожных покрытий. В широком смысле термин обозначает как природный минерал (горную породу, пропитанную битумом), так и искусственный строительный материал, который в профессиональной среде чаще называют асфальтобетоном. Основными свойствами асфальта являются водонепроницаемость, твёрдость, пластичность и способность выдерживать значительные механические нагрузки.

¶История

Природный асфальт известен человечеству с древних времён. Его месторождения встречаются в районах выхода нефти на поверхность, например, в Мёртвом море, на острове Тринидад и в Венесуэле. В древности асфальт использовали как строительный и гидроизоляционный материал, а также для бальзамирования. В Месопотамии и Древнем Египте его применяли при возведении сооружений и лодок.

Искусственный асфальт начал активно развиваться в XIX веке с ростом автомобильного транспорта. В 1830-х годах в Европе появились первые мостовые из прессованного асфальта. В 1870-х годах технология укладки асфальтобетона была запатентована в США, что положило начало массовому строительству современных дорог. В России первые асфальтовые мостовые появились в конце XIX века, а широкое распространение материал получил в XX веке с развитием дорожной сети.

¶Природный и искусственный асфальт

Различают два основных типа асфальта.

Природный асфальт — твёрдая или вязкая горная порода, образующаяся в результате естественного окисления и испарения лёгких фракций нефти. В его составе содержится от 20 до 70 % битума, остальное — песчаник, известняк или другие минеральные компоненты. Природный асфальт добывают в карьерах или из озёрных месторождений. Из-за ограниченности запасов он используется реже, чем искусственный, главным образом для производства лакокрасочных материалов, изоляции и в дорожном строительстве в качестве добавки.

Искусственный асфальт (асфальтобетон) — строительная смесь, получаемая путём смешивания битума с минеральными заполнителями на асфальтобетонных заводах. Именно этот материал обычно называют асфальтом в быту и строительстве. Технология производства включает подбор оптимального соотношения компонентов, нагрев и перемешивание смеси при температуре 150–180 °C.

¶Состав и виды асфальтобетона

Основными компонентами искусственного асфальта являются:

• Битум — вяжущее вещество, продукт переработки нефти. Его содержание обычно составляет 4–7 % от массы смеси. Битум обеспечивает связывание минеральных частиц и водонепроницаемость покрытия.
• Щебень или гравий — крупный заполнитель (фракции от 5 до 40 мм), придающий покрытию прочность и несущую способность.
• Песок — мелкий заполнитель, заполняющий пустоты между крупными частицами.
• Минеральный порошок (известняковая или доломитовая мука) — тонкодисперсный компонент, повышающий плотность и устойчивость смеси к сдвигу.

В зависимости от температуры укладки асфальтобетон делят на горячий, тёплый и холодный. Горячие смеси укладывают при температуре выше 120 °C, они требуют быстрого уплотнения и используются для капитальных дорог. Тёплые смеси (около 100 °C) применяют для средних нагрузок. Холодные асфальтобетонные смеси могут храниться и укладываться при температуре окружающей среды, что удобно для ямочного ремонта в холодное время года.

По содержанию щебня различают плотные (мелкозернистые), пористые и высокопористые асфальтобетоны. Плотные смеси обеспечивают высокую водонепроницаемость и применяются для верхних слоёв покрытия, пористые — для нижних слоёв основания.

¶Производство и укладка

Производство асфальтобетона осуществляется на асфальтобетонных заводах. Исходные материалы (щебень, песок, минеральный порошок) высушиваются, нагреваются и дозируются в заданных пропорциях. Затем в смеситель подаётся нагретый битум, и все компоненты тщательно перемешиваются до однородной массы. Готовая смесь доставляется к месту укладки самосвалами в термосах или с укрытием.

Укладка асфальта включает несколько этапов. Сначала подготавливается основание: устраивается песчаная подушка, укладывается щебёночный слой, который уплотняется катками. Затем наносится битумная эмульсия для лучшего сцепления слоёв. После этого асфальтоукладчик распределяет горячую асфальтобетонную смесь ровным слоем, а дорожные катки уплотняют её до требуемой плотности. Качество укладки контролируется лабораторными испытаниями вырубок и измерением ровности.

¶Применение

Основная область применения асфальта — дорожное строительство. Из него устраивают покрытия автомобильных дорог, городских улиц, тротуаров, аэродромных полос, мостовых переходов и площадок. Асфальтобетон также используется при строительстве промышленных полов, гидротехнических сооружений (каналов, плотин), кровельных материалов и в качестве гидроизоляции.

Преимущества асфальтового покрытия включают относительно невысокую стоимость, технологичность укладки, возможность быстрого ремонта и хорошее сцепление с шинами автомобилей. К недостаткам относят чувствительность к высоким температурам (размягчение в жару), появление трещин при морозах и необходимость регулярного обслуживания.

¶Экологические аспекты

Производство и укладка асфальта связаны с выбросами вредных веществ, в первую очередь при нагреве битума. Для снижения негативного воздействия применяются технологии холодного ресайклинга (переработки старого асфальтового покрытия) и добавки, снижающие температуру производства. Переработка асфальтового гранулята позволяет повторно использовать до 50 % старого материала в новых смесях, что сокращает потребление первичных ресурсов и уменьшает объём отходов.