Из чего делают асфальт — технология производства, компоненты

Асфальтобетон получают искусственным образом, чтобы использовать преимущественно в дорожном строительстве. Сложность в том, что за термином «асфальтобетон» скрываются десятки смесей с разным набором характеристик. Одни предназначены для тротуаров и детских площадок, другие — для паркингов, третьи — для автобанов. Мы решили разобраться, какие типы асфальтобетонных покрытий существуют и как выбрать подходящий.

Из чего производят асфальт — основные компоненты

Асфальтобетон изготавливают на асфальтных заводах из битума и твердых наполнителей. Искусственный асфальт может включать в себя множество других компонентов в зависимости от назначения дорожного полотна и условий эксплуатации.

• Крупнозернистый наполнитель. Это щебень различных горных или осадочных пород. Его назначение — придавать асфальтобетонному покрытию твердость и стойкость к повышенным механическим нагрузкам. Допускается фракция 10–40 мм.
• Мелкозернистый наполнитель. Назначение этого компонента — снижение пористости и повышение плотности асфальта. Для этого в асфальтобетон добавляют карьерный песок или щебеночный отсев. Такой наполнитель улучшает стойкость автодорожного покрытия к высоким температурам.
• Минеральные порошки. С их помощью регулируется вязкость смеси.
• Битум. Это основной вяжущий компонент искусственного асфальта. Некоторые асфальтные заводы используют другие синтетические пластификаторы, но такая технология более затратная и применяется только для особых дорожных покрытий.

Какую толщину может иметь асфальтобетонное покрытие

Толщину покрытия определяет тип асфальтируемой территории. Например, для тротуара достаточно одного 3- или 4-сантиметрового слоя. Но для автобана с высокими нагрузками она может доходить до 30 см.

Большое значение имеет асфальт, который используется при укладке. Например, песчаной смеси требуется больше, чем щебеночной, так как физико-механические свойства последней определенно выше.

Для справки! Если требуется покрытие высокой плотности, придется укладывать несколько слоев асфальтобетона. В этом случае учитывайте ряд важных факторов:

1. Каждый слой отдельно уплотняется, чтобы покрытие было прочным.
2. Чтобы повысить адгезию между слоями, используется пропитка битумной эмульсией.
3. Для укрепления покрытия, которое будет подвергаться особенно высоким нагрузкам, может использоваться геосетка.

Геосетка способна существенно увеличить прочность, долговечность асфальтобетонного покрытия. Оно укрепляет полотно, равномерно распределяет вертикальную нагрузку по горизонтальной плоскости.

Виды асфальтобетонных смесей

Российским ГОСТом 9128–2013 предусмотрено три разновидности асфальта в зависимости от фракции твердого наполнителя.

• Крупнозернистые асфальтобетонные смеси применяют для укладки нижнего слоя автодорожного покрытия. Для его изготовления асфальтные заводы используют как крупный щебень размером 20–40 мм, так и мелкие фракции 5–15 мм.
• Мелкозернистые — верхний слой дорожного полотна. В состав такого асфальтобетона в качестве наполнителя входит мелкий щебень размером зерна 5–15 мм.
• Песчаные — для тротуаров и садово-парковых дорожек. Основной наполнитель в таком асфальте — песок, отсев и немного мелкофракционного щебня с минеральным порошком.

Асфальтные заводы выпускают несколько видов асфальтобетонных смесей в зависимости от их состава.

• Классический асфальт — универсальный, подходит для дорожно-строительных работ в городе и в сельской местности, для строительства автодорог и пешеходных тротуаров.
• Щебеночно-мастичный — высокопрочный, подходит для прокладки загородных автомобильных магистралей с интенсивным движением. В состав входят стабилизирующие волокнистые добавки.
• Полимерасфальтобетон — прочный и долговечный, подходит для строительства ВПП, покрытий мостов и проездов для массивной военной и спецтехники. В состав входят сополимерные компоненты и пластификаторы.

Асфальт классифицируют и в зависимости от технологии производства. Это могут быть горячие, холодные или же теплые асфальтобетонные смеси

Начало использования асфальта для строительства дорог

Первые упоминания об использовании природного асфальта для прокладки дорог относятся к XVI веку и Южной Америке. Производство искусственных литых асфальтовых смесей появилось в США только в конце XIX века, чуть раньше пришли битумно-минеральные составы на улицы Европы — в 1830-40 г.г. мощеные тротуары и проезжие части городов Франции, Австрии, Великобритании и России стали заменяться асфальтовыми покрытиями.

Первый пробный и более масштабный опыт асфальтирования провели в Санкт-Петербурге, но только к 80 г.г. новый дорожный материал распространился по другим крупным городам. При этом собственный завод был построен в России не сразу — в течение трех десятков лет прогрессивный тогда продукт закупали за границей.

Пионером в механизированной укладке опять оказалась Америка. Именно здесь для построения дороги впервые применили гудронатор, из которого лился горячий битум.

Горячий и теплый асфальтобетон — технология изготовления

Рабочая температура горячего асфальта — около 110°С, теплые асфальтобетонные смеси — от 40 до 80°С. Это классическая технология укладки асфальтовых дорожных и тротуарных покрытий, которая заключается в температурной пластификации битума и его отвердении после укладки, разравнивания и укатки.

Большинство асфальтовых заводов используют классическую технологию производства горячего асфальта.

1. Щебень просушивается при температуре около 150°С, а затем просеивается на грохоте. Твердый наполнитель поступает на АБЗ во влажном состоянии, что недопустимо в производстве асфальтобетона.
2. Смешивание наполнителя с битумом при температуре около 170°С, которая поддерживается вплоть до укладки асфальта.
3. Добавление присадок и модификаторов. Это улучшающие эксплуатационные и укладочные характеристики асфальтобетона компоненты.

Готовый горячий хранится не более двух суток. Он имеет строгие сезонные рамки — лето и сухая теплая погода весной и осенью.

Горячий асфальт и пошаговая инструкция по его производству

Основными слагаемыми данного материала является щебень, обычный речной песок, битумная смола, а также полимерные материалы для укладки на поверхность. Последний компонент не всегда используется, так как является дорогостоящим, применяются, в основном, при строительстве автострад и магистралей. Несмотря на то, что все компоненты можно найти в сарайчике, сделать дорожное покрытие на даче будет немного сложно. Следует серьезно подготовиться к этому процессу

Нам необходима емкость для смешивания «ингредиентов», очаг огня (можно костер) на 6-8 часов непрерывно, около 100 литров воды для охлаждения суспензии, а также один из клейстеров, чтобы все держалось в куче. Его роль может играть смола или битум (предпочтительнее). Рассмотрим пошагово инструкцию по изготовлению.

Шаг 1

Подготавливаем емкость.

Первым делом нужно сделать прототип бетономешалки, поскольку «убивать» дорогостоящий и полезный предмет будет нерационально. Для наших целей подойдет металлическая бочка из-под масла или дизельного топлива, в которых продают фирменный продукт. Если у вас такой нет, можно за копейки купить (или безвозмездно одолжить) у любого фермера или в самой компании, которая разливает масло в розничную тару. Их часто выкидывают в металлолом как отход производства. Закрываем крышку, по центру снизу сверлим электрическ ой дрелью отверстия. Продеваем металлический прут (трубу, уголок, квадрат и т.п.) и обвариваем инверторной сваркой, чтобы не было нигде течи. К одному из краев привариваем Г-образный прутик, получается «вертел».

Шаг 2

Смешиваем компоненты.

Насыпаем щебень в нашу «бетономешалку», добавляем туда немного песка (2:1), тщательно все перемешиваем. Нельзя набирать мокрые строительные материалы – они сразу же слипнутся, а отковырять их от металлических стенок будет очень сложно.

Шаг 3

Нагреваем битум и полимерные добавки.

В отдельной емкости (лучше всего взять 15-литровое ведро) нам необходимо нагреть битум до кипения, для лучшей эластичности в него можно добавить шампунь. Он потом выгорает, зато мешать будет намного удобнее. Туда же добавляем полимеры и пластификаторы.

Шаг 4

Смешиваем все в кучу.

Здесь не нужно много фантазии, просто берем и добавляем кипящий битум в заранее прогретую бочку со щебнем и песком. Важно: нельзя смешивать, если бочка и все компоненты не прогреты – битум быстро остынет и размешать будет нереально. Для удобства можно добавить предварительно в бочку воды 50 литров и довести до кипения. После этого налить битум и перемешивать до тех пор, пока вода не испариться.

Температура кипения воды – 100 градусов, ровно столько, сколько нам нужно для битума, чтобы сделать его текучим и клейким. Помните, что нельзя перегревать этот материал – он воспламеняется при температуре в 170 градусов, поэтому следите за водой. Только закончилась – выливайте!

Шаг 5

Заливаем в ямки.

Область, в которую вы будете заливать асфальт, нужно тщательно очистить, желательно выдуть компрессором. После того, как зальете горячую смесь, нужно взять каток или любой другой инструмент (трамбовку) и уплотнить материал. Обязательно смочите водой металл инструмента, чтобы он не прилип к битуму во время трамбовки.

Если придерживаться инструкции, то изготовление асфальта в домашних условиях будет безопасным, быстрым и даже очень интересным!

Как производят холодный асфальт

Холодные асфальтобетонные смеси изготавливают на асфальтных заводах из холодных битумных смол и каменных наполнителей в сочетании со специальными полимерами. Такой асфальтобетон имеет как «плюсы», так и «минусы».

Преимущества:

• укладка при низких температурах, достигающих -30°С;
• долговечность;
• отличная адгезия.

Недостатки:

• высокая стоимость;
• плохая сопротивляемость сдвигу.

Преимущества и недостатки холодного асфальта ограничивают сферу его применения лишь ямочными ремонтами автодорог и тротуаров. Масштабное автодорожное строительство с помощью холодного асфальтобетона нецелесообразно ни с экономической, ни технико-эксплуатационной точки зрения.

Холодный асфальт подходит для оперативного строительства площадок и тротуаров, на которых не предполагается воздействие сильных нагрузок. Это может быть как придомовая или приусадебная территория, так и садово-парковые дорожки.

Холодный асфальт изготавливают на том же технологическом оборудовании асфальтных заводов, на котором производят горячие классические асфальтобетонные смеси. Этапы просушки щебня, смешивания с битумом и добавления присадок с последующей отгрузкой аналогичны технологии изготовления горячего асфальта.

Завершение производства

Готовый продукт поступает в контейнер, где отбирается небольшая его часть для проведения тест-контроля. Образцы проверяют на прочность под воздействием давления пресса и осматривают его состав. После прохождения ОТК, асфальт в горячем виде отправляют на постройку дорог специальными грузовыми автомобилями.

Готовый асфальт будет радовать каждого, кто по нему едет на автомобиле или идет пешком. Его твердая и амортизирующая поверхность сохранит в целостности не одну пару ног и колес.

Предприятия, специализирующиеся на производстве асфальта

Заводы, производящие асфальтобетон, располагают комплексами машин, сооружений, техники, зданий, и осуществляют полный цикл создания асфальта:

• принимают и хранят составляющие для производства асфальта;
• дробят и сортируют щебень, гравий и песок;
• подготавливают, сушат и смешивают все составляющие;
• перерабатывают покрытие, которое уже отслужило свое.

Асфальтобетонные заводы также подразделяются на циклические и непрерывные. Циклические в производстве используют дозаторы, а непрерывные предполагают, что запущенный цикл производства не может быть остановлен.

Кроме того, существуют мобильные и стационарные асфальтосмесительные установки. Мобильные асфальтосмесительные установки, которыми располагает каждый асфальтобетонный завод, находятся непосредственно в местах укладки нового дорожного покрытия, так как готовые горячие смеси нецелесообразно возить на дальние расстояния.

Современные асфальтобетонные заводы могут производить около 400 тонн асфальта в час.

Подготовительная часть

Для того, чтобы асфальт, изготовленный своими руками полностью выполнял, возлагающиеся на него функции, весьма важно соблюдать технологию изготовления материала и придерживаться рекомендаций по укладке. Первым же шагом в данном направлении, безусловно, является подготовка.

Итак, что нам необходимо – заготовить все необходимые компоненты (песок, щебень, битумная смола); обеспечить возможность «приготовления» состава: потребуется большая металлическая емкость и источник тепла (обычно используют костер). А также запастись большим объемом воды в качестве средства защиты (для ограничения горения).

Теперь обо всем по порядку.

Первое о чем следует позаботиться – это изготовить емкость для смешивания компонентов, ведь согласитесь использовать для производства асфальта традиционную бетономешалку – неоправданная роскошь.

В качестве емкости вполне оправдано использовать металлическую бочку (150 – 200 литров), к днищу которой необходимо приварить Г-образную рукоятку и обеспечить возможность проворачивания устройства вокруг собственной оси. Кстати о том, как изготовить бетономешалку самостоятельно можно прочитать здесь.

Далее, следует засыпать в металлическую емкость сухие ингредиенты (2 доли песка + 1 доля щебня) и произвести их качественное перемешивание.

Параллельно с этим в отдельной емкости (обычно используют большое ведро) следует расплавить строительный битум. Выполняя данную работу нужно быть очень щепетильным и учитывать возможность воспламенения смолы (песок и вода должны быть рядом при необходимости тушения).

Некоторые специалисты рекомендуют добавлять в битум обычную шампунь. Она позволит облегчить процесс перемешивания и улетучится сразу же после закипания смолы.

Дальнейшим шагом выступает смешивание битума с песком и щебнем, для чего разогретую смолу попросту вливают в бочку с сыпучими веществами и тщательно смешивают (путем проворачивания). Однако выполняя указанную часть работ необходимо принимать во внимание тот факт, что бочка и находящиеся в ней компоненты должны быть хорошо разогреты. Ведь в противном случае материал быстро остынет, и выполнить его качественное смешивание не получится.

Неплохим индикатором готовности раствора является вода. Ведь если налить в бочку с битумом, песком и щебнем горячую воду, а затем разогревать всю субстанцию можно добиться хороших показателей. Ну а о готовности асфальта будет говорить полное испарение жидкости из бочки.

Процесс укладки материала

Безусловно, выливать изготовленный своими руками асфальтобетон на неподготовленную основу не оправдано. Ввиду чего перед тем как укладывать материал желательно очистить место работ от мусора, пыли или даже продуть воздухом.

После чего разогретый асфальт выливается на требуемый участок и производится его уплотнение при помощи ручного катка или трамбовки. Следует учесть, что для минимизации прилипаний материала к инструменту последний желательно смочить водой.

После затвердевания, асфальт пригоден к использованию.

Методика проверки качества асфальтового дорожного покрытия

Каждый изготовитель строительных материалов обязан выдавать покупателю асфальта сертификат соответствия качества продукции государственным стандартам. Для этого на заводе должна быть сертифицированная лаборатория, которая может провести необходимый комплекс испытаний. Кроме этого, во всех крупных городах существуют независимые лаборатории по проверке качества строительства и изготовления материалов.

На строительной площадке проверка происходит путем высверливания керна заданного диаметра из дорожного полотна с последующим восстановлением дорожного покрытия. Внешне качество привезенного асфальта можно определить по его температуре и наличию черной жирной пленки на поверхности.

Укладка асфальтового покрытия

Работы по укладке своими руками начинаются с принятия планировочных решений и разметки. На этом этапе работ необходимо четко определится:

• с местоположением дорожки;
• ее шириной и высотой над уровнем земли;
• с типом бордюра и высотой его установки;
• с местами укладки водоотводов.

Во время определения местоположения дорожки следует учесть наличие возможных подземных инженерных коммуникаций, расположение садовых деревьев и направление уклонов для стока дождевой воды. После принятия решений нужно забить колышки по периметру будущего асфальтового покрытия, определяя его точные контуры.

По размеченному контуру необходимо выкопать, так называемое «корыто» или траншею, глубиной 15 см. На ее дно постелить слой геотекстильного нетканого полотна, которое предотвратит прорастание сорных растений и позволит влаге свободно уходить в нижний слой грунта.

Схема укладки асфальта.

Установить и закрепить бордюр и засыпать «корыто» до верха щебнем. Поверхность необходимо тщательно утрамбовать. От качества трамбовки зависит долговечность асфальтового покрытия.

Далее следует купить асфальт или приготовить его самостоятельно и настелить его поверх щебня слоем толщиной 4-5 см за один раз. Предварительное выравнивание можно производить перевернутыми граблями или деревянной шваброй.

В процессе выравнивания необходимо проверять наличие уклонов при помощи строительного уровня. Уплотнение асфальтобетонного слоя на садовой дорожке лучше всего делать вибротрамбовкой.

Следует отметить, что процесс укладки асфальта своими руками зависит от погодных условий. Эти работы не следует производить при отрицательных температурах и в сырую дождливую погоду.

Технология вторичного использования асфальтовых покрытий

Потребность в экономии денежных средств при ремонте и строительстве новых дорог с асфальтовым покрытием привела к разработке системы эффективного рециклинга (вторичного использования материалов). В этом случае осуществляется переработка снятого с дорожного покрытия асфальта, причем как в стационарных заводских условиях, так и в мобильном оборудовании по месту производства работ.

По этой технологии асфальтобетонное покрытие снимается при помощи специального механизма с механической фрезой – ремиксера. Далее удаленный материал измельчается до фракции щебня и может использоваться для приготовления сухих смесей при устройстве дорожного основания и отсыпок загородных магистралей и дорог.

Основание под асфальт.

По второй технологии собранный и измельченный материал закладывается в печь и нагревается без доступа огня до 170°С с добавлением необходимого количества свежего битума и добавок. Этот способ переработки широко распространен при проведении ремонта городских улиц и дворов, поскольку цена, изготовление и укладка асфальта в этом случае значительно ниже.

Вторичное использование асфальта в домашних условиях

Старое дорожное покрытие из асфальтовой смеси позволяет домашнему мастеру обустроить на приусадебном участке удобные и аккуратные пешеходные дорожки из асфальта, которые вполне могут заменить собой тротуарную плитку. Такой асфальт, сделанный своими руками, также можно использовать, например, для покрытия пола в гараже или перед ним.

Снимать необходимо только верхний битумный слой. Снятый материал требуется как можно мельче разбить на куски. Максимальная фракция не должна превышать 40 мм.

Далее приготовьте битум для смешивания со снятым материалом в соотношении 1:10 по весу как было рассказано выше.