Срок службы дорожного полотна существенно зависит от адгезии битумного вяжущего и минерального материала, то есть от силы взаимодействия и устойчивости связи между данными материалами. Данный показатель сводится к способности противостоять разрушению под воздействием различных явлений, как природных (воздух – окислительное воздействие кислорода, ультрафиолетовое излучение, и одно из главных – вода), так и механические (статическое и динамическое воздействие транспорта) и др. Все вышеуказанные явления «испытывают» асфальт на прочность и долговечность, и в случае отсутствия соответствующего качества дорожного покрытия, последствия проявляются в виде таких дефектов, как растрескивание, деформация, шелушение, колейность и др.
ПРОБЛЕМА: ЩЕБЕНЬ
Выбор щебня для устройства дорожных покрытий зависит от технических задач и требуемых характеристик. По химическому составу (содержанию оксида кремния) щебень подразделяется на несколько групп. Примерами могут служить группа пород кислого состава – граниты, группа пород среднего состава – диориты, группа пород основного состава – габбро и базальты и другие группы. Щебни с повышенным содержанием кремния (кислые, ультракислые) характеризуются высокими прочностными свойствами, но отличаются низкими показателями адгезионных свойств с битумными вяжущими.
Действие традиционной адгезионной добавки:
Адгезионные добавки представляют собой ПАВ, и в зависимости от химического состава, подразделяются на катионные, анионные и амфотерные.
Наиболее распространёнными в применении являются добавки катионного и амфотерного типа.
Молекулы адгезионных добавок концентрируются на поверхности раздела «битум/каменный материал». Гидрофильная часть молекулы, имеющая положительный заряд, присоединяется к отрицательно заряженной поверхности щебня, а гидрофобная часть молекулы закрепляется в битуме. Таким образом, образуется так называемый «мост» между битумным вяжущим и щебнем, препятствующий негативному влиянию влаги.
АДГЕЗИЯ «БИТУМ-ЩЕБЕНЬ»
Введение адгезионных добавок даже в незначительном количестве (в зависимости от применяемых материалов и самих добавок) значительно улучшает сцепление битумного вяжущего и минерального материала.
Существует два вида адгезии:
«Активная адгезия» – возможность обволакивания вяжущим влажных поверхностей путем вытеснения влаги с поверхности щебня и стабильность покрытия в присутствии воды.
Ввиду низкого показателя активной адгезии у битума, ее улучшение достигается путем введения правильной дозировки адгезионной добавки, которая уменьшает угол смачивания на поверхности раздела «битум/каменный материал»
«Пассивная адгезия» – устойчивость связи вяжущего со щебнем к воздействию воды в течение всего срока эксплуатации покрытия.
Присутствие воды ускоряет процесс отслаивания битумной пленки от поверхности щебня. Отслаивание приводит к проявлению дефектов дорожного полотна в виде отрыва щебня, частичному вымыванию битума с поверхности, приводящим к растрескиванию и другим последствиям. Применение адгезионной добавки усиливает стойкость битума к отслаиванию, сохраняя эти свойства в течение продолжительного времени. Введение амфотерной адгезионной добавки способно улучшить водостойкость асфальтобетона.
СМЕШИВАНИЕ, УКЛАДКА И УПЛОТНЕНИЕ
Добавление адгезионной добавки в битум приводит к снижению поверхностного натяжения битума, обеспечивая более легкое к поверхности щебня. Помимо улучшения смачивания, добавка облегчает смешивание, благодаря быстрому и равномерному распределению в смеси. Это очень важно, например, при применении гранулометрического состава с высоким содержанием наполнителя, дающего плотную смесь. Присутствие амфотерной добавки улучшает адгезию между битумом и щебнем. В результате этого конечная смесь асфальтобетона и ЩМА будет произведена высокого качества, соответствующего всем необходимым требованиям.
