Структура асфальтобетона. Сопротивление асфальтобетона транспортным нагрузкам.

Свойства строительных материалов определяются их вещественным составом, состоянием и структурой. Структура материалов является наиболее важным и наиболее общим их признаком. Аналогично тому, как для химического вещества важнейшее значение имеет его молекулярное строение, так для строительных материалов очень важным признаком является его структура, определяемая количеством и качеством минеральных составляющих, их взаимным расположением и характером связей между ними.

Микроструктура — это структура асфальтовяжуще-го вещества, мезоструктура — асфальтового раствора (песок + асфальто-вяжущее вещество), макроструктура — асфальтобетона (щебень + асфальтовый раствор).

Микроструктура асфальтобетона отражает количественное соотношение, расположение и взаимодействие битума и наиболее дисперсной и активной составляющей асфальтобетона — минерального порошка. Прочность микроструктуры резко изменяется в зависимости от содержания минерального порошка.

Мезоструктуру, которая в значительной степени определяет прочность, деформативность, плотность и другие свойства асфальтобетона, формируют зерна песка, содержащиеся в асфальтовяжущем веществе. При введении в асфальтовяжущее вещество песка закономерно снижается прочность системы, что в первую очередь связано с повышением неоднородности смеси и появлением в системе объемного битума.

Макроструктура формируется щебнем, который рассматривается как основной структурообразующий элемент, мелко-, средне- и крупнозернистых асфальтобетонов. В песчаном асфальтобетоне макроструктура формируется зернами 5—1,25 мм. Макроструктура асфальтобетона определяется количественным соотношением, взаимным расположением, крупностью зерен щебня связанных в монолит асфальтовым раствором, а также характером процессов взаимодействия на границе раздела фаз: поверхность минерального материала — битум.

Напряжения, возникающие в асфальтобетонном покрытии, всецело завися от транспортных нагрузок и не зависят от вида его структуры. Различие заключается лишь в том, какие напряжения по виду и значению возникают в покрытии и в материалах, составляющих бетон.

В покрытии из уплотненной битумо-щебеночной смеси, напряжение от колеса транспортного средства передается от зерна к зерну по площади контакта. Проявляются давление от транспорта, трение и зацепление между зернами. Прочность, устойчивость покрытия в этом случае зависит прежде всего от механических свойст зерен щебня, таких как прочность при сжатии и растяжении, износе и расколе. Битумная пленка на минеральных зернах служит вяжущим, обеспечивающих объединение отдельных зерен в монолит. В этом материале механические свойства битумной пленки играют подчиненную роль. Тапкой тип смесей обычно используют в основании, но иногда применяют и в покрытии (дренирующий асфальтобетон).

В покрытии из асфальтовой мастики, напряжение от колеса транспортного средства полностью передается на асфальтовяжущее. Во избежание деформаций при положительных температурах в этом случае применяют высоковязкий битум и большое количество минерального порошка.

Все дорожные покрытия из асфальтобетонных смесей по условиям восприятия нагрузки находятся между покрытиями из этих крайних представителей смесей. В одном случае преобладает механизм распределения напряжений на асфальтовый раствор, при которой прочность щебня не является самой важной. В другом случае при большом содержании щебня напряжение воспринимается каркасом из минеральных зерен. В этом случае требования к механическим свойствам щебня должны быть весьма высокими.