Армирование асфальта как способ повышения его долговечности
Вопрос армирования дорожного покрытия отнюдь не праздный, поскольку основная масса автодорог и улиц покрыта асфальтобетоном, а его зачастую плачевное состояние и быстрое, в течение нескольких лет, разрушение знакомо каждому, кто движется на своих или муниципальных колесах.
Качество асфальтирования и срок службы асфальтобетона зависит как от качества основания, на которое он уложен, так и от свойств, присущих самой природе асфальтобетонного покрытия.
Асфальтобетонные покрытия, обладающие хорошей сопротивляемостью кратковременным нагрузкам, имеют невысокую прочность на растяжение при изгибе и недостаточную распределяющую способность при многократном приложении нагрузки. Поэтому возникающие в процессе эксплуатации асфальтобетонного покрытия усталостные и отраженные трещины, интенсивно развиваясь, приводят к его преждевременному разрушению.
Уже давно во всем мире, срок службы асфальтобетонного покрытия повышают путем его армирования геосетками. Сегодня на рынке существуют геосетки из стекловолокна, полиэстера, из базальтовых волокон и ряд других.
По результатам многочисленных лабораторных исследований и опыту эксплуатации, к армирующим геосеткам предъявляются следующие требования:
- Модуль упругости армирующего материала должен быть больше модуля упругости асфальтобетона для того, чтобы воспринять растягивающие усилия аналогично тому, как это происходит в железобетоне.
- Сцепление между асфальтом и армирующим материалом должно быть очень хорошим для того, чтобы распределить растягивающие напряжения в материале армирования в смежные участки асфальтобетонного покрытия. При этом должны быть учтены два важных фактора, влияющие на прочность этого сцепления:
- разница между коэффициентами температурного расширения асфальтобетона и армирующего материала должна быть как можно меньше, так как при перепадах температур возникают вторичные локальные напряжения в месте их соединения, которые могут превысить предельные значения, и система перестанет работать как единое целое. Примером может служить отличное поведение железобетона, где сталь и бетон имеют одинаковые коэффициенты температурного расширения;
- модуль упругости материала армирования не должен на несколько порядков превышать модуля упругости асфальтобетона. Это объясняется тем, что, являясь упруго-пластичным материалом, асфальтобетон под транспортной (динамической) нагрузкой ведет себя как упругий материал, воспринимает напряжения и перераспределяет нагрузку на большую площадь нижележащих слоев совместно с армирующим материалом. Если применить слишком жесткое армирование, основная часть растягивающих напряжений будет восприниматься именно им. Эти напряжения должны передаваться в слои асфальта через силы сцепления и потребовалась бы очень большая площадь заделки армирования в асфальт, чтобы напряжения не превысили сил сцепления армирования с асфальтом.
Анализируя приведенные данные с изложенных выше позиций, можно понять, почему такие материалы, как стекло, сталь или базальт работают в паре с асфальтобетоном хуже, чем полиэстер.
Разница между модулями упругости стекловолокна, стали, базальта, с одной стороны, и асфальтобетона — с другой, вызывают проблемы с прочностью сцепления между ними. Армирование упомянутыми материалами было бы возможно, если бы армирующий материал простирался на всю ширину проезжей части, и по ее краям было бы обеспечено достаточное их закрепление. В противном случае армирование будет просто выдернуто из асфальтобетона.
