МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СОЮЗДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПОДБОРУ СОСТАВА, ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО
МАТЕРИАЛА ДЛЯ
ЗАПОЛНЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ
ШВОВ В АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ
ПОКРЫТИЯХ
Утверждены зам. директора Союздорнии
канд. техн. наук В.М. Юмашевым
Одобрены трестом "Тюмендорстрой"
(Акт сдачи-приемки от 13.01.90)
Москва 1990
Приведен состав вяжущего, получаемого на основе вязких дорожных битумов, дивинилстирольного термоэластопласта и пластификатора, а также технические требования к вяжущему и его компонентам.
Описана технология приготовления и применения вяжущего для заполнения деформационных швов в асфальтобетонных покрытиях.
Изложены правила техники безопасности при получении и применении вяжущего предлагаемого состава.
Табл. 1.
© Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт, 1990.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Наличие в асфальтобетонных покрытиях температурных трещин, приводящих к выкрашиванию и выбоинам, резко снижает безопасность движения автомобилей на дорогах, а на взлетно-посадочных полосах (ВПП) аэропортов создает аварийные ситуации.
Причина образования таких трещин - большие напряжения, возникающие в асфальтобетонных покрытиях под влиянием перепадов температур, что особенно часто имеет место в северных районах страны и в Сибири, а также при строительстве асфальтобетонных покрытий на жестких основаниях. Один из способов снижения напряжений в асфальтобетонных покрытиях - устройство деформационных швов, как и в бетонных покрытиях, что иногда оказывается наиболее целесообразным.
Такое решение было принято при укладке полимерасфальтобетонного покрытия на ВПП из струнобетона в аэропорту "Рощино" (г.Тюмень) трестом "Тюмендорстрой" Минтрансстроя, который и заказал Союздорнии разработку состава мастики для заполнения швов с учетом имеющихся в тресте материалов и оборудования.
Необходимо отметить, что во всех регионах, близких по климатическим условиям к районам г. Тюмени, минимальная зимняя температура ниже, чем температура хрупкости товарных дорожных битумов, поэтому наиболее рационально применять здесь полимерно-битумные или другие комплексные органические вяжущие материалы (например, на основе ДСТ) с соответствующей температурой хрупкости. Однако, повидимому, в определенных условиях (отсутствие полимеров, дефицит органических и минеральных материалов, срочные работы в конце строительного сезона и т.п.) может оказаться экономически обоснованной нарезка швов в асфальтобетонных покрытиях, особенно уложенных на жесткие основания, с последующим заполнением швов предлагаемым ПБВ. ПБВ можно также применять для заливки трещин в дорожных, мостовых и аэродромных покрытиях.
При разработке ПБВ требуемого состава руководствовались следующими критериями:
температура приготовления ПБВ не должна быть выше 160°С, чтобы предупредить естественное старение битума;
вязкость ПБВ при технологических температурах 140-160°С должна обеспечивать свободную заливку его в шов;
температура размягчения ПБВ должна быть не ниже 65°С, чтобы получить требуемую теплостойкость герметика в шве при максимально возможных положительных температурах воздуха;
ПБВ должно обладать достаточной адгезией к стенкам паза шва без подгрунтовки во всем диапазоне эксплуатационных температур при относительном удлинении не менее 30 %.
При разработке состава и технологии получения вяжущего материала для заполнения деформационных швов в асфальтобетонных покрытиях использовано авт. свид. № 983105.
Настоящими Методическими рекомендациями следует пользоваться при опытно-производствевной проверке ПБВ-65 как герметика швов асфальтобетонных покрытий. В основу Методических рекомендаций положены научно-исследовательские работы, выполненные Союздорнии в 1989 г., а также результаты многолетних исследований процессов структурообразования и свойств комплексных органических вяжущих при изменении содержания полимера и качества материала для дисперсионной среды.
Методические рекомендации составили кандидаты технических наук Л.М. Гохман, Д.С. Шемонаева, А.Г. Гулимов.
Все замечания по работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, ш. Энтузиастов, 79, Союздорнии.
I. Общие положения
1.1. Для заполнения деформационных швов асфальтобетонных дорожных, мостовых и аэродромных покрытий можно использовать органическое вяжущее специального состава, которое, в отличие от широкоpacпространенных мастик, не содержит неорганического наполнителя, а благодаря прочной пространственной дисперсной структуре обеспечивает требуемую теплостойкость герметика.
1.2. Вяжущее, применяемое для заполнения деформационных швов асфальтобетонных покрытий, должно:
легко, тонкой струей заливаться в шов при температурах, не вызывающих старение вяжущего и его компонентов;
обладать высокой адгезией к стенкам шва без подгрунтовки во всем диапазоне эксплуатационных температур и при максимальной ширине раскрытия шва в данных условиях эксплуатации сооружения после двух лет работы покрытия;
сохранять комплекс физико-химических и физико-механических свойств после хранения, разогрева и перемешивания (при необходимости) до однородного состояния.
1.3. Полимерно-битумное вяжущее, предназначенное: для герметизации деформационных швов в асфальтобетонных покрытиях (ПБВ-65), имеет температуру размягчения не ниже, чем широко применяемые для этой цели мастики, а именно не ниже 65°С; такая температура необходима, чтобы обеспечить требуемую теплостойкость герметика.
1.4. ПБВ-65 свободно тонкой струей заливается в шов при температуре 130-150°С, хорошо приклеивается к стенкам шва и сохраняет высокую адгезию при температурах от 50 до минус 50°С при относительном удлинении более 30 %, в том числе и при растягивающих напряжениях 0,9-1,5 МПа.
1.5. ПБВ-65 получают введением в битум марки БНД 90/130 4-5 % дивинилстирольного термоэластопласта (ДСТ) и дизельного топлива: летнего - в количестве 7,5-9,5 % массы ПБВ, зимнего - в количестве, уточняемом в соответствии с требуемой температурой размягчения вяжущего.
1.6. ДСТ - синтетический полимер, сохраняющий высокую прочность и эластичность при температурах от 80 до минус 80°С, являющийся хорошим модификатором битумов и других органических вяжущих материалов. Он характеризуется прочной пространственной структурой, образованной за счет физических связей, благодаря чему легко растворяется в углеводородах и образует прочную пространственную структурную сетку при минимальном его содержании (в данном случае - в битуме).
1.7. Дизельное топливо играет роль пластификатора, который, во-первых, разрушает коагуляционный каркас битума, препятствующий эффективной работе сетки полимера в ПБВ-65, во-вторых, позволяет лучше и быстрее растворить ДСТ, в третьих, способствует хорошему смачиванию и обволакиванию стенки паза вяжущим, а следовательно, обеспечивает требуемую адгезию вяжущего к стенкам шва.
1.8. ПБВ-65 приготавливают путем простого механического перемешивания компонентов до однородного состояния при 140-160°С.
1.9. Применение вяжущего ПБВ-65 для заполнения деформационных швов асфальтобетонных покрытий способствует трещиностойкости и долговечности последних.
1.10. Подготовка деформационных швов к герметизации, процесс заполнения, соблюдение режима разогрева вяжущего предопределяют срок службы и качество герметизации паза шва, что обеспечивается при выполнении данных рекомендаций, требований СНиП 3.06.06-88., СНиП 3.06.03-85 и "Руководства по организации и технологии строительства аэродромных цементобетонных покрытий" (М., 1982).
2. Материалы, используемые для приготовления
ПБВ-65, состав вяжущего.
Технические требования. Технология приготовления ПБВ-65
для заполнения деформационных швов в асфальтобетонных
покрытиях
2.1. При приготовлении ПБВ-65, предназначенного для заполнения швов в асфальтобетонных покрытиях, рекомендуется использовать следующие материалы: битум марки БНД 90/130 по ГОСТ 22245-76; дивинилстирольный термоэластопласт марки ДСТ-30-01 по разработанным Воронежским филиалом ВНИИСИ ТУ 38-103267-80 "Термоэластопласты бутадиенстирольные"; летнее дизельное топливо по ГОСТ 305-82. Допускается использовать битум марки БНД 60/90 и зимнее дизельное топливо,
2.2. Рекомендуется применять вяжущее следующего состава (%):
Битум марки БНД 90/130 88-85,5 (88)
Летнее дизельное топливо 7,5-9,5 (7,8)
ДСТ марки ДСТ-30-01 4-5 (4,2)
В скобках приведен состав ПБВ-65, подобранный из материалов, имеющихся в тресте "Тюмендорстрой".
ПБВ-65 получают, вводя в битум сначала летнее дизельное топливо, затем ДСТ (порционно) в виде крошки.
Из тех же материалов можно получать ПБВ-65 путем введения в битум 4 % ДСТ из 30 %-ного раствора в летнем дизельном топливе. Более концентрированный раствор не следует применять ввиду трудности его приготовления и перекачки.
2.3. ПБВ-65 должно быть однородным и отвечать требованиям, приведенным в таблице настоящих Методических рекомендаций.
2.4. Для приготовления ПБВ-65 можно использовать любую обогреваемую емкость, оборудованную механической мешалкой пропеллерного или лопастного типа, в том числе реактор бескомпрессорных установок (например, Т-309), экспериментальное оборудование, имеющееся в тресте "Тюмендорстрой", и серийное оборудование ДС-163, выпускаемое по заявкам потребителей Кременчугским заводом дорожных машин.
Площадь горловины емкости - не менее 0,3 м. Крышка емкости должна открываться полностью, чтобы ускорить введение необходимого количества ДСТ. Кроме того, ее следует оборудовать небольшими закрывающимися клапанами, что необходимо для замера уровня вяжущего с помощью реек и для отбора проб.
Такая же емкость нужна для хранения пластификатора.
2.5. Рекомендуется следующий технологический процесс приготовления вяжущего:
битум, предварительно обезвоженный и нагретый до температуры 120-130°С, закачивают в емкость для приготовления вяжущего на 0,7 ее объема, после чего порциями подают отдозированное летнее дизельное топливо (при работающей мешалке) и все перемешивают в течение 20-30 мин;
затем нагревают битум с пластификатором - дизельным топливом до 150-160°С и вводят при работающей мешалке предварительно отдозированный по массе ДСТ в виде крошки небольшими порциями. Необходимо следить, чтобы весь полимер из данной порции успевал смачиваться битумом до введения следующей порции. Смешение осуществляют до получения однородной смеси.
|
Показатель свойства ПБВ-65 |
Значения показателя ПБВ-65 |
|
Температура размягчения, °С.(по ГОСТ 11506-73) |
65 |
|
Глубина проникания иглы. 0,1 мм. при температуре, °С (по ГОСТ 11501-78): |
|
|
25 |
50 |
|
0 |
30 |
|
Растяжимость, см, при температуре, °С (по ГОСТ 11505-75): |
|
|
25 |
10 |
|
0 |
10 |
|
Эластичность, %, при температуре, °С : |
|
|
25 |
70 |
|
0 |
40 |
|
Температура хрупкости, °С хх) |
-35 |
|
Вязкость при истечении 2,5 л вяжущего через отверстие 20 мм, при 150°С, с (по методу Союздорнии) |
50 |
|
Относительное удлинение вяжущего, %,ххх) при температуре, °С: |
|
|
20 |
40 |
|
-35 |
30 |
|
Прочность образца-шва, МПа, при температуре |
|
|
20 |
0,03 |
|
-35 |
0,83 |
|
Гибкость при минус 25°С |
Выдерживают |
|
Водопоглошение за 24 ч, % |
1,0 |
х) Эластичность устанавливают по ТУ 35 1669-88 "Вяжущие полимерно-битумные на основе ДСТ и полимерасфальтобетон" (Минтрансстрой. М., 1988.;)
хх) Температуру хрупкости ПБВ-65 определяют по ГОСТ 11507-78, но пластинку с нанесенным вяжущим изгибают один раз с максимально возможным прогибом, а затем фиксируют температуру появления трещин (сначала волосяных, затем глубоких), не распрямляя пластинки.
ХХХ) Указанные показатели определяют согласно прил. 2 к "Методическим рекомендациям по применению пластифицированной битумно-бутилкаучуковой мастики для герметизации швов цементобетонных покрытий (Союздорнии. М., 1985).
2.6. Технологический процесс приготовления ПБВ при введении ДСТ в битум из раствора отражен в "Meтодических рекомендациях по применению полимерно-битумного вяжущего (на основе ДСТ) при строительстве дорожных, мостовых и аэродромных асфальтобетонных покрытий" (Союздорнии. М. 1988), которыми и следует руководствоваться при получении ПБВ-65 путем введения ДСТ в битум из раствора в дизельном топливе.
2.7. Вяжущее считают однородным, если в нем не образуется сгустков или осадка, наличие которых определяет с помощью стеклянной палочки, погружаемой, в испытуемый материал. Если смесь однородна, то она покрывает палочку ровным слоем без заметных крупинок и комочков и стекает с нее равномерно.
2.8. Время, необходимое для получения однородного вяжущего, устанавливают до начала работ по приготовлению большой партии вяжущего. Для этого в рабочей емкости готовят контрольную партию вяжущего и оценивают его однородность.
Время, затраченное на получение однородного вяжущего, принимают за нормативное.
2.9. После приготовления вяжущего необходимо отобрать пробу (не менее 0,5 кг) для определения его свойств в соответствии с требованиями п. 2.3 настоящих Методических рекомендаций.
2.10. При несоответствии качества полученного вяжущего требованиям п. 2.8 настоящих Методических рекомендаций необходимо увеличить содержание ДСТ с 4 до 4,5 % и повторить испытание. Если и в этом случае результат отрицателен, то надо увеличить содержание ДСТ до 5 %.
2.11. Продолжительность выдерживания вяжущего при рабочих температурах не должна превышать 6 ч. Не использованный в течение смены запас вяжущего допускается держать в котле при температуре, не выше 60°С в течение 24 ч. Без подогрева вяжущее можно хранить неограниченное время.
2.12. Все битумопроводы, дозировочные бачки и емкости для хранения, а также котлы должны быть обеспечены системой паро- или маслообогрева.
Обогрев всех элементов коммуникаций начинают до проведения работ по приготовлению вяжущего.
3. Технология заполнения деформационных швов асфальтобетонного покрытия
3.1. Деформационные швы в асфальтобетоне сразу же после нарезки необходимо заполнять вяжущим. Работы проводить следует в сухую погоду при температуре воздуха выше 0°С.
3.2. Если после заливки швов вяжущим нужно немедленно открыть движение по покрытию, то свежезалитые швы следует присыпать минеральным порошком.
Если после нарезки швов их заливка задерживается, то необходимо, чтобы избежать загрязнения, закрыть пазы полосками рулонной бумаги шириной 10-15 см или вложить в них хлопчатобумажный шнур.
3.3. Чтобы заполнить пазы швов горячим вяжущим, следует использовать специальные заливщики швов типа ДС-67А.
Допускается применять ручные конусные лейки.
3.4. Перед заливкой пазов швов вяжущее разогревают до температуры 140-160°С.
Следует избегать перегрева вяжущего и длительного (более 4 ч) выдерживания в расплавленном состоянии, поскольку это отрицательно сказывается на его свойствах.
3.5. Перед заполнением вяжущим необходимо пазы швов тщательно очистить от строительного мусора металлическими крючками;
промыть водой при давлении не менее 0,1 МПа;
просушить в зависимости от температуры воздуха в течение 2-3 ч с момента промывки;.
продуть, если это требуется, сжатым воздухом от компрессора.
Чтобы улучшить условия работы вяжущего в шве и снизить его расход, в нижнюю часть паза следует вложить прокладку (хлопчатобумажный шнур, резиновые трубки, пороизол и т.п.), а сверху залить вяжущим на глубину, равную 2-3 величинам ширины шва.
Заполняют пазы швов вяжущим до уровня верха покрытия или на 2-5 мм ниже его.
3.6. Если вяжущее в пазах швов окажется выше уровня верха покрытия, то его следует срезать острым скребком до указанного уровня. Излишки вяжущего нужно повторно разогреть и использовать для заливки пазов швов.
3.7. Открывать движение построечного транспорта по покрытию следует не ранее чем через 1,5-2 ч после заполнения пазов швов вяжущим.
4. Технический контроль
4.1. При приготовлении и применении предлагаемого вяжущего необходимо контролировать:
качество и дозировку исходных компонентов;
качество готового вяжущего;
температуру нагрева вяжущего и время выдерживания его в таком состоянии;
процессы приготовления и заливки вяжущего; ширину и глубину швов;
качество подготовки пазов швов к заливке их вяжущим.
4.2. Качество битума должно соответствовать требованиям ГОСТ 22245-76, летнего дизельного топлива - ГОСТ 305-82.
ДСТ следует принимать по данным завода-поставщика.
4.3. В процессе приготовления вяжущего тщательно контролируют дозировку компонентов. Допустимая точность дозирования битума - 0,5 %, ДСТ - 0,1 %, летнего дизельного топлива - 0,2 %.
4.4. Температурные режимы приготовления вяжущего должны быть такими, как указано в п. 2.5 настоящих Методических рекомендаций.
4.5. Качество вяжущего необходимо контролировать при приготовлении каждой новой партии в соответствии с требованиями, приведенными в таблице настоящих Методических рекомендаций.
4.6. Гарантийный срок хранения вяжущего - 1 год. По истечении этого срока вяжущее можно применять, предварительно проверив соответствие его свойств требованиям таблицы настоящих Методических рекомендаций.
4.7. При разогреве вяжущего в котлах следует контролировать температуру и время выдерживания его при рабочих температурах.
4.8. В процессе заливки шва необходимо следить за чистотой паза, температурой вяжущего и уровнем заливки (вяжущее должно быть залито до уровня верха покрытия).
5. Техника безопасности при приготовлении, и применении вяжущего для заполнения деформационных швов в асфальтобетонных покрытиях
5.1. При приготовлении и применении вяжущего необходимо руководствоваться "Правилами техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог" (М: Транспорт, 1978) и "Правилами и нормами техники безопасности, пожарной безопасности и Промышленной санитарии для окрасочных цехов" (М., 1965), учитывающими специфику работ с растворителями.
5.2. Поскольку в состав вяжущего входят горючие и, взрывоопасные компоненты, оборудование для его приготовления должно быть взрыво- и пожаробезопасным и перед началом работ освидетельствовано в установленном порядке Госпожнадзором.
5.3. Емкости для приготовления вяжущего, оборудованные электронагревательными устройствами, должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75. Класс защиты человека от поражения электротоком - первый.
5.4. Электронагревательные элементы смесительных установок должны быть исправны и полностью погружены в вяжущее.
5.5. Возле опасных в пожарном отношении мест хранения растворителя, складов горючесмазочных материалов, асфальтобетонных машин, битумоплавильных установок, битумохранилищ необходимо размещать щиты с противопожарным оборудованием, ящики с сухим чистым песком, огнетушители.
Расстояние от емкости с растворителем и готовым вяжущим до других сооружений и строений - более 50 м, а между емкостями и битумными котлами - не менее 10 м.
Место хранения растворителя следует ограждать в радиусе 5 м и снабжать предупредительными надписями "Курить запрещено", "Сварка запрещена", "Огнеопасно" и т.п.
5.6. Запрещается применять обводненный битум.
5.7. Летнее дизельное топливо вводят в разогретый битум только через шланг, погруженный в битум, при отключенной системе подогрева рабочего котла.
5.8. Допустимая продолжительность работы с вяжущим - не более одной смены в сутки.
5.9. При изготовлении и применении вяжущего содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимую концентрацию (ПДК).
ПДК битумов и летнего дизельного топлива составляет 300 мг/м3. Оба продукта относятся к малотоксичным веществам 4-го класса опасности. ДСТ - нетоксичен.
5.10. Контроль за ПДК осуществляется местным отделением санэпидстанции.
5.11. К работе с вяжущим не допускаются лица моложе 18 лет, а также беременные и кормящие женщины.
Лица, работающие с вяжущими, должны регулярно проходить медицинский осмотр 1 раз в 6 мес.
5.12. Перед началом работ с вяжущим необходимо провести инструктаж по безопасным методам работы и оказанию первой помощи.
5.13. Персонал допускается к работе с вяжущим после Инструктажа и проверки знаний по технике безопасности, пожарной безопасности и о правилах личной гигиены.
Повторный инструктаж и контрольную проверку знаний проводят через каждые 6 мес. с соответствующей отметкой в журнале.
5.14. При работе с вяжущим используются спецодежда, спецобувь, индивидуальные средства защиты: брезентовые рукавицы, защитные мази и пасты типа "Миколаи" или ИЭР.
Применять растворители для мытья рук запрещено.