Асфальт: состав, свойства и применение¶

Асфальт (от греч. ἄσφαλτος — «горная смола») — природное или искусственное органическое вяжущее вещество, а также обобщённое название материалов на его основе, широко применяемых в дорожном строительстве, гидроизоляции и промышленности. В узком смысле термин обозначает природную битумную породу или извлекаемый из неё битум, в широком — асфальтобетонную смесь, укладываемую в покрытия дорог, площадей, аэродромов и тротуаров.

¶Терминология и разграничение понятий

В русскоязычной технической литературе различают несколько близких понятий:

• Асфальт природный — ископаемое вещество, представляющее собой смесь битума с минеральными компонентами (песком, известняком, глиной).
• Битум — органическое вяжущее, продукт переработки нефти или извлечения из природных пород.
• Асфальтобетон — искусственная смесь щебня, песка, минерального порошка и битума, уплотняемая в горячем или холодном виде.

В быту и в профессиональной среде под словом «асфальт» чаще всего подразумевают именно асфальтобетонное покрытие.

¶История

Природный асфальт известен человечеству с древнейших времён. Битумные материалы использовались в Месопотамии около 3000 года до н. э. как связующее вещество при кладке кирпича и для гидроизоляции. В Древнем Египте битум применялся при бальзамировании. Вавилонские и ассирийские строители применяли асфальт для покрытия стен и полов, о чём свидетельствуют археологические находки.

В Новое время интерес к асфальту возрос после открытия крупных месторождений природного битума. В 1712 году в Швейцарии были обнаружены залежи в районе Валь-де-Травер, а в 1815 году — во Франции, близ Парижа. Первые тротуары из асфальта уложены в Париже в 1820-х годах, а в 1824 году — в Лондоне.

В России асфальтовое покрытие впервые применили в 1839 году при строительстве тротуара на Троицком мосту в Санкт-Петербурге. Промышленное производство асфальтобетона началось во второй половине XIX века, а массовое дорожное строительство с его использованием развернулось в XX веке.

¶Состав и классификация

Природный асфальт содержит от 5 до 20 % битума, остальное — минеральная составляющая. Искусственный асфальтобетон включает:

Классификация асфальтобетонов проводится по нескольким признакам:

• По температуре укладки: горячие (120–160 °C), тёплые (70–120 °C), холодные (ниже 70 °C).
• По крупности зерна: крупнозернистые (до 40 мм), среднезернистые (до 20 мм), мелкозернистые (до 10 мм), песчаные.
• По назначению: дорожные, аэродромные, гидроизоляционные, декоративные.
• По пористости: плотные, пористые, высокопористые.

¶Технология производства и укладки

Производство асфальтобетонной смеси осуществляется на асфальтобетонных заводах. Минеральные материалы сушат и нагревают в барабане, затем смешивают с разогретым битумом в смесителе. Готовая смесь транспортируется к месту укладки в термоизолированных кузовах.

Укладка включает несколько этапов:

1. Очистка и подготовка основания.
2. Распределение смеси асфальтоукладчиком.
3. Уплотнение катками (предварительное, основное, финишное).
4. Контроль ровности и плотности покрытия.

Качество покрытия зависит от температуры смеси при укладке, степени уплотнения и однородности состава.

¶Свойства

Основные эксплуатационные характеристики асфальтобетона:

• Прочность — способность воспринимать нагрузки от транспорта.
• Деформативность — устойчивость к образованию трещин при температурных колебаниях.
• Водонепроницаемость — низкая водопроницаемость плотных смесей.
• Износостойкость — сопротивление истиранию под колёсами.
• Шероховатость — влияет на сцепление шин с покрытием.

Слабые места асфальта — склонность к пластическим деформациям при высоких температурах (колеи, волны) и к хрупкому разрушению при низких. Для улучшения свойств применяют полимерно-битумные вяжущие, модифицирующие добавки, армирующие сетки.

¶Применение

Помимо дорожного строительства, асфальт используется:

• для гидроизоляции фундаментов, плоских кровель, каналов, тоннелей;
• в аэродромном строительстве;
• при устройстве спортивных площадок и велодорожек;
• в лакокрасочной промышленности (асфальтовые лаки);
• в электротехнике как изоляционный материал.

¶Экологические аспекты

Производство и укладка асфальта связаны с выбросами летучих органических соединений и нагревом больших объёмов минеральных материалов, что требует энергозатрат. Современные технологии — тёплый асфальт, рециклинг старого покрытия, использование резиновой крошки из отработанных шин — направлены на снижение температуры производства и повторное вовлечение материалов в оборот. Отработанный асфальтобетон (RAP) всё чаще применяется как вторичное сырьё.

¶Рекорды и факты

• Самое длинное непрерывное асфальтированное шоссе — Трансканадская магистраль протяжённостью около 8 тыс. км.
• Природное озеро Пич-Лейк на Тринидаде — крупнейший естественный источник асфальта, разрабатывается с 1860-х годов.
• Толщина дорожной одежды на автомагистралях может достигать 20–30 см в несколько слоёв.