Хімія для будівництва доріг

Дорожнє будівництво – це важлива будівельна галузь, яка передбачає проектування, спорудження, ремонт і технічне обслуговування автомобільних шосе поза населеними пунктами (зокрема, швидкісних доріг та автомагістралей), а також під’їзних доріг і вулиць міста. Оскільки дороги можуть бути абсолютно різними (з перехрестями, перетинами залізничних шляхів та трубопроводів, тунелями, естакадами та іншими особливостями), прокладатися не тільки на рівнинній прямій місцевості, а й у горах із неминучою частою зміною напрямку руху, їх створення складно назвати швидким, простим і недорогим процесом.

Сучасні розв’язки бувають настільки складними, що багато часу не тільки йде на їх спорудження, але ще й витрачається на початковому етапі – при проектуванні. Та й без спеціальних інженерних знань і досвіду не обійтися. Адже необхідно врахувати все до найменших нюансів, наприклад:

- мінімальну відстань між крайніми точками шляху;

- можливість прокладання колії поблизу або через населені пункти;

- потребу у знесенні об’єктів, що перешкоджають будівництву;

- вплив на екологію, архітектуру та археологічні розкопки;

- ймовірність лавин і сходження кам’яних мас;

- можливість зменшення довжини зі зведенням дамб, мостів, тунелів тощо;

- поєднання з комунікаційними лініями;

- вимоги техніки безпеки;

- загальну вартість будівельних робіт і подальшої експлуатації;

- можливу прибутковість і плюси зведення цієї дороги.

Тому дорожнє будівництво – це той випадок, коли все зовсім навпаки: затратно в плані часу і трудових ресурсів, складно й дорого. Але воно того варте!

Кожна дорога складається із декількох шарів, залежно від використовуваної технології. Ущільнений ґрунт, пісок, щебінь, гранітна плита, асфальтна крихта – ці та інші елементи доріг використовуються згідно з технологічними аспектами, впливають на якість майбутнього покриття, стійкість його до кліматичних чинників, надійність, довговічність, пропускну здатність, комфорт експлуатації, обслуговування і т.д.

Також чимале значення в дорожньому спорудженні має хімія для будівництва доріг. Її можна розділити на два основні блоки. Перший – це хімія для асфальту, який у наш час є одним з найпопулярніших видів «дорожнього одягу». Другий – добавки, що застосовуються для різних шарів дороги. Про них і поговоримо далі.

Хімія для асфальту

Асфальтом (асфальтобетоном) називають сукупність мінеральних матеріалів, зокрема, піску і щебеню, мінерального порошку, бітуму та певних хімічних сполук. Від його складових залежать майбутні характеристики покриття, а також можливість використання його у певному місці. Так, наприклад, асфальт з однією наявністю/співвідношенням компонентів підходить для будівництва доріг державного значення, з іншою – для міських вулиць, ще з іншою – для ямкового ремонту тощо.

Вибір варіацій не доводиться називати обмеженим, адже існують різні марки асфальту, що відрізняються між собою складом, а також типом майбутнього покриття.

Різновиди асфальтобетону. Передусім, він буває трьох марок. Перша складається з піску/відсіву, мінерального порошку, щебеню та бітуму. У другій присутні ці ж елементи, але є і пісок, і відсів дроблення. У третій з перерахованих компонентів відсутній щебінь.

Також розрізняють п’ять типів матеріалу, залежно від присутності в складі і кількості великих та дрібних наповнювачів: А (50-60 % щебеню), Б (40-50 % щебеню/гравію), В (30-40 % щебеню/гравію), Г (до 30 % піску з відсіву дроблення), Д (близько 70 % природних пісків).

Мінеральний і бітумний склад дають поділ на піщаний, дрібно- та крупнозернистий, полімерно-бітумний, щебенево-мастиковий та резино-бітумний асфальти.

За щільністю вони бувають пористими і високопористими (для основи і нижніх шарів), а також щільними (для верхніх шарів).

Крім основних складників, різні технології виробництва асфальтосумішей передбачають залучення різних хімічних компонентів. Їх завдання – надати матеріалу особливі експлуатаційні характеристики.

Що це може бути? Головним чином, зола, сірка, каучук, гума, латекс і т.д.

Для чого вони використовуються? Щось – для підвищення морозостійкості, щось – для досягнення необхідних звукоізоляційних показників, а також для створення шорсткої поверхні, що забезпечує поліпшене зчеплення з автомобільними шинами, збільшення твердості та міцності дорожнього покриття, а відтак і термінів його експлуатації. Щоб пошкодження на дорозі з’являлися якомога рідше, а через це і ДТП, причиною яких вони часто бувають, зводилися до мінімуму, не обійтися без хімії для асфальту.

Також хімічні засоби застосовують для очищення асфальту і нанесення на нього дорожньої розмітки.

Крім механічного впливу (використання швабр, щіток, повітряних установок), у процесі очищення можливе залучення води (гідродинамічна очистка) з хімічними реагентами. При цьому важливо попередньо протестувати поверхню.

Що стосується розмітки, то вона виконується різними фарбувальними речовинами. Наноситься не тільки на дорожнє полотно, а й на тротуари, бордюри. Примітна в цьому плані полімерно-акрилова фарба білого, жовтого і червоного кольору, що утворює міцне, довговічне і стійке до стирання, бензину, мастил, мийних засобів, жирів, солей, атмосферних опадів та температурних перепадів покриття.

Добавки для дорожнього будівництва

Добавки, як і хімія, позитивно впливають на якість дороги і візуально подовжують її експлуатацію. Вони модифікують вихідну сировину, тим самим надаючи важливих властивостей дорожньому покриттю.

Серед популярних добавок можна виділити адгезійні, повітревтягувальні, стабілізуючі, морозостійкі, армувальні, в’яжучі, емульгуючі та пластифікуючі. Розгляньмо роль деяких з них.

Повітревтягувальні добавки використовують для того, щоб внести до бетонної суміші певний обсяг повітря і сформувати при затвердінні систему замкнутих та рівномірно розташованих по всьому периметру повітряних пор. Їх застосування дозволяє:

- збільшити морозостійкість, зокрема, і при впливі солей;

- зробити можливим залучення крупних високощільних наповнювачів або звичайного, а не пористого, будівельного піску;

- мінімізувати витрату пористого піску, потреби суміші у воді;

- поліпшити деформацію, фізичні та теплові характеристики;

- досягти злитої однорідної структури при малій кількості дрібного заповнювача;

- уникнути корозійного впливу на арматуру;

- підвищити плинність суміші бетону, а отже і зручність її укладання зі зменшенням часу на формування покриття, і поліпшене ущільнення, мінімізація розшарування під час перевезення та розміщення у форми;

- зробити кращими тепло- та звукоізоляційні якості бетону.

Адгезійні добавки гарантують повне обволікання кам’яного матеріалу в процесі виготовлення асфальтобетонних сумішей. В результаті покриття характеризується подовженим терміном експлуатації.

Морозостійкі добавки розширюють експлуатаційний температурний діапазон. Вони дозволяють зберігати форму, надають еластичності, роблять покриття зносостійким при різних температурах зовнішнього середовища і запобігають або зменшують утворення тріщин.

Армувальні добавки (наприклад, фіброволокно або поліпропіленова фібра) дають можливість рівномірно розподіляти навантаження, яким постійно піддається дорожнє полотно. Завдяки ним конструкція посилюється, стає зносостійкою та довговічнішою.

Стабілізуючі добавки прийнято вводити до щебенево-мастичних асфальтів, які особливо доречні при сильно розвиненій інфраструктурі і великому завантаженні шляхів. Стабілізація грунтується на запобіганні стіканню бітуму нижче щебеневих зерен. Виглядають стабілізатори як волокна целюлози, що мають вільну форму. Вони вбирають надлишок бітуму під час транспортування цього матеріалу до місця укладання покриття. Дороги з їх участю більш стійкі до руйнування, не надто вибагливі в обслуговуванні та менш схильні до зрушень, що зменшує ризик появи дефектів дорожнього полотна.

При приготуванні робочих емульсій можуть бути також задіяні розчинники, розріджувачі, модифікатори та полімери. Про значення останніх у дорожньому будівництві вважаємо за потрібне поговорити детальніше.

Полімерні матеріали та дорожнє будівництво

Полімери не так давно почали застосовувати в будівництві дорожніх конструкцій, проте сьогодні вони відіграють у цій галузі неабияке значення. Тут примітні такі їх властивості, як: хімічна стійкість, водонепроникність і стійкість до впливу різних мікроорганізмів. Покриття з їх залученням виходять міцними та довговічними.

Особливою популярністю при створенні дорожніх покриттів користуються полімерцементні бетони (тверді суміші цемент+полімер з наповнювачами та без). Полімер, що входить до їхнього складу, рівномірно розміщується по бетону, покращує зчеплення цементного каменю і наповнювача, а також окремих зерен цементу один з одним.

Ще один примітний вид дорожніх бетонів – латексцементний, полімер в якому присутній у вигляді латексу.

Ось кілька хімічних засобів і добавок, які часто застосовують при прокладанні доріг:

Соляна кислота. Є розчином у водному середовищі хлороводню, прозора, позбавлена кольору, їдка рідка речовина, яка на повітрі «димить». У дорожньому будівництві хлоридну кислоту як один із п’яти компонентів вводять до складу емульсованого бітуму разом з бітумом, водою, емульгатором і стабілізатором. Її кількість повинна перебувати в діапазоні 0,5-3 % від загальної маси. Застосовується з метою підвищення стабільності емульсії. У деяких випадках може бути замінена оцтовою або ортофосфорною кислотою.

Трихлоретилен. Безбарвна, прозора, рухлива рідка речовина з характерним запахом хлороформу. У воді майже не розчиняється. Є дуже добрим розчинником, що використовується при спорудженні дорожніх конструкцій. З його допомогою очищують асфальтозмішувачі та асфальтоукладальники. Ефективно справляється з очищенням дерев’яних елементів техніки, яка використовується при створенні доріг. Розчиняє мастила, жири та інші в’яжучі компоненти.

Толуол. Безбарвна рідка речовина зі специфічним запахом. З водою не змішується. Є розчинником. Задіюється при виготовленні дорожніх фарб з метою надання їм робочої в'язкості.

Гліцерин. Прозора, безбарвна, гігроскопічна рідина в’язкої консистенції, змішується з водою в різних пропорціях. Застосовується в якості поверхнево-активної речовини, що скорочує час змішування основного матеріалу і збільшує однорідність структури при обробці ґрунтового шару.

Рідке натрієве скло. Насичений лужний водний розчин склоподібних силікатів натрію. Може не мати кольору або бути світло-брунатним. Підвищує міцність та гідроізоляційні характеристики, а також покращує реологію складу дорожньої суміші.

Натрій кремнефтористий. Біла, сіра або жовтувата кристалічна порошкоподібна маса. Входить до складу ґрунтової суміші для дорожнього будівництва. Разом з нафтою і водою сприяє зміцненню зв’язаного ґрунту.

Метилцелюлоза. Аморфна порошкоподібна маса білого кольору, розчинна у холодній воді. Сприяє підвищенню якості матеріалів для прокладання доріг.

Карбонат натрію. Тверда порошкоподібна речовина, що складається з позбавлених кольору кристалів (у масі має біле забарвлення). Гігроскопічна, розчинна у воді. За участю кальцинованої соди шляхом активації оптимізують в’яжучі композиції в системі «шлак-базальт-клінкер». Вона позитивно впливає на фізико-хімічні характеристики матеріалу.

Вапно гашене. Вапно і різні вапняні матеріали – активні учасники створення практично всіх шарів різних типів доріг. Як в’яжучі мінеральні матеріали, вони допомагають зробити основу стабільною, поліпшити придатність і механічні якості ґрунту, зміцнити всі асфальтові структури (дороги, магістралі, тротуари, пром. платформи і т.д.). Вапнування підвищує несучу здатність, стійкість до навантажень і атмосферних явищ (опадів, низьких температур тощо), а отже, запобігає стиранню, колійності та передчасному старінню. Крім того, застосування вапна, як натурального продукту, дозволяє не тільки економити на дорогих замінниках, а й уникати забруднення ґрунту та ґрунтових вод токсичними хімічними речовинами.

Якщо вас цікавить хімія для будівництва доріг, хочете купити згадані вище хімічні засоби для асфальту і/або добавки для дорожнього будівництва, звертайтеся! У нас є, що вам запропонувати в бездоганній якості та за доступною ціною!