Статья - Полимеры в дорожном строительстве

На сегодняшний день большие работы проводятся по исследованию способов укрепления грунтов с использованием различных полимерных материалов.
Наиболее часто для устройства дорожных покрытий применяют полимербетоны и пластбетоны, а также пенопласты, полимерные пленки, светоотражающие термопластичные и др. материалы.
Полимербетон – это бетон, содержащий, кроме обычного вяжущего (цемента), полимерное синтетическое вяжущее вещество, чаще всего вводимое в виде эмульсии.
В качестве полимерного вяжущего в полимербетонах обычно используют фурановые, полиэфирные, эпоксидные, фенолформальдегидные смолы и др. Чаще применяют полимербетон на основе фурановых смол.
Минеральными вяжущими в полимербетонах могут быть цемент, гипс и магнезиальные вяжущие. В этих случаях полимербетон называют соответственно полимерцементным, полимергипсовым и полимермагнезиальным.
Заполнителями этих бетонов служат кварцевый песок, гранитный, базальтовый и др. виды щебня.
Полимер в таких бетонах является важным дополнительным компо-нентом, который, заполняя поры, трещины и др. пустоты, укрепляет межзерновые связи, что приводит к повышению прочностных показателей, а также уменьшает хрупкость материала.

Одним из основных компонентов асфальтобетона является нефтяной битум — самый дешевый и наиболее универсальный материал для применения в качестве вяжущего при строительстве дорожных покрытий. Сейчас до 90% производимых в мире товарных битумов потребляется дорожной отраслью. Но обычный битум не подходит для дорог, испытывающих значительные нагрузки. Поэтому качество битума повышают за счет регулирования его характеристик с помощью модифицирующих добавок. В мире накоплен значительный опыт применения в строительстве и ремонте дорожных покрытий материалов на основе битума и модификаторов. В качестве модификаторов применяют каучуки, органо-марганцевые компаунды, термопласты (полиэтилен, полипропилен, полистирол, этиленвинилацетат, бутадиен-стирольные термоэластопласты (SBS).

Для северных стран, в том числе России, для которых характерны резкие перепады температур с переходом "через ноль", использование добавок особенно актуально: полимерные покрытия отличаются от обычного битума рабочим температурным интервалом. "У обычного битума температура хрупкости — до -20°C, у полимерно-вяжущих материалов — существенно ниже (может достигать -40°C и ниже). Представим нередкую в России ситуацию: мороз -30°C, по трассе идут фуры, они давят на дорогу, и если это обычный битум, начинается ее разрушение",— объясняет Алексей Копылов, менеджер по продукту СБС компании СИБУР. А полимерное покрытие в таких условиях надежно удерживает щебень в полотне дороги. Увеличивается и теплостойкость покрытия: обычный битум выдерживает температуру до +60°C, а полимерные покрытия — +80°С и более.
Кроме того, у ПБВ значительно больше способность к восстановлению при нагрузках, а значит, выше стойкость к деформации. "Наглядный пример: если взять брусок из полимера длиной 20-30 см, то его можно растянуть, не повредив, до 180 см, и со временем он восстановит прежнюю форму",— поясняет Копылов.
Из-за этого свойства полимерных материалов применение их в дорожном строительстве дает очень хорошие результаты. Полимеры в дорожном строительстве широко применяют с середины 1970-х в Германии, Франции, и уже можно сделать выводы об их долгосрочной эффективности. За 20 лет расходы на эксплуатацию дорог США за счет использования полимерных добавок снизились на 10-20%; использование ПБВ в Канаде позволило увеличить долю дорог, находящихся в хорошем состоянии, с 43% до 75%. Неудивительно, что некоторые страны, например Китай, сделали применение полимерно-битумных вяжущих материалов обязательным при строительстве высокоскоростных трасс с десяток лет назад.

При строительстве дорожных одежд, и особенно с цементобетонными покрытиями, широкое применение находят пленки из полиэтилена, полиизобутилена, полиамида и др. Они не пропускают влагу и поэтому пригодны для гидроизоляции. Чаще других используется полиэтиленовая пленка. Ширина полотна пленки 800-900, 1200, 1400 мм при толщине 0,06 мм(1400 мм); 0,085 мм (1200 мм); 0,2 мм (800-900 мм).
Потребителям пленка поступает в рулонах. Хранить ее надо в темном сухом помещении. Она гнилостойка, не разрушается бактериями.
На изолируемые поверхности полимерные пленки наклеивают битумными или полимерными мастиками.

Полиэтиленовую пленку изготавливают из полиэтилена методом непрерывного прессования (экструзия) с последующим растяжением.
Техническая характеристика полиэтиленовых пленок:
1) морозостойкость (-60?С);
2) предел прочности при растяжении 13-18 МПа;
3) относительное удлинение в продольном направлении 200-400%, в поперечном 450-550%;
4) водонасыщение 0,01% за 24 часа.
При строительстве дорожных одежд большой эффект дает укладка полиэтиленовой пленки под слой цементобетона. Пленка расстилается по спланированному основанию и препятствует отсосу воды из бетонной смеси в процессе его твердения, а в дальнейшем является преградой для капиллярного подсоса влаги из грунта. Благодаря своей эластичности полиэтиленовая пленка выдерживает удары при выгрузке бетонной смеси из автомобилей-самосвалов.
Под слоем бетона пленка не стареет многие годы и служит надежной защитой от агрессивных грунтовых вод. Обычно применяют пленку толщиной 0,1-0,12 мм.
Недостатками полиэтиленовой пленки являются ее повышенная, по сравнению с другими гидроизоляционными материалами, склонность к старению особенно при воздействии света, а также возможность повреждения грызунами.
Стеклопластики представляют собой материалы, которые имеют стекловолокнистый наполнитель, склеенный синтетическими полимерами.
Они широко применяются при устройстве ограждений на автомобильных дорогах, километровых и указательных знаков, строительстве павильонов на автобусных остановках.
В качестве вяжущего для стеклопластиков используют ненасыщенные полиэфиры, эпоксидные, фенолформальдегидные полимеры и др.
Стеклопластики разделяют на прозрачные, пропускающие 60-85% света; полупрозрачные (30-60%) и непрозрачные. Эти материалы могут быть окрашены в требуемый цвет.
В дорожном строительстве используются также и маркировочные мастики. Применяют их для обозначения пешеходных дорожек, осевых и краевых линий и указательных знаков на дорожных покрытиях. Их изготавливают на основе светлых (чаще всего белых) минеральных материалов.
Наиболее широкое применение нашли мастики на основе термопла-стичных смол, которые дают возможность после остывания получать в течение 1-2 часов достаточно долговечные разметочные линии.
В последнее время все более широкое применение в дорожном строительстве находит новый рулонный нетканый материал – дорнит, получаемый из отходов синтетических волокон и вторичного текстильного сырья. Длина полотнища в рулоне составляет 75-100 м, ширина – 85, 170 и 250 см, толщина – 4 мм.
Дорнит используют для устройства конструктивной и фильтрующей прослойки при строительстве автомобильных дорог на участках слабых грунтов, а также для укрепления откосов и устройства дренажа.