Przyczyna jest ładnie opisana przez to, co niektórzy nazywają „strefą goldilocks”. Aby zachować właściwości zagęszczania między wytwórnią asfaltu a ułożeniem na drodze, mieszanka asfaltowa nie może być zbyt gorąca ani zbyt zimna. Temperatura musi być w sam raz” – mówi Jim Scherocman, konsultant ds. asfaltu z Cincinnati z 54-letnim doświadczeniem w branży. „Ma ona wpływ na wszystkie aspekty układania nawierzchni: Jak długo będzie nadawać się do pracy na placu budowy i ile czasu masz na dokończenie układania i zagęszczania?”. Dodał, że znaczenie ma również grubość każdej warstwy. Im grubsza warstwa, tym dłużej będzie utrzymywać ciepło i pozostanie zdatna do zagęszczania.
Niestety na końcową temperaturę układania asfaltu, a tym samym na jego trwałość przez wiele lat, wpływa wiele czynników. Oto ich omówienie oraz inne czynniki związane z temperaturą, które „trzymają w napięciu” wykonawców robót bitumicznych.
MAKSYMALNA TEMPERATURA MIESZANIA
Najgorętszym momentem w życiu każdej nawierzchni asfaltowej jest jej mieszanie w wytwórni – niezależnie od tego, czy jest to niemodyfikowany asfalt do układania na gorąco (HMA), modyfikowany polimerami HMA, czy też chłodniejszy asfalt do układania na ciepło (WMA).
Istnieją różne powody i sytuacje zastosowania każdego z tych produktów asfaltowych, które wykraczają poza zakres tego artykułu. Wszystkie te mieszanki powinny być produkowane w zakładzie na tyle gorące, aby zapewnić odpowiedni zakres temperatur podczas układania. „W przypadku zwykłego HMA jest to temperatura od 275°F do 300°F” – mówi Scherocman. „W przypadku HMA modyfikowanego polimerami zakres ten wynosi od 285°F do 320°F.
Tutaj sprawa robi się trudna: chociaż istnieją sposoby na ograniczenie strat ciepła podczas transportu samochodami ciężarowymi, takie jak izolowane skrzynie ładunkowe i plandeki, wszystkie rodzaje nawierzchni asfaltowych tracą cenne ciepło podczas przejazdu z wytwórni do rozściełacza – od 5°F do 25°F lub więcej. Skrócenie czasu przejazdu z wytwórni do miejsca układania oraz praca w ciepłe dni mogą pomóc, ale tak naprawdę straty ciepła są nieuniknione.
Czy podniesienie temperatury w wytwórni asfaltu może rozwiązać ten problem? „Jeśli w wytwórni mieszanka asfaltowa jest zbyt gorąca, można uszkodzić płynne lepiszcze asfaltowe, zmieniając jego właściwości chemiczne i fizyczne” – powiedział Mike Huner, konsultant ds. asfaltu z Nashville i właściciel firmy Huner Consulting. „W efekcie na miejsce robót dostarczono by gorętszą mieszankę asfaltową, ale jej trwałość byłaby zagrożona. W rezultacie warstwa nawierzchni nie wytrzyma tak długo, jak powinna.”
MINIMALNA TEMPERATURA MIESZANKI
Na drugim końcu „strefy złotego środka” znajduje się asfalt, który jest zbyt zimny. Powodem tego jest fakt, że wraz ze spadkiem temperatury mieszanka asfaltowa sztywnieje, co utrudnia jej zagęszczanie.
Zagęszczanie jest kluczem do stworzenia trwałych dróg. Prawidłowe zagęszczanie poprawia parametry jezdni na kilka sposobów. Zapewnia wytrzymałość na ścinanie, aby oprzeć się koleinowaniu. Optymalizuje pustki powietrzne, aby zmaksymalizować trwałość, zminimalizować zmęczenie i zminimalizować utlenianie, które może przedwcześnie postarzyć nawierzchnię. Prawidłowe zagęszczenie pomaga również uszczelnić nawierzchnię, minimalizując przepuszczalność, która może przyczynić się do usuwania lepiszcza z cząstek kruszywa w mieszance asfaltowej. „Celem jest osiągnięcie zawartości pustki powietrznej na poziomie sześciu procent lub mniejszym, aby uzyskać optymalną wydajność” – powiedział Scherocman.
„Jeśli mieszanka jest zbyt chłodna po opuszczeniu wywrotki, będzie zbyt sztywna i zbyt trudna do zagęszczenia” – powiedział Danny Gierhart, starszy inżynier regionalny Instytutu Asfaltu z siedzibą w Tuttle w Oklahomie. „Jeśli przed osiągnięciem odpowiedniej gęstości mieszanka zostanie schłodzona do temperatury poniżej 180°F do 190°F, będzie ona tak sztywna, że dodatkowe wysiłki związane z zagęszczaniem mogą w rzeczywistości zmiażdżyć kruszywo w mieszance.”
Instytut Asfaltu wypowiedział się na ten temat. „Mieszanki muszą być ułożone i zagęszczone zanim ostygną do temperatury 185°F, więc minimalna temperatura zależy od temperatury warstwy, na której są układane, a także od warunków otoczenia” – czytamy na stronie AI. „Ogólnie rzecz biorąc, specyfikacje agencji określają minimalną dopuszczalną temperaturę mieszanki za stołem, zwykle 250°F.”
TEMPERATURA OTOCZENIA
Gdy pracujesz na zewnątrz z gorącym materiałem, gdzie utrata ciepła wpływa na jego urabialność, sensowne jest układanie (jeśli masz wybór) w dni, które są gorące, a nie zimne. Powód sprowadza się do termodynamiki: jeśli dwa różne ciała o różnych temperaturach zetkną się ze sobą, to w końcu osiągną wspólną temperaturę, ponieważ ciepło z gorętszej powierzchni przenosi się na względne „zimno” drugiej.
Oznacza to, że gorący materiał HMA będzie tracił ciepło szybciej w zimny dzień niż w gorący. Będzie tracić ciepło jeszcze szybciej, jeśli w pobliżu będzie wiał zimny wiatr.
„To powiedziawszy, temperatura otoczenia niekoniecznie ma duże znaczenie”, powiedział Scherocman. „Na przykład, w wiosenne dni nie jest to prawie tak duży problem, jak temperatura asfaltu bazowego.”
TEMPERATURA ISTNIEJĄCEJ NAWIERZCHNI
Temperatura istniejącej nawierzchni/podłoża drogi, w porównaniu z temperaturą kładzionego asfaltu, również odgrywa rolę w wpływie na to, jak długo asfalt pozostaje urabialny.
„Temperatura istniejącej nawierzchni musi być na tyle ciepła, aby nie wychładzała zbyt szybko świeżego uniesienia asfaltu, zanim będzie można go odpowiednio zagęścić” – powiedział Gierhart. „Minimalna dopuszczalna temperatura powierzchni musi być coraz cieplejsza w miarę zmniejszania się grubości warstwy. Typowe minima to 40°F dla warstw o grubości większej niż 3 cale i 50°F dla mieszanek cieńszych niż 2 cale.”
„Pamiętaj, że wiosną podłoże jest zimne od zimy” – dodał Scherocman. „Dlatego nawet w ciepły wiosenny dzień mogą wystąpić problemy związane z tym, że istniejący asfalt jest zbyt zimny do pracy.”
TEMPERATURY ZAGĘSZCZANIA
„Stopień zagęszczenia mieszanki betonu asfaltowego jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na ostateczne właściwości nawierzchni w warunkach ruchu drogowego” – powiedział Scherocman. „Na to z kolei ma wpływ temperatura asfaltu podczas układania i zagęszczania.”
„Spróbuj zagęścić mieszankę, gdy asfalt jest zbyt zimny, a możesz uzyskać efekt, który nazywamy efektem skorupy ciasta” – ostrzegł Huner. „Powstała w ten sposób warstwa nawierzchni może być chłodna i krucha z wierzchu, ale miękka i niezagęszczona w środku. W trakcie procesu zagęszczania na powierzchni będą pojawiać się pęknięcia włoskowate lub kontrolne.”
W zasadzie wszystkie rodzaje asfaltu należy układać, a następnie natychmiast zagęszczać w odpowiednich strefach złotego środka. Dlatego firmy brukarskie muszą koniecznie opracować proces mieszania/dostarczania asfaltu „dokładnie na czas” lub jak najbardziej zbliżony do niego, biorąc pod uwagę realia prawdziwego brukowania.
Careless jest pisarzem niezależnym mieszkającym w Ontario.