Контроль качества асфальтобетона

7.1. Классификация асфальтобетона

Асфальтобетоны изготавливаются из асфальтового вяжущего, представляющего собой смесь битума с тонкомолотым минеральным порошком, крупного заполнителя – гравия или щебня и мелкого заполнителя – песка.

ГОСТ 9128-97 «Cмеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия» устанавливает следующие классификационные признаки асфальтобетона.

1) Асфальтобетонные смеси на вязких битумах называются горячими, на жидких – холодными.

2) По наибольшей крупности минеральных зерен асфальтобетон может быть крупнозернистым – до 40 мм, мелкозернистым – до 20 мм и песчаным до 5 мм.

3) В зависимости от содержания щебня асфальтобетон подразделяется на типы:

А – 50..60%;

Б – 40…50%;

В – 30…40%;

Г – песчаный с искусственным (дробленым) песком;

Д – песчаный с природным песком.

Для обозначения холодных смесей добавляется индекс х, например, Б_х, В_х и т.д.

4) По пористости асфальтобетон из горячих смесей подразделяется на разновидности:

- высокоплотные 1…2,5% пор по объему;

- плотные 2,5…5,0% пор;

- пористые 5…10% пор;

- высокопористые 10…18% пор.

5) По качеству составляющих материалов и физико-механическим свойствам асфальтобетон подразделяется на марки:

I – для горячего высокоплотного асфальтобетона;

I-II-III – для горячего плотного асфальтобетона;

I-II – для горячего пористого и высокопористого и для холодного асфальтобетона.

Тип асфальтобетона и его марку назначают в зависимости от характера движения автомобилей, конструкции дорожной одежды, имеющихся материалов, климатических условий района строительства и условий производства работ. Если выбранный асфальтобетон не соответствует условиям эксплуатации, на покрытии возникают и развиваются деформации и разрушения, а именно:

- пластические сдвиги, волны, колея при высокой летней температуре;

- трещины зимой;

- шелушение поверхности и выбоины при знакопеременной температуре весной.

7.2. Требования к материалам для асфальтобетона

1. Заполнители. Требования к заполнителям для асфальтобетона рассмотрены нами ранее.

2. Минеральный порошок (ГОСТ 52129-2003). Он представляет собой полидисперсный материал и является важнейшим структурообразующим компонентом асфальтобетона. На его долю приходится до 95% суммарной поверхности минеральных зерен асфальтобетона.

Основное назначение минерального порошка – переводить объемный битум в пленочное состояние. При этом повышается вязкость и прочность битума. Вместе с битумом минеральный порошок образует структурированную дисперсную систему, которая выполняет роль вяжущего материала в асфальтобетоне. Кроме того, минеральный порошок заполняет поры между частицами песка, что способствует повышению плотности асфальтобетона и снижению расхода битума.

Лучшими для асфальтобетонов являются минеральные порошки, получаемые в результате тонкого измельчения известняков и доломитов. Также широкое применение нашли минеральные порошки из отходов промышленности: цементной пыли, золы-уноса ТЭЦ, молотых основных доменных шлаков, шламов доменного и конверторного производства, пиритных огарков и др. В Башкортостане проведены исследования и показана возможность применения отходов содового и сахарного производства для этой цели.

Активность минерального порошка объясняется его высокоразвитой поверхностью, которая составляет 2500…5000 см²/г. Чем выше этот показатель, тем выше активность минерального порошка. Однако очень высокая дисперсность порошков приводит к слипанию наиболее мелких частиц. По ГОСТ 52129-2003 в минеральном порошке должно содержаться частиц меньше 0,071 мм не менее 70% в неактивированном и не менее 80% в активированном порошке. При этом все остальные зерна минерального порошка должны проходить через сито с отверстиями 1,25 мм.

3.Битум. Вяжущим в асфальтобетоне могут быть жидкий и вязкий нефтяные битумы, рассмотренные нами ранее.

7.3. Свойства асфальтобетона

Физические свойства асфальтобетона

Остаточная пористость асфальтобетона. Остаточная пористость асфальтобетона вычисляется по формуле:

где ρ – истинная плотность асфальтобетона;

ρ_о – средняя плотность асфальтобетона.

Средняя плотность асфальтобетона. Она определяется гидростатическим взвешиванием асфальтобетонного образца

ρ_о =

где m – масса образца;

V – его объем.

Гидрофизические свойства асфальтобетона

Водонасыщение. Количество воды, заполняющей поры при вакуумировании

W = 100%

где м_в – масса водонасыщенного и м_с – сухого образца.

При определении водонасыщения после взвешивания образец погружают в воду и вакуумируют 1,5 часа, затем выдерживают в том же сосуде с водой 1 час и снова взвешивают.

Механические свойства асфальтобетона

Прочность. Прочность асфальтобетона при сжатии определяют осевым сжатием (давление прикладывается по оси образца-цилиндра).

Испытание проводят на прессе с механическим приводом с деформированием образца со скоростью 3 мм в минуту. Можно использовать и гидравлический пресс, но желательно для сжатия при 50^оС. При других температурах показания на прессах различаются.

Разделив нагрузку на площадь образца, получают прочность асфальтобетона

R_сж =

где Р – разрушающая нагрузка;

А – площадь образца.

Прочность при 0^оС является косвенным показателем морозостойкости: чем больше прочность, тем вероятней появление трещин на покрытии.

По результатам осевого сжатия можно определить водостойкость и показатель пластичности асфальтобетона.

Прочность при растяжении определяют осевым растяжением растяжением при изгибе, растяжением при расколе (рис. 3.) Прочность на осевое растяжение определяется на разрывных машинах. Прочность на растяжение при изгибе - на Мии-100. Прочность на растяжение при расколе - на механическом прессе при использовании образцов-цилиндров одинаковой длины и диаметра (50,70 и 100 мм).

Определяя прочность асфальтобетона при разной скорости сжатия, можно получить показатель его пластичности К

К =

где R₁ и R₂ – пределы прочности при скоростях сжатия 30 и 3 мм в минуту;

V₁ и V₂ – скорости сжатия 30 и 3 мм в минуту.

Устойчивый асфальтобетон при 50^оС должен иметь показатель пластичности не более 0,25.

 

7.4. Методики определения свойств асфальтобетона

1.Изготовление асфальтобетонных образцов

Стандартные асфальтобетонные образцы изготавливают в полых цилиндрических формах, снабженных вкладышами, способными при давлении перемещаться навстречу друг другу.

Уплотнение образцов из смеси с малым содержанием щебня (до 35%) производят с помощью пресса под нагрузкой 40 МПа в течение 3 мин. С помощью выжимного устройства образцы извлекаются из формы.

Уплотнение образцов из смеси с содержанием щебня более 35% производят комбинированным методом – вибрированием на виброплощадке с последующим доуплотнением с помощью пресса под нагрузкой 20 МПа в течение 3 мин. С помощью выжимного устройства образцы извлекаются из формы.

2. Определение средней плотности

Она определяется гидростатическим взвешиванием асфальтобетонного образца. 3 образца взвешиваются на на воздухе, а затем погружаются в сосуд с водой комнатной температуры на 30 мин. Вторично взвешиваются на воздухе, а затем в воде комнатной температуры.

ρ_о =

где m₀ – масса образца, взвешенного на воздухе;

m₁ – масса образца, взвешенного на воздухе после выдержки в воде;

m₂ – масса образца, взвешенного в воде;

ρ_в – плотность воды.

Среднюю плотность определяют как среднее арифметическое из 3 параллельных испытаний.

3. Определение плотности минеральной части асфальтобетонной смеси

Ее определяют на основании известных плотностей минеральных составляющих и их содержания в асфальтобетонной смеси по формуле

ρ =

где ρ – плотность минеральной части асфальтобетонной смеси;

m_{1,2, …} - содержание отдельных минеральных компонентов в асфальтобетонной смеси;

ρ_{1,2, …} - истинные плотности этих компонентов.

 

4. Определение остаточной пористости

Остаточная пористость асфальтобетона вычисляется по формуле:

где ρ – истинная плотность асфальтобетона;

ρ_о – средняя плотность асфальтобетона.

 

4. Определение водонасыщения

Величину водонасыщения образцов асфальтобетона определяют количеством воды, заполняющей поры при вакуумировании и выраженном в % от его первоначального объема. Образцы помещают в вакуум-аппарат, с температурой воды 20±2^оС. Уровень воды над образцами – не менее 3 см. Образцы выдерживают при давлении 1330-2000 Па в течение 1,5 час. Затем, доведя давление до нормального, выдерживают их еще 1 час при той же температуре. Образцы вынимают, вытирают и взвешивают с тонностью до 0,01 г. Водонасыщение определяют по формуле

где м₁ – масса сухого, неводонасыщенного образца;

м₂ – масса образца, выдержанного 30 мин в воде и взвешенного на воздухе;

м₃ – масса образца, взвешенного в воде;

м₄ – масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе.

 

5. Определение прочности при сжатии

Прочность асфальтобетона при сжатии определяют осевым сжатием (давление прикладывается по оси образца-цилиндра).

Испытание проводят на прессе с механическим или гидравлическим приводом мощностью 5-10 т с деформированием образца со скоростью 3 ±0,5 мм в минуту. Гидравлический пресс желательно использовать для сжатия при 50^оС. При других температурах показания на прессах различаются.

Цилиндрический образец выдерживают на воздухе не менее 15 часов и помещают на 2 часа в воздушную или на 1 час в водяную баню при температуре 50±1^оС, 20±1^оС или 0±1^оС. Затем образцы вынимают, обтирают и помещают на нижнюю плиту пресса. Нагружают образец со скоростью 3 ±0,5 мм в минуту.

Разделив нагрузку на площадь образца, получают прочность асфальтобетона

R_сж =

где Р – разрушающая нагрузка;

А – площадь образца.

За показатель прочности принимают среднее арифметическое из 3 испытаний, если расхождение между ними составляет не более 10%.