Испытание асфальтобетонной смеси для определения фактического коэффициента уплотнения

Асфальтобетонная смесьэто специальная смесь битума с минеральными материалами (щебень, гравий, песок, минеральный порошок) перемешанная в горячем состоянии в определенных пропорциях.  При уплотнении образует асфальтобетон – основное покрытие современных дорог. В зависимости от физико-механических параметров и используемых материалов смесь подразделяется на следующие марки (табл. 1.)

Таблица 1

Марки асфальтобетонов в зависимости от видов и типов смесей

Вид и тип смесей и асфальтобетонов Марки
Горячие:
высокоплотные
I
плотные типов:
А
Б, Г
В, Д

 

I, II
I, II, III
II, III

пористые и высокопористые I, II
Холодные типов:
Бх, Вх
Гх

 

I, II
I, II

При укладке, в зависимости от параметров температуры и вязкости, смеси подразделяются на горячие и холодные.  В первом случае применяются дорожные нефтяные битумные материалы, нагретые до температуры от 120°С. Могут быть жидкими и вязкими. Холодные смеси изготавливаются только из жидких связующих  и могут быть уложены при температуре окружающей среды от +10°С в осенний период и от +5°С – в весенний.

Сфера использования асфальтобетонных слоев указана в табл. 2.

Таблица 2

Область применения асфальтобетонов при устройстве верхних слоёв покрытий автомобильных дорог и городских улиц

Дорожно-клима-тическая зона Вид асфальто-бетона Категория автомобильной дороги
I,II III IV
Марка
смеси
Марка
битума
Марка
смеси
Марка
битума
Марка
смеси
Марка
битума
1 2 3 4 5 6 7 8
I Плотный и
высоко
плотный
I БНД 90/130
БНД 130/200
БНД 200/300
II БНД 90/130
БНД 130/200
БНД 200/300
СГ 130/200
МГ 130/200
МГО130/200
III БНД 90/130
БНД 130/200
БНД 200/300
СГ 130/200
МГ 130/200
МГО130/200
II, III Плотный и
высоко
плотный
I БНД60/90
БНД 90/130
БНД 130/200
БН 90/130
II БНД 60/90
БНД 90/130
БНД 130/200
БНД 200/300
БН 60/90
БН 90/130
БН 130/200
БН 200/300
III БНД 60/90
БНД 90/130
БНД 130/200
БНД 200/300
БН 60/90
БН 90/130
БН 130/200
БН 200/300
СГ 130/200
МГ 130/200
МГО130/200
Из
холодных
смесей
- - I СГ 70/130
СГ 130/200
II СГ 70/130
СГ 130/200
МГ 70/130
МГ 130/200
МГО 70/130
МГО130/200
IV, V Плотный I БНД 40/60
БНД 60/90
БН 40/60
БН 60/90
II БНД 40/60
БНД 60/90
БНД 90/130
БН 40/60
БН 60/90
БН 90/130
III БНД 40/60
БНД 60/90
БНД 90/130
БН 40/60
БН 60/90
БН 90/130
Из
холодных
смесей
- - I СГ 70/130
СГ 130/200
II СГ 70/130
СГ 130/200
МГ 70/130
МГ 130/200
МГО 70/130
МГО130/200

От точности соблюдения технологии укладки и уплотнения смеси зависит прочность и долговечность асфальтобетона уложенного в основания и покрытия автодорог. От уплотнения, последнего этапа создания покрытия, зависит качество структуры асфальтобетона, его возможности воспринимать заложенные в конструкцию нагрузки и эксплуатироваться в течение нормативного срока.  

При уплотнении происходит перегруппировка минеральных зерен, заполнение образованных ранее пустот мелкими зернами в области крупных. Параллельно происходит процесс выдавливания вяжущего вещества и свободного битума, вытеснение воздуха и снижение пористости слоя.  По завершению уплотнения слой дорожных одежд приобретает требуемые физико-механические показатели - плотность, прочность, стойкость к проникновению и воздействию влаги.  

Методики контроля качества асфальтобетонного покрытия

Контроль качества уплотнения асфальтобетонного слоя дорожных одежд производится с помощью неразрушающих и разрушающих методик. В первом случае применяются ультразвуковые и радиоизотопные приборы, во втором – метод взятия образцов с помощью вырубки с последующим раздавливанием под гидравлическим прессом.

asfalt.jpg

Рис. 1. Уплотнение асфальтобетонного слоя

Для проведения исследований берутся образцы покрытия в трех местах на 700 кв. м. площади дороги. Вырубка производится на расстоянии не менее 1 м. от края дороги. При исследовании слоев уплотненных по горячей технологии время отбора проб должно быть в пределах 1 – 3 дней после уплотнения. При укладке холодной смеси отбор проб производится через 15 – 30 дней.

Фактический показатель уплотнения на строящемся участке не должен быть менее требуемого значения, которое составляет:

  • для холодной смеси – 0,96;
  • для плотного асфальтобетона типа В уплотненного из горячей смеси – 0,98;
  • для плотного асфальтобетона типа А и Б уплотненного из горячей смеси – 0,99.

Коэффициент уплотнения Купл  определяется по следующей формуле:

Купл  = Рм/Рсм

где:

Рм – это фактический средний показатель плотности, г/см3;

Рсм – это средний стандартный показатель плотности  переформованного образца, г/см3.

Порядок проведения испытания асфальтобетона

Отбор проб производится путем вырубки или сверления для получения, соответственно, прямоугольных или круглых кернов на всю толщину дорожных одежд. Разделение слоев производится в лаборатории. Участок отбора составляет прямоугольник размером не более 500х500 мм на расстояние не менее 1000 мм от края дороги или её центральной оси.

Размер и количество проб зависит от наибольшего размера зерен  и необходимого для проведения испытания количества. Минимальная масса вырубки и диаметры кернов составляют:

  • для песчаных смесей – 1 кг при диаметре – 50 мм;
  • для мелкозернистых – 2 кг при диаметре 70 мм;
  • для крупнозернистых – 6 кг при диаметре 100 мм.

Полученные пробы используются для получения фактического коэффициента уплотнения асфальтобетонной смеси.

После взятия образцов из них вырезается (вырубается) три пробы с целой структурой без наличия трещин. Их форма должна быть приближена к кубу или прямоугольному параллелепипеду с длиной сторон от 50 до 100 мм. Каждая проба испытывается целиком, возможна (при необходимости) распил или рубка на части.

kerny.jpg

Рис. 2. Внешний вид керноотборника

Следующим этапом идет высушивание образцов до того момента, пока их масса не станет постоянной. Для этого производится высушивание в течение не менее 60 мин. при температуре до 50°С, далее производится охлаждение в течение не менее 30 минут и взвешивание. После получения постоянной массы определяется фактическая плотность материала по физической формуле:

Р=m/V

где m – масса образца в г.;

V – объём образца в см3.

3.jpg

Рис. 3. Внешний вид переформованных образцов

Масса определяется взвешиванием, объём – определением и перемножением геометрических величин образца – длины, ширины и высоты. В том случае, если образец имеет неправильную форму, объём определяется по методике гидростатического взвешивания. Данный способ заключается в определении объёма вытесненной жидкости после погружения в неё образца.

После определения плотности всех образцов берётся среднее значение – среднеарифметический показатель трех проб при разнице не более 0,03 г/см3. В противном случае проводятся повторные испытания с получением среднего показателя из 6 образцов.

Прошедшие испытания образцы, оставшиеся части кернов используются для изготовления переформованных образцов. Они необходимы для определения стандартного показателя  плотности материала Рсм. Для этого:

  • Вырубки или керны нагреваются в термическом шкафу или на песчаной бане до температуры указанной в табл. 3.
  • Измельчаются шпателем или ложкой.
  • Полученный материал равномерно распределяется по форме, затем уплотняют с помощью вкладыша и пресса. Давление пресса доводится до 40 МПа и держится в течение 5 – 10 с.
  • Образец извлекается из формы и замеряется его высота.

Таблица 3

Определение температуры нагрева асфальтобетонной смеси

Наименование
материалов
Температура нагрева, °С, в зависимости
от показателей вяжущего
Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм Условная
вязкость по
вискозиметру с
отверстием 5 мм,с
40 – 60 61–90 91–130 131–200 201–300 70–130 131–200
Минеральные
материалы
170–
180
165–
175
160–
170
150–
160
140–
150
1001–
20
120–
140
Вяжущее 150–
160
140–
150
130–
140
110–
120
100–
110
80–90 90–100
Смесь 150–
160
145–
155
140–
150
130–
140
120–
130
80–100 100–
120

В том случае, если полученный результат не соответствует данным в табл. 4., то потребная масса смеси M для формования образца определяется по формуле:

M1 = M0*H/H0

где:

  • Н – требуемая высота образца;
  • Н0 – высота пробного образца;
  • М0 – масса пробного образца.

Таблица 4

Ориентировочное количество смеси на один образец

Размеры образца, мм Ориентировочное
количество смеси на
образец, г
диаметр высота
50,5
71,4
101,0
50,5±1,0
71,4±1,5
101,0±2,0
220–240
640–670
1900–2000

При наличии дефектов кромок, а также при отсутствии параллельности горизонтальных оснований образец подлежит отбраковке.

Образцы из горячих смесей, в которых присутствует более половины объёма щебня, уплотняются путем вибрирования с последующим уплотнением прессом. Порядок изготовления выглядит следующим образом:

  • Формы предварительно нагреваются до 90 – 100°С и наполняются измельченной смесью.
  • Форма устанавливается на виброплощадку и крепится специальным приспособлением. Вкладыши при этом должны выступать на 20 – 25 мм. Сверху укладывается груз.
  • Приводится в действие виброплощадка, вибрирование производится в течение 3 мин.
  • Далее форма снимается с площадки и устанавливается под пресс для дополнительного уплотнения. Для этого она устанавливается под пресс и прилагается нагрузка в 20 МПа в течении 3 мин.

formovaniejpg.jpg

Рис. 4. Уплотнение смеси на прессе

Далее производится взвешивание и определение объёма образца по указанной выше методике. Затем рассчитывается показатель стандартной плотности путем деления массы на объём. Далее определяется коэффициент уплотнения Купл  путем деления показателей фактической плотности на стандартную. Полученный результат сравнивается с нормативным и на основании этого делается заключение о степени уплотнения асфальтобетона.

В том случае, если полученный результат фактического коэффициента меньше нормативного, то производится анализ причин недостаточного уплотнения. Это может быть недостаток температуры смеси, малое количество проходов катка, недостаточная масса катка или другие факторы.

Разделы статей: 
5 причин сотрудничать с нами
prichina1.png prichina2.png prichina3.png prichina4.png prichina5.png
Профессионально Оперативно Выгодно Удобно Конфиденциально

 

ПОЯВИЛИСЬ ВОПРОСЫ? НАШ СПЕЦИАЛИСТ С РАДОСТЬЮ ОТВЕТИТ НА НИХ!