Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра строительные материалы и специальные технологии

ЗАПОЛНИТЕЛИ

ДЛЯ ДОРОЖНОГО

АСФАЛЬТОБЕТОНА

Методические указания

к лабораторной работе

Составитель Г. И. Надыкто

Омск

Издательство СибАДИ

2008

УДК 625. 855. 3

ББК 26. 325.38

Рецензент канд. техн. наук, доцент В. Г. Степанец

Работа одобрена научно-методическим советом специальности факультета АДМ в качестве методических указаний для проведения лабораторной работы по специальностям 270205, 270113, 080502.

Заполнители для дорожного асфальтобетона: Методические указания к лабораторной работе / Сост. Г. И. Надыкто. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2008. – 40 с.

Методические указания предназначены для студентов специальностей 270205, 270113, 080502 при проведении лабораторной работы по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» и содержат технические требования и методы испытания заполнителей для асфальтобетонов.

При составлении методических указаний использованы действующие нормативно-технические документы.

Табл. 16. Ил. 7. Библиогр.: 10 назв.

© Составитель Г. И. Надыкто, 2008

Введение

Качество асфальтобетонов для дорожных и аэродромных покрытий во многом определяется свойствами входящих в его состав компонентов, в том числе подбором крупных и мелких заполнителей, которые занимают в асфальтобетоне до 80% объема и на которые приходится 30–60% его стоимости. По размерам зерен заполнители подразделяются на мелкие и крупные. Мелкий заполнитель – природный или дробленый песок или их смесь с размером зерен 0,16 ... 5 мм. Крупный заполнитель, с размером зерен более 5 мм, подразделяют на гравий с зернами окатанной формы и щебень – угловатой.

Существенной особенностью асфальтобетона является зависимость его физико-механических свойств от структуры, которая, согласно современным представлениям [1], определяется количеством и качеством зернистых минеральных составлявших, взаимным расположением зерен и характером связей между ними. Это не исключает влияния на его свойства других структурных факторов, таких как вид, крупность, характер поверхности минеральных зерен, их минералогический состав.

Учитывая особенности структурообразования асфальтобетонов, была разработана классификация и терминология типов двухкомпонентных структур асфальтобетонов и других искусственных строительных конгломератов [2]:

базальная структура: образуется при большом объеме цементирующего вещества, заполняющего межзерновое пространство минеральных частиц и раздвигающего их настолько, что зерна не соприкаса­ются;

поровая структура: образуется при заполнении цементирующим веществом межзерновых пустот каркаса из минеральных зерен;

контактная структура: образуется при незначительном количе­стве цементирующего вещества, распределенного по поверхности минеральных зерен в виде пленок. Минеральные зерна образуют кар­кас, межзерновое пространство которого не заполнено;

порово-базальная и контактно-поровая: переходные типы струк­тур, в которых имеются области, образованные по типу той или иной структуры.

Это позволяет, учитывая сложность структуры асфальтобетона, вытекающую из многообразия составляющих материалов и различия их свойств, рассматривать многокомпонентную систему асфальтобетона как комплекс взаимосвязанных простых двухкомпонентных структур типа фаза – среда:

микроструктура – структура асфальтовяжущего, являющегося суспензией минерального порошка (фазы) в битуме (среде);

мезоструктура – структура асфальтового раствора, представ­ленного песчаными зернами (фазой) в асфальтовяжущем (среде);

макроструктура – структура асфальтобетона, представленного зернами щебня или гравия (фазой) в асфальтовом растворе (среде).

Свойства асфальтобетона определяются свойствами и соотноше­нием составляющих его бинарных систем, степенью насыщения их основными структурообразующими компонентами, входящими в каждую из структурных составляющих асфальтобетона и определяющих их свойства и характер: в структуре асфальтовяжущего – это минеральный порошок, в мезоструктуре – песок, в макроструктуре – щебень (гравий).

Действующий ГОСТ 9128 [3] предусматривает деление асфальтобетонов на типы в зависимости от содержания в них структурообразующих компонентов щебня (гравия) и песка. Зерновые составы минеральной части асфальтобетона типа А, Б и В с учетом структурных особенностей асфальтобетона в зависимости от содержания в нем щебня. В малощебенистых смесях типа В с содержанием щебня (гравия) от 30 до 40 % щебень не является структурообразующим элементом и играет роль обычного заполнителя, распределенного в растворной части. При такой макроструктуре асфальтобетона, обычно называемой базальной, главными показателями, определяющими долговечность асфальтобетона, являются морозостойкость и сцепление щебня с растворной частью.

Увеличение содержания щебня выше 40 % и переход от базальной макроструктуры к поровой (тип Б), а затем контактной (тип А) сопровождается изменением условий работы щебня и его напряженного состояния. В этом случае зерна щебня все больше подвергаются воздействию сосредоточенных нагрузок. Процессы структурообразования в поровой макроструктуре ас­фальтобетона при повышении концентрации щебня (гравия) сопровож­даются дальнейшим увеличением предельного напряжения сдвига сис­темы за счет увеличения плоскостей скольжения и их шероховатости. Следствием этого является основное назначение щебня (гравия) в асфальтобетоне, которое заключается в формировании жесткого пространст­венного каркаса, обеспечивающего сдвигоустойчивость асфальтобе­тона [4].

В песчаных асфальтобетонах типа Г и Д по ГОСТ 9128 роль минерального каркаса выполняют зерна песка. Интенсивность нарастания или понижения прочности мезоструктуры зависит от свойств песчаной составляющей. Так, прочность асфальтового раст­вора и значение структурообразующей концентрации песка в значительной степени зависят от крупности зерен, степени их окатанности, удельной поверхности, пористости и химико-минералогических свойств поверхности [5]. Пески, имеющие остроугольную форму зерен и шероховатую по­верхность, интенсивно повышают величину предельного напряжения сдвига асфальтобетона.

Таким образом, учитывая важную роль крупных и мелких заполнителей в асфальтобетонах, они должны отвечать ряду требований предъявляемых ГОСТ 9128.

Для асфальтобетонных смесей применяют щебень, полученный дроблением массивных горных пород, валунного камня, крупного гравия и нераспадающихся металлургических шлаков. Допускается использование природного гравия без его дробления. В асфальтобетонах используются заполнители из плотных горных пород (в том числе попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород и некондиционных отходов горных предприятий) и отходов промышленного производства (в том числе из шлаков черной и цветной металлургии и тепловых электростанций) со средней плотностью зерен от 2000 до 3000 кг/м³ [3,6-7].

Испытание заполнителей производят в соответствии с действующими стандартами [8,9].

Настоящие методические указания включают сведения и методику, относящиеся к плотным заполнителям естественного происхождения.

Тема «Заполнители для дорожного асфальтобетона» рассчитана на два четырехчасовых лабораторных занятия. На первом лабораторном занятии проводятся определение физических свойств сырьевого материала, например, гранита в соответствии с методическими указаниями по теме «Определение показателей физических свойств строительных материалов» [10]; на втором – испытание крупного и мелкого заполнителей для асфальтобетона. В конце каждого занятия проводится проверка знаний по контрольным вопросам.