Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная

академия (СибАДИ)»

Кафедра «Строительные материалы и специальные технологии»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРЯЧЕГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

Омск  2016

1

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.Г. Степанец (СибАДИ)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве методических указаний.

О-624 Определение физико-механических свойств горячего асфальтобетона и полимерасфальтобетона [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторной работе / сост. : В.Д. Галдина, Г.И. Надыкто. – Электрон. дан. − Омск :

СибАДИ, 2016. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r_plus/cgiirbis_64_ft.exe. -

Режим доступа: для авторизованных пользователей.

ISBN 978-5-93204-982-2.

бетонной смесей и изготовлению образцов из них. Описаны методики определения фи- зико-механических свойств асфальтобетона и полимерасфальтобетона, приведены требования по технике безопасности при выполнении лабораторной работы, даны указания по ее оформлению.

При составлении методических указаний использованы действующие норматив- но-технические документы.

Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.

Рекомендованы для обучающихся по специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений», магистров и бакалавров направления «Строительство» магистерская программа «Производство дорожных и строительных материалов, изделий и конструкций», профили «Автомобильные дороги», «Мосты и транспортные тоннели» при проведении лабораторных работ по дисциплинам «Дорожно-строительные матер алы», «Дорожно-строительное материаловедение», «Материаловедение и технолог я конструкционных материалов».

Содержатся СибАДИуказания по приготовлению асфальтобетонной и полимерасфальто-

Текстовое (символьное) издание (550 КБ)

Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ;

1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome

Редактор Н.И. Косенкова

Техническая подготовка − Т.И. Кукина Издание первое. Дата подписания к использованию 24.08.2016

Издательско-полиграфический центр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2016

2

ВВЕДЕНИЕ

Асфальтобетонные покрытия, устраиваемые с применением нефтяных дорожных битумов, являются наиболее распространенным типом усовершенствованных дорожных покрытий в России и за р у- бежом. Для большинства регионов России характерны высокие положительные температуры в летний период и низкие отрицательные в зимний период года. Климатические условия в сочетании с нагрузками от транспорта приводят уже на ранней стадии эксплуатации к появлению трещин и пластических деформаций на дорожном покрытии.

По сравнению с асфальтобетонами на битумах полимерасфальтобетоны на основе полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) характери-

зуются меньшей чувствительностью к изменению температуры, повышенной динамической устойчивостью, сдвигоустойчивостьюИ и деформативностью при низких температурах, более высокой устойчивостью к старению. Полимерно-битумные вяжущие рекомендовано получать в специальных установках,Диспользуя вязкие дорожные битумы, блоксополимеры типа стирол-бутадиен-стирол (СБС), пластификаторы и при необходимостиАадгезионные добавки. Применение полимерасфальтобетонных смесей в России в широком масштабе позволит значительно повыситьбкачество и долговечность дорожных покрытий, сократить затраты на проведение ремонтных работ и высвободить средства наиразвитие сети дорог [1, 2].

Для установлен я качества асфальтобетона и полимерасфальтобетона определяютСх ф з ко-механические свойства на стандартных образцах. Требован я к показателям физико-механических свойств нормируются в зависимости от дорожно-климатической зоны, вида, марки и типа структуры горячего асфальтобетона и полимерасфальтобетона [2, 3]. Технология приготовления асфальтобетонных и полимерасфальтобетонных смесей и образцов из них, а также методы определения физико-механических свойств асфальтобетона и полимерасфальтобетона изложены в [2, 3, 4].

Физические свойства асфальтобетона и полимерасфальтобетона определяют с целью прогнозирования таких эксплуатационных свойств, как водоустойчивость, морозостойкость, погодостойкость. К физическим свойствам относятся: средняя плотность, истинная плотность минеральной части и смеси её с битумом, пористость минеральной части, остаточная пористость асфальтобетона и полимерасфальтобетона, водонасыщение.

3

Механические свойства асфальтобетона (полимерасфальтобетона) характеризуют его способность обеспечивать долговечность дорожных покрытий под воздействием нагрузок от транспортных средств. При эксплуатации дорожное покрытие подвергается действию сжимающих, сдвигающих и растягивающих напряжений. В соответствии с этим определяют прочности асфальтобетона (полимерасфальтобетона) при сжатии, сдвиге и растяжении.

По ГОСТ 9128-2013 для полимерасфальтобетонных смесей и полимерасфальтобетонов на основе блоксополимеров типа СБС дополнительно рекомендуется определять показатели трещиностойкости, усталостной прочности и глубины вдавливания штампа.

Целью настоящей лабораторной работы является ознакомление

В результате выполнения лабораторной работы студент должен закрепить теоретические знания о технологии приготовления асфальтобетонных и полимерасфальтобетонных смесей, овладеть методиками определения физико-механических свойств асфальтобетона и по-

лимерасфальтобетона, получить представление о влиянии на свойства

тированию состава дорожногобасфальтобетона [5]. Она рассчитана на

асфальтобетона и полимерасфальтобетона различных эксплуатацион-

два занятия по 4 часа. На первом занятии предусмотрено выполнение следующих работ:

− определение оптимального содержания битума в асфальтобетонной и полимерасфальтобетонной смеси по методике, изложенной в [5];

− расчет необходимого количества материалов (щебня, песка, минерального порошка, битума) для изготовления требуемого для испытаний количества стандартных образцов из асфальтобетонной смеси установленного состава;

− приготовление горячей плотной асфальтобетонной смеси и формовка образцов из неё;

− расчет необходимого количества материалов (щебня, песка, минерального порошка, полимерно-битумного вяжущего) для изго-

4

товления требуемого для испытаний количества стандартных образцов из полимерасфальтобетонной смеси установленного состава;

− приготовление плотной полимерасфальтобетонной смеси и формовка образцов из неё.

На втором занятии определяются следующие физикомеханические свойства горячего плотного асфальтобетона и плотного полимерасфальтобетона: средняя плотность, остаточная пористость, водонасыщение, пределы прочности при сжатии при температурах

50, 20 и 0 °С, предел прочности на растяжение при расколе, коэффициент внутреннего трения, сцепление при сдвиге и коэффициент водостойкости.

По результатам испытаний устанавливается марка асфальтобетона и марка полимерасфальтобетона, делаются выводы и заключение. Пример оформления таблиц по лабораторной работе дан в

прил. 1, требования ГОСТ 9128−2013 к физико-механическим свойст-

вам асфальтобетонов из горячих смесей и полимерасфальтобетонов − в прил. 2.

методами определения состава и свойств асфальтобетона и смеси, не содержащимися в данныхбметодических указаниях, а также с техни-

ческими требованиями к пористым и холодным асфальтобетонам, технологией приготовления методами испытания холодных смесей и асфальтобетонов студенты знакомятся самостоятельно по нормативным документамС[2, 3].

Защита лабораторной работы проводится путем устного или письменного опроса по контрольным вопросам и заданиям.

По заданию преподавателя, ведущего лабораторные работы, возможна постановка УИРС.

5

Таблица 1

Размеры форм для изготовления образцов

6

Таблица 2

Размеры образцов и ориентировочное количество смеси на один образец

1.3.Из каждой смеси требуется сформовать по 15 образцов с диаметром d и высотой h, равными 50,5 мм, и по 6 образцов с размерами d = h = 71,4 мм. Для сокращения времени нагрева минеральных материалов до рабочей температуры и облегчения условий переме-

шивания следует приготовить:

– две асфальтобетонные смеси одинаковогоИсостава для изготовления 15 и 6 образцов;

– две полимерасфальтобетонные смеси одинакового состава для изготовления 15 и 6 образцов. Д

1.4.Массу асфальтобетонной смеси М для изготовления n образцов рассчитывают по формулеА наПри подборе составабасфальтобетонной смеси минеральную

где К – содержание компонента асфальтобетонной смеси, % по массе. 1.5. Асфальтобетонную смесь готовят следующим образом.

Предварительно высушенные минеральные материалы в рассчитанных количествах отвешивают в металлическую ёмкость и нагревают в сушильном шкафу, периодически перемешивая, до температуры, соответствующей глубине проникания иглы вязкого дорожного битума (табл. 3). К минеральным материалам добавляют требуемое количество битума, предварительно обезвоженного и нагретого в отдельной ёмкости до температуры, указанной в табл. 3.

7

Таблица 3

Температуры нагрева минеральных материалов, битума и асфальтобетонной смеси

Примечание. При применении поверхностно-активных веществ или активированных минеральных порошков температуру нагрева минеральных материалов, битума и смеси снижают на 10 − 20 °С.

Смесь минеральных материалов перемешивают с битумом вручную до полного и равномерного объединения всех компонентов. Перемешивание считают законченным, если все зерна минерального

тонные смеси, содержащ е до 50 % щебня по массе, уплотняют в формах методом прессован я под давлением (40 ± 5) МПа на гидравлических прессахС. При уплотнении должно быть обеспечено двухстороннее приложение нагрузки, что достигается передачей давления на уплотняемую смесь через два вкладыша, свободно передвигающихся в форме навстречу друг другу.

Формы и вкладыши нагревают в термостате до 90 − 100 °С, протирают формы тканью, слегка смоченной машинным маслом, и устанавливают их на специальную подставку, обеспечивающую выход нижнего вкладыша из полого цилиндра на 1,52 см. Взвешивают необходимое для одного образца количество нагретой смеси. Форму со вставленным нижним вкладышем наполняют смесью через металлическую воронку. Ориентировочное количество смеси на образец устанавливают в соответствии с табл. 2.

Смесь равномерно распределяют в форме штыкованием ножом или шпателем, вставляют верхний вкладыш и, прижимая им смесь, устанавливают форму на нижнюю плиту пресса для уплотнения. При

8

этом нижний вкладыш должен выступать из формы на 1,5 – 2 см. Верхнюю плиту пресса доводят до соприкосновения с верхним вкладышем и включают электродвигатель пресса. Давление на уплотняемую смесь доводят до 40 МПа в течение 5 – 10 с. Через (3 ± 0,1) мин нагрузку снимают, а образец извлекают из формы выжимным приспособлением и измеряют его высоту штангенциркулем с точностью

0,1 мм.

Если высота образца не соответствует приведенной в табл. 2, то требуемую массу смеси для формирования образца m рассчитывают

где m0 – масса пробного образца, г; h − требуемая высота образца, мм; h0 – высота пробного образца, мм.

Образцы с дефектами кромок и непараллельностью верхнего и

комендуется уплотнять комбинированным способом, заключающимся в вибрировании смеси на ви роплощадке с последующим доуплотнением на прессе [3, 4].

1.7. Приготовлен е пол мерасфальтобетонной смеси и формо-

вание образцов-ц л ндров з нее производят аналогично условиям

втором занятииСчерез 14 суток студенты испытывают образцы, определяя их физико-механические свойства.

Физические свойства асфальтобетона и полимерасфальтобетона (среднюю плотность и водонасыщение), пределы прочности на сжатие и на растяжение при расколе определяют на образцах с размерами d = h = 50,5 мм, показатели сдвигоустойчивости – на образцах, имеющих размеры d = h = 71,4 мм по методикам ГОСТ 12801-98.

Методики определения указанных физико-механических свойств асфальтобетона и полимерасфальтобетона одинаковы. Поэтому в разд. 2 и 3 приведены методики испытания асфальтобетонных образцов, которые справедливы для испытания полимерасфальтобетонных образцов.

9