книги из ГПНТБ / Волков, М. И. Методы испытания строительных материалов учеб. пособие

считается законченным, если все зерна минеральных материалоь равномерно покрыты битумом и в смеси не обнаруживается сгу­

стков.

Стандартные асфальтобетонные образцы изготовляют в полых цилиндрических формах (рис. 83), снабженных вкладышами, способными под давлением перемещаться навстречу друг другу (ориентировочное количество смеси на один образец в зависимо­ сти от размера формы приведено в табл. 62).

ность форм и вкладыши, затем нагреть их в термостате до тем­ пературы 90—100°С.

2. Протереть формы тканью, 'слегка смоченной маслом, уста­ новить их на специальную подставку, обеспечивающую выход нижнего вкладыша из полого цилиндра на 15—20 мм.

3. Взвесить необходимое для одного образца количества на­ гретой смеси (тйпа В или песчаной) и равномерно распределить ее горячим ножом в форме. Верхним вкладышем прижать смесь

вформе на рычажном прессе.

4.Установить форму со смесью на нижнюю плиту пресса и постепенно довести нагрузку до 40 МПа. Уплотненную смесь вы­ держать под этой нагрузкой в течение 3 мин, затем снять нагруз-

211

ку и при помощи специального выжимного приспособления извлечь образец из формы.

Образцы для испытания при трехосном сжатии и для определения длительной проч­ ности асфальтобетона изготовляют анало­ гичным образом.

Образцы с дефектами в виде обломов кромок, непараллельности верхнего и ниж­ него основания выбраковывают.

С помощью специального приспособле­ ния можно уплотнить сразу по три образца диаметром 50,5 мм. Приспособление (рис. 84) представляет со­

бой шарнирную приставку, располагаемую под верхней плитой пресса. Давление на образцы передается через стальные шари­ ки, устанавливаемые в лунки верхних вкладышей. Для одновре­ менного уплотнения трех образцов может также использоваться приспособление Союздорнии, схема которого показана на рис. 85.

Уплотнение образцов из смесей с содержанием щебня более 35% ведут комбинированным методом — вибрированием на виб­ роплощадке ,с последующим доуплотнением на прессе. Порядок испытания следующий.

1. Подготовить асфальтобетонную смесь и формы аналогично

изложенному. Установить наполненные асфальтобетонной сме­ сью формы на виброплощадке, прочно закрепив их специальным

приспособлением.

2. Асфальтобетонную смесь в форме подвергнуть вибрации в течение 3 мин при частоте 3000 кол/мин, амплитуде 0,35—0,4 мм и нагрузке на образец 25—30 кПа. Груз, передающий давление на смесь, закрепить свободно.

3. По окончании вибрирования форму с образцом установить на нижнюю плиту пресса и доуплотнить образец под давлением 20 МПа в течение 3 мин.

4. Снять нагрузку и извлечь образец из формы специальным выжимным приспособлением.

Образцы для испытания в условиях трехосного сжатия и для определения длительной прочности асфальтобетона изготовляют по аналогичной методике.

212

Уплотнение образцов для испытания по методу Маршалла

ведут трамбованием. Уплотняющие устройство состоит из рамы со стальной опорной плитой, укрепляемой на деревянной стойке

формы с насадкой, подставки под форму, уплотняющего штампа со штангой и грузом.

Уплотнение нужно вести в следующем порядке.

1.Форму с насадкой, подставку и уплотняющий штамп со снятой штангой нагреть до 90—100°С и собрать на опорной плите.

2.На дно формы поместить круг из фильтровальной бумаги диаметром 100 мм и загрузить в форму небольшими порциями предварительно взвешенную и нагретую до необходимой темпе­ ратуры асфальтобетонную смесь, равномерно распределяя ее

штыкованием.

3.Поверхности смеси придать слегка выпуклую форму и ус­ тановить на нее нагретый штамп, предварительно навинченный на штангу с грузом.

4.Уплотнить смесь 50 ударами груза массой 4,55 кг, падаю­

щим с высоты 45 см. Интенсивность трамбования — один удар

в1 сек.

5.Перевернуть форму, насадку укрепить с другого конца «

уплотнить смесь еще 50 ударами груза по другой стороне.

6. После уплотнения форму насадить на полый стальной ци­ линдр внутренним диаметром 105 мм и 'осторожно выдавить об­ разец из формы с помощью уплотняющего штампа.

Объемную массу образцов, полученных стандартным уп­ лотнением, характеризует уплотняемость асфальтобетонной (или дегтебетонной) смеси и косвенно свидетельствует о качестве рас­ чета состава бетона.

Объемную массу асфальтобетона (или дегтебетона) опре­ деляют гидростатическим взвешиванием лабораторных образцов , или вырубок (кернов) из покрытия. Порядок определения следу­ ющий.

1.Три образца, приготовленные по стандартному методу, тщательно вытереть, очистить от свободных (малосвязных) часстиц смеси, взвесить с точностью до 0,01 г на воздухе, затем по­ грузить на 30 мин в сосуд с водой, температура которой 20±2°С.

2.Вторично взвесить образцы на воздухе, а потом в воде при температуре 20±2°С.

3.Вычислить объемную массу образца у в г/см3 с точностью

до 0,01 г/см3 по формуле

213

Объемную массу определяют как среднее арифметическое

из' результатов трёх параллельных определений, если расхожде­ ние между ними не .превышает 0,02 г/см3.

Объемную массу минеральной части асфальтобетона опре­ деляют расчетным путем на основании предварительно установ­

Плотность минеральной части асфальтобетонной смеси опре­ деляют на основании известных плотностей минеральных состав­ ляющих и их содержания в асфальтобетонной смеси с точностью

0,01 г,'см3 по формуле

100

г/см3: я2 . Яг, •••> Яп — содержание отдельных минеральных материалов в ас­

фальтобетонной смеси в % по массе.

Плотность асфальтобетонной смеси определяют расчетом или при помощи концентрата ОП-7*, а плотность образцов из по­ крытия — только при помощи концентрата ОП-7.

Расчетным путем плотность определяют на основании пред­

* Концентрат ОП-7 представляет собой поверхностно-активную добавку, используемую для улучшения смачивания водой асфальтобетонной смеси или асфальтобетона из покрытия.

214

взвесить без воды, затем заполнить до черты на шейке дистиллированной во­ дой, выдержать при температуре 20±2°С в течение 30 мин и снова взвесить.

2.Каждую навеску всыпать в сухую мерную колбу, налить 0,4 г (30 ка­ пель) 50%-кого концентрата ОП-7, затем колбу на !/з объема заполнить ди­ стиллированной водой, температура которой 20±2°С,

3.После взбалтывания поместить колбу на 1 ч в вакуум-аппарат при остаточном давлении не более 26,6-ІО2 Па. Затем колбу заполнить дистилли­ рованной водой до черты на шейке, выдержать при температуре 20±2°С в течение 30 мин и взвесить.

4.Плотность асфальтобетонной смеси или асфальтобетона из покрытия

Yy.a в г/см3 вычислить с точностью до 0,01 г/см3 по формуле

go У-

5.Плотность вычислить как среднее арифметическое из результатов двух

параллельных определений, если расхождение между ними не превышает 0,01 г!см3.

Пустотность минеральной части асфальтобетона Упор опре­

деляют расчетным путем с точностью до 0,1% на основании плотности и объемной массы минеральной части асфальтобе­

тона по формуле

Остаточную пористость асфальтобетона Упор с точностью до 0,1% определяют расчетом исходя из величин плотности и объ­ емной массы асфальтобетона по формуле

где у — объемная масса асфальтобетона в г/см3\ уу.а — плотность ас­ фальтобетона в г/см3.

Водонасыщение косвенно характеризует остаточную пори­ стость асфальтобетона и является одной из характеристик его плотности. Величину водонасыщения образцов асфальтобетона определяют количеством воды, поглощенной образцом в ваку­ уме и выраженной в % от его первоначального объема. Водо­ насыщение определяют на образцах, использованных для опре­ деления объемной массы. Порядок определения следующий.

1. После определения объемной массы асфальтобетонные об­ разцы поместить в вакуум-аппарат, температура воды в кото­ ром 20±2°С. Уровень воды над образцами должен быть не ме­ нее 3 см.

2. Выдержать образцы при остаточном давлении 1330— 2000 Па в течение 1,5 ч. Затем доведя давление до нормального, выдержать образцы в воде еще 1 ч при той же температуре.

215

3. Вынуть образцы и обтереть их чистой мягкой тряпкой, взвесить на воздухе и в воде с точностью до 0,01 г. Ввзвешивание в воде позволит в дальнейшем определить объем насыщенных образцов и величину набухания.

4. Вычислить объемное водонасыщение образцов с точностью до 0,1 % по формуле

1^ = —— — 100, gi — gi

где go — масса сухого (не насыщенного водой) образца, взвешенного на воздухе, в г; g t — масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и взвешенного на воздухе, в г; g2— масса того же образца, взвешенного в во­ де, в г; g3— масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе, в г,

5. За показатель водонасыщения принимают среднеарифме­ тическое из результатов трех параллельных определений, если расхождение между «ими не более 0,5%.

За набухание асфальтобетонного образца принимают прира­ щение его объема после насыщения водой в % к первоначаль­ ному объему. Показатель набухания позволяет косвенно судить о гидрофильное™ минерального порошка и до известной степе­ ни о сцеплении битума с поверхностью минеральных зерен.

Для определения набухания используют данные, полученные

ным напряжением сжатия (сдвига, растяжения), выше которого испытуемый образец теряет способность сопротивляться внеш­ нему воздействию. Достижение асфальтобетоном предела проч­ ности не всегда сопровождается разрывом сплошности. При вы­ соких положительных температурах в асфальтобетоне под на­ грузкой возникают значительные пластические деформации без заметного трещинообразования на нервом этапе разрушения.

Для определения показателя прочности асфальтобетона на сжатие используют машины с механическим или гидравлическим приводом мощностью 5—10 т. Измеритель испытательной ма­

2 1 6

шины должен определять разрушающую нагрузку с точностью до 50 кПа для образцов с пределом прочности меньше 1,5 МПа и до 0,1 МПа для образцов с пределом прочности более \,ЪМПа.

При определении прочности асфальтобетона следует иметь -в виду ее зависимость от скорости деформирования, которая зада­

ется скоростью подъема нижней плиты с испытательной машины. Чтобы результаты, полученные в различных лабораториях, мог­ ли быть сопоставлены, установлена стандартная скорость подачи поршня, равная 3+0,5 ммімин. Скорость холостого хода поршня проверяют с помощью индикатора часового типа с ценой деления 0,01 мм. Держатель индикатора прочно закрепляют на непод­ вижные части испытательной машины, а ножку индикатора уста­ навливают на ее подвижную плиту. Включив основной электро­ мотор, проверяют скорость подъема поршня. Если она отклоня­ ется от заданной, то регулируют подачу масла или частоту вра­ щения электродвигателя, добиваясь заданной скорости подъема поршня.

Скорость подъема поршня можно регулировать с помощью приспособле­ ния (рис. 86), предложенного инж. Б. Я- Рабиновичем. Соосно со стрелкой индикатора на кронштейне устанавливают прозрачный плексигласовый диск, соединенный с электромоторам и вращающийся с частотой 3 об/мин. Син­ хронность движения радиальной черты на плексигласовом диске и стрелки ин­ дикатора свидетельствует о скорости подъема поршня, равной 3 MM/JA U H .

Контролировать скорость подъема поршня при помощи такого приспособле­ ния можно после испытания каждого образца.

Испытание образцов на прочность при сжатии следует вести

втаком порядке.

1.Цилиндрический образец, приготовленный при стандарт­

1ч в водяную баню при температуре 50±1°С, 20±1°С или 0±1°С.

2.По истечении времени выдерживания образцы вынуть из бани, обтереть чистой тряпкой и поместить на нижнюю плиту пресса, предварительно положив под образец и на него плотный

картон.

3. Нагрузить образец со скоростью деформирования '3 ммімин. Отсчитать по манометру или динамометру максималь­

где Р — максимальная разрушающая нагрузка в Я; F — первоначальная площадь поперечного сечения образца в см2.

5. За показатель прочности асфальтобетона принимают сред­ неарифметическое из результатов трех параллельных определе­ ний, если расхождение между ними не превышает 10%.

217

Рис. 86. Приспо­ собление для кон­ троля скорости подъема поршня

Коэффициент водоустойчивости асфальтобетона после 2,5 ч выдерживания в воде, включая 1,5 ч вакуумирования, представ­ ляет собой отношение показателя прочности после водонасыщения к показателю прочности сухого образца асфальтобетона. Ко­ эффициент водоустойчивости Кв вычисляют с точностью до 0,01 по формуле

где Rв — предел прочности асфальтобетона при сжатии после водонасыщения в вакууме при температуре 20+ГС в Па\ Ri0 — предел прочности при сжатии сухих образцов асфальтобетона при 20+ГС в Па.

Водоустойчивость асфальтобетонных образцов при длитель­ ном водонасыщении характеризуется физико-механическими свойствами образцов, выдержанных в воде в течение 15 суток с предварительным насыщением их водой в вакууме. Определение рекомендуется вести в такой последовательности.

218

1. Насыщенные водой в вакуум-приборе образцы перенести в другой сосуд с водой и выдержать их в течение 15 суток. Темпе­ ратуру воды поддерживать в пределах 20±2°С.

2. По истечении 15 суток извлечь образцы из воды, вытереть их влажной тряпкой, взвесить на воздухе и в воде и вычислить величину набухания (Hg) в % первоначального объема образца с точностью до 0,1 % по формуле

3. Взвешенные на воздухе и в воде образцы поместить снова на 10—15 мин в воду с температурой 20±1°С, а затем испытать на сжатие.

4. Вычислить коэффициент водоустойчивости после длитель­ ного водонасыщения по формуле

где Rвд — предел прочности асфальтобетона на сжатие после насыщения

тельную машину типа машины Маршалла мощностью 2 г или машину с ме­ ханическим приводом мощностью не менее 5 г с приспособлением для испы­ тания по Маіршаллу (рис. 87). Порядок испытания следующий.

1. Предназначенные для испытания образцы и разрушающее устройство выдержать в водяной бане в течение 1 ч при температуре 60±2°С.

2.В разрушающее устройство 1 вставить полый металлический цилиндр, наружный диаметр которого полностью соответствует диаметру образца.

3.Плиту 2 испытательного пресса с нижней частью испытательного уст­ ройства поднять, чтобы металлический цилиндр пришел в соприкосновение с верхней головкой устройства. Ножку индикатора 3 установить на выступ верхней головки разрушающего устройства, а стрелку индикатора поставить на нуль.

4.Опустить плиту на 5— 10 мм и вместо металлического цилиндра в раз­ рушающее устройство вставить извлеченный из водяной бани образец. Вклю­ чить мотор испытательной машины и разрушить образец при скорости дви­

6.За показатель условной пластичности принимают величину критической деформации, фиксируемой по индикатору в момент разрушения образца. Ус­ ловную пластичность выразить в 7ю мм.

7.Показатель условной жесткости А вычислить по формулс-

. 10 Я

219

где Р — разрушающая нагрузка (устойчивость) в Я; I— предельная де­ формация (условная пластичность) в Ѵю мм.

8. Устойчивость, условную пластичность и показатель жесткости вычис­ лить как среднее арифметическое из результатов трех параллельных испыта­ ний образцов, расхождение между которыми не должно превышать 10%.

Рис. 87. Прибор для испытания асфальто­ бетона по Маршаллу

Рис. 88. Камера трехосного сжатия

1— прокладка; 2 — образец; 3 — верхний вкла­ дыш; 4 — резиновая мембрана

Внутреннее трение и сцепление при трехосном сжатии опре­ деляют сопротивление асфальтобетона сдвигу, которое характе­ ризует способность асфальтового покрытия противостоять обра­ зованию пластических деформаций в виде волн и наплывов под действием проходящего транспорта. Сопротивление сдвигу мо­ жет быть выражено следующим уравнением:

т = Р tg ф+ С,

где т — сопротивление сдвига в Па; р — нормальное давление в Яа; ср —

угол внутреннего трения в град; С — сцепление в Па.

220