Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Асфальтобетон. Учебное пособие
.pdf
- недостаточная деформативность асфальтобетона
)/lg(
)/lg(
21
21
vv
RR
K
(особенно при пониженных температурах).
- недостаточная прочность оснований и дорожной
одежды;
- резкие колебания температуры и влажности;
- различие в коэффициентах линейного температур-
ного расширения минеральных материалов.
Пути повышения деформативности асфальтобетона:
- повышение качества битума (повышение интервала
пластичности);
- оптимальное содержание битума (оптимальное со-
отношение битум - минеральный порошок);
- учёт возможности старения битума;
- использование в асфальтобетоне модифицирую-
щих добавок - латексов, резиновой крошки, полимернобитумного вяжущего;
- использование минеральных материалов с близ-
кими коэффициентами температурного расширения
- устройство в покрытии деформационных швов.
4.2. Реологические свойства асфальтобетона
Реология (от греч. rheos - течение, поток + logos -
слово, учение) - это наука, изучающая деформацию и течение реальных сплошных сред, обладающих вязкостью,
пластичностью, упругостью.
Пластичность асфальтобетона при положительных
температурах, когда возможно возникновение деформаций покрытия (волны, наплывы), характеризуется показателем пластичности
,
где R1, R2 – пределы прочности при сжатии, МПа;
41
v1, v2 – скорости деформирования. соответственно 3 и 30
мм/мин.
Если при 50 ОС К > 0,25, асфальтобетон считают пла-
стичным, нормальной пластичности при К= ,15…0,24, непластичным при К ≤ 0,10.
Снижение пластичности достигается за счет повышения угла внутреннего трения при оптимальном содержании АВВ (битум соответствующей вязкости + минеральный порошок).
Ползучесть — это медленная непрерывная пластическая деформация твёрдого тела во времени под воздействием постоянной статической нагрузки или механического напряжения. Ползучесть проявляется при любом
виде нагружения: растяжении, изгибе, сжатии.
Рис. 4.2.1. Графики ползучести асфальтобетона:
а – при разных нагрузках; б – при битумах разной
вязкости
Испытание асфальтобетона на ползучесть позволяет
установить изменение деформации во времени.
На дорожных покрытиях ползучесть проявляется в
виде образующихся волн, наплывов, колеи (особенно при
проходе тяжеловесных автомобилей, следующих «след в
след», на стоянках. Ползучесть асфальтобетона зависит не
42
только от величины нагрузки и температуры (рис. 4.2.1 а),
но и от вязкости битума (рис. 4.2.1 б).
Релаксация напряжений – постепенное уменьше-
ние напряжений в материале при постоянном значении деформации. Релаксация напряжений в асфальтобетоне связана с наличием битума, обладающего гораздо меньшей
прочностью, чем минеральные материалы, и его вязкостью (рис. 4.2.2).
Рис. 4.2.2. Релаксация напряжений при растяжении
асфальтобетона с битумом:
1 – БНД 40/60; 2 - БНД 60/90; 3 - БНД 90/130
Релаксирующая часть напряжений взаимосвязана с
типом структуры асфальтовой системы. Асфальтовяжущее вещество в меньшей степени снижает напряжения,
чем асфальтобетон. Это объясняется тем, что на крупных
частицах толщина битумной плёнки больше, чем на мелких. Изменение содержания битума приводит к резкому
изменению релаксационной способности асфальтобетонных материалов. Избыток битума приводит к раздвижке
минеральных зёрен. Смеси с содержанием битума ниже
оптимального мало релаксируют напряжения.
Релаксационные процессы в асфальтобетоне зависят
от скорости деформации (нагружения). Процесс нагружения рассматривают как совокупность двух одновременно
43
протекающих процессов – рост напряжений и их релаксация, поэтому, чем медленнее растёт нагрузка, тем большая
часть напряжений успевает отрелаксироваться в процессе
нагружения.
При температуре испытания 0 ОС горячий асфальтобетон практически не релаксирует напряжение, так как он
настолько приближается к упругим телам, что релаксация,
происходящая за счёт вязкого течения, практически отсутствует. При температуре 50 ОС доля отрелаксированных
напряжений наибольшая.
4.3. Водостойкость и морозостойкость
асфальтобетона
Водостойкость – способность материалов сохра-
нять свои эксплуатационные свойства при длительном
действии воды. Покрытия автомобильных дорог круглогодично испытывают воздействие воды в виде осадков и талых вод. Водостойкость асфальтобетона зависит от его
плотности и устойчивости адгезионных связей. Вода как
полярная жидкость хорошо смачивает все минеральные
материалы, и при длительном контакте ослабляет связь
битумной плёнки с минеральным зерном. При этом имеет
значение химическая природа минеральных зёрен: минеральные материалы с положительным зарядом поверхности (известняк, доломит, кальцит) в большей степени препятствуют вытеснению битумной плёнки водой, чем материалы с отрицательным зарядом поверхности (гранит,
кварцит, кварц).
Значительно разрушают структуру асфальтобетона
его частые переменные увлажнение и высыхание. Вследствие ослабления структурных связей может происходить
выкрашивание минеральных зёрен, что приводит к повышенному износу покрытий и образованию выбоин. При
44
водонасыщении асфальтобетон теряет от 5 до 15 % своей
прочности
Больное влияние на водостойкость асфальтобетона
оказывает пористость, которая для плотного асфальтобетона составляет 2,5…5 %. С уменьшением размера зёрен
увеличивается количество замкнутых, не доступных воде
пор, чем характерно асфальтовяжущее вещество.
Определяют следующие свойства асфальтобетона,
связанные с его отношением к воде:
- водонасыщение – заполнение водой под давлением
всех открытых пор образца, из которого предварительно
удалён под вакуумом воздух, которое для плотных асфальтобетонов в зависимости от типа составляет от 1 до 5 % по
объёму;
- набухание – увеличение объёма образца при водо-
насыщении;
- коэффициент водостойкости – отношение прочно-
сти водонасыщенных к прочности сухих образцов
К
= R
вод
вод
/ R
сух
.
Качество материалов, составляющих асфальтобетон, и вязкость битума могут изменять коэффициент водостойкости в пределах от 0,95 до 0,70 в горячем асфальтобетоне и от 0,90 до 0,60 в холодном. В особо сложных
условиях определяют коэффициент водостойкости после
длительного, в течение 15 суток водонасыщения и при
этом значения коэффициентов становятся ещё меньше.
В табл. 4.4.1 представлены нормативные требования ГОСТ 9128-2013 к водостойкости высокоплотных и
плотных асфальтобетонов из горячих смесей.
Морозостойкость - способность насыщенного во-
дой материала не разрушаться при попеременном замора-
45
живании и оттаивании. Вода, замерзая в порах асфальто-
Тип системы
Марка
битума
Коэффициент морозостой-
кости после 50 циклов
Асфальтовый
раствор
БНД 60/90
0,86
БНД 90/130
0,79
Асфальтобетон
БНД 60/90
0,82
БНД 90/130
0,77
бетона, переходя в лёд, увеличивается в объёме на 9 %;
при полном заполнении пор водой создаётся давление на
стенки пор до 200 МПа. Сезонные знакопеременные колебания температуры в зимний, и особенно в осенне-весенний периоды, когда наблюдается значительное число циклов перехода через 0 ОС, замораживания-оттаи-вания, приводят к образованию трещин в асфальтобетонных покрытиях.
Морозостойкость асфальтобетона обычно оценивается коэффициентом морозостойкости, показывающим
снижение прочности при растяжении (испытание на раскол) после определённого количества циклов замораживания при – 20 ОС насыщенных водой образцов и оттаивания
в воде при комнатной температуре.
Таблица 4.3.1. Зависимость морозостойкости
асфальтобетона от вязкости битума
Наибольшей морозостойкостью обладает асфальтовяжущее вещество, меньшей – асфальтовый раствор и ещё
меньшей – асфальтобетон. Снижение морозостойкости асфальтобетона наблюдается и при уменьшении вязкости
битума (табл. 4.3.1).
На морозостойкость асфальтобетона влияет характер
взаимодействия битума с минеральным материалом: фи-
46
зико-химическая связь (основная порода - известняк, доломит) или физическая (кислая порода – гранит, кварцит).
В первом случае морозостойкость асфальтобетона выше.
Напряжения, возникающие при замерзании воды, легко
разрушают физические связи и слабо разрушают химические.
Обеспечение и повышение морозостойкости асфальтобетона достигается путём подбора материалов надлежащего качества, применения ПАВ, тщательного подбора состава смеси, соблюдения регламента технологии её приготовления и уплотнения.
4.4. Стандартные требования
к свойствам горячего асфальтобетона
Свойства асфальтобетонных смесей и асфальтобетона должны соответствовать ГОСТ 9128-2013, который
устанавливает требования к показателям физико-механических свойств асфальтобетона. В таблице 4.4.1 представлены требования к физико-механическим свойствам вы-
сокоплотных и плотных асфальтобетонов из горячих смесей. Свойства этих асфальтобетонов подразделяются на
три марки – I, II, и III – и их показатели зависят от дорожно-климатической зоны, в которой будет применятся
асфальтобетон.
Прочность при сжатии, определяемая на цилиндрических образцах осевым сжатием, сжатием по образующей с боковыми ограничениями (метод Маршалла) является главным показателем качества асфальтобетона. Показатели прочности при сжатии нормированы в стандартах всех стран.
Нормативными механическими показателями по
ГОСТ 9128-2013 являются:
47
- предел прочности при сжатии при 50, 20 и 0 ОС;
Вид и тип смеси
Пустотность, %
- высокоплотных
не более 16
- плотных типов:
А и Б
В, Г и Д
от 14 до 19
не более 22
- пористых
не более 23
- высокопористых щебенистых
не менее 19
- высокопористых песчаных
не более 28
прочности при 50 и 20 ОС должны быть не ниже нормативного значения, прочность при 0 ОС – не выше из соображений обеспечения трещиностойкости;
- сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего
трения и сцеплению при сдвиге при температуре 50 ОС;
- трещиностойкость по пределу прочности на растяже-
ние при расколе при температуре 0 ОС (для крупнозернистых асфальтобетонов показатели сдвигоустойчивости и
трещиностойкости не нормируются);
Физико-механические показатели:
- водостойкость и водостойкость при длительном
водонасыщении;
- водонасыщение высокоплотных и плотных ас-
фальтобетонов, которое в зависимости от типа смеси
должны быть от 1 до 5 %.
Асфальтобетоные смеси должны выдерживать испытание на сцепление битума с поверхностью минеральной части. Пустотность минеральной части асфальтобетонов
из горячих смесей должна быть в пределах, указанных в
табл.4.4.2. Водонасыщение высокоплотных и плотных ас-
фальтобетонов из горячих смесей должно соответствовать указанному в таблице 4.4.3.
Таблица 4.4.2. Пустотность минеральной части асфаль-
тобетонов из горячих смесей
48
Таблица 4.4.1. Физико-механические свойства высокоплотных и плотных
асфальтобетонов из горячих мсей
Наименование показателя
Значение для асфальтобетонов марки
I
II
III
Для дорожно-климатических зон
I
II, III
IV,V
I
II, III
IV, V
I
II, III
IV, V
1
2
3 4 5 6 7 8 9
10
Предел прочности при сжатии, при
температуре 50 °С, МПа, не менее,
для асфальтобетонов:
- высокоплотных
1,0
1,1
1,2 - - - - - -
- плотных типов:
А
0,9
1,0
1,1
0,8
0,9
1,0 - -
- Б 1,0
1,2
1,3
0,9
1,0
1,2
0,8
0,9
1,1 В 1,1
1,2
1,3
1,0
1,1
1,2
Г
1,1
1,3
1,6
1,0
1,2
1,4
0,9
1,0
1,1 Д - - -
1,1
1,3
1,5
1,0
1,1
1,2
Предел прочности при сжатии, при
температуре 20 °С для асфальтобетонов всех типов, МПа, не менее
2,5
2,5
2,5
2,2
2,2
2,2
2,0
2,0
2,0
49
Продолжение таблицы 4.4.1
Предел прочности при сжатии, при
температуре 0 °С для асфальтобетонов всех типов, МПа, не более
9,0
11,0
13,0
10,0
12,0
13,0
10,0
12,0
13,0
Водостойкость, не менее:
- плотных асфальтобетонов
0,95
0,90
0,85
0,90
0,85
0,80
0,85
0,75
0,70
- высокоплотных асфальтобетонов
0,95
0,95
0,90 - - - - - -
- плотных асфальтобетонов при дли-
тельном водонасыщении
0,90
0,85
0,75
0,85
0,75
0,70
0,75
0,65
0,60
- высокоплотных асфальтобетонов
при длительном водонасыщении
0,95
0,90
0,85 - - - - - -
Сдвигоустойчивость по:
- коэффициенту внутреннего трения,
не менее, для асфальтобетонов типов:
высокоплотных
0,88
0,89
0,91 - - - - - -
А
0,86
0,87
0,89
0,86
0,87
0,89 - -
-
Б
0,80
0,81
0,83
0,80
0,81
0,83
0,79
0,80
0,81 В - - -
0,74
0,76
0,78
0,73
0,75
0,77
Г
0,78
0,80
0,82
0,78
0,80
0,82
0,76
0,78
0,80
Д
0,64
0,65
0,70
0,62
0,64
0,66
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]