ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Розрахунок зручно вести у табличній формі (табл. 7.8). У горизонтальній першій її графі записують назву вихідних матеріалів у порядку зменшення їх крупності та відповідні повні залишки на стандартних ситах у відсотках. У другій графі таблиці наводять нормовані стандартом межі повних залишків для суміші типу Б відповідної крупності (див. табл. 7.6). У третій горизонтальній графі таблиці повторюють перелік матеріалів та зазначають розраховані об’ємні частки у суміші кожного вихідного матеріалу, також фактичні повні залишки на кожному ситі, які відповідають цим часткам. При цьому сума повних залишків у суміші на кожному ситі (четверта частина таблиці) не може виходити за нормовані границі. Фактичні повні залишки матеріалів суміші на кожному ситі визначають з точністю до 0,1 % множенням частки кожного матеріалу (щебеню, піску) на повний залишок, що наведено у табл. 7.8

де ПЗф – повний залишок на ситах при прийнятій (взятій) частці матеріалу, %;

До – частковий вміст матеріалу; ПЗ – повний залишок на ситі у вихідному матеріалі, %.

Головними структуроутворюючими складовими асфальтобетону є щебінь та мінеральний порошок. Перший визначає тип асфальтобетону і його зсувостійкість, другий забезпечує наявність у асфальтобетоні асфальтов’яжучої речовини, що є пріоритетною ознакою асфальтобетону. Враховуючи це, об’ємні частки щебеню та мінерального порошку призначають у першу чергу. Сума повних залишків на ситі 5 мм для асфальтобетону типу Б згідно з табл. 7.11 має бути в межах 35–45 %, сума повних залишків зерен, менше 0,071 мм (ведуча ознака якості мінерального порошку), нормується в межах 86–92 %, повний прохід на цьому ситі має бути у межах 8–14 %.

262

Зерна щебеню (крупніше 5 мм) містяться у щебені з крупністю 15–25 мм та 5–15 мм. При цьому вміст щебеню крупністю 25 мм зерен крупніше 20 мм складає 30 %. Кількість таких зерен у асфальтобетоні обмежено згідно зі стандартом до 5 %. В зв’язку з цим частковий вміст щебеню цієї крупності не може бути більшим ніж

До = ПЗПЗф = 335 = 0,15.

Відповідно до такої частки за формулою (7.17) вираховуються повні залишки цього щебеню на всіх останніх ситах: 0,15 × 3 % = = 0,45 %; 0,15 × 33 = 5 %; 0,15 × 95 % = 14,3 %; 0,15 × 100 % = 15 %.

Ці дані записують до відповідного рядка графи частини табл. 7.8. Орієнтовну частку щебеню крупністю 5–15 мм, у якому міститься 95 % зерен крупніше 5 мм, визначають, виходячи з того, що повний залишок таких зерен у суміші має бути у межах 35–45 %. Мінімально можливий повний залишок зерен крупніше 5 мм, внесений щебенем крупністю 5–15 мм, може становити 20 %, оскільки 15 % цих зерен забезпечується за рахунок щебеню крупністю 15–25 мм. Таким чином, об’ємна частка щебеню

крупністю 5–15 мм буде дорівнювати Д = 9520 = 0,21. Розраховані

згідно з цією часткою повні залишки на інших ситах записують у відповідний рядок табл. 7.8. Мінімальне значення повного залишку цього щебеню прийнято з врахуванням того, що зерна крупніші за 5 мм містяться також у штучному піску.

Після визначення загальної об’ємної частки щебеню у суміші (0,15 + 0,21 = 0,36) розраховують часткову долю мінерального порошку, у якому міститься найбільша кількість зерен менше 0,071 мм. Для цього використовують показник повного проходу крізь сито з отворами 0,071 мм. Величина повного проходу мінерального порошку крізь це сито становить 100–80 = 20 %. Згідно з рекомендаціями стандарту (табл.7.6), повний прохід крізь це сито має бути в межах 100 – (92–86) = 8–14 %. З урахуванням того, що деяка кількість зерен мінерального порошку міститься у штучному та природному пісках, фактичний повний прохід можна прийняти рівним 8% (меншим за рекомендований середній – 10 %).

265

де ППфМП – прийнятий фактичний повний прохід (у відсотках) міне-

рального порошку; ППМП – повний прохід (%) крізь сито 0,071 мм у вихідному

об’ємної частки вираховують повні залишки зерен мінерального порошку на ситах 0,14 мм та 0,071 мм. Отримані результати (1 та 2 %) записують у відповідний рядок третьої частини табл. 7.8.

Частковий вміст штучного та природного піску визначають за різницею 1 – (0,15 + 0,21 + 0,1) = 0,54. Приймаючи до уваги те, що асфальтобетонні суміші типу Б використовують на дорогах високих категорій і що наявність в них штучного подрібненого піску сприяє підвищенню зсувостійкості та шорсткості матеріалу покриття, частковий вміст штучного піску має бути значним. В той же час велика кількість (більше 15 %) природного піску в суміші, хоча й поліпшує її легкоукладальність та ущільнюваність, але знижує зсувостійкість асфальтобетону. Тому частковий вміст штучного піску може бути прийнятий рівним 0,4. Повні залишки на ситах

(0,4 × 2% = 0,8 %: 0,4 × 16 % = 6,4 %; 0,4 × 35 % = 14 %; 0,4 × 62 % = = 24,8 %; 0,4 × 70 % = 28 %; 0,4 × 84 % = 33,6 %; 0,4 × 88 % = 35,2; 0,4 × 0,96 = 38,4 %), що відповідають цьому частковому вмісту, записують у відповідний рядок третьої частини табл. 7.8. Частковий вміст природного піску визначають як різницю 1– (0,15 + 0,21 + 0,1 + + 0,4) = 0,14. Повні залишки на ситах, що відповідають цьому частковому вмісту, вносять до табл. 7.8.

В четверту графу табл. 7.8 записують суми повних залишків на всіх стандартних ситах, одержану складанням повних залишків, які внесли до мінерального складу суміші всі вихідні мінеральні матеріали. Отримані повні залишки порівнюють з межами повних

266

залишків, рекомендованих стандартом для суміші типу Б (друга частина табл. 7.8). Якщо отриманий гранулометричний склад мінеральної суміші не відповідає нормативному, необхідно змінити співвідношення між мінеральними складовими та повторити розрахунок.

Оскільки наведений вище розрахунок відноситься до об’ємних часток мінеральних складових, то при відмінності істинної щільності складових більше ніж на 200 кг/м3 необхідно відкорегувати склад мінеральної частини асфальтобетону за допомогою поправкових коефіцієнтів

де ρх – істинна щільність мінерального матеріалу, для якого визначають поправковий коефіцієнт, кг/м3;

ρn – істинна щільність матеріалу, вміст якого є найбільшим у суміші, кг/м3.

Результати розрахунку зручно представити у табличній формі (табл. 7.9). У розглянутому вище прикладі кількісно переважаючими матеріалами є гранітний щебінь та природний кварцовий пісок, що мають близькі значення істинної густини. Тому доцільно привести об’ємний вміст всіх матеріалів до істинної густини щебеню (2650 кг/м3). Таким чином буде здійснено переведення об’ємних часток мінеральної частини асфальтобетону у частки за масою. Поправкові коефіцієнти для штучного піску із залізистих кварцитів, природного піску та шлакового мінерального порошку мають такі значення:

2910/2650 = 1,1;

2670/2650 = 1,01

та 2840/2650 = 1,07.

Визначений вище об’ємний вміст кожного матеріалу помножують на поправковий коефіцієнт. Тоді сума отриманих часток буде більшою за 1. Прийнявши цю суму за 100 %, визначають вміст кожного матеріалу у відсотках за масою.

267

Таблиця 7.9

Приклад корегування складу суміші за значеннями істинної густини кам’яних матеріалів

Визначення оптимального вмісту бітуму. Вміст бітуму у асфальтобетоні визначають за умовою, що його залишкова пористість після заповнення бітумом значної кількості пор мінерального кістяка буде відповідати вимогам стандарту (див. табл. 7.6). При цьому оптимальним можна вважати такий вміст бітуму, при якому також забезпечено нормоване водонасичення та максимальну міцність асфальтобетону. Визначають вміст бітуму (%)

де VпорМ – пористість мінерального кістяка асфальтобетону, % об’єму

(див. розд. 7.8);

VпорА – завдана залишкова пористість асфальтобетону, % об’єму

(див. розд. 7.8);

ρб – істинна густина бітуму при 20 °С, г/см3;

ρMm – середня густина мінерального кістяка, г/см3 (див. розд. 7.8)

де ρmA – середня густина асфальтобетону, г/см3;

268

qm – масова частка мінеральної частини в асфальтобетоні, % (приймають за 100%);

qб – масова частка бітуму в асфальтобетоні, % (понад 100 % мінеральної частини).

Пористість мінерального кістяка (%) підраховують за формулами

де ρm – істинна густина мінерального кістяка, г/см3

Для виконання розрахунків вмісту бітуму у асфальтобетоні формують три зразки з суміші розрахованого складу, у якій вміст бітуму на 0,3–0,5 % менше нижньої границі, рекомендованої стандартом (див. табл. 7.6). Визначають середню густину асфальтобетону, а середню та істинну густину і пористість мінерального кістяка розраховують за наведеними вище формулами.

Після обчислення необхідної кількості бітуму готують суміш розрахункового складу, формують з неї три зразки та знаходять залишкову пористість асфальтобетону. Якщо її величина відповідає вимогам стандарту, готують суміш того ж складу та зразки з неї у кількості, необхідній для визначення усіх нормованих показників фізико-механічних властивостей.

Отримані результати не дозволяють дати остаточний висновок про оптимальність вмісту бітуму. Це можливо зробити, розглянувши залежність показників міцності на стиск асфальтобетону при 20 °С і 50 °С та водонасичення від вмісту бітуму. Для цього випробовують ще 3–4 асфальтобетони, для яких вміст бітуму відрізняється на 0,5 % від маси мінеральної частини. Вміст в’яжучого в одній суміші має відповідати середньому значенню, що рекомендується стандартом (див. табл. 7.6).

За результатами випробувань будують графіки (рис. 7.2) залежності фізико-механічних властивостей від вмісту бітуму.

269

Аналізують отримані залежності і, враховуючи верхні та нижні межі показників міцності та водонасичення, призначають оптимальний вміст в’яжучого. Найбільш прийнятним є вміст бітуму, при якому міцність асфальтобетону сягає максимального значення, а показник водонасичення відповідає вимогам стандарту.

R20

R50

W

Рис. 7.2. Графік визначення оптимального вмісту бітуму у суміші: R20 та R50 – міцність на стиск відповідно при 20 та 50 °С;

W – водонасичення за об’ємом

Аналогічно визначають оптимальний вміст дьогтю у дьогтебетоні. У випадку холодних асфальтота дьогтебетонів кількість в’яжучого при їх приготуванні необхідно зменшувати порівняно з оптимальною на 10–15 % для запобігання злежування сумішей.

7.7. Приготування асфальтота дьогтебетонів

Для визначення якості асфальтота дьогтебетону досліджують їх фізико-механічні властивості на зразках, виготовлених за спеціальною методикою. Розміри зразків та технологію їх виготовлення обирають залежно від найбільшої крупності зерен

270