4. Определение оптимального содержания битума

Оптимальное содержание битума можно определить двумя способами.

Ι способ. По битумоемкости минеральных зерен (метод ХАДИ)

ΙΙ способ. По фактической пористости минерального остова стандартных образцов асфальтобетона.

Ι способ основан на определении удельной битумоемкости каждой фракции минеральной смеси с учетом петрографической характеристики исходной горной породы щебня, песка и минерального порошка и пофракционной битумоемкости этих пород (таблица 6.1).

Оптимальное содержание битума в смеси определяют по формуле

Б= КΣ Б_iР_i (13)

где Б_i – битумоемкость фракции, %

Р_i – содержание фракции в смеси, в частях от целого;

К – коэффициент, зависящий от марки битума: для БНД 60/90 – 1,05;

БНД – 90/130 - 1,00; БНД 130/200 – 0,95; БНД 200/300 – 0,90.

Порядок расчета содержания битума в смеси по битумоемкости минеральных зерен

1. Из таблицы 5.1.2 определяем содержание фракций в частях от целого и заносим в таблицу 6.2 в соответствующую строку для каждого минерального материала. Например, на сите 20 находится фракция 40-20 щебня, на сите 2,5 щебня находится фракция 5-2,5 щебня – содержание фракций заносят в графу щебня (2). В песке также присутствует фракция 5-2,5, содержание ее заносят в графу для песка (3) и т.д.

2. В графу 5,6,7 заносят табличные данные по величине битумоемкости соответствующего минерального материала и соответствующей фракции из таблицы 6.1. Перемножая содержание фракции (Р_i) на битумоемкость фракции (Б_i) получают удельную битумоемкость фракции (Р_i Б_i), строка 8. Суммируя удельные битумоемкости всех фракций, получают общее содержание битума в смеси.

Таблица 6.1 - Битумоемкость каменных материалов на битуме БНД-90/130

Размер фракций, мм	Битумоёмкость, %
	Порошок, высевки, щебень из мелкозёрн. гранитного гравия	Порошок, высевки, щебень из плотного известняка	Природ-ный кварце-вый песок	Порошок, высевки, щебень из песчаника	Доломито-вая пыль обожжён-ная
20-40	4,3	2,7		4,0
10-20	4,6	3,0		4,5
5-10	5,2	3,2		4,8
2,5-5,0	5,6	4,6	3,3	5,0
1,25-2,5	5,7	5,3	3,8	5,2	13,5
0,63-1.25	5,9	6,0	4,6	5,4	14,25
0,315-0,63	6,4	7,0	4,8	5,8	15,2
0,16-,0315	7,4	7,3	6,1	8,5	15,6
0,071-0,16	8,4	9,4	7,0	9,3	16,0
Менее 0,071	18	16	14,0	14	22,5

Таблица 6.2 – Расчет содержания битума

Фракция	Частные остатки в частях от целого (Рi)			Битумоемкость камен. мат-лов на битуме БНД 90/130 , %			Удельная би-тумоемкость фракции Рi Бi
	щебень	песок	минер. порошок	Щ	П	МП
1	2	3	4	5	6	7	8
20-40
15-20
10-15
5-10
2,5-5
1,25-2,5
0,63-1,25
0,315-0,63
0,16-0,315
0071-0,16
Менее 0,071

Так как на оптимальное содержание битума влияет шероховатость зерен, степень запыленности, содержание глинистых включений, активность минерального материала и битума, то и для корректировки необходимо приготовить три смеси с рассчитанным количеством битума и с содержанием битума 0,5% от рассчитанного.

Из каждой смеси изготовляются цилиндрические образцы диаметром и высотой 50,5 мм для определения свойств асфальтобетона.

ΙΙ способ является экспериментальным. Оптимальное содержание битума в асфальтобетоне вычисляют с учетом фактической пористости минерального остова стандартных образцов асфальтобетона, приготовленных в лаборатории по рассчитанному составу минеральной части и заданной остаточной пористости проектируемого асфальтобетона по ГОСТ 9128-97, с учетом климатических условий района строительства.

В соответствии с экспериментально-расчетным методом изготавливают смесь рассчитанного минерального состава с содержанием битума на 0,3…0,5% меньше нижнего предела по рекомендациям стандарта, формуют из нее три образца и определяют среднюю плотность асфальтобетона по формуле

ρ^А_m=.

Здесь ρ^А_m – средняя плотность асфальтобетона, кг/м³;

m_о – масса образца, взвешенного на воздухе, кг;

m₁ – масса образца, взвешенного на воздухе после выдерживания в ней в течение 30 мин, кг;

ρ_в – плотность воды, ρ_в=1000 кг/м³

Требуемое содержание битума

Б = () ρ_б/,

где - пористость минерального остова асфальтобетона, % объема;

- заданная остаточная пористость асфальтобетона при 20^оС, % объема;

ρ_б – истинная плотность битума при 20^оС, кг/м³;

- средняя плотность минерального остова, кг/м^3.. Последняя определяется по формуле

=.

Здесь q_м – массовая доля минеральной части в асфальтобетоне, % (принимается 100%); q_Б – массовая доля битума в асфальтобетоне, % (сверх 100% минеральной части).

Пористость минерального остова

,

где ρ^М – средневзвешенная плотность минерального остова асфальтобетона, кг/м³. Расчет ее ведут по формуле

ρ^М=

Здесь q₁, q₂, q₃…..q_n – содержание отдельных минеральных составляющих асфальтобетонной смеси, % по массе минеральной части; ρ_1, ρ₂, ρ₃….ρ_n- истинные плотности отдельных минеральных составляющих асфальтобетонной смеси, кг/м³.

Вычислив оптимальное количество битума в асфальтобетонной смеси, приготовляют смесь, формуют из нее три образца и находят остаточную пористость полученного асфальтобетона. При ее соответствии ГОСТ 9128-97 готовят смесь того же состава и образцы из нее в количестве, необходимом, чтобы установить все нормируемые показатели физико-механических свойств.

Для холодных асфальтобетонов принятое на основании расчета и испытаний оптимальное содержание битума нужно уменьшить на 10…15%, во избежании слеживания смесей.