18. Прочностные и деформативные свойства асфальтобетона

Асфальтобетон в конструкции в за­висимости от температуры и условий деформирования может находиться в сле­дующих структурных состояниях:

Асфальтобетон в дорожном покрытии, кроме воздействия автомобилей, подвер­гается воздействию атмосферных и талых вод.

Под механической нагрузкой асфаль­тобетон проявляет комплекс сложных свойств: упругость, пластичность, ползу­честь, релаксацию напряжений, изменение прочности в зависимости от скорости деформирования, накопление деформации при многократных приложениях нагруз­ки и т. д. В зависимости от проявления тех или иных свойств к асфальтобетону применимы законы теории упругости или теории пластичности. Свойства ас­фальтобетона обычно начинают рассматри­вать с ведущего показателя механи­ческих свойств материала — прочности.

Прочность. Свойство асфальтобетона сопротивляться разрушению под действием механических напряжений характери­зует прочность. Для асфальтобетона как для термопластичного материала различа­ют два вида потери прочности: в упругой стадии, приводящую к разрушению пок­рытий; в пластической стадии, приводя­щую к возникновению деформаций, на­рушающих нормальную эксплуатацию конструкции. Особенностью разрушения асфальтобетона по сравнению с цементобетонном и другими подобными материа­лами является резко выраженная зави­симость прочности от времени действия нагрузки и температуры.

Зависимость значений разрушающего напряжения от длительности пребывания материала в напряженном состоянии обус­ловлена процессом усталости. Усталость характеризует постепенное снижение ра­ботоспособности асфальтобетона при дли­тельно действующих или многократно повторяющихся нагрузках. Статическая усталость проявляется в снижении дол­говечности материала при многократных циклически действующих нагрузках. Ее характеризуют числом циклов, которые выдерживает асфальтобетон до разруше­ния.

Основным требованием, которому должен удовлетворять асфальтобетон, ра­ботающий в условиях повышенных поло­жительных температур, является его сдвигоустойчивостъ.

Основным критерием прочности асфальтобетона при отрицательных температурах являются его деформативные свой­ства, характеризующие устойчивость про­тив образования трещин. При охлажде­нии объем асфальтобетона сокращается, в покрытии возникают растягивающие напряжения, которые до известной сте­пени могут компенсироваться его пластич­ностью. Дня предотвращения образования трещин необходимо, чтобы асфальтобе­тон обладал способностью деформировать­ся под действием растягивающих напря­жений без нарушения сплошности. Для оценки обычно используют предельную относительную деформацию в момент разрушения. Если деформирование чисто упругое, то критическая относительная деформация не превышает 0,001. По ме­ре повышения температуры критическое относительное удлинение увеличивается.

Деформативность асфальтобетона. Ее оценивают по относительной деформации асфальтобетонных образцов при испыта­нии на изгиб или растяжение. Покрытие будет устойчивым против образования трещин, если асфальтобетон обладает отно­сительным удлинением при 0°С не менее 0,004 . . . 0,008, а при - 20°С не менее 0,001 . . . 0,002 (при скорости деформа­ции, близкой к 5 ... 10 мм/мин).

Реологические свойства асфальтобе­тона. Показатели прочности асфальтобето­на не позволяют полностью характеризо­вать работу материала в покрытии, так как при нагружении в нем возникают не только обратимые, но и необратимые деформации, величина которых связана с уровнем напряжения, временем дей­ствия напряжения и скоростью деформа­ции. Изучением поведения материалов под действием приложенных нагрузок занимается реология — раздел механики, тесно примыкающий к физике и охваты­вающий вопросы деформирования разно­образных материалов - от твердых тел до жидкостей.

При эксплуатации асфальтобетонного покрытия могут быть следующие режи­мы нагружения: постоянная нагрузка, равномерно возрастающая нагрузка, де­формирование с постоянной скоростью. Определение изменения свойств асфальто­бетона за длительный период производят испытанием на ползучесть.