ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

щебеню, які входять до складу асфальтобетонної суміші. Технологія виготовлення зразків включає приготування асфальтобетонної суміші та її ущільнення в спеціальних металевих формах.

Кількість суміші, яку необхідно приготувати, приймають залежно від розміру зразків. Для проведення передбачених стандартом випробувань необхідно виготовити 12–15 стандартних асфальтобетонних зразків. Стандартні асфальтобетонні зразки виготовляють в порожнистих циліндричних металевих формах (рис. 7.3, табл. 7.10) з двома металевими вкладишами, що мають переміщуватися під навантаженням назустріч один одному. Розмір зразків залежно від розміру мінеральних зерен, що входять до складу суміші, та орієнтовна кількість суміші для виготовлення одного стандартного зразка наведені в табл. 7.11.

Рис. 7.3. Циліндрична металева форма для виготовлення стандартних асфальтобетонних зразків

Таблиця 7.10

Розміри форм для виготовлення асфальтобетонних зразків

Висота			Параметри форм, мм
зразків,	внутрішній	зовнішній	висота	висота	висота нижнього
мм	діаметр dв	діаметр dз	форми hф	верхнього	вкладиша hн
				вкладиша hв
50,5	50,5	70,5	130,0	80,0	40,0
71,4	71,4	91,4	170,0	80,0	85,0
101,0	101,0	121,0	180,0	90,0	50,0

271

Таблиця 7.11

Залежність розміру форм від розміру асфальтобетонної суміші

	Максимальний	Розмір зразків, мм		Орієнтовна
	розмір мінеральних			кількість суміші на
	зерен у суміші, мм			зразок, г
		діаметр d	висота h0
	5	50,5	50,5 ± 1,0	230
	10–20	71,4	71,4 ± 1,5	630
	40	101,0	101 ± 2,0	1900

Необхідну кількість суміші для виготовлення зразків стандартних розмірів уточнюють під час їх формування порівнянням висоти одержаних зразків з потрібною їх висотою, яка має дорівнювати їх діаметру. Для приготування асфальтобетонної суміші попередньо висушені мінеральні складові в необхідній (розрахованій) кількості зважують та висипають до металевої ємкості. Ємкість з матеріалами нагрівають з постійним перемішуванням матеріалів до температури, яку призначають залежно від типу суміші і марки прийнятого бітуму (табл. 7.12).

До збезводнених та нагрітих до робочої температури мінеральних матеріалів додають необхідну кількість бітуму, попередньо збезводненого і нагрітого до робочої температури (табл. 7.12). Всю суміш перемішують вручну в металевій ємкості або механічним способом в лабораторному асфальтозмішувачі до стану повного обволікання плівкою в’яжучого поверхні всіх мінеральних частинок. При цьому у суміші не повинно бути згустків в’яжучого та мінеральних частинок, не покритих плівкою в’яжучого.

Таблиця 7.12

Температура нагрівання складових при приготуванні асфальтобетонної суміші

Наймену-	Температура нагрівання (°С) залежно від показників в’яжучого
	глибина проникання голки пенетрометра				умовна в’язкість
вання		°			за дорожнім
		при 25 С (0,1) мм			віскозіметром (С5 ) с
матеріалів	40–60	61 – 90	91–130	131–200
						60
					70–130	131–200
1	2	3	4	5	6	7
Мінеральні	170–180	165–175	160–170	150–160	100–120	120–140
матеріали

272

					Закінчення табл. 7.12
1	2	3	4	5	6	7
В’яжуче	150–160	140–150	130–140	110–120	80–90	90–100
Суміш	150–160	145–155	140–150	130–140	80–100	100–120

Примітка. При використанні поверхнево-активних речовин або активованих мінеральних порошків температуру нагрівання мінеральних матеріалів і бітуму, а також температуру формування зразків знижують на 10–20 °С (завиключеннямхолоднихсумішей).

Асфальтобетонні суміші формують у циліндричних металевих формах. Температура гарячої суміші при формуванні залежно від марки бітуму у її складі має відповідати температурі, наведеній у табл. 7.12.

Разом з виготовленням асфальтобетонної суміші готують циліндричні металеві форми. Для цього сухою ганчіркою ретельно витирають внутрішню поверхню форм та поверхню вкладишів, після чого форми з вкладишами нагрівають до температури (90–100) °С, протирають внутрішню поверхню форм та поверхню вкладишів ганчіркою, змоченою в машинному маслі або керосині. В кожній формі розташовані два вкладиші – один великий, другий малий. Форму встановлюють малим вкладишем на спеціальну підставку, а великий вкладиш виймають з неї. Спеціальна підставка дає змогу малому вкладишу вийти з низу форми на 15–20 мм.

Після зважування необхідної для одного зразка кількості суміші її висипають у форму і штикують металевою (дротяною) штиковкою. Зверху у форму вставляють великий вкладиш, установлюють форму з сумішшю на ручний важільний прес (або механічний пристрій) і через верхній великий вкладиш притискують суміш. Установлюють форму з сумішшю на нижню плиту преса, поступово (протягом 5–10 с) доводять тиск до потрібного значення, витримують під тиском протягом 3 хв. Умови ущільнення гарячої асфальтобетонної суміші обирають залежно від кількості щебеню у складі суміші. При вмісті у суміші щебеню до 45 % ущільнення зразків виконують у формі під навантаженням 40 МПа. Після 3 хв ущільнення знімають навантаження і за допомогою спеціального пристрою зразок виштовхують з форми. Зразки з дефектами (зруйнованікромки, непаралельні верхня танижняоснови) бракують.

Ущільнення зразків з гарячих сумішей, що містять більше 45 % щебеню, слід виконувати вібруванням суміші з наступним

273

доущільненням пресуванням. При цьому форми, нагріті до (90– 100) °С, наповнюють сумішшю, установлюють на віброплощадку, щільно закріплюють на ній спеціальним пристроєм. Вкладиші мають виступати з форми на (2–2,5) см. На верхній вкладиш вільно навішують вантаж, що утворює на суміш тиск величиною (30 ± 5) кПа (0,3 ± 0,05 кгс/см2). Суміш у формі піддають вібруванню протягом (3,0 ± 0,1) хв з частотою (2900 ± 100) коливань за хвилину і амплітудою (0,40 ± 0,05) мм.

Після закінчення вібрації форму із зразком знімають з вібростолу, установлюють на плиту преса і ущільнюють протягом 3 хв під навантаженням (20 ± 0,5) МПа. Потім навантаження знімають і зразок виймають з форми вижимним пристроєм. За допомогою спеціальних пристроїв, наприклад пристарію СоюздорНДІ (рис. 7.4), можливо одночасно ущільнювати три зразки.

Рис. 7.4. Прес для одночасного ущільнення трьох зразків: 1 – верхні вкладиші; 2 – циліндри; 3 – масляний термостат; 4 – нижні пересувні вкладиші; 5 – нижня плита преса

Якщо висота зразка не відповідає величині, наведеній у табл. 7.11, необхідно масу суміші для формування зразка (г) змінити, визначивши її за формулою

m = m	h	,	(7.24)
0 h
	0

де m0 – маса заформованого зразка, г;

274

h – необхідна висота зразка, мм;

h0 – висота заформованого зразка, мм.

7.8. Визначення фізичних властивостей бетонів на основі органічних в’яжучих

Фізичні властивості асфальто- і дьогтебетонів визначають з метою прогнозування їх водостійкості, морозостійкості, погодостійкості та інших показників в експлуатаційних умовах. До фізичних властивостей асфальтота дьогтебетонів відносять середню та істинну густину їх мінеральної частини і асфальтобетону (дьогтебетону), пористість мінеральної частини і асфальтобетону (дьогтебетону), водонасичення, набрякання, морозостійкість, коефіцієнти водостійкості асфальтобетону (дьогтебетону).

Визначення середньої густини асфальтобетону

Середня густина стандартних зразків характеризує якість ущільнення асфальтобетону, точність дозування складових матеріалів і частково свідчить про якість розрахунку складу асфальтобетону. Збільшення пористості асфальтобетону супроводжується зменшенням його середньої густини. Середню густину асфальтобетону визначають гідростатичним зважуванням лабораторних асфальтобетонних зразків. Необхідне обладнання – терези лабораторні з пристроєм для гідростатичного зважування.

Три зразки, виготовлені за стандартною методикою, витирають сухою ганчіркою, вилучають з її допомогою частинки суміші, що прилипли до поверхні зразка, нумерують зразок і зважують його з точністю 0,01 г на повітрі. Результати зважування записують до журналу випробувань. Після цього занурюють зразки на 30 хв у посудину з водою, температура якої складає (20 ± 2) °С, для того, щоб вода зайшла у відкриті пори, після чого при зважуванні у воді зразок не поглинає води і не змінює своєї ваги під час зважування. Рівень води повинен перевищувати рівень поверхні зразків не менше ніж на 20 мм. Через 30 хв витримування зразки виймають з води, злегка промокають ганчіркою і зважують на повітрі, а потім зважують у воді при температурі (20 ± 2) °С. За результатами зважувань обчислюють середню густину зразків ρm (г/см3). При цьому розрахунки проводять до другої цифри після коми

275

	m ρв
ρm =			,	(7.25)
	m2
		−m1

де m – маса зразка на повітрі до зволоження, г;

m1 – маса зволоженого зразка, зваженого у воді, г; m2 – маса зразка на повітрі після зволоження, г; ρв – істинна густина води, 1 г/см3.

Середню густину асфальтобетону визначають як середнє арифметичне значення з трьох отриманих результатів. Розбіжність між найбільшим і найменшим результатами не повинна перебільшувати 30 кг/м3 (0,03 г/см3), в іншому випадку випробування повторюють на нових зразках, але кількість їх при цьому має дорівнювати шести.

Визначення середньої густини мінеральної частини асфальтобе-

тону. Цей показник характеризує середню густину мінерального кістяка зразків, з яких вилучено бітум. Його визначають розрахунком на підставі попередньо визначеної середньої густини асфальтобетону (дьогтебетону) з урахуванням кількісного співвідношення у його складі мінеральних матеріалів та в’яжучого.

Середню густину мінеральної частини (г/см3) визначають до

	другої цифри після коми за залежністю
	ρмт =	ρm	,	(7.26)
		100 + Б

де ρm – середня густина зразків асфальтобетону, г/см3; Б – вміст бітуму в складі асфальтобетону, % за масою.

Визначення істинної густини мінеральної частини

Цей показник визначають розрахунковим методом з використанням величин істинної густини всіх мінеральних матеріалів та їх вмісту у суміші. Значення показника (г/см3) визначають з точністю до другого знака після коми

ρм =				100					,	(7.27)
		q		q		q
			+		+K+		n
		1		2
		1		2		ρ	n
		ρ		ρ

де q1, q2 ... qn – вміст щебеню, піску, мінерального порошку та інших мінеральних матеріалів в складі мінеральної частини асфальтобетону, %;

ρ1, ρ2 ... ρn – значення істинної густини цих матеріалів, г/cм3.

276

Визначення істинної густини асфальтобетонної суміші

Істинну густину асфальтобетонної суміші визначають розрахунковим або експериментальним методами. Розрахунковий метод використовують при розрахунку складу асфальтобетону. Експериментальний метод використовують як у випадку проектування складу асфальтобетону, так і у випадку контролю якості проби асфальтобетону, взятої з дорожнього покриття, або проби суміші, відібраної із змішувача.

Визначення істинної густини асфальтобетонної суміші розрахунковим методом

Істинну густину асфальтобетонної суміші розрахунковим методом визначають з урахуванням попередньо визначених величин істинних густин мінеральної частини асфальтобетону та в’яжучого і кількісного співвідношення за масою складових асфальтобетонної суміші. Істинну густину асфальтобетону ρ (г/см3) розраховують до другого знака після коми

ρА =		qм + qб				,	(7.28)
		q	+	q
		м		б
		ρм		ρб

де qм – вміст мінеральних матеріалів у бетоні, % за масою (приймають за 100%);

qб – вміст бітуму, % за масою (понад 100% мінеральної частини); ρм – істинна густина мінеральної частини асфальтобетону, г/см3; ρб – істинна густина бітуму (дьогтю), г/см3.

Визначення істинної густини суміші пікнометричним (експериментальним) методом

Необхідні прилади: колба конічна, мірна колба або пікнометр, що являє собою колбу з пришліфованою пробкою. Пікнометр має капілярний отвір. Місткість колби (або пікнометру) має бути не менше 500 см3, діаметр горловини – від 10 до 50 мм залежно від найбільшого розміру зерен мінеральних матеріалів у суміші. Як змочувач застосовують порошкоподібні, пастоподібні і рідкі миючі засоби. Змочувачі вводять у дистильовану воду у такій кількості:

–рідкий – 15 г на 1 л води;

–пастоподібний (у вигляді розчину в дистильованій воді у кількісному співвідношенні за масою 1:1) – 10 г на 1 л води;

–порошкоподібний – 3 г на 1 л води.

277

Порядок проведення випробування

Зважують чисту і суху колбу (або пікнометр). Із суміші відбирають середню пробу методом квартування. З двох протилежних частин проби при використанні цього методу відбирають не менше 200 г суміші, поміщують її у колбу, охолоджують колбу із сумішшю до кімнатної температури і зважують. Потім у колбу із сумішшю наливають дистильовану воду з температурою (20 ± 2) °С у такій кількості, щоб рівень води був вище рівня суміші не менш ніж на 3 см. Колбу поміщують на 1 годину у вакуумну установку, де підтримують тиск не більше 2000 Па (15 мм рт. ст.).

Після закінчення зазначеного часу тиск у вакуумній установці доводять до атмосферного і в колбу додають 10 мл розчину змочувача. Воду у колбі обережно збовтують круговими рухами до вилучення бульбашок повітря. Коли всі бульбашки повітря спливуть на поверхню води у колбі (пікнометрі), додають у колбу (пікнометр) дистильовану воду. При цьому у мірну колбу воду доливають до мітки, у конічну колбу – до самого краю горловини, на яку кладуть покрівне скло так, щоб надлишки води витекли, а під склом не залишилось бульбашок повітря. Пікнометр, заповнений водою, закривають пробкою, при цьому надлишок води витісняється через капілярний отвір. Після цього колбу, що використовують для визначення істинної щільності асфальтобетону, витирають фільтрувальним папером і зважують. Потім колбу звільняють від води і асфальтобетонної суміші, ретельно промивають, заповнюють дистильованою водою з температурою (20 ± 2) °С так, як вказано вище, і зважують.

Істинну густину асфальтобетонної суміші ρ (г/см3) розраховують до другого знака після коми за залежністю

		(m −m )ρв
	ρ =		1		,	(7.29)
		m −m	+ m	−m
	1		2	3
де m – маса колби із сумішшю, г;
m1	– маса порожньої колби, г;
m2	– маса колби з водою, г;
m3	– маса колби із сумішшю і водою, г;

ρв – істинна густина дистильованої води (приймають 1 г/см3).

278

Істинну густину суміші визначають як середнє арифметичне значення результатів двох випробувань, якщо розбіжність між одержаними результатами не перевищує 20 кг/м3 (0,02 г/см3). У випадку більших розбіжністей істинну густину асфальтобетонної суміші визначають повторно і розраховують її величину як середньоарифметичне значення результатів чотирьох визначень (якщо серед результатів нема грубої похибки).

Визначення пористості мінеральної частини асфальтобетону

Суть метода полягає у визначенні об’єму пор, що є в мінеральній частині ущільненої асфальтобетонної суміші асфальтобетону. Пористість мінеральної частини (кістяку) асфальтобетону VпорM у (%), визначають розрахунковим методом за результатами

попереднього визначення величин істинної і середньої густини мінеральної частини асфальтобетону. Розрахунок ведуть до першого знака після коми за залежністю

V м	=	1−	ρмт		100 ,%,	(7.30)
пор			ρм

де ρмт – середня густина мінеральної частини асфальтобетону, г/см3;

ρм – істинна густина мінеральної частини асфальтобетону, г/см3.

Визначення залишкової пористості асфальтобетону

Суть метода полягає у визначенні об’єму пор у асфальтобетоні. Залишкову пористість асфальтобетону (дьогтебетону) VпорЗ

у відсотках об’єму визначають розрахунком до першого знака після коми, з використанням величин істинної густини і середньої густини зразків бетону

V 3	=	1−	ρтA 100 ,		(7.31)
пор			ρA

де ρAт – середня густина асфальтобетону, г/см3;

ρA – істинна густина асфальтобетону, г/см3.

Визначенняводонасиченняасфальтобетону (дьогтебетону)

Водонасичення непрямо характеризує залишкову пористість асфальтобетону і є однією з характеристик ступеня його ущіль-

279

нення. Водонасичення асфальтобетону визначають за кількістю води, що поглинається зразком, зануреним у воду в умовах вакууму. Воно визначається у відсотках від початкового об’єму зразка. Для визначення величини водонасичення асфальтобетону використовують зразки, за допомогою яких перед тим визначали середню щільність асфальтобетону, установку вакуумну, термометр хімічний ртутний з ціною поділки шкали 1 °С.

Зразки асфальтобетону, зважені на повітрі і у воді (при визначенні його середньої щільності), розміщують у ванні вакуумприладу (див. рис. 2.5) таким чином, щоб рівень води над зразками був не менше 3 см. Температура води має бути (20 ± 2 °С). Зразки витримують при залишковому тиску 1330–2000 Па (15 мм. рт. ст) протягом 1 години (30 хв при випробуванні зразків на рідких і емульсованих в’яжучих). Після цього доводять тиск до нормального і витримують зразки у воді ще 30 хв при тій же температурі.

Асфальтобетонні зразки після витримування у вакуум-апараті витягають з води, промокають м’якою ганчіркою та зважують на повітрі і у воді. Після насичення зразків водою під вакуумом їх маса збільшується за рахунок поглинання води. Цей приріст маси, віднесений до початкового об’єму зразка, являє собою водонасичення за об’ємом у відсотках. Величину водонасичення W

(%) підраховують до другого знака після коми

W =	m3 −m		100,	(7.32)
	m	−m
	2	1

де m – маса сухого зразка, зваженого на повітрі, г;

m1 – маса зразка витриманого 30 хв у воді і зваженого у воді, г; m2 – маса зразка, витриманого 30 хв у воді і зваженого на повітрі, г; m3 – маса насиченого водою зразка, зваженого на повітрі, г.

За показник водонасичення асфальтобетону приймають середньоарифметичне значення результатів трьох паралельних визначень, округлене до першого десяткового знака. При розбіжності отриманих результатів більше 15 % (від середньоарифметичного значення) повторюють визначення на других зразках.

280