ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Рис. 7.7. Приладдлявипробуваннязразківзхолодноїасфальтобетонної (дьогтебетонної) сумішіназлежуванність: 1 – основазпідставкоюдлязразка; 2 – зразок; 3 – отвірузразка; 4 – конуснийнаконечник; 5 – вантаж; 6 – штанга; 7 – упорнекільце; 8 – спрямовуючавтулка; 9 – стержень

За умовний показник злежуванності холодної суміші приймають кількість ударів, необхідних для повного руйнування зразка конусом. Показник злежуванності обчислюють як середнє арифметичне значення результатів випробування трьох зразків. Розбіжність між результатами випробувань окремих зразків з одного замісу асфальтобетонної суміші не повинна перевищувати двох ударів. Злежуванність холодних сумішей не повинна перевищувати 10 ударів.

7.11. Контроль якості асфальтобетонних (дьогтебетонних) сумішей, виготовлених на асфальтобетонному заводі, та асфальтобетонів (дьогтебетонів) із дорожнього покриття

Визначення фізико-механічних властивостей асфальто-бетон- ноїсуміші

Випробування асфальтобетонної суміші, виготовленої на асфальтобетонному заводі (АБЗ), виконують для перевірки якості розрахунку її складу, для контролю якості приготування суміші та

291

визначення впливу на якість асфальтобетону властивостей його складових. Для проведення робіт по визначенню якості суміші на заводі відбирають точечні проби безпосередньо після вивантаження суміші із асфальтозмішувача або накопичувального бункера асфальтозмішувача

вавтомобілі-самоскиди 1–2 рази в зміну. Відбирання проб починають не раніше ніж через 30 хв після початку випуску суміші. Середню пробу складають з 3–4 ретельно перемішаних між собою точечних проб. Маса проби залежить від крупності зерен мінеральних матеріалів: для сумішей з максимальним розміром зерен 40 мм вона повинна дорівнювати 28 кг (для пористих сумішей – 6 кг); для сумішей з максимальним розміром зерен 20 мм – 10 кг; для сумішей з максимальним розміром зерен 5 мм – 3,5 кг. Пробу суміші розігрівають при періодичному перемішуванні в термостаті або на піщаній бані при температурі, що відповідає даному виду сумішей. Рекомендовані температури виготовленнясумішінаведені утабл. 7.12.

Якість сумішей, що виготовлені на заводі, оцінюють шляхом визначення всіх фізико-механічних показників асфальтобетону. Для визначення цих показників необхідно заформувати із підготованої проби суміші зразки асфальтобетону і здійснити випробування їх за стандартною методикою (див. підрозділ 7.7).

Крім того, на АБЗ визначають якість всіх складових матеріалів для виготовлення асфальтобетонних сумішей, їх відповідність вимогам нормативних документів.

Визначення якості асфальтобетону, вилученого із дорожнього покриття

Для перевірки якості асфальтобетону і суміші із готового покриття із нього відбирають проби у вигляді вирубок або кернів. Вирубки відбирають із асфальтобетонного покриття за допомогою пневмоінструмента (пневматичними молотками), випилюванням або вручну (зубилом і молотком) (рисунки 7.8, 7.9). Розмір вирубки

вплані – не більше 50 × 50 см .

Рис. 7.8. Вирубка з одношарового покриття, взята вручну або за допомогою пневмоінструмента

292

Рис. 7.9. Вирубка з двошарового покриття, взята за допомогою випилювання

Керни відбирають за допомогою бурильної установки. Діаметр кернів має бути не менше 50 мм для піщаного, 70 мм для дрібнозернистого і 100 мм для крупнозернистого асфальтобетону. Вирубки і керни до лабораторії транспортують у ящиках. До кожного ящика плиском укладають не більше двох вирубок. Керни укладають вертикально в один ряд по висоті у кількості, необхідній для заповнення ящика.

Проби беруть з покриття через 1 добу або більше після його улаштування з гарячих сумішей і через 15 діб (або більше) – з холодних сумішей на відстані не менш 1 м від кромки покриття з розрахунку 1 проба на 9000 м2 покриття. Маса вирубки або кернів, відібраних з одного місця, має бути не менше 1 кг для піщаних сумішей, 2 кг – для дрібнозернистих та 6 кг – для крупнозернистих сумішей. Якщо передбачається визначати властивості переформованих з вирубки зразків, масу вирубки або кількість кернів слід збільшувати. На поверхні проб не повинно бути тріщин та інших дефектів. Можна також відбирати вирубки шляхом їх випилювання з дорожнього покриття.

Перед відправкою в лабораторію проби асфальтобетону, відібрані з покриття, нумерують незмивною фарбою, забезпечують паспортом, в якому зазначають місце відбору проби, дату та спосіб відбору, ступінь зчеплення шару асфальтобетонного покриття з розташованим нижче шаром, товщину шару покриття. В лабораторії вирубки (керни), взяті з покриття, очищують від забруднення і описують їх за зовнішніми ознаками в такій послідовності:

–місце відбирання проби;

–число, годину відбирання проби;

293

–розмір вирубки в плані, товщина вирубки та кількість шарів у вирубці;

–колір вирубки (за цим показником робиться попередній висновок про кількість бітуму в асфальтобетоні, якщо колір чорний, то кількість бітуму достатня, якщо коричневий, кількість бітуму низька);

–блиск вирубки в місці розколу (за цим показником робиться попередній висновок про старіння асфальтобетонного покриття, якщо блиску немає, це може означати, що асфальтобетонне покриття в місці відбирання вирубки постаріло, стало крихким);

–орієнтовний гранулометричний тип мінеральної частини асфальтобетону (за зовнішнім видом), максимальна крупність мінеральних зерен в її складі;

–зчеплюваність асфальтобетонного покриття з шаром основи (оцінюється за наявністю в нижній поверхні вирубки втоплених залишків матеріалу з основи або за наявністю раковин на нижній поверхні, що виникли за рахунок відокремлення від шару покриття частинок асфальтобетону при відбиранні вирубки через добре зчеплення її з матеріалом основи;

–характер поверхні вирубки (гладка, шорстка), що характеризує зчеплюваність колеса автомобіля з покриттям.

Наприклад. Вирубка №1 відібрана на ПК 30 + 50 автомобільної дороги Кременчук-Полтава з лівої сторони проїжджої частини

17.09.2003 року о 11 годині 30 хв. Розмір вирубки в плані 45 × 50 см, товщина вирубки 11 см. Вирубка складається з двох шарів – верхнього товщиною 5 см і нижнього, товщиною 6 см. Колір верхнього шару – чорний, без згустків бітуму, нижнього – чорнокоричневий, що свідчить про недостатню кількість бітуму у нижньому шарі покриття. Верхній шар вирубки блискучий, в нижньому блиск відсутній, що свідчить про те, що в нижньому шарі можливо пройшов процес старіння бітуму або суміш для нижнього шару під час приготування була перегріта, тому асфальтовий бетон з такої суміші може бути крихким. Верхній шар вирубки, виготовлений з дрібнозернистої асфальтобетонної суміші орієнтовно типу Б, нижній шар – з крупнозернистої асфальтобетонної суміші орієнтовно типу А. Зчеплення шарів добре, про що свідчить складність їх роз’єднання і наявність частинок з нижнього шару в основі верхнього шару, що залишилися після розділення шарів.

294

Зчеплення нижнього шару з розташованим нижче шаром щебеню погане, оскільки вирубка легко відділилася від щебеневої основи і нижня поверхня вирубки залишилася рівною, без зерен щебеню з основи дорожнього одягу. Поверхня вирубки шорстка, що забезпечує добре зчеплення коліс автомобілів з покриттям. Відсутність викришування, лущення на поверхні вирубки свідчить про добрі адгезійні властивості бітуму і такі ж добрі властивості мінеральних складових бетону.

На основі візуального огляду можна зробити попередній висновок, що склад бітуму у верхньому шарі вирубки підібрано вірно, суміш добре перемішана. В нижньому шарі асфальтобетону вирубки кількість бітуму, можливо, нижча за норму, тому слід очікувати високого значення водонасичення асфальтобетону з цього шару, недостатні міцність його на стискання та коефіцієнт водостійкості, низьку середню густину. Більш точний висновок можна зробити на основі визначення фізико-механічних показників асфальтобетону.

Після попередньої оцінки якості асфальтобетону за допомогою зовнішнього огляду вирубок або кернів, взятих із покриття, проводять їх лабораторні випробування. Ці випробування проводять у дві стадії. На першій стадії вирубки або керни очищають від забруднення і розділяють на окремі шари (якщо дорожнє покриття, з якого взяті вирубки, складається з двох або більше шарів). Кожен шар випробують окремо. Від вирубки відокремлюють три зразки з непорушеною структурою масою 200–400 г кожний. Форма зразків повинна наближатись до кубу або паралелепіпеду з розміром сторін 5–10 см. Перед випробуванням зразки висушують у вакуумтермостаті при 35–40 °С або в ексикаторі над безводним хлористим кальцієм до постійних результатів зважування. Для цих зразків визначають середню густину, водонасичення, набухання. На другій стадії випробування керни або частину вирубки, що не підлягала випробуванню на першій стадії, розігрівають на піщаній бані чи в термостаті, а суміш, що утворилась при цьому, нагрівається до температур, що зазначені у табл. 7.12, і з неї формують стандартні зразки (одержують так звані «переформовані зразки»), які випробовують за стандартною методикою, тобто визначають показники таких їх властивостей, як середня густина, водонасичення, набухання, границя міцності при температурах 0, 20 та 50 °С, коефіцієнти водостійкості та ін.

295

Визначення коефіцієнта ущільнення сумішей у конструктивних шарах дорожнього покриття. Після проведення названих випробувань стає можливим визначити важливий технологічний показник якості асфальтобетонного покриття – коефіцієнт ущільнення

К		=	ρв	(7.38)
	у		m
			ρn
			m

де ρвm – середня густина вирубки, г/см3;

ρnm – середня густина переформованих з вирубки зразків, г/см3.

Згідно з вимогами ДБН В.2.3-4 коефіцієнт ущільнення верхнього шару асфальтобетонного покриття нормується відповідно з типом суміші, з якої влаштовується покриття. Для гарячих сумішей типів А та Б коефіцієнт ущільнення має бути не менше 0,98, для гарячих сумішей типів В, Г, Д, а також пористого і високопористого асфальтобетонів – не менше 0,97. Для покриттів, влаштованих із холодних асфальтобетонних сумішей, коефіцієнт ущільнення має бути не менше 0,96.

Рис. 7.10. Прилад Сокслета: 1 – холодильник; 2 – екстракційна насадка; 3 – трубка для парів; 4 – сіфонна трубка;

5 – колба з розчинником

Визначення складу суміші. Основою такого визначення є відокремлення в’яжучого від мінеральних зерен шляхом його

296

екстрагування за рахунок розчинення у різних розчинниках. Найбільш поширеним є метод екстрагування у приладі Сокслета. Прилад Сокслета (рис. 7.10) складається з нижньої колби 5, циліндричної посудини (екстрактора) 2 з сифонною трубкою 4 і трубкою 3 для проходу парів розчинника у водяний лабораторний холодильник 1. Середня частина екстрактора 2 призначена для розміщення в ній патрону з фільтрувального паперу, наповненого випробуваною сумішшю. Маса суміші, що взята на заводі або одержана із розігрітої вирубки, склад якої визначається, має дорівнювати: для піщаних сумішей – 100 г, для дрібнозернистих і крупнозернистих – 500 г.

У колбу 1 заливають розчинник органічного в’яжучого – хлороформ, спиртохлороформ (20 % спирту і 80 % хлороформу); спиртобензол (20 % спирту і 80 % бензолу), чотирьоххлористий вуглець, сірчаний вуглець, трихлоретілен та ін. Із трьох аркушів фільтрувального паперу виготовлюють патрон діаметром трохи менше внутрішнього діаметру екстрактора. У нижню зав’язану частину патрона поміщують кусок вати і патрон зважують до другого знака після коми. Наповнюють патрон асфальтобетонною сумішшю, зверху на суміш кладуть невеликий кусок вати, зав’язують його і знову зважують. Розміщують патрон із сумішшю в циліндричній частині 2 приладу. При цьому патрон має бути розмішений на 1 см нижче рівня сифона 4. Закріплюють зворотний холодильник 1, наливають у колбу (на 1/2 її об’єму) органічний розчинник, приєднують її до нижньої частини циліндру і включають подачу води, що охолоджує холодильник. Установлюють прилад на піщаній бані і розігрівають круглодонну колбу 5 з розчинником. При нагріванні в холодильнику конденсуються пари розчинника, конденсат безперервно стікає на суміш, що розміщена у патроні, і розчиняє в’яжуче. Коли рівень розчинника в екстракторі 2 досягає верхнього рівня коліна сифону, розчинник зливається у колбу 5, після чого процес наповнення циліндричної частини приладу повторюється. Припиняють підігрів після повного розчинення і видалення в’яжучого матеріалу, про що свідчить відсутність помітного забарвлення екстракту, що зливається по сифону. Вилучений з насадки патрон висушують у сушильній шафі при температурі (50–60) °С до постійної маси.

297

Обережно зливають витяжку бітуму з колби приладу в іншу попередньо зважену колбу і промивають осадок у першій колбі новою кількістю розчинника до тих пір, поки він не посвітлішає. Розчинник, що для цього використовували, також приєднують до загального об’єму розчиннику в другій колбі. Мінеральна частина, що залишилася в колбі після її додаткового промивання (тобто ті зерна, що пройшли крізь патрон), переносять в попередньо зважену фарфорову чашку, обережно випаровують з неї розчинник при температурі його кипіння. Мінеральні зерна, що залишилися при цьому в чашці, додають до мінеральної частини, яка залишилисяупатроні.

Обчислюють вміст бітуму у відсотках від маси мінеральної частини асфальтобетонної суміші, округлюючи результат до першої цифри після коми за формулами:

– при дозуванні бітуму, %, поверх 100 % мінеральної частини асфальтобетону

q =	(m1 −m) −(m2 −m)		100,	(7.39)
б	(m2	−m)

де m – маса патрона з ватою після висушування, г;

m1 – маса патрона з ватою і сумішшю до екстрагування, г;

m2 – маса патрона з ватою і мінеральним залишком після екстрагування і висушування, г.

Якщо бітум включено до 100 %-ного складу асфальтобетонної суміші, то його вміст (%) визначають за формулою

	qб′ =	(m1 −m) −(m2 −m)	100.	(7.40)
		(m1 −m)

Вміст рідкого бітуму класу СГ або бітуму, розчиненого керосином чи іншим легким розчинником, визначають як різницю між масою наважки асфальтобетонної суміші і масою мінеральної частини після екстрагування з неї бітуму.

Вміст органічного в’яжучого визначають як середнє арифметичне значення результатів двох паралельних випробувань, якщо розбіжність між ними не перевищує 0,2 % (за абсолютною величиною).

298

Визначення зернового складу мінеральної частини суміші після екстрагування органічного в’яжучого. Після екстрагування в’яжу-

чого в приборі Сокслета визначають гранулометричний склад мінеральної частини асфальтобетонної (дьогтебетонної) суміші.

Пробу мінерального матеріалу, що залишилася після екстрагування, зважують з точністю до 0,1 г, вміщують у фарфорову чашку, носик якої змазаний вазеліном, заливають незначною кількістю води і розтирають на протязі 2–3 хв товкачиком з гумовим наконечником. Воду із завислими в ній частинками зливають на сито № 0,071, встановлене над кюветою. Послідовне розтирання частинок у чашці і зливання каламутної води на сито проводжують доти, поки вода не стане прозорою. Промивати та розтирати матеріал безпосередньо на ситі не дозволяється.

Після закінчення промивання частинки мінерального матеріалу, що залишились на ситі, переносять у фарфорову чашку. Воду, що потрапила до чашки, обережно зливають, а потім чашку з мінеральним матеріалом ставлять у сушильну шафу для висушування до постійної маси при температурі (105 ± 5) °С. Висушену пробу мінерального матеріалу просівають крізь набір сит. Залишок на кожному ситі зважують і визначають частинні залишки на ситах у відсотках до маси наважки, що просівалась, округлені до першого десяткового знака. Вміст зерен розміром менше 0,071 мм у відсотках визначають відніманням від 100 % суми залишків на всіх ситах.

Крім зазначеного вище методу визначення складу органомінеральної суміші екстрагуванням в’яжучого розчинником, в ДСТУ БВ2.7-89-99 (ГОСТ 12801-98) наведена методика визначення складу сумішей за допомогою випалювання в’яжучого та відмивання в’яжучого розчинником. Ці методи простіші за екстрагування, але дають менш точні результати.

Визначення морозостійкості асфальтобетону. Суть методу полягає в оцінюванні втрати міцності при стисканні попередньо водонасичених асфальтобетонних зразків під дією на них певної кількості циклів заморожування-відтавання. Зразки підлягають випробуванню через 0,5–2 доби після виготовлення.

Перед випробуванням на морозостійкість зразки асфальтобетону насичують водою у вакуумній установці (подібно тому, як

299

це робиться при визначенні водонасичення асфальтобетону). Одразу після цього зразки завантажують до морозильної камери, в якій встановлена температура мінус 18 ± 2 °С таким чином, щоб відстань між ними була не менше 50 мм. Якщо під час розміщення зразків температура в морозильній камері підвищилась, то початком заморожування вважають момент, коли у морозильній камері встановлюється температура мінус 18 °С. Тривалість одного заморожування у камері має бути не менше 4 год. Після заморожування зразки виймають з морозильної камери і піддають відтаванню протягом 4 год у ванні з водою при температурі (18 ± 2) °С.

Кількість циклів заморожування-відтавання під час визначення морозостійкості асфальтобетону протягом доби має бути не менше одного. При вимушених перервах під час випробування на морозостійкість асфальтобетонні зразки мають залишатись у замороженому стані.

Після виконання відповідної кількості циклів заморожуваннявідтавання (5, 10, 15, 25, 50 циклів) зразки бетону витримують протягом 2 год у воді при температурі (20 ± 2) °С і визначають границю міцності при стиску.

Втрату міцності при стиску ∆R (%) обчислюють за формулою

	___	___
∆R =	Rв	− Rм
	ст	ст	100	,	(7.41)
	Rв
		cт

___

де Rств – середньоарифметичне значення границі міцності при стиску

при температурі (20 ± 2) °С водонасичених зразків, МПа;

Rстм – середньоарифметичне значення границі міцності при

стискну зразків при температурі (20 ± 2) °С після визначеної кількості циклів заморожування-відтавання, МПа.

Середньоарифметичне значення втрати міцності при стисканні обчислюють за трьома зразками, при цьому розходження між результатами випробування окремих зразків не повинно перевищувати ±10%.

Визначення зчеплення в’яжучого з мінеральними складовими суміші. Зчеплення оцінюють візуально за величиною поверхні мінерального матеріалу, яка зберегла плівку в’яжучого після

300