Методы испытания асфальтобетон

В России стоит проблема некачественного асфальтобетонного покрытия. Во время строительных работ важно правильное испытание смеси. Только после тестирования, дорожно-транспортные объекты должны вводится в общую эксплуатацию. В испытаниях асфальтобетона есть важные правила и особенности, которые следует соблюдать.

Главные положения

Чтобы дорожное покрытие полноценно соответствовало нормам ‒ нужно изготавливать различные образцы. Чаще всего, они имеют геометрический размер, который также как и форма должна строго соответствовать стандартам.

Образцы помогают делать более точные измерения, без погрешностей. Чтобы уплотнить вещество ‒ используется сильное давление. Часто бетон не уплотняют, а используют в изначальном виде.

Физическое и механическое свойства материала ‒ должны полностью соответствовать любому его состоянию. Если он не соответствует норме ‒ шины автомобилей могут сильно повреждаться (страдает также сцепление), из-за чего передвижение по дороге становится опасным в любую погоду и время года.

В некоторых случаях используются обычные вырезанные из готового покрытия керны, которые не изготавливаются специально для теста. Керны позволяют увидеть все несоответствия готового покрытия с покрытием, которое должно соответствовать всем характеристикам.

Особенность изготовления пробной смеси асфальтобетона

Испытания материала можно начинать, только с правильно изготовленным образцом. В процессе изготовления смеси, используют специальную электроприводную мешалку, которая имеет нагревательные элементы внутри. Она поддерживает температуры, указанные в требованиях, и основа получается правильной.

Перед тем, как смесь вливается в мешалку, все составные компоненты сушат, а затем нагревают для нужных температур. Нагрев устанавливается от 80 до 180 градусов и зависит от типа смеси.

Вязкий состав постепенно смешивается с разными минералами, до того, как начинается замешивание. Весь процесс делают вручную. Смешиванием занимается ручной оператор мешалки. Руками не получится хорошо перемешать смесь, поэтому с помощью лопаты всё перекладывают в устройство.

Время, за которое асфальт полностью соединится с компонентами и станет однородным, зависит от вязкости и всех добавленных компонентов, но в общей сложности это занимает 3-8 минут.

Производство материала

Асфальтобетон изготавливается по простой технологии, которая применяется для каждого АБ вида:

‒ Доза всех составляющих тщательно измеряется;

‒ Подготавливаются все компоненты для смеси;

‒ Смешивание до однородности.

Асфальтобетон отличается от других составов, тем, что после замешивания его необходимо сразу же использовать, чтобы смесь не засохла, а покрытие получилось ровным. Если подождать ‒ исчезнет вязкость и хрупкий материал будет не пригоден для работы.

Основные схемы и технологии, по которым изготавливается асфальтобетон:

‒ Холодная технология. Твердые составляющие высушиваются, но не нагреваются (небольшой прогрев происходит только перед добавлением). «Холодный» материал используется для ямочных ремонтных работ, пломбирования и простых заплаток. Работать можно при низкой температуре до ‒10 С.

‒ Горячая или теплая. Твердые материалы также сушат и прогревают, но до высокой температуры. Горячий асфальтобетон обладает сильной вязкостью, из-за чего плохо выдерживает минусовые температуры. Именно теплый АБ используется для возведения дорог.

Разница между двумя технологиями ‒ это лишь разная степень нагрева. Чтобы сформировать технологическую линию нужно учитывать тип производства (циклический, непрерывный).

С помощью циклического способа изготавливают от 100 до 400 т АБ. Можно всегда менять рецепт и добавлять в разные партии разный состав. Башня, для циклического способа довольна большая, поэтому линия может быть не мобильна.

Непрерывный способ позволяет изготавливать бетон в больших объемах (до 700 т за 24 часа). Изготовление может быть запущено уже через 3 дня перебазирования, но из-за отсутствия стадии фракционного разделения рецепт может нарушится. В таком случае производят монтаж грохота, чтобы подготовить твердые основы.

Циклическая технология

На производстве основная часть принадлежит системе подачи твердых материалов. Перед подачей, всё должно быть разделено на рецептурные дозы. Разносоставные смеси находятся в бункерах, откуда их подвозят на линию.

Конвейер подает холодные, твердые материалы в барабан для сушки, где все содержимое сушится потоком воздуха. После сушки их перемещают в вибрационный грохот (щебень и песок делятся на фракции, по размерам зерен). Всё просеивается через специальные технические сита. Экономнее использовать барабанный грохот, т.к. он не забивает поры отсевами.

Под грохотом размещены бункера для горячих ингредиентов (отдельный для каждой фракции). В весовые хоппера выгружается часть материла по рецептуре и состав задает специальная программа.

Все компоненты также передаются в смесительный отдел, где цикличность перемешивания составляет 45 градусов. Получившейся асфальтобетон хранится в разных горизонтальных мобильных емкостях, из которых перегружается на самосвалы.

Непрерывная технология

Непрерывная технология отличается всего несколькими пунктами. Здесь, материал также хранится в бункерах, а твердые фракции отгружаются из дозаторов. Часто используются преддозаторы, которые точно отмеряют количество смеси (с погрешностью до 0,1%).

После отгружения на конвейер с грохотом, камни переносятся на весовой мост. Данные о весе передаются в систему дозатора и благодаря корректировке состава ‒ в рецепте не происходит никаких нарушений.

Далее, материал просушивают и смешивают с такими элементами как: песок, минеральная пыль, битум. В дальнейшем хранится в круглых силосах.

Какое оборудование используется?

Набор оборудования зависит от способа изготовления АБ и специфики завода (стационарный или перебазируемый). Технологическая линия по изготовлению асфальтобетона требует:

‒ Высокоточных бункеров-дозаторов;

‒ Конвейера для сбора и контроля влажности;

‒ Барабана для просушки и смешивания всех элементов;

‒ Линию подачи в дозатор;

‒ Вентиляцию, которая будет удалять газ и пыль;

‒ Силос минеральных ингредиентов;

‒ Бак для битума;

‒ Подогреваемый бункер, в котором не образовывается влага.

Отходы от производства

Производство асфальтобетона является безотходным. Основная часть пыли, которая выделяется при разделении на фракции, улавливается и в последствии становится минеральным порошком. Именно для этого в линии присутствует пылеуловитель и силус для хранения.

Для окружающей среды наиболее опасными являются газы (оксидный, углеродный, сернистый и т.д.). Чтобы меньше загрязнять природу ‒ на производствах рекомендуется устанавливать двойную систему очистки.

Испытания для определения состава образцов дороги

Такое испытание ‒ это способ определить процент содержания минеральных и связующих веществ в образцах. Определять содержание минералов позволяет экстрагирование.

Чтобы провести работу, необходимы точные электро-весы, экстрагирующая насадка, сушка, холодильное устройство, растворитель, фарфоровый тигель и много ваты.

Чтобы подготовить основы к проверке ‒ их нужно полностью высушить. Для сушки, их необходимо завернуть в 5 слоев фильтровальной бумаги и положить в сушку на продолжительный срок.

Стеклянная емкость с растворителем нагревается до температуры кипения. Безопасный нагрев следует производить в песчаной ванне, т.к. растворитель легко воспламеняется.

Когда на образец наносится нагретый растворитель ‒ извлекается вяжущий элемент из АБ. Весь процесс повторяется до момента, когда растворитель поменяет цвет. Все что останется ‒ это взвесить все минеральные вещества и вычесть их долю.

Как определить плотность покрытия

Плотность асфальтобетона измеряют с помощью специальных приборов. Стоит заметить, что параметры измерения отличаются на холодных и теплых смесях, но метод испытания применяется один и тот же.

В основном используют:

1. Метод разрушения. Из уже готового дорожного покрытия вырезается образец определенного размера. С покрытия снимают образцы на трех участках (700м2). Расстояние до дорожной кромки должно достигать 1 метра. Холодная смесь позволяет брать образец спустя 30 дней после укладки. У горячей смеси сроки намного меньше ‒ от 1 до 3 суток. Плотность всегда испытывают гидравлическим прессом.
2. Забор образца без разрушения. Здесь применяется радиоизотопный контроль, электромагнитный или ультразвуковой способ испытания. Толща асфальта остается полностью невредимой, а данные о составе можно получить довольно быстро.

Гидростатическое взвешивание

Это метод показывает точные результаты, при этом не требуя дополнительного, дорогого оборудования. По соответствию с ГОСТом ‒ гидростатическое взвешивание применяется для любых керн, включая специально изготовленные или вырубленные из готового покрытия.

Гидростатика определяет плотность, с учетом всех пор. Всё количество и размер материалов не получится определить никаким испытаний, хотя плотность является важным показателем по ГОСТу и отраслевым требования.

Итак, в каждом из образцов просверливают тонкие отверстия, через которые продевают нить и взвешивают экземпляры в воздухе. Для точного веса используются электронные весы, которые также могут взвешивать в воде. Перед таким взвешиванием рекомендуется продержать образцы в воде 30-40 минут.

Если бетон уже пропитан жидкостью ‒ взвешивать можно на весу. Сухие экземпляры можно помещать в воду и взвешивать там же. Технику используют не только российские, но и мировые лаборатории.

Выявление средней плотности бетона по ГОСТу 12801‒84

Средняя плотность также определяется с помощью гидростатического взвешивания бетонных изделий.

Для проверки нужны технические весы и сосуд на 3 литра и несколько образцов, которые соответствуют пункту 6.2.

Бетонные образцы нужно отчистить от лишних частиц смеси и взвесить на точных весах в воздухе. После взвешивания их нужно погрузить в воду (температура 20С). Спустя 30 минут ‒ нужно тщательно протереть и еще раз взвесить на воздухе и в воде при той же температуре.

Показатель измеряется в точности до 0,01 грамма (m0 ‒ вес на воздухе, m1 ‒ вес выдержанного в воде, m2 ‒ масса при нахождении в воде). В качестве средней плотности зачитывается среднее арифметическое результатов трех бетонных изделий. Результаты не должны расходится больше чем на 0,02 грамма.

Определение средней плотности минералов АБ в соответствии с ГОСТом 12801‒84

Средний показатель минерального остова помогает определить расчет по заранее установленной плотности изделий и соотношения мин.материалов/битума.

Здесь немного другие показатели: q0 ‒ это общее содержание минералов, без учета битума, а qб ‒ это отдельное содержание битума в асфальтобетоне.

Определение истинной плотности минералов по ГОСТу 12801‒84

Истинное содержание минералов в асфальтобетоне можно определить с помощью вычислений каждого минерала из состава (щебень, песок и минеральный порошок). Плотность вычисляют также с точностью до 0,01 грамма.

Определение истинной плотности АБ с помощью расчетного метода

Когда истинная плотность минералов и битума, а также соотношение их по массе установлены ‒ можно вычислить итоговую плотность асфальтобетона.

Здесь qм ‒ это содержание минералов без битума, рм ‒ плотность остова и всей смеси, а рб ‒ плотность одного только битума.

Плотность армирующих минеральных веществ в составе

Определение удельно й массы из смеси асфальтобетона ‒ также важно. Расчетная методика обходится без экспериментальных проверок, но при этом может применятся к различным по консистенции покрытиям.

Здесь важны справочные данные о всех характеристиках бетонной смеси (все минералы). Выбор показателей плотности должен основываться на государственных стандартах из этой области. Другие данные могут привести к ошибке в вычислении и заключении. Руководство, так же, как и работники могут принимать неверные решения в исследовательских работах. Не стоит также забывать про массовые доли, которые должны быть учтены.

Определяется ли плотность по расчетному способу

Для лабораторных испытаний требуется дорогостоящее оборудование. В случае если нет возможности купить технику ‒ можно определять значение разных величин расчетным способом. Этот метод может не давать точных до единиц результатов, однако качество покрытия будет выявлено.

Простая формула поможет получить информацию о плотности и качестве асфальта. Важно знать плотность основной связывающей смеси и пропорции минерального уплотнителя.

В чем заключается пикнометрический способ определения плотности

Пикнометрический способ регламентирует ГОСТ. Для него измельчают керны и из рассыпчатой массы получают две пробы по 100 гр (используются точные электронные весы). Погрешность должна быть не больше 0, 01 грамма.

Рассыпчатую смесь пересыпают в стеклянную емкость и на треть заливают водой. Содержимое нужно перемещать и хорошо взболтать.

Испытание на разбухание: зачем и как проводится

Данный тест обязательно проводится на всех типах асфальтобетона. Если разбухание как показатель, превышает норму ‒ дорога является не долговечной, опасной и не подходит для постоянной эксплуатации.

В данном испытании сравнивается геометрия материала до и после процесса разбухания. Чтобы опыт был проведен успешно ‒ потребуется специальная сушилка. Показатели рассчитываются по формуле, так же, как и в предыдущих испытаниях.

Один образец взвешивают на воздухе и в воде, после чего его надолго помещают в жидкость до полного разбухания. После нескольких часов в жидкости его вытаскивают и повторно взвешивают. Уже точные показатели подставляют в формулу.

Способность к водопоглощению

Водонасыщающая способность асфальтобетона является важным показателем. То, сколько жидкости он впитывает, зависит от состава и условий, в которых проводится опыт (температура и давление).

Опыт требует в наличии высокоточные весы, вакуумный шкаф, ртутный градусник и стеклянную емкость. Масса образца определяется до и после процесса насыщения. Для этого нужно знать плотность воды и «сухой» вес изделия.

Сопротивление асфальтобетона к сдавливающей нагрузке

Этот показатель влияет на общую эксплуатацию дорог, нагрузку на ось транспорта и др. Небольшой керн сдавливают в специальном прессе, пока он полностью не рассыпится.

Верхняя плита находится на небольшом расстоянии от блока (1-3 миллиметра). Далее, включается гидроприводное устройство. Асфальтобетон при этом не должен терять тепло, поэтому поверх образца можно положить листок бумаги.

Испытания асфальтобетона согласно ГОСТ

Целью каждого из испытаний ‒ являются точные показатели параметров будущей дороги.

Итак, основные этапы из которых состоят испытания:

1. Подготовка лабораторных и смесительных проб.
2. Тесты в лаборатории. Образец взвешивается на воздухе, затем помещается в воду и взвешивается в воде. После высыхания вес снова измеряют в воздухе.
3. Определение плотности. Колбу заливают дистиллированной жидкостью с ПАВ и после нахождения вакуумном шкафу, снова заливают водой, снижая давление до 1 атм. Далее, АБ взвешивается в воде.
4. Определение водостойкости. Прочность сухого материала, соотноситься с прочностью влажного.
5. Проверка на прочность. После полного высыхания подвергаются давлению под прессом.