Лабораторные испытания асфальтобетона

Однако массовое использование асфальтобетона, знакомое нам сегодня, началось в середине XX века. В 1830-е годы впервые использовали битумно-минеральные смеси для устройства пешеходных дорожек в Париже. Этот материал быстро нашел распространение по всей Европе, а позже его стали применять и в Российской империи.

Современный асфальтобетон является композитным строительным материалом, состоящим из минерального агрегата и битумного вяжущего. Эти компоненты смешиваются под воздействием высокого давления и температуры для получения высококачественного продукта. Асфальтобетон широко используется в строительстве дорог, автомагистралей, междугородных и городских шоссе, а также для покрытия полов в промышленных помещениях и обустройства тротуаров. Специалисты непрерывно работают над улучшением характеристик асфальтобетона, внося инновации в методы его испытаний и производства.

Свойства асфальтобетона

Основные характеристики асфальтобетона включают его прочностные показатели при сжатии и растяжении, устойчивость к воде, химическую стабильность, а также легкость в обработке. Асфальтобетон состоит из компонентов, таких как щебень (или гравий), песок, минеральный порошок и битум. Его структура может быть как пористой, так и высокопористой, а также плотной или высокоплотной. Классификация асфальтобетона в строительстве зависит от класса используемого материала.

Классификационные параметры асфальтобетона разделяются следующим образом:

• Категория А: предназначена исключительно для горячих асфальтобетонных смесей, содержащих 50-65% щебня.

• Категории Б и Бх: подразумевают использование как горячих, так и холодных смесей, с содержанием щебня или гравия в пределах 40-50%.

• Категории В и Вх: охватывают горячие и холодные смеси с долей щебня или гравия от 30 до 40%.

• Категории Г и Гх: включают песчаные смеси с 30% содержанием песка, добытого из дробления горных пород.

• Категории Д и Дх: состоят из песчаных смесей с 70% содержанием песка, полученного отсевом из осадочных пород.

Современные строительные технологии активно используют полимерно-дисперсно-армированный асфальтобетон, который является уплотненной смесью асфальтобетона с добавлением резинового термоэластопласта. Этот материал состоит из смеси минеральных компонентов, таких как щебень, песок из отсева дробления, минеральный порошок, дорожный битум (с полимерными или другими модифицирующими добавками либо без них), а также специальной стабилизирующей добавки. Компоненты смешиваются в определенных пропорциях и обрабатываются при повышенных температурах.

Такой асфальтобетон обеспечивает улучшенную защиту дорожного покрытия от температурных перепадов и деформаций, повышая его эксплуатационные качества и продлевая срок службы, что значительно снижает необходимость частого ремонта и сопутствующие расходы.

Испытания асфальтобетона

Лабораторные испытания асфальтобетона необходимы для определения его прочностных характеристик и устойчивости к различным нагрузкам:

• Образцы извлекаются из термостата и готовятся к тестированию;

• Образцы помещаются под пресс для проведения испытаний;

• Расчет прочности образца выполняется по формуле: \[R_{сж}=\frac{P}{F}*10^{-2} \];

• Образцы, охлажденные до комнатной температуры, выдерживаются в воздухе в течение двух часов.

Испытания асфальтобетона критичны для удостоверения его соответствия стандартам ГОСТ и требованиям проектной документации. Они обеспечивают возможность строительным компаниям контролировать качество материалов от поставщиков, исключая риск использования менее качественных аналогов. Кроме того, данные испытания позволяют заказчикам и контролирующим органам мониторить эффективность расходования бюджета на строительные работы. Основная цель этих испытаний — повышение качества дорожных покрытий. Высококачественный асфальтобетон обладает следующими характеристиками:

• Отличается устойчивостью к деформациям;

• Позволяет легко и долговременно наносить разметку;

• Характеризуется высокой прочностью и надежностью;

• Имеет свойства отталкивания воды;

• Равномерно распределяется при укладке;

• Сопровождается сертификатом качества и гарантией от производителя.

• Тестирование асфальтобетона по стандартам ГОСТ

Асфальтобетон подвергается испытаниям в соответствии с ГОСТ 12801-84 «Смеси асфальтобетонные и аэродромные, дегтебетонные дорожные, асфальтобетон и дегте бетон. Методы испытаний», утвержденным Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам строительства 23 марта 1984 года, заменяющим ГОСТ 12801-77 и переизданным в июле 1995 года.

Этот стандарт охватывает:

• Тестирование на определение плотности материала;

• Анализ пористости состава;

• Оценка компонентного состава покрытия;

• Определение адгезии вяжущих веществ с минеральными компонентами;

• Измерение степени водонасыщения материала;

• Оценка плотности состава;

• Анализ устойчивости материала к сжатию и слеживанию.

Как проходят лабораторные испытания асфальтобетона

Асфальтобетон, как и любой материал, перед использованием в строительных работах, проходит специальные испытания. Исследования необходимы, чтобы получить информацию о качестве смеси, ее свойствах и соответствии ГОСТу. Для этого лаборанты определяют плотность по среднему показателю и общую массу состава.

– Подготовка асфальтобетонной смеси

Смесь для тестирования подготавливают согласно ГОСТу12801-84. Компоненты замешивают в специальной лабораторной мешалке, оборудованной устройством обогрева.

Щебень, песок и минеральный порошок высушивают, помещают в емкость и нагревают. Вяжущее вещества, уже в нагретом виде, добавляют в последнюю очередь. Температура степени нагрева компонентов зависит от вида смеси. Для соответствия сверяются с таблицей:

Если среди компонентов есть поверхностно-активные вещества или минеральные порошки, то температура вяжущего материала и самой смеси может снижена до 15-20°С.

Подготовка тестовых образцов асфальтобетона

Образцы горячего асфальтобетона отбираются в период от одного до трех дней после укладки. Пробы холодных асфальтобетонных смесей берутся на 15-30 день после устройства дорожного полотна. Количество необходимых кернов для каждой точки исследования зависит от размера сегментов асфальтобетонного покрытия и требуемого количества образцов для оценки характеристик материала. Стандартные нормы предусматривают вырубку 3 кернов на каждые 7000 или 10000 квадратных метров, если общая площадь для проверки составляет 30000 квадратных метров.

Отбор проб для анализа

Для лабораторных испытаний материал подвергается просеиванию под нагрузкой в 40МПа. Этот метод подходит для асфальтобетона с содержанием щебня до 35%. Если доля щебня больше, его уплотняют с помощью вибрационного оборудования и подвергают сжатию под давлением 20МПа. Образцы холодных асфальтобетонов тестируют под давлением 0,5МПа, чтобы оценить их устойчивость к деформации. Сбор проб осуществляется в течение 30 минут после приготовления смеси. В случае асфальтобетона, уже находящегося в эксплуатации, пробы извлекаются из дорожного полотна с помощью бура или пневматического отбойного молотка.

Испытание асфальтобетона на плотность

Плотность асфальта и асфальтобетона зависит от различных факторов, включая состав используемых материалов. Для асфальта диапазон плотности составляет 1300 – 1700 кг/м³, а для асфальтобетона — 2100 – 2700 кг/м³. Два основных метода определения плотности включают расчетный и пикнометрический методы. Расчетный метод базируется на среднем весе минеральных компонентов и других веществ, плотность рассчитывается по специальной формуле. Пикнометрический метод включает погружение пробы в частично заполненный водой сосуд с считывателем, последующее перемешивание и выдерживание в вакууме при 20°С, с последующим добавлением дистиллированной воды и расчетом плотности по формуле.

Определение средней плотности дорожного покрытия

Асфальт является строительным материалом, состоящим из смеси битумов и минеральных наполнителей в определенной пропорции. Природный асфальт содержит 60-75% битума, тогда как синтетические аналоги включают 13-60% битума. Асфальтобетон, материал искусственного происхождения, отличается от асфальта наличием щебня, что существенно влияет на плотность. Плотность асфальта варьируется в пределах 1300 – 1700 кг/м³, а асфальтобетона — 2100 – 2700 кг/м³.

Процедура испытания асфальтобетона включает следующие этапы:

• Измерение массы измельченной смеси в колбе при помощи точных весов;

• Запись полученных данных в официальный документ;

• Погружение частей образца в сосуд и взвешивание после 30 минут;

• Фиксация результатов в лабораторном журнале.

• Оценка водонасыщения асфальтобетона

Водонасыщение асфальтобетона отражает его способность к впитыванию влаги в поры и трещины. Высокий уровень водонасыщения указывает на пористость материала и/или недостаточное уплотнение. Для измерения этого показателя используется стандартная методика согласно ГОСТ. В лабораторных условиях образцы асфальта насыщают водой в контролируемых условиях. Образцы погружают в колбу при температуре не менее 20°С и помещают под давление от 30 минут до часа. Вес частей суспензии фиксируется, а степень водонасыщения вычисляется по формуле.

Испытание на прочность ненасыщенных образцов асфальтобетона

Предел прочности асфальтобетона измеряется для определения максимальной нагрузки, которую дорожное покрытие может выдержать без повреждений. Испытательный процесс включает помещение образцов в воздушную баню, за которой следует их установка под пресс для проведения теста. Прочность определяется с использованием формулы, а образцы, охлажденные до комнатной температуры, выдерживаются в воздухе на протяжении двух часов.

Определение коэффициента водостойкости асфальтобетона

Коэффициент водостойкости асфальтобетона рассчитывается с точностью до 0,01 по формуле Kв = Rв/R20, где Rв - это предел прочности асфальтобетона после водонасыщения в вакууме, а R20 - предел прочности сухих образцов при 20°С. Для оценки влияния влаги на прочность, образцы помещают в воду на 15 дней, затем тестируют их на прочность под прессом.

Испытания литого асфальтобетона

Литой асфальтобетон, один из видов материалов для дорожного строительства, состоит из щебня, песка, минерального порошка и нефтяного битума. Этот материал укладывается по технологии литья при температуре 190°С без уплотнения. Отличительной чертой литого асфальтобетона является использование специальных полимерных добавок, которые делают материал более пластичным.

– На что испытывают литой асфальтобетон

Литые асфальтобетоны испытывают на:

• Оставшуюся пористость;

• Уровень водонасыщения;

• Пористость минерального компонента;

• Максимальную прочность при сжатии при температуре 50°С;

• Максимальную прочность при раскалывании при температуре 0°С;

• Способность к укладке.

• Цилиндрические образцы кернов

Керн представляет собой цилиндрическую выборку асфальтобетона, взятую из одного или нескольких слоев дорожного покрытия методом бурения. Эти образцы используются для оценки качества асфальтобетона и анализа его физико-механических характеристик, включая толщину слоя и степень уплотнения. В качестве альтернативы, испытания могут проводиться на выборках асфальтобетона, вырубленных в форме кубов или параллелепипедов.

Оборудование для лабораторных исследований асфальтобетона

Для лабораторных тестов используются следующие специализированные устройства:

• Прибор ПС, предназначенный для оценки устойчивости асфальтобетонного покрытия к колеобразованию;

• Вакуумная система для насыщения образцов асфальтобетона;

• Термометры для измерения температуры материала;

• Смесители для приготовления минеральных смесей;

• Прибор ПСЛ для мониторинга минерального состава на предмет слеживания;

• Тигель для обжига битума;

• Специальные прессовые устройства для испытаний;

• Точные весы для взвешивания образцов.

• Документация, необходимая для экспертизы

Результаты лабораторных исследований фиксируются в специальном журнале, в котором отражаются следующие данные:

• Тип и категория асфальтобетонной смеси, подвергаемой испытаниям;

• Содержание и процентное соотношение битумных компонентов в смеси;

• Размеры и количество образцов;

• Инструментарий, использованный для тестирования;

• Условия, при которых проводились испытания;

• Описание деформаций образцов;

• Результаты расчетов, выполненных по формулам;

• Инициалы лаборанта, проводившего исследование;

• Дата завершения тестов.