Асфальтобетон

Эксплуатационные свойства дорожных покрытий зависят от физико-механических свойств материалов, которые используются для их создания. В строительстве автомобильных дорог, аэродромов чаще всего используется асфальтобетон. Важными качествами этого композиционного материала считаются сопротивление износу, способность воспринимать расчетные нагрузки, эластичность. Определить характеристики покрытия и дать достоверный прогноз его долговечности путем визуального осмотра невозможно. Поэтому при реализации проектов любого масштаба в сфере дорожного строительства экспертиза асфальтобетонных покрытий является основным способом оценки результатов работы подрядчика.

Назначение и классификация асфальтобетона

Дорожное покрытие из асфальтобетона – это один из наиболее востребованных материалов в дорожном строительстве. Структурно он представляет собой композицию из минерального наполнителя (щебня и песка), связанного битумом.

Асфальтобетоны классифицируются на основании следующих показателей:

• тип минерального заполнителя (щебень, гравий, песок);
• температура битума;
• крупность фракции минеральной составляющей;
• остаточная пористость;
• назначение.

Асфальтобетон применяется для обустройства оснований и покрытий автомобильных дорог различного назначения (магистралей, междугородних, городских), тротуаров, площадей, дорог промышленных предприятий, аэродромов.

В настоящее время для этих же задач применяют полимерасфальтобетоны – современные композиционные материалы, в которых в качестве вяжущего используются сополимеры типа стирол-бутадиен-стирол. Использование этих материалов в дорожном строительстве позволяет значительно повысить такие эксплуатационные свойства покрытий как трещиностойкость и долговечность, сократить затраты на обслуживание и ремонт.

Виды испытаний асфальтобетона

ООО "Лигарт" выполняет испытания строительных материалов, в том числе сертификационные, на соответствие требованиям ГОСТ9128-2013 и другой нормативной документации.

В перечень услуг компании входят следующие виды лабораторных испытаний асфальтобетона и асфальтобетонных смесей:

• Определение средней плотности, водонасыщения и водостойкости.
• Определение предела прочности на сжатие образцов при температуре 0 °C.
• Определение предела прочности на сжатие образцов при температуре 20 °C.
• Определение предела прочности на сжатие образцов при температуре 50 °C.
• Определение фракционного состава смеси.
• Испытание битума.
• Определение коэффициента уплотнения при помощи приборов ДПУ и ДПА.
• Отбор проб.

Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ12801-98. Для оценки показателей, выбора и корректировки состава смесей используются положения ГОСТ 9128-2013.

Определение средней плотности

Среднюю плотность асфальтобетонов определяют методом гидростатического взвешивания образцов, изготовленных в лаборатории или извлеченных из дорожного покрытия. Для измерений используются весы и специализированные приспособления. Образец взвешивается трижды: на воздухе, в сосуде с водой и после извлечения из него. Данные результатов измерений позволяют вычислить среднюю плотность с точностью до двух знаков после запятой. Погрешность не превышает 0, 03 г/см3.

После этого расчетным путем можно установить среднюю и истинную плотность минеральной части асфальтобетона.

Определение водонасыщения

Для определения водонасыщения (количества воды, поглощенной образцом) используются лабораторные весы, вакуумная установка и устройство для капиллярного насыщения, термометр и емкость. Образцы асфальтобетона погружают в воду и помещают в вакууматор, где выдерживают в течение 60 минут при давлении 15 мм рт. ст. (2 кПа). Затем давление доводят до атмосферного и дают выдержку 30 минут. После этого образцы взвешивают и проводят необходимые расчеты.

Определение предела прочности на сжатие

Метод позволяет определить сжимающую нагрузку, при которой происходит разрушение образца. Чтобы оценить эксплуатационные качества дорожных покрытий в разных условиях, измерения проводят при температурах 0, 20 и 50 °C. Для этого используется следующее оборудование: механический или гидравлический пресс с регулируемой нагрузкой. динамометр, термометр и емкость для термостатирования образцов.

Образцы при заданной температуре сжимают прессом при скорости перемещения поршня 3 мм/мин и определяют максимальные показатели нагрузки. Для требуемой точности измерений нагрузка на образец должна быть распределена равномерно. В прессах, которые используются в нашей лаборатории верхняя плита соединена со штоком через шарнир. Благодаря этому она опирается на образец всей площадью.

Определение водостойкости

Цель этого испытания заключается определении снижения прочности на сжатие водонасыщенных образцов в сравнении с сухими. Порядок подготовки образцов описан выше в разделе «Определение водонасыщения». По требованию заказчика мы также проводим исследования водостойкости при длительном водонасыщении. Для этого образец после вакуумирования выдерживается в воде при атмосферном давлении в течение 15 суток.

Определение фракционного состава

Для определения фракционного состава минеральной составляющей асфальтобетона ее последовательно просеивают через мерные сита с ячейкой стандартных размеров. После этого каждую фракцию взвешивают и подсчитывают процентное соотношение по массе. Для удаления битумной связки используют два метода: выжигание и вымывание растворителем.

Испытания битумов

Чтобы определить пригодность битумов для использования в составе асфальтобетона, их проверяют по следующим показателям:

• глубина проникновения иглы пенетрометра;
• температуры размягчения (по методу кольца и шара;
• растяжимость.

Характеристики пластичности и эластичности битумов влияют на трещиностойкость и долговечность дорожного покрытия.

Оперативное определение коэффициента уплотнения

Для экспресс-контроля коэффициента уплотнения дорожных покрытий используют динамические плотномеры-пенетраторы ДПУ и ДПА-1. Для проведения работ мы выезжаем на объект. Измерения проводятся в трех точках, расположенных на расстоянии 0,3 метра друг от друга, а итоговый результат вычисляется как среднее арифметическое.

Приборы укомплектованы сменной оснасткой (конусами) для проведения измерений сразу же после уплотнения и после остывания покрытия (через 1 – 3 суток). По результатам измерений определяют качество покрытия и принимают решение о необходимости дальнейшего уплотнения.

Методы отбора проб и подготовки образцов

Точность результатов испытаний асфальтобетона зависит от правильности отбора проб и подготовки образцов. При выполнении этих работ мы руководствуемся положениями ГОСТ 12801-98. Для определения характеристик асфальтобетонной смеси и качества дорожного покрытия используются два разных способа отбора и подготовки проб.

Извлечение керна

Керн представляет собой пробу цилиндрической формы, которая извлекается из готового дорожного покрытия. Структурно он может представлять собой один или несколько слоев. Отбор кернов проводится для следующих целей:

• определение физико-механических характеристик асфальтобетона;
• оценка толщины покрытия;
• проверка сцепления слоев дорожного покрытия между собой.

Для извлечения керна используется портативная буровая установка с кольцевой коронкой. Бурение производится на всю толщину покрытия, после чего керн вынимается при помощи щипцов. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости для коронки используется чистая вода. При необходимости нижняя часть керна отрезается.

Изготовление образца из смеси

На асфальтобетонных заводах или при приготовлении смеси на грунтосмесительной машине отбираются точечные пробы, которые потом перемешиваются с целью получения объединенной пробы. Также их готовят в лабораторных условиях. Из этих проб формуют и уплотняют образцы, на которых затем проводятся испытания. Для этого используют цилиндрические формы стандартных размеров, вибростолы и гидравлические прессы.