ГЛАВА 4. «ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ БИТУМА»

 

Оптимальным называется такое количество битума в смеси, при котором прочность асфальтобетона максимальна, а пористость и водонасыщение выходят за пределы норм, регламентируемых требованиями ГОСТ 9128 - 97. Избыток битума в смеси снижает прочность, сдвигоустойчивость, пластичность асфальтобетона, что приводит к образованию сдвигов покрытия в жаркую погоду. Асфальтобетон с избытком битума характеризуется малой величиной водонасыщения. Недостаток битума снижает прочность, морозостойкость (коррозионную стойкость) асфальтобетона. Оптимальное количество битума в асфальтобетонной смеси можно определить двумя методами:

- испытывая пробные составы смесей с разным количеством битума, в такое его содержание, которое обеспечивает наибольшую прочность асфальтобетона и остаточную пористость, нормированную стандартом;

- найти расчётом и опытными пробами такое количество битума в смеси, при котором будет получена остаточная пористость, назначенная проектировщиком.

По первому методу для определения оптимального количества битума асфальтобетонной смеси из минеральных материалов, взятых в расчётных соотношениях, готовят не менее трёх смесей с разным количеством битума. Интервал изменения содержания битума в смеси принимается обычно 0,5%

Рекомендуемое содержание битума в горячих, высокоплотных асфальтобетонных смесях для типа Б - 5¸ 6.5 %. Выбираем 6%.

По результатам графического метода получаем точное содержание

- щебня – 43 %

песка – 46 %

минерального порошка – 11 %

Для выполнения опыта мне дано:

Таблица 10

g ,г	g1,г	g2,г	g3,г	R20,МПа	R50,МПа	Rв,МПа
661	380	662	667	2,8	1,9	2,6

 

 g - масса образца, взвешенного на воздухе(m_обр)   

 g1 –масса того же образца, но взвешенного в воде

g2 – масса образца, выдержанного в воде в течение 30 мин, а затем взвешенного на воздухе

g3 - масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе

 

Размеры образца:

d = 71,4 мм

h = 71,4 ± 1 мм

F = 40 см²

Для определения оптимального содержания битума в асфальтобетоне мы готовим три замеса битума с разным его количеством.

Температура нагрева:

- битума 130 - 150ºС

- щебня и песка 150 – 170ºС

смеси 140 - 160ºС.

формы 90 - 100ºС

Уплотнение смеси происходит на прессе при давлении 40 МПа (16-ти тоннах).

Коэффициент водостойкости асфальтобетона

Коэффициент водостойкости показывает, на сколько уменьшится прочность асфальтобетона после водонасыщения. Он характеризует сопротивление асфальтобетона разрушающему воздействию воды, то есть выкрашиванию и образованию выбоин в покрытии.

Определяем по формуле:

 

 

где - предел прочности водонасыщенного образца, - предел прочности при сжатии при температуре 20ºС.

 

 Квод=2,6/2,8=0,93

 

 Определение пористости минеральной части

 

 Определяем по формуле

 

 

где - средняя плотность минеральной части асфальтобетона [г/см³]

- истинная плотность минеральной части асфальтобетона

 

 

где - средняя плотность асфальтобетона,

- массовая доля битума в смеси, %

 

rm = g/(g2 – g1)

 

 p_m=661/662-380=2,34

 

 p^o_m=2,34/(1+0,01*6)=2,21

 

 

где - соответственно массовые доли щебня, песка, минерального порошка,

- соответственно плотности щебня , песка, минерального порошка

 

 p^o=100/(43/2,7+46/2,62+11/2,6)=2,65

 

 V^o_мч==(1-2,21/2,65)*100%=16,6038

 

(в соответствии с ГОСТ 9128-97 пористость минеральной части для типа Б не превышает нормы (не более 19%))

Водонасыщение по объёму

Водонасыщение характеризует структуру асфальтобетона, его плотность, объем открытых пор, в которые может проникнуть вода во всех ее фазовых состояниях (парообразное, жидкое, твердое).

 

 

 W={(667-661)/(662-380)}*100=2,13

 

(в соотвествии с ГОСТ водонасыщение должно составлять от 1,5-4,0%)

 

Остаточная пористость

Остаточная пористость определяется расчетом на основании предварительно установленных истинной ρ и средней ρ_m плотностей асфальтобетона.

 

 

где – истинная плотность асфальтобетона

 

 

(в соотвествии с ГОСТ 9128-97

 остаточная пористость должна составлять от 2,5 до 5,0%)

 

Таблица 11

Показатели	Результаты испытаний	Требования ГОСТ9128 - 97 для типа Б, марки II
1. Предел прочности при сжатии
При 50ºС	1,9	Не менее 1,0
При 20ºС	2,8	Не менее 2,2
При 20ºС (Вод)	2,6	Не нормируется
2. Коэффициент водостойкости	0,93	Не менее 0.85
3. Пористость минерального состава, %	16,6	Не более 19
4.Остаточная пористость	3,31	2,5 - 5,0
5.Водонасыщение	2,13	1,5 - 4%

 

Вывод: на основании результатов испытаний и требований ГОСТ 9128 - 97 получил, что водонасыщение по объёму 2,13 соответствует требуемому значению ГОСТ (для типа Б - W = 1,5 - 4%).