Прочность асфальтобетона на растяжение при расколе при температуре
Асфальтобетон является неоднородным материалом, причем его свойства определяются не только параметрами составляющих, но и методикой приготовления, температурными показателями, способом укладывания и воздушного охлаждения. Чтобы оценить свойства асфальта, применяются лабораторные исследования. Рассмотрим основные свойства асфальта, технические и эксплуатационные, от которых зависит его использование.
Плотность
Плотность можно вычислить или выяснить экспериментально, используя опытные образцы, получаемые из проверяемой смеси в условиях лаборатории. Пробы могут быть отобраны из смесителя при подготовке асфальта, а также из уложенного покрытия дороги (керны). Достаточно просто определить среднюю плотность, по которой может быть вычислена средняя пористость и плотность твердой составляющей:
- производится взвешивание проб на воздухе;
- пробы опускаются в воду при 20оС, где находятся 30 минут для пропитывания водой, взвешиваются в воде;
- пробы вынимают из воды, вытирают тканью и повторяют взвешивание в воздушной среде.
В результате измерений могут быть получены два показателя плотности:
- Плотность остова, в качестве которого выступает минеральная составляющая асфальта, причем учитывается наличие пор. Это показатель применяется в некоторых расчетах. Он вычисляется по замеренной средней плотности с учетом состава смеси – сколько в нем имеется минеральных компонентов и сколько используется битума.
- Истинная плотность асфальта, в которой объем пор не учитывается. Данный показатель определяют по плотности отдельных составляющих смеси или замеряют экспериментальным путем. Если исследуется керн, истинная плотность устанавливается опытным методом.
Пористость
Этот показатель определяется объемом пор. Его можно вычислить по показателям истинной и средней плотности. В условиях лаборатории используется также опытная методика:
- пробы взвешиваются в воздухе, а также в H2O;
- помещенные в 20-градусную воду пробы отправляют в вакуумную установку;
- устанавливается давление в 2000 атм и удерживается целый час для асфальта горячего и теплого типов и полчаса – для асфальта холодного;
- 30 минут поддерживается давление 94250-104150;
- производится взвешивание в воде и на воздухе.
Данными измерениями можно точно узнать пористость образца.
Масса
При проведении лабораторных исследований массу образца измеряют на воздухе. Поскольку практически это невозможно, производится вычисление удельной массы на основе полученных экспериментально данных о плотности и об объеме исследуемого материала.
Плотность, или объемный вес, получается опытным путем и используется в качестве исходного параметра для различных вычислений. Этот показатель можно установить расчетным путем, имея значение плотности минерального наполнителя и содержание битума. Учитывается также количество растворителя, испарившегося при застывании асфальта.
По-другому рассчитывается вес разобранного покрытия из асфальта. Этот показатель важен при подборе
дорожных фрез, для расчета параметров выполняемой работы, грузоподъемности машин, используемых для вывоза лома, и для расчетов экономических показателей.
Расчет веса при разборке асфальта производят по формуле:
Q = S х H х s х Kп , где
Q — общая масса снятого при фрезеровании материала, т;
S — площадь обработанной территории, м2;
H — глубина фрезерования, м;
S — плотность извлеченного материала, т/м3. Она обычно составляет 2,2 т/м3, но данный показатель желательно уточнить не ведомственном уровне;
Кп — коэффициент корреляции, как правило принимаемый 0,9.
При разработке финансовых показателей 80% рассчитанной массы считается вторично используемым материалом, а 20% составляет мусор, ничего не стоящий.
Пожаробезопасность
Асфальт представляет собой трудногорючее вещество, которое при воздействии высокой температуры либо огня способно тлеть, обугливаться и даже воспламеняться. Если внешняя причина устраняется, тление или горение прекращается. Условие соблюдается, если в материале содержится не менее 8% связующего вещества органического происхождения – битума.
Экологичность
Готовое покрытие дороги из асфальта абсолютно безвредно. Ни минеральные, ни органические компоненты никаких испарений в атмосферу не выделяют и окружающую среду не загрязняют. При производстве асфальта унифицируются промышленные отходы в виде минерального порошка, что на общий уровень экологичности влияет положительно. Тем не менее, в процессе укладывания асфальта выделяются горячие пары, способные отрицательно повлиять на слизистые оболочки. В развитых странах эти работы выполняются с использованием средств для индивидуальной защиты.
Прочность
Этот параметр оценивается несколькими величинами:
- Устойчивость асфальтового слоя под воздействием нагрузок вертикальных (от колес автомобилей) и горизонтальных (при торможении).
- Устойчивость к трещинообразованию, определяемая осенью и зимой, когда осадка дороги увеличивается.
- Прочность на изгиб, определяемая весной, когда нижние слои асфальта в максимальных количествах поглощают воду и могут накапливаться усталостные микроразрушения, причиной которых являются неоднократные нагрузки. Если прочность оказывается недостаточной, возможно превращение микроразрушений в трещины.
- Сохранность дороги определяется не только величиной прикладываемой к покрытию нагрузки, но и длительностью ее. Оценить данный фактор невозможно, поэтому используется показатель предельной прочности, указывающий напряжение, приводящее к разрушению асфальта.
Продолжительность эксплуатации
Время службы покрытия автодороги определяется значительным числом факторов, в которые входят не только показатели самого асфальтобетона, но и многочисленные факторы внешнего происхождения – активность движения по дороге, состояние грунта под полотном и другие. В зависимости от предназначения долговечность покрытия может достигать 10-20 лет.
Водостойкость
Если вода оказывает на покрытие длительное воздействие, структурные контакты между минеральными частицами могут оказаться нарушены, начнут выкрашиваться, а покрытие начнет разрушаться. Если дорога смачивается и высыхает периодически, это ускоряет разрушение полотна.
Водостойкость асфальта рассматривают как соотношение прочностных характеристик образца сухого и пропитанного водой. Спустя две недели насыщения водой показатель должен быть равен 0,8. Самые хорошие показатели водостойкости имеют асфальты, обладающие минимальной пористостью.
Морозостойкость
Способность асфальта выдерживать мороз непосредственно увязана с количеством открытых пор. Если в них попадает и замерзает вода, асфальт начинает растрескиваться. Морозостойкость определяется коэффициентом, отражающим понижение прочности на растяжение при проведении заданного количества циклов замораживания с последующим размораживанием образцов. Важное значение при этом имеет контакт минерального заполнителя с битумом.
Связь щебня из гранита с битумом осуществляется на физическом уровне, поэтому морозостойкость асфальта на основе гранита невелика. А вот щебень из известняка входит с битумом в химическую реакцию, обеспечивая повышенную морозостойкость асфальта.
Износостойкость
Данный параметр зависит от трения, создаваемого при перемещении по покрытию автомобильных колес. Износ происходит вследствие выпадения отдельных частиц содержащегося в асфальте песка или щебня. В этом отношении гранитный щебень в асфальте проявляет лучшие свойства, чем известняковый. Практически износ асфальта около 0,3 -1,0 миллиметра в год.
Технические показатели
Структурные связи асфальта являются обратимыми. То есть он способен проявить различные качества при различной температуре и при изменении нагрузки. Асфальт может находиться в трех состояниях:
- упруго-хрупком, напоминающем цемент, когда прослойки битума фиксируют минеральную структуру асфальта;
- упруго-пластичном, когда битумные прослойки, связывающие зерна, обладают эластичностью и упругостью;
- вязко-пластичном, когда соединяющий минеральные элементы битум находится в полужидком состоянии и деформируется под нагрузкой.
Важнее всего, насколько асфальт, находящийся во всех трех состояниях, способен сохранять свои свойства.
Общие свойства асфальта
Прочность – самый важный показатель асфальтобетона. Ее отлично отражают физико-механические показатели, описанные ниже:
- Деформативность, измеренная в сравнении с эталоном способность деформироваться при изгибе и растяжении. Нормальным можно считать относительное удлинение на 0,004–0,008 (при 0оС) и 0,001–0,002 при +20оС.
- Ползучесть, под которой понимают малозаметную деформацию, происходящую в течение долгого времени. При испытаниях непрерывная нагрузка прикладывается к образцу.
- Релаксация – свойство асфальта, состоящего из частей, пребывающих в различных агрегатных состояниях, изменять свою структуру под нагрузкой, вследствие чего ее влияние на материал уменьшается. При нагревании способность к релаксации повышается, а при снижении ее – уменьшается. Интенсивностью понижения напряжения определяется устойчивость асфальтобетона к деформации.
- Шероховатость – серьезный показатель асфальтобетона, от которого зависит сцепляемость с поверхностью автомобильных колес. Оценкой служит коэффициент сопротивления скольжению. Этот показатель зависит от влажности: сухое покрытие наиболее шершаво, и коэффициент скольжения равен 0,7 – 0,9. На мокром сопротивление снижается и достигает 0,5 – 0,7. Если показатель снижается до 0,4 и ниже, это является недопустимым, поскольку дорога перестает удовлетворять условиям безопасности.
Специальные свойства асфальта
Параметры асфальтобетонных смесей все время изучаются. Они могут быть различными для разных видов асфальта, а также отличаются при разных условиях эксплуатации: в дождливых и засушливых районах, в местах зимних холодов и т.д. Обязательные требования по составу и технике приготовления асфальтовых смесей могут опираться на требования, предусмотренные ГОСТом.
Для любых типов асфальта должны выдерживаться показатели сцепляемости минерального наполнителя с вяжущим веществом – расслоение является недопустимым.
Источник
Прочность и устойчивость асфальтобетона в покрытии. Основными физико-механическими свойствами асфальтобетона в слоях дорожной одежды являются:
прочность асфальтобетона при различных температурах, характеризующая сопротивление сжимающим силовым воздействиям при различных температурах;
водостойкость, характеризующая потерю прочности асфальтобетона при водонасыщении;
водонасыщение, характеризующее остаточную пористость материала;
сдвигоустойчивость, характеризующая способность сопротивляться касательным напряжениям;
трещиностойкость, характеризующая сопротивление растягивающим силовым воздействиям при низких температурах.
Для реализации этих свойств асфальтобетона ГОСТ 9128-97 с изменением № 2 от 11.06.2002 г. предусматривает показатели для асфальтобетонов, приведенные в табл. 7.
Показатели физико-механических свойств пористых и высокопористых асфальтобетонов из горячих смесей должны соответствовать требованиям табл. 6 ГОСТ 9128-97, а показатели физико-механических свойств асфальтобетонов из холодных смесей — требованиям табл. 7 ГОСТ 9128-97.
Однородность горячих смесей оценивается коэффициентом вариации предела прочности при сжатии при температуре 50°С, а холодных смесей — коэффициентом вариации водонасыщения, которые должны соответствовать требованиям табл. 9 ГОСТ 9128-97. Методы определения показателей свойств асфальтобетона изложены в ГОСТ 12801-98.
Выбор конструкции дорожной одежды с учетом сдвигоустойчивости и трещиностойкости. Представленные в табл. 2 расчётные толщины слоев дорожной одежды зависят от климатических условий зоны строительства и интенсивности расчетных транспортных нагрузок (количество расчетных автомобилей категории А в сутки на полосу движения).
Толщины слоев асфальтобетонного покрытия меняются мало:
у двухслойного покрытия на двухслойном основании — верхний слой в пределах от 3,5-4 см до 4-5 см, нижний слой в пределах 5-6 см;
у двухслойного покрытия на однослойном основании — верхний слой в пределах от 3,5-4 см до 4-5 см, нижний слой в пределах 4-6 (5) см до 8 см;
у однослойного покрытия на двухслойном основании — слой покрытия не меняется — 5 см.
Толщины слоев основания изменяются в широких пределах, так как применяемые в слоях основания различные материалы имеют очень разные модули упругости, а также очень зависят от условий работы дорожной одежды (тип местности, тип увлажнения, толщина песчаного дополнительного слоя).
Решающими факторами выбора конструкции из нескольких равнопрочных является их стоимость в данном регионе, для которого конструкция дорожной одежды выбирается.
Таблица 7
Показатели физико-механических свойств асфальтобетонов
| Показатели свойств асфальтобетонов | Значения для асфальтобетонов марки | ||||||||
| I | II | III | |||||||
| для дорожно-климатических зон | |||||||||
| I | II-III | IV-V | I | II-III | IV-V | I | II-III | IV — V | |
| Предел прочности при сжатии при температуре 50°С, МПа, не менее, для асфальтобетонов типов: | |||||||||
| высокоплотных | 1,0 | 1,1 | 1,2 | — | — | — | — | — | — |
| плотных: | |||||||||
| А | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | — | — | — |
| Б | 1,0 | 1,2 | 1,3 | 0,9 | 1,0 | 1,2 | 0,8 | 0,9 | 1,1 |
| В | — | — | — | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,0 | 1,1 | 1,2 |
| Г | 1,1 | 1,3 | 1,6 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 0,9 | 1,0 | 1,1 |
| Д | — | — | — | 1,1 | 1,3 | 1,5 | 1,0 | 1,1 | 1,2 |
| Предел прочности при сжатии при температуре 20°С для асфальтобетонов всех типов, МПа, не менее | |||||||||
| 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | |
| Предел прочности при сжатии при температуре 0°С для асфальтобетонов всех типов, МПа, не более | |||||||||
| 9,0 | 11,0 | 13,0 | 10,0 | 12,0 | 13,0 | 10,0 | 12,0 | 13,0 | |
| Водостойкость не менее: | |||||||||
| плотных асфальтобетонов (после вакуума) | 0,95 | 0,9 | 0,85 | 0,9 | 0,85 | 0,8 | 0,85 | 0,75 | 0,7 |
| высокоплотных асфальтобетонов (после вакуума) | 0,95 | 0,95 | 0,9 | — | — | — | — | — | — |
| плотных асфальтобетонов при длительном водонасыщении | 0,95 | 0,85 | 0,75 | 0,85 | 0,75 | 0,7 | 0,75 | 0,65 | 0,6 |
| высокоплотных асфальтобетонов при длительном водонасыщении | 0,95 | 0,90 | 0,85 | — | — | — | — | — | — |
| Водонасыщение для асфальтобетонов (образцов из смеси / вырубок и кернов), не более: | |||||||||
| высокоплотных | 1,0-2,5/3,0 | ||||||||
| плотных типов | |||||||||
| А | 2,0-5,0/5,0 | ||||||||
| Б, В и Г | 1,5-4,0/4,5 | ||||||||
| Д | 1,0-4,0/4,0 | ||||||||
| Сдвигоустойчивость по: | |||||||||
| коэффициенту внутреннего трения, не менее, для асфальтобетонов типов: | |||||||||
| высокоплотных | 0,86 | 0,87 | 0,89 | 0,86 | 0,87 | 0,89 | — | — | — |
| плотных: | |||||||||
| А | 0,86 | 0,87 | 0,89 | 0,86 | 0,87 | 0,89 | — | — | — |
| Б | 0,80 | 0,81 | 0,83 | 0,80 | 0,81 | 0,83 | 0,79 | 0,80 | 0,81 |
| В | — | — | — | 0,74 | 0,76 | 0,78 | 0,73 | 0,75 | 0,77 |
| Г | 0,78 | 0,80 | 0,82 | 0,78 | 0,80 | 0,82 | 0,76 | 0,78 | 0,80 |
| Д | — | — | — | 0,64 | 0,65 | 0,70 | 0,62 | 0,64 | 0,66 |
| сцеплению при сдвиге при температуре 50°С, МПа, не менее, для | |||||||||
| асфальтобетонов типов: | |||||||||
| высокоплотных | 0,25 | 0,27 | 0,30 | — | — | — | — | — | — |
| плотных: | |||||||||
| А | 0,23 | 0,25 | 0,26 | 0,22 | 0,24 | 0,25 | — | — | — |
| Б | 0,32 | 0,37 | 0,38 | 0,31 | 0,35 | 0,36 | 0,29 | 0,34 | 0,36 |
| В | — | — | — | 0,37 | 0,42 | 0,44 | 0,36 | 0,40 | 0,42 |
| Г | 0,34 | 0,37 | 0,38 | 0,33 | 0,36 | 0,37 | 0,32 | 0,35 | 0,36 |
| Д | — | — | — | 0,47 | 0,54 | 0,55 | 0,45 | 0,48 | 0,50 |
| Трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С и скорости деформирования 50 мм/мин для асфальтобетонов всех типов, МПа: | |||||||||
| не менее | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
| не более | 5,5 | 6,0 | 6,5 | 6,0 | 6,5 | 7,0 | 6,6 | 7,0 | 7,5 |
Примечание. При использовании полимерно-битумных вяжущих допускается снижать нормы к сцеплению при сдвиге и пределу прочности на растяжение при расколе на 20 %.
Дополнительными, очень важными с точки зрения обеспечения прочности и надежности дорожной одежды факторами, определяющими выбор материалов и толщин слоев дорожной одежды, являются: сдвигоустойчивость асфальтобетона и других материалов с использованием органических вяжущих в слоях дорожной одежды; трещиностойкость слоев покрытия и основания.
Основное влияние на сдвигоустойчивость и трещиностойкость дорожной одежды и ее слоев оказывают климатические условия ее работы. Данные по климатическим условиям и ожидаемым температу рам асфальтобетонного покрытия для ряда городов Российской Федерации (по СНиП 23-01-99), входящих территориально в различные дорожно-климатические зоны (ДКЗ) по СНиП 2.05.02 -85, приведены в табл. 8, из которых видно, что температуры воздуха (наиболее холодной пятидневки и абсолютной) для этих городов зависят, главным образом, от расположения в приморском, континентальном или резкоконтинентальном регионах.
Таблица 8
| Дорожно- климатичес- кие зоны по СНиП 2.05.02 -85 | Города, вхо- дящие в зоны (примеры) | Климатические условия по СНиП 23-01 -99 | Ожидаемые температуры асфальтобетонного покрытия, °С | |||||
| температура воздуха наиболее холодной пятидневки, ° C обеспеченностью 0,98 | температура воздуха теплого периода, °С, обеспеченностью 0,98 | абсолютная температу- ра воздуха, °С | мини- мальные | макси- мальные | диапа- зон ра- бочих темпе- ратур | |||
| минималь- ная | максималь- ная | |||||||
| I | Мурманск Салехард Якутск | -29 -43 -57 | 15,8 16,3 22,8 | -39 -54 -64 | 33 31 38 | -34 -48 -60 | 35 36 47 | 69 84 107 |
| II | Архангельск Москва Тюмень | -34 -30 -42 | 19,6 22,6 21,6 | -45 -42 -50 | 34 37 38 | -36 -34 -46 | 36 37 48 | 72 71 94 |
| III | Казань Омск Новосибирск | -36 -39 -42 | 23,5 23,3 22 | -47 -49 -50 | 38 40 38 | -38 -44 -46 | 48 50 50 | 86 94 96 |
| IV | Саратов Оренбург | -30 -34 | 25,1 26,1 | -37 -43 | 41 42 | -34 -38 | 38 60 | 72 98 |
| V | Астрахань Элиста | -24 -25 | 28,4 32 | -33 -34 | 40 43 | -34 -34 | 50 64 | 84 98 |
Можно выделить регионы.
По температурам воздуха для холодного периода (воздуха наиболее холодной пятидневки, воздуха абсолютной оптимальной):
регионы с малой низкотемпературной нагрузкой (Мурманск, Архангельск, Москва, Казань, Саратов, Оренбург, Астрахань, Элиста) — ожидаемая критическая температура покрытия равна минус (34…39) °С;
регионы со средней низкотемпературной нагрузкой (Салехард, Тюмень, Омск, Новосибирск) — ожидаемая критическая температура покрытия равна минус (44…48) °С;
регионы с большой низкотемпературной нагрузкой (Якутск) — ожидаемая критическая температура покрытия равна минус (60…62) °С.
По температурам воздуха для теплого периода (воздуха теплого периода, воздуха абсолютная максимальная, суточная амплитуда наиболее теплого периода):
регионы с малой высокотемпературной нагрузкой (Мурманск, Салехард, Архангельск, Москва, Саратов) — ожидаемая критическая температура покрытия равна плюс (35…38) °С;
регионы со средней высокотемпературной нагрузкой (Якутск, Тюмень, Казань, Омск, Новосибирск, Астрахань) — ожидаемая критическая температура покрытия равна плюс (47…50) °С;
регионы с большой высокотемпературной нагрузкой (Оренбург, Элиста) — ожидаемая критическая температура покрытия равна плюс (60…64) °С
Основными факторами, влияющими на сдвигоустойчивость асфальтобетона в покрытии, являются: температура размягчения вяжущего при высоких температурах; содержание щебня в асфальтобетоне; содержания минерального порошка; устойчивость материалов слоев основания под действием многократно повторяющихся нагрузок и способность слоя основания снижать напряжение от этих нагрузок на нижележащие слои (плитный эффект).
Основными факторами, влияющими на трещиностойкость асфальтобетонного покрытия, являются: температура хрупкости вяжущего при низкой температуре; оптимальное содержание минерального порошка; расширение рабочего диапазона температур битума за счет его модификации при вводе полимеров или каучуков; трещиностойкость слоев основания.
Наиболее важные для обеспечения сдвигоустойчивости и трещиностойкости асфальтобетона нормативные и фактические показатели свойств нефтяных дорожных битумов и полимерно-битумных вяжущих приведены в табл. 9.
Фактические показатели температур размягчения вяжущих на 2-3°С выше указанных требований, а с учетом работы битумов в асфальтобетоне в очень тонких пленках, а также структурирующего влияния минерального порошка могут быть приняты выше на 5-6°С
Фактические показатели температур хрупкости вяжущих на минус 3-4°С выше указанных требований, а с учетом особенностей работы битумов в асфальтобетоне и влияния минерального порошка могут быть приняты выше на минус 6-8°С Сравнение показателей табл. 8 и 9 говорит, что обеспечение сдвигоустойчивости и трещиностойкости асфальтобетонов в диапазоне рабочих температур является сложной проблемой. В связи с этим было принято изменение № 2 к ГОСТ 9128-97 от 11.06.2002 г., включающее требования к сдвигоустойчивости и трещиностойкости (см. табл. 7). Следует отметить, что на показатель коэффициента внутреннего трения больше всего влияет содержание в асфальтобетоне щебня, а на показатели сцепления при сдвиге и предел прочности на растяжение — свойства битума и оптимальное содержание минерального порошка. Как указано выше, значительное влияние на сдвигоустойчивость и трещиностойкость асфальтобетонного покрытия оказывает тип материала основания.
Таблица 9
| Показатели свойств вяжущих | Класс вяжущего | Значения показателей для вяжущих марок | ||||
| 200/300 | 130/200 | 90/130 | 60/90 | 40/60 | ||
| Нормативная температура размягчения по кольцу и шару (КиШ), ° C не ниже | ПБВ БНД БН | 47/45 35 30 | 49/47 40 38 | 51/49 43 41 | 54/51 47 45 | 56/54 51 — |
| Нормативная температура хрупкости, °С, не выше | ПБВ БНД БН | -35/40 -20 -14 | -30/35 -18 -12 | -25/30 -17 -10 | -20/25 -15 -6 | -15/20 -12 — |
| Фактическая температура размягчения вяжущего в асфальтобетоне, °С | ПБВ БНД БН | 53/51 41 36 | 55/53 46 44 | 57/55 49 47 | 60/57 53 51 | 62/60 57 57 |
| Фактическая температура хрупкости вяжущего в асфальтобетоне, °С | ПБВ БНД БН | -43/48 -28 -22 | -38/43 -26 -22 | -33/38 -25 -18 | -28/33 -23 -14 | -23/28 -20 -10 |
| Максимальный обеспечиваемый диапазон рабочих температур, °С | ПБВ БНД БН | 96/99 69 58 | 93/96 72 64 | 90/93 74 65 | 88/90 76 65 | 85/88 77 67 |
Наилучшей работоспособностью обладают дорожные одежды с двухслойным асфальтобетонным покрытием и двухслойным основанием, в верхнем слое которого используются щебеночный асфальтобетон или щебеночные материалы, обработанные битумом или битумной эмульсией. Более склонны к прогибу и передаче напряжений на нижние слои основания из гравийного асфальтобетона и гравийных материалов, обработанных битумом или битумной эмульсией.
В нижнем слое двухслойного и однослойного основания используют: щебеночные, гравийные материалы и грунты, укрепленные минеральными вяжущими различной прочности; цементобетон различной прочности; щебень, уложенный по способу заклинки; подобранный щебеночный и гравийный материал.
Работоспособностью, с точки зрения уменьшения прогиба под действием колесной нагрузки (плитным эффектом), обладают нижние слои двухслойного и однослойного основания из щебеночных, гравийных материалов, укрепленных 5-7 % цемента, грунтов, укрепленных минеральными вяжущими I класса прочности, из тощего цементобетона марки 75, 100 и 125 (позиции 1-5, 16 разд. 18.2).
Меньшим плитным эффектом обладают слои из гравийных материалов, обработанных 4-5 % цемента, грунтов, укрепленных минеральными вяжущими, II класса прочности, а также щебеночные слои, выполненные по способу заклинки (позиции 6-10, 17 разд. 18.2).
Наихудшим плитным эффектом обладают слои из песков и золошлаков, укрепленных 5-6 % цемента, грунтов, укрепленных минеральными вяжущими, III класса прочности, а также подобранного щебеночного и гравийного материала (позиции 11-15, 18, 19 разд. 18.2).
Слои основания из щебеночных, гравийных материалов, укрепленных 5-7 % цемента, а еще более из цементобетона склонны к растрескиванию и образованию поперечных неорганизованных (хаотичных) трещин, особенно в период набора прочности (в течение 1-2 суток после укладки) и главным образом при большой амплитуде перепада температур воздуха (более 12° C ) в этот период, что характерно для регионов с континентальным и резко континентальным климатом (Якутск, Оренбург, Элиста, а также Тюмень, Новосибирск, Саратов). На покрытиях, уложенных на такие основания, неизбежно возникают отраженные трещины, копирующие трещины в основаниях. Наилучшими показателями трещиностойкости обладают покрытия на щебеночных основаниях, выполненных по способу заклинки.
Для повышения трещиностойкости асфальтобетонного покрытия на основаниях из щебня, укрепленного цементом, и цементобетона, то есть для препятствия появлению отраженных трещин используют трещинопрерывающие прослойки между нижним и верхним слоем основания и армирующие прослойки между слоями асфальтобетонного покрытия. В качестве трещинопрерывающих прослоек используются геотекстильный материал, приклеиваемый к нижнему слою основания менее вязким битумом и более вязким битумом к верхнему слою основания.
В качестве армирующих прослоек используются геосетки, приклеиваемые вязким битумом к нижнему и верхнему слоям асфальтобетонного покрытия.
При ремонте и реконструкции автомобильных дорог, в покрытии которых проявились отраженные трещины, перед укладкой дополнительных слоев покрытия над трещиной укладывается трещинопрерывающая прослойка из геотекстиля.
Составы асфальтобетонных смесей, применяемые в различных эксплуатационных условиях. Проектируя состав асфальтобетонных смесей, необходимо прежде всего учитывать ожидаемую интенсивность и состав движения, также климатические условия района проложения дороги. При этом руководствуются следующими принципиальными положениями:
чем больше в смеси щебня, тем больше сдвигоустойчивость асфальтобетона. В южных районах России и районах с резко континентальным климатом при любой интенсивности движения, а в средней полосе России и в районах с континентальным климатом при тяжелом и интенсивном движении предпочтение следует отдавать применению смесей с высоким содержанием щебня;
чем меньше вязкость битума, тем больше трещиностойкость асфальтобетона, поэтому на Севере и в районах с резко континентальным и континентальным климатом предпочтительнее применение битумов пониженной вязкости, а на юге — более вязких.
Наиболее эффективным и доступным средством регулирования плотности и прочности асфальтобетона является изменение содержания в нем минерального порошка в пределах, предусмотренных ГОСТ 9128-97.
Оптимальное количество битума в асфальтобетонной смеси определяют на основе испытаний пробных составов смесей с различным количеством битума и выбора такого его содержания, при котором обеспечивается наибольшая прочность асфальтобетона и остаточная пористость, нормированная стандартом.
Проектирование состава асфальтобетона состоит из двух этапов.
1 этап: назначение типа смеси из числа нормированных в ГОСТ 9128-97 (см. табл. 1);
выбор марки битума нормированного в ГОСТ 9128-97 (см. табл. 18.3) с учетом данных ГОСТ 22245-90 (см. табл. 18.9) и климатических условий региона применения асфальтобетона по СНиП 2.05.02 -85 и СНиП 23-01-99 (см. табл. 8);
выбор содержания минеральных материалов по ГОСТ 9128-97 (см. табл. 6) с проверкой расчетом соответствия зернового состава смеси выбранного типа требованиям данного стандарта; предварительный выбор содержания битума в смеси по таблице приложения Г ГОСТ 9128-97;
2 этап: проверка правильности выбора содержания битума производится на основе приготовления и испытаний 3-5 составов смесей по 24 образца в каждой (3 образца для определения каждого показателя табл. 7, нормируемых ГОСТ 9128-97). Испытания проводятся по ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний».
Источник