Асфальт – это сложный композитный материал, в состав которого входят минеральный наполнитель (щебень, гравий, песок, отсев, минеральный порошок) и битум. Каждый из этих компонентов обладает своими физическими характеристиками. Кроме того, свойства асфальтобетонной смеси (АБС) изменяются в ходе технологических процессов производства, транспортировки, укладки и уплотнения. Материал утрамбовывается под влиянием сил гравитации или внешнего воздействия, набирает плотность и жесткость. Этот процесс нужно как-то контролировать.
Следовательно, для асфальтобетона определяется не один, а несколько показателей плотности – в разных состояниях и на разных этапах производства.
К ним относятся:
- Насыпная плотность
- Максимальная (истинная) плотность
- Максимальная (истинная) плотность минеральной части (остова)
- Объемная (средняя) плотность
- Объемная (средняя) плотность минеральной части (остова)
Давайте поговорим о том, как вычисляются эти значения.
Насыпная плотность асфальта
Этот показатель характеризует плотность материала при свободной засыпке – то есть без дополнительной трамбовки или уплотнения. Он относится не к асфальту в готовом дорожном покрытии, а к сыпучей асфальтобетонной смеси до ее укладки.
Измеряется свойство очень просто: определенный объем материала засыпается в тару и взвешивается. Затем полученную массу делят на объем и получают значение плотности. Она выражается в кг/м3 или г/см3.
Насыпная плотность асфальта и других сыпучих материалов не нормируется ГОСТами. Но она имеет большое значение при заказе. Исходя из этого показателя подбираются самосвалы для транспортировки с нужной грузоподъемностью и рассчитывается цена доставки.
Насыпная плотность зависит от:
- Массы зерен
1 м3 асфальта на щебне из плотной и тяжелой породы будет весить больше, чем тот же объем материала на легком заполнителе (например, керамзите). - Размера зерен
Мелкие частицы плотно прилегают друг другу при засыпке, тогда как между крупными образуются воздушные пустоты.
В таблице вы можете ознакомиться с примерными значениями насыпной плотности для разных видов асфальта:
Естественно, эти цифры носят ориентировочный характер. Конкретные значения будут разниться от состава к составу. Их нужно узнавать непосредственно у производителя или поставщика.
Хотя насыпная плотность важна на этапе заказа и оплаты строительного материала, она мало что говорит о его качестве. Для этого нужны другие показатели, которые определяются в лабораторных условиях. Ниже мы о них поговорим.
Максимальная (истинная) плотность асфальта
Этот показатель характеризует плотность материала без учета пор. Представьте, что 1 м3 асфальтобетонной смеси спрессовали так, что в ней совершенно не осталось воздушных пустот. Отношение полученной массы к объему – это и есть ее максимальная плотность.
Естественно, при укладке дороги добиться такого уплотнения невозможно. Так что этот показатель имеет скорее теоретический характер.
Нормативные методы определения максимальной плотности приведены в следующих документах:
- ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний» (здесь используется термин «истинная плотность»)
Ниже мы в общих чертах опишем вторую методику, поскольку она была принята позднее и, следовательно, более актуальна. При желании, вы можете самостоятельно ознакомиться с обоими документами.
Определение плотности начинается с подготовки материала. Для этого из массы асфальтобетонной смеси отбирают не менее двух проб массой примерно 1500-4000 г. Затем их высушивают и измельчают, вручную отделяя крупные зерна от мелких так, чтобы в образце не оставалось комков.
Дальнейший алгоритм действий зависит от конкретного метода измерения:
- Взвешивание в воде
- Взвешивание на воздухе
Давайте рассмотрим их отдельно.
При взвешивании в воде делают следующее:
- АБС засыпают в вакуумную чашу, взвешивают и записывают полученный результат, вычитая из него массу самой чаши. Это масса сухой смеси A.
- АБС в чаше заливают водой так, чтобы ее уровень был на 25 мм выше уровня смеси. Это делается для полного удаления воздуха из материала. Для облегчения процесса можно также добавить 5-10 мл раствора поверхностно-активных веществ – смачивателя.
- К чаше подключают насос и удаляют из нее весь воздух под давлением 27,5 мм рт.ст. и при постоянной вибрации. В лабораториях, где нет вибрационного оборудования, чашу с водой и смесью просто периодически встряхивают.
- Через 15 минут вакуум сбрасывают, а чашу с ее содержимым погружают в воду и взвешивают. Результат фиксируют – это масса чаши со смесью в воде B.
- Затем из чаши достают асфальтобетонную смесь, а саму чашу взвешивают в воде. Это значение фиксируется как масса чаши C.
- Значение максимальной плотности Gmm вычисляется для каждого испытанного образца по формуле:
7. За итоговый показатель берут среднеарифметическое всех полученных значений.
Этот метод является основным. Но лаборатории могут использовать и альтернативный – взвешивание на воздухе.
Порядок действий при этом следующий:
- Начинают с того, что пустую чашу наполняют водой до краев и накрывают крышкой. При этом следят, чтобы в жидкости не оставалось пузырьков воздуха. Емкость с водой взвешивают, и полученное значение фиксируют как массу D.
- Воду из чаши выливают, а саму ее сушат. Затем в пустую емкость засыпают подготовленную АБС и взвешивают. Определяют массу сухой смеси A.
- Далее из чаши со смесью и водой выкачивается воздух описанным в пунктах 2-3 выше образом.
- Через 15 минут сбрасывают вакуум, а в чашу доливают воды до краев и замеряют массу чаши со смесью и водой на воздухе E.
- Для каждого образца определяют максимальную плотность Gmm по формуле:
6. За показатель Gmm для смеси в целом берут среднеарифметическое всех полученных значений.
Значение максимальной (истинной) плотности используется при определении других важных характеристик асфальтобетона – например, плотности минеральной части или коэффициента уплотнения. Мы подробно рассмотрим их ниже.
Максимальная (истинная) плотность минеральной части (остова)
Эта характеристика аналогична описанной выше, только касается уже непосредственно минеральных компонентов смеси без учета битума: щебня (гравия) и песка (отсева).
Максимальная плотность остова получается расчетным способом.
Для этого нужно знать:
- Процентное соотношение компонентов в составе конкретной АБС
- Истинную плотность каждого минерального материала
Последний показатель можно узнать у производителя сырья, измерить в лаборатории или вычислить на основании данных о пористости материала, если они есть.
В таблице ниже вы можете ознакомиться с примерными значениями истинной и насыпной плотности материалов, использующихся для производства асфальта:
Из нее видно, что истинная плотность сыпучих компонентов обычно в 1,5-2 раза больше насыпной. Эти цифры, конечно, носят чисто информационный характер. В реальных лабораторных испытаниях используются точные значения.
Максимальная плотность минеральной части АБС вычисляется по следующей формуле:
Значения истинной плотности АБС и ее остова мало что скажут рядовому потребителю. Но они играют важную роль в определении качественных характеристик асфальта.
Объемная (средняя) плотность асфальта
Этот показатель характеризует массу 1 м3 асфальтобетонной смеси после укладки – то есть уже в виде готового покрытия.
Она отличается от рассмотренных выше видов плотности следующим:
- В отличие от насыпной плотности, объемная характеризует уплотненный материал
- В отличие от максимальной плотности, объемная учитывает воздушные поры в толще асфальта
Эта характеристика имеет более практический характер, потому что описывает реальное – а не теоретическое – состояние конкретного асфальтобетона.
Методы ее определения также описываются в двух нормативных документах:
- ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний» (здесь используется термин «средняя плотность»)
Ниже мы рассмотрим процедуру измерения, которая предлагается в первом ГОСТе. Она достаточно простая, поэтому получила широкое распространение. На нее ссылаются многие другие стандарты и методические рекомендации. Если вам интересны более подробные технические инструкции, вы можете самостоятельно ознакомиться с обоими документами.
Для определения средней плотности используются:
- Образцы проектируемой смеси, уплотненные под прессом в лабораторных условиях
- Образцы, вырезанные из готового асфальтового покрытия – керны
Чтобы результат был более точным, одновременно исследуется не менее трех проб одной смеси. Их проверяют на наличие трещин и деформаций, а также посторонних включений: грунта, мусора, цементобетона и других. Затем образцы высушиваются до постоянной массы.
Процедура испытания выглядит таким образом:
- Пробу асфальта охлаждают до комнатной температуры и взвешивают. Результат записывают как массу сухого образца А.
- Образец погружают в воду и оставляют на полчаса. Затем его взвешивают в воде и фиксируют массу в воде C.
- Образец достают из воды и обтирают влажным полотенцем. Это делается для того, чтобы избавиться от излишков влаги, не высушив сам асфальт. Напитанный водой материал взвешивают на воздухе и записывают массу B.
- Объемную плотность ρm вычисляют по формуле:
Эти шаги повторяют для каждого образца, после чего вычисляют среднеарифметическое полученных значений. Оно и берется за итоговый показатель для всей смеси.
Объемная (средняя) плотность минеральной части (остова)
Этот показатель характеризует плотность минерального наполнителя с учетом воздушных пор. Как и максимальная плотность остова, он получается расчетным способом.
Для этого используется следующая формула:
Подведем итог.
Для асфальтобетона и его минерального наполнителя определяются три вида плотности: насыпная, максимальная (истинная) и объемная (средняя).
Для потребителя материала наиболее важны две из них:
- Насыпная плотность асфальтобетонной смеси
- Объемная (средняя) плотность асфальта
Остальные же значения важны для определения качества асфальта в лабораторных условиях.
Полную версию данной статьи вы найдете на нашей странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#асфальт #асфальтобетон #асфальтовое покрытие #асфальтобетонное покрытие #асфальтированное покрытие #плотность асфальта #плотность асфальтобетона #масса асфальта #масса асфальтобетона #полезные советы
