Что такое водонасыщение асфальта: Показатели качества асфальтобетона — водонасыщение и коэффициент водостойкости

Содержание

Показатели качества асфальтобетона — водонасыщение и коэффициент водостойкости

Дата публикации: 20.04.2020

Водонасыщение — это стандартный термин, одна из особенностей любого материала (в основном строительного). Когда имеют в виду водонасыщение, говорят о способности материалов насыщаться влагой, все свои трещины и полости в структуре заполнять водой. Если мы говорим про водонасыщение асфальтобетона, то подразумеваем определенные его характеристики — уплотнение и пористость, основные показатели качества асфальтобетона.

Водонасыщение асфальтобетона — это объективный показатель, который определяют в условиях лаборатории, в соответствии с ГОСТ. Для проверки гост на асфальтобетон предполагает насыщение выбранных образцов асфальта водой в назначенном режиме.

Почему показатели качества асфальтобетона требуют определять водонасыщение асфальтобетона?

Представьте себе укладку асфальта в летнее время. Уложенный в это время года асфальт с повышенным водонасыщением не проявит себя отрицательно и качество дороги сможет оценить только специалист. В этом случае асфальтобетон, который скоро начнет крошиться, отличается незакрытыми порами. Такой асфальтобетон не обладает достаточной морозостойкостью и зимой, в осенний период и весной начнутся проблемы с покрытием — оно начнет разрушаться, трескаться, щебень начнет выходить из поверхности и повышать стираемость дороги.

Все это образует дополнительные полости и поры в которые постоянно попадает вода, особенно от атмосферных осадков. После чего в дело вступает обычная физика — попавшая в эти полости вода замерзает при низкой температуре, в процессе начинает увеличиваться в объеме, расширяясь. Ситуация похожа на знакомый со школьных времен опыт, когда бутылку заполняли водой и выставляли на мороз. Она трескалась не зависимо от толщины стекла, не выдерживая давления расширяющейся замерзшей воды.

С асфальтобетоном происходит то же самое — структура его нарушается под давлением заледеневшей водной массы. После нескольких таких циклов заполнения-замерзания-размораживания покрытие дорог разрушается все сильнее и сильнее, по прогрессии, и быстро приходит в негодность. Буквально за один сезон высокое водонасыщение асфальтобетона может привести практически к полному разрушению дорожного покрытия.

Почему высокое водонасыщение возникает?

В первую очередь коэффициент водостойкости падает при нарушениях во время изготовления самого покрытия дорог. Например, несоблюдение температурных требований при производстве смеси асфальтобетона и во время уплотнения этой смеси.

Гост на асфальтобетон предполагает так же укладку асфальтобетона только в сухую погоду, так как дождливая погода в процессе настила покрытия значительно снижает показатели качества асфальтобетона, даже если он был произведен при соблюдении всех требований, которые описывает гост на асфальтобетон.

То же самое происходит и при укладке асфальтобетона во время морозов, да и в целом при минусовых температурах.

Показатели качества асфальтобетона так же страдают, если было произведено недостаточное количество проходов асфальтовыми катками по уложенной поверхности — уплотнения асфальтобетонной смеси в этом случае становится недостаточно, коэффициент водостойкости значительно падает. Такая же картина получается, если в процессе производства смеси и ее укладки применялась не соответствующая требованиям дорожно-строительная техника.

Водонасыщение асфальтобетона также зависит от качества самой смеси — ее четко определяет ГОСТ на асфальтобетон. Он предполагает определенный рецепт приготовление и зерновой состав смеси, который показывает достаточный коэффициент водостойкости. При нарушении технологии и отступлении от требований госта значительно повышается водонасыщение готового покрытия и показатели качества асфальтобетона не могут ни при каких обстоятельствах соответствовать требованиям, которые выдвигает ГОСТ на асфальтобетон.

Для нормальной, беспроблемной эксплуатации дорожного покрытия, продления его срока службы не допускается повышать водонасыщение асфальтобетона. Отклонения в показателях не заметны на первый взгляд, но удорожают эксплуатацию дорог, так как их постоянный ремонт и переукладка превращаются в бесконечный процесс.

Мелкозернистая смесь асфальтобетона имеет коэффициент водостойкости около 0,8-0,9, это приблизительно 30-40% от своей массы. А крупнозернистый показывает высокое водонасыщение асфальтобетона, так как отличается большим количеством пор.

Как оценить показатель водонасыщения?

Водонасыщение асфальтобетона принято оценивать в процентах. Существует так же формула вычисления, на основании которой идет сравнение с показателями, которые выдвигает к покрытию ГОСТ на асфальтобетон:

W= (m3 — m0)/(m1 — m2) 100%

W — это собственно тот самый коэффициент водостойкости, по которому определяют показатели качества асфальтобетона. Этот показатель, который отвечает за определение водонасыщение чаще всего округляют до десятых. Для получения четкой картины, показывающей водонасыщение асфальтобетона конкретных образцов требуется взять среднее число от различных результатов с образцов и использовать для расчета по формуле.

m3 — гост на асфальтобетон требует насыщение контрольных образцов водой в условиях вакуума, после чего производится замер этого показателя в воздухе

m0 — по ГОСТ на асфальтобетон в качестве этого показателя берут среднюю массу предварительно отобранного образца

m1 и m2 — это замер веса контрольного образца после пребывания в воде в течении 30 минут и масса образца, который изначально взвесили в воде.

Водонасыщение асфальтобетона как показатель качества уплотнения

Водонасыщение асфальтобетона — это способность его к насыщению, заполнению всей своей структуры: пор и трещин влагой. Из этого следует, что повышенное водонасыщение асфальтобетона характеризует его пористость и (или) недостаточное уплотнение.

Показатели вотонасыщения определяют по стандартной методике в соответствии с ГОСТ. В условиях стационарной лаборатории образцы (керны) асфальта в заданном режиме насыщаются водой. Сущность этих испытаний заключается в определении количества воды, которую поглотят испытываемые образцы асфальтобетона.

Почему повышенное водонасыщение недопустимо? И регламентировано требованиями ГОСТ 9128-2013 п. 4.1.10

Дело в том, что асфальт при не нормативном (повышенном) водонасыщении уложенный летом, ни как себя внешне в отрицательную сторону не проявляет. Только специалисты могут после визуального осмотра дать предварительную оценку технического состояния покрытия. К примеру на фотографии слева — нормативное состояние, а справа асфальтобетон с незакрытыми порами. В том числе видно, что щебень из покрытия в скором времени будет выкрашиваться.

Такой дефект снижает морозостойкость асфальтобетона и проблемы начнутся при наступлении морозов в осенний, зимний и весенний период. При отрицательной температуре вода, попавшая в поры асфальта, замерзает, расширяется, увеличивается в объеме. Это закон физики. Опыт со стеклянной бутылкой заполненной водой выставленной на мороз, которая в итоге лопается, тому подтверждение. Так же и структура асфальтобетона рвется от давления воды, замерзшей в его порах. В результате, проходя несколько циклов замерзания, асфальтобетонное покрытие разрушается с прогрессией. К весне дорожное покрытие приходит в негодность.

Причины повышенного водонасыщения асфальтобетона

1. Нарушение технологии устройства дорожного покрытия: несоблюдение температурного режима асфальтобетонной смеси при уплотнении, укладка ее в дождливую погоду или при минусовой температуре, малое количество проходов вальцами катка, дорожно-строительная техника не соответствует требованиям.

2. Некачественная сама асфальтобетонная смесь, зерновой состав которой (рецепт приготовления) не соответствует требованиям ГОСТ. (Примечание: если водонасыщение в переформованных образцах нормативное, то асфальтобетонная смесь соответствует ГОСТ)

Пример лабораторных испытаний асфальтобетона

Сейчас мы попробуем объяснить результаты лаборатории, выполнив анализ показателей указанных в протоколе. См. Протокол.

Из протокола испытаний видно, что в 1, 3 и 6 кернах из покрытия повышенное водонасыщение, а в переформованных образцах все в норме, значит асфальтобетонная смесь соответствует ГОСТ, а выполненные работы по уплотнению асфальта на участках дороги, где отбирались 1, 3 и 6 керны не соответствуют нормативным требованиям.

Обратите внимание, что и коэффициент уплотнения в тех же образцах не соответствует норме. Для полного понимания вышеизложенного следует знать, что такое переформованные образцы, но это уже другая тема.

Можно ли уменьшить водонасыщение асфальтобетона

Если результаты протокола имеют водонасыщение асфальта, превышающее норму, то совершенно очевиден вопрос: можно ли его уменьшить? Что нужно, что бы его уменьшить? Ответ один: для этого нужно слой асфальта дополнительно уплотнить.

Теоретически это возможно выполнить, но лишь с небольшими участками и только верхнего слоя покрытия путем нагрева его газовой горелкой и уплотнения разогретой структуры асфальта тяжелым пневмо-катком. В конце концов в сверх жаркий летний день покрытие асфальта чуть ли не плавится и тут можно этим воспользоваться, укатав его дополнительно.

К сожалению – это все теория, на практике же в масштабах строительства крупных дорожных объектов это практически невыполнимые и труднореализуемые способы.

12 февраля, 2018 / Экспертиза асфальта

Восприимчивость к влаге – Pavement Interactive

Восприимчивость к влаге является основной причиной повреждения покрытий HMA. HMA не должен существенно ухудшаться из-за проникновения влаги в смесь. Смеси HMA можно считать восприимчивыми к влаге, если внутренняя связь битумного вяжущего с заполнителем ослабевает в присутствии воды. Это ослабление, если оно достаточно сильное, может привести к зачистке (рис. 1).

Для измерения потенциального повреждения влагой смесей HMA можно провести испытание на чувствительность к влаге. Результаты теста на восприимчивость к влаге могут быть использованы для прогнозирования возможности долгосрочного отслоения и для оценки добавок, препятствующих отслоению, которые добавляются к битумному вяжущему, заполнителю или смеси HMA для предотвращения отслоения.

Рисунок 1: Усталостное растрескивание, вызванное зачисткой.

Предыстория

Влажное повреждение является результатом взаимодействия влаги с адгезией битумного вяжущего и заполнителя в смеси ГМА. Это взаимодействие может привести к уменьшению сцепления между битумным вяжущим и заполнителем (рис. 2 и рис. 3), называемому отслаиванием, что может привести к различным формам повреждения дорожного покрытия HMA, включая колейность и усталостное растрескивание.

За прошедшие годы было использовано множество различных тестов для оценки восприимчивости конкретной смеси HMA к повреждению влагой. Эти испытания варьируются от простых (например, испытание на кипячение) до более сложных (например, гамбургское испытание на слежение за колесом). Испытание на восприимчивость к влаге, предусмотренное конструкцией смеси Superpave, обычно называют модифицированным испытанием Лоттмана. Этот тест описан в разделе «Описание теста». Этот раздел, в основном взятый из книги Хикса (1991 ^[1] ) описывает фактический механизм повреждения влагой, факторы, влияющие на повреждение влагой, профилактические меры и альтернативные испытания.

Рисунок 2: Образцы HMA без повреждений от влаги (слева) и с повреждениями от влаги (справа).

Обратите внимание на количество непокрытого заполнителя на поврежденном образце.

Рисунок 3: Образцы HMA без повреждений от влаги (слева) и с повреждениями от влаги (справа). Более тонкий пример, чем на рис. 2, но все же с заметным непокрытым заполнителем.

Асфальтовое вяжущее и адгезия заполнителя

Повреждение влагой представляет собой снижение адгезии между асфальтовым вяжущим и поверхностью заполнителя в смеси HMA. Чтобы понять его причины и профилактические меры, здесь представлено краткое обсуждение механизмов адгезии. Существует 4 основных способа сцепления битумного вяжущего с заполнителем:

Механический. Асфальтовое вяжущее проникает в неровности поверхности и поры заполнителя и затвердевает, вызывая механический замок. Влага на заполнителе может препятствовать проникновению битумного вяжущего в заполнитель и уменьшать механическую блокировку, тем самым повышая восприимчивость к отслаиванию.

Хим. Происходит химическая реакция между асфальтовым вяжущим и поверхностью заполнителя, вызывающая химическую адгезию. Как правило, заполнители с кислой поверхностью не так сильно реагируют с битумными вяжущими. Эта более слабая реакция может быть недостаточно сильной, чтобы противостоять другим факторам повреждения влагой.

Напряжение сцепления. Натяжение между асфальтовым вяжущим и заполнителем на линии смачивания (когда капля растекается по поверхности, край капли является «линией смачивания») обычно меньше, чем натяжение между водой и заполнителем. Поэтому, если все три находятся в контакте, вода будет стремиться вытеснить битумное вяжущее. Это может привести к плохому смачиванию поверхности заполнителя битумным вяжущим и привести к отслаиванию. Это межфазное натяжение между асфальтовым вяжущим и заполнителем зависит от типа асфальтового вяжущего, типа заполнителя и шероховатости поверхности заполнителя.

Молекулярная ориентация. При контакте с заполнителем молекулы асфальта имеют тенденцию ориентироваться относительно ионов на поверхности заполнителя, по существу создавая слабое притяжение между асфальтовым вяжущим и поверхностью заполнителя. Если молекулы воды, которые являются диполярными, более полярны, чем молекулы битумного связующего, они могут преимущественно удовлетворять энергетические потребности поверхности заполнителя. Образующаяся в результате слабая связь битумного вяжущего с заполнителем может привести к отслаиванию.

Факторы, влияющие на повреждение влагой

Восприимчивость к влаге — сложное явление, зависящее от рассмотренных ранее механизмов. Природа этих механизмов и их взаимодействие затрудняет точное предсказание того, будет ли та или иная характеристика определяющим фактором при определении восприимчивости к влаге. В общем, восприимчивость к влаге увеличивается под действием любого фактора, который увеличивает содержание влаги в HMA, снижает адгезию битумного вяжущего к поверхности заполнителя или физически размывает битумное вяжущее.

Каждый из перечисленных ниже факторов в той или иной степени влияет на восприимчивость к влаге, но ни один из них не является надежным эталоном для прогнозирования восприимчивости к влаге.

Характеристики битумного вяжущего. Вязкость важна, поскольку она может указывать на более высокие концентрации асфальтенов (крупных полярных молекул). Полярные молекулы могут создавать большее адгезионное напряжение и адгезию молекулярной ориентации. Следовательно, более низкие вязкости, которые могут представлять более низкие концентрации асфальтенов, обычно более подвержены отгонке. Отдельные компоненты битумного вяжущего, такие как сульфоксиды, карбоновые кислоты, фенолы и азотистые основания, также могут влиять на способность к десорбции.

- Совокупные характеристики (рисунок 4). Как правило, гидрофильные заполнители (притягивающие воду) с большей вероятностью будут расслаиваться, чем гидрофобные (отталкивающие воду) заполнители. Чтобы решить эту проблему, можно либо избегать склонных к расслоению заполнителей, либо использовать модификатор асфальтового вяжущего, препятствующий расслоению. Ключевые свойства заполнителя, которые определяют эту гидрофильную/гидрофобную характеристику:
  - Химия поверхности. Поверхности, которые могут легче образовывать связи с битумным вяжущим, с меньшей вероятностью будут вызывать отслаивание. Как правило, более кислая поверхность заполнителя более восприимчива к отслаиванию. Железо, магний, кальций и, возможно, алюминий считаются полезными, тогда как натрий и калий считаются вредными (Hicks, 19).91 ^[1] ).
  - Пористость и размер пор. Размер пор является критическим фактором. Если поры достаточно велики для проникновения битумного вяжущего, они могут быть причиной восприимчивости к влаге. Высокая пористость приводит к высокому поглощению, а это означает, что необходимо использовать больше битумного вяжущего для достижения желаемого эффективного содержания битумного вяжущего. И наоборот, если не учитывать высокую пористость, для данного количества битумного вяжущего больше будет поглощаться и меньше будет доступно для создания пленки битумного вяжущего вокруг частиц заполнителя, вызывая более быстрое старение и, возможно, удаление.
  - Воздушные пустоты. Степень, в которой поры в заполнителе поглощают битумное вяжущее, влияет на объем воздушных пустот в смеси ГМА. Когда воздушные пустоты в HMA превышают примерно 8 процентов по объему, они могут стать взаимосвязанными и позволить воде легко проникать в HMA и вызывать повреждение влаги из-за порового давления или расширения льда. Чтобы решить эту проблему, состав смеси HMA регулирует содержание битумного вяжущего и градацию заполнителя, чтобы получить проектные воздушные пустоты около 4 процентов. Чрезмерные воздушные пустоты могут быть связаны либо с конструкцией смеси, либо с конструкцией, и в этом разделе рассматривается только проблема с конструкцией смеси.
- - Строительная погода. Строительство в холодную погоду может привести к недостаточному уплотнению, что приведет к образованию большого количества воздушных пустот и относительно проницаемому дорожному покрытию HMA. Это увеличивает вероятность попадания воды в конструкцию дорожного покрытия и, следовательно, повреждения от влаги. Влажная погода также может увеличить содержание влаги в построенном HMA.
- - Климат. Более влажный климат, циклы замораживания-оттаивания и колебания температуры могут привести к попаданию большего количества влаги в конструкцию HMA, что увеличивает вероятность повреждения влагой.
- - Трафик. Если в конструкции HMA присутствует вода, повышенная транспортная нагрузка может ускорить повреждение от влаги по 2 причинам:
    - Повышение порового давления. Если вода находится в порах заполнителя и не может выйти наружу, транспортная нагрузка будет сжимать эти поры и вызывать повышение давления, которое может оттолкнуть битумное вяжущее от поверхности заполнителя.
    - Гидравлическая очистка. Прохождение колес по покрытию HMA приводит к перемещению воды по покрытию. Это движение вызывает очищающее действие, которое может удалить асфальтовое вяжущее с поверхности заполнителя.

Профилактические меры

Для предотвращения или, по крайней мере, сведения к минимуму повреждения от влаги могут быть приняты различные меры. Эти меры варьируются от выбора материала до практики строительства, проектирования дорожного покрытия и добавок HMA:

Выбор заполнителя. Выбирайте заполнитель с низкой пористостью и шероховатой чистой поверхностью.
Предотвращает проникновение влаги в покрытие HMA. Уменьшите проницаемость конструкции дорожного покрытия, регулируя содержание воздушных пустот, толщину подъема и градацию (рис. 5 и рис. 6). Кроме того, обработка поверхности, такая как противотуманные герметики, шламовые герметики или битумная обработка поверхности (BST), может существенно повысить водонепроницаемость поверхности HMA.
Заполнитель предварительной обработки. Измените свойства поверхности заполнителя, чтобы заменить ионы, которые могут способствовать плохой адгезии битумного вяжущего к заполнителю.
Добавки против полос. Добавьте химикаты или известь в битумное вяжущее или HMA, чтобы предотвратить повреждение от влаги (Рисунок 7).
- Химические вещества. Обычно работает для снижения поверхностного натяжения битумного вяжущего, что способствует лучшему смачиванию, а также для придания битумному вяжущему электрического заряда, противоположного поверхностному заряду заполнителя. Большинство химических добавок содержат амины и добавляются в количестве от 0,1 до 1,0 процента по массе битумного вяжущего. Химические добавки обычно добавляют в битумное вяжущее перед смешиванием с заполнителем, но это может привести к некоторым потерям, поскольку не вся добавка гарантированно достигнет критической границы раздела битумного вяжущего и заполнителя. Некоторые добавки могут быть добавлены в заполнитель перед смешиванием с битумным вяжущим, чтобы вся добавка находилась на поверхности заполнителя.
- Известь (рис. 8) . Работает путем замены отрицательных ионов на поверхности заполнителя положительными ионами кальция, что приводит к лучшей адгезии битумного вяжущего к заполнителю. Также вступает в реакцию с молекулами как асфальтового связующего (карбоновая кислота), так и заполнителя (кислотные ОН-группы), в результате чего образуются молекулы, которые легче абсорбируются на поверхности заполнителя, или молекулы, которые с меньшей вероятностью диссоциируют и связываются с молекулами воды. Обычно известь добавляют в количестве от 1,0 до 1,5% от общей массы заполнителя. Для активации извести необходима влага, поэтому известь обычно добавляют в виде суспензии или добавляют к слегка влажному заполнителю.

Рис. 7: Заполнитель слева имеет сильное расслоение, справа содержит 0,5% по весу модификатора, препятствующего расслоению битумного вяжущего.

Рисунок 8: Известь в небольших контейнерах для добавления во время приготовления пробы смеси.

Испытания на чувствительность к влаге

Как правило, испытания на чувствительность к влаге не измеряют отдельные факторы, а скорее пытаются количественно оценить способность смеси HMA противостоять повреждениям от влаги, независимо от источника. Как правило, они способны предоставить общие результаты или сравнительные результаты и не могут предсказать степень повреждения влагой. Ниже приводится краткое описание основных тестов на восприимчивость к влаге:

- - Испытание на кипячение (ASTM D 3625). Добавьте несвязанную HMA в кипящую воду и измерьте процент общей видимой площади поверхности заполнителя, на котором сохраняется покрытие из битумного связующего. Испытание простое, но субъективное, не требует определения прочности, а исследование мелкого заполнителя затруднено.
- - Статическое погружение (AASHTO T 182). Образец HMA погружают в воду на 16–18 часов, а затем наблюдают через воду для измерения процентной доли общей видимой площади поверхности заполнителя, на которой сохраняется покрытие из битумного вяжущего. Этот тест также прост, но субъективен и не требует определения прочности.
- - Тест Лоттмана. Испытания 3 комплектов уплотненных образцов. Группа 1, контрольная группа, не кондиционирована. Группа 2, представляющая полевые показатели через 4 года, подвергается вакуумному насыщению водой. Группа 3, представляющая полевые показатели в возрасте от 4 до 12 лет, подвергается вакуумному насыщению и циклу замораживания-оттаивания. Раздельное испытание на растяжение проводят на каждом образце, и отношение косвенной прочности на растяжение кондиционированных образцов сравнивают с контрольной группой как отношение. Минимальный коэффициент прочности на растяжение (TSR) от 0,70 до 0,80 часто используется в качестве стандарта.
- - Кондиционирование Tunnicliff и Root. Подобно тесту Лоттмана, в этом тесте используются только 2 группы и исключается группа замораживания-оттаивания.
- - Модифицированный Лоттман (AASHTO T 283). Комбинация тестов Лоттмана и Танниклиффа и Рута. Он сравнивает предел прочности на разрыв некондиционированных образцов с образцами, частично насыщенными водой. Испытуемые подвергают кондиционированную группу частичному вакуумному насыщению и дополнительному циклу замораживания-оттаивания. Хотя ожидается, что кондиционированные водой образцы будут иметь более низкую прочность на растяжение, слишком низкие значения указывают на возможность повреждения влагой.
- - Погружение-сжатие (ААШТО Т 165). Аналогичен модифицированному тесту Лоттмана, но кондиционированные образцы помещаются только в воду (без вакуума), а вместо испытания на растяжение с разделением используется испытание на прочность при неограниченном сжатии. Точность невелика, и образцы с очевидными признаками зачистки могут давать коэффициент прочности около 1,0.
- - Гамбург Устройство слежения за колесами. Уплотненные образцы HMA испытываются под водой. Результаты дают относительное указание на восприимчивость к влаге.

Все эти тесты имеют недостатки, которые приводят к постоянному поиску лучшего теста на чувствительность к влаге. Эти недостатки, в дополнение к рассмотренным выше, как правило, связаны с повторяемостью и воспроизводимостью результатов испытаний и сомнительной прогностической способностью. Кроме того, небольшие изменения ключевых параметров HMA, таких как воздушные пустоты (Va), могут существенно повлиять на результаты испытаний.

Описание теста

Следующее описание является кратким описанием теста. Это не полная процедура, и ее не следует использовать для выполнения теста. Полную процедуру тестирования можно найти в:

- - AASHTO T 283: Устойчивость уплотненной битумной смеси к повреждениям, вызванным влагой
- - ASTM D 4867: Влияние влаги на асфальтобетонные смеси для дорожного покрытия

Резюме

Два набора образцов HMA подвергаются раздельному испытанию на растяжение (часто называемому непрямым испытанием на растяжение). Один комплект подвергается частичному вакуумному насыщению водой, вымачиванию в воде в течение 24 часов и дополнительному циклу замораживания-оттаивания. Другой набор используется в качестве контроля. Отношение средней прочности на разрыв при расщеплении кондиционированных образцов к средней прочности на разрыв при расщеплении некондиционированных (контрольных) образцов указывается как отношение прочности на разрыв (TSR). Рисунок 9показана установка для испытания на растяжение при разделении.

Рис. 9: Установка для испытания на растяжение в разрезе.

Приблизительное время тестирования

Общее время тестирования может составлять до 6 дней. Основные компоненты:

- - До 4 дней подготовки проб
- - 16 часов для цикла заморозки
- - 24 часа для цикла оттаивания
- - 2 часа для доведения образцов до температуры испытания
- - 30 минут для испытания наборов кондиционированных и некондиционированных образцов на непрямое испытание на растяжение

Основная процедура

- 1. Подготовьте 6 образцов HMA. Образцы обычно имеют диаметр 6 дюймов (150 мм) и толщину 4 дюйма (100 мм). После перемешивания дайте HMA остыть до комнатной температуры в течение 2 часов.

Можно использовать образцы других размеров. Если в HMA присутствует заполнитель размером более 1 дюйма (25 мм), следует использовать больший размер образца.

- 1. Высушите HMA в печи при 140°F (60°C) в течение 16 часов.
  2. После отверждения поместите HMA в печь при температуре 275°F (135°C) на два часа перед уплотнением.
  3. Уплотнить смесь до 7-процентного содержания воздушных пустот или до уровня пустот, ожидаемого в полевых условиях, с помощью уплотнителя-месильщика SGC, Калифорния или молотка Маршалла.
  4. Храните уплотненные образцы при комнатной температуре от 72 до 96 часов.
  5. Определите теоретический максимальный удельный вес (Gmm), объемный удельный вес (Gmb), высоту, объем и содержание воздушных пор (Va) каждого образца.
  6. Разделите шесть образцов на два подмножества по три. Среднее содержание воздушных пустот (Va) для каждого подмножества должно быть одинаковым. Одно подмножество будет «некондиционированным» (испытано в сухом состоянии), а другое будет «кондиционированным» (испытано в насыщенном состоянии).
  7. Некондиционированные образцы. Пока кондиционированные образцы кондиционируются, некондиционированные образцы хранятся при комнатной температуре.
    - Заверните образцы в пластик или поместите их в прочный герметичный пакет.
    - Храните образцы при комнатной температуре до тестирования.
  8. Кондиционированные образцы. Эти образцы насыщаются водой на 55–80 процентов с использованием следующей процедуры:
    - Поместите каждый образец в вакуумный контейнер, поддерживаемый над дном контейнера проставкой, и заполните контейнер водой, пока образец не будет покрыт водой на 1 дюйм (25 мм).
    - Создайте вакуум с парциальным давлением 10–26 дюймов ртутного столба (13–67 кПа абсолютного давления) на 5–10 минут (рис. 10).

Рисунок 10: Вакуумное насыщение образца.

- 1. - Снимите вакуум и оставьте образец под водой еще на 5–10 минут.
  2. - Рассчитайте общий удельный вес (Gmb) и сравните массу SSD с массой SSD, полученной на шаге 6, чтобы определить объем абсорбированной воды.
  3. - Определите степень насыщения, сравнив объем абсорбированной воды с объемом воздушных пустот (Va), полученным на этапе 6.

Если расчетное значение насыщения образца ниже 55 процентов, повторите процедуру насыщения. Если расчетное насыщение образца превышает 80 процентов, образец считается поврежденным и подлежит отбраковке.

Если требуется кондиционирование методом замораживания-оттаивания, заверните каждый образец в пластик и поместите его в пластиковый пакет, содержащий 0,6 дюйма3 (10 мл) воды. Запечатайте пакет и поместите его в морозильную камеру при температуре 0°F (-18°C) не менее чем на 16 часов.

- - - Увлажните образцы, поместив их в ванну с дистиллированной водой при температуре 140°F (60°C) на 24 часа (рис. 11). Если образцы подвергались замораживанию-оттаиванию, удалите пластик с образцов как можно скорее после помещения их в ванну.

Рисунок 11: Ванна для кондиционирования влаги.

- 1. Поместите образцы в водяную баню с температурой 77 °F (25 °C) минимум на 2 часа (рис. 12).

Рисунок 12: Заполнение 2-часовой водяной бани комнатной температуры.

- 1. Проведите испытание на непрямое растяжение каждого образца, поместив образец между двумя опорными пластинами (рис. 13) в испытательную машину и прикладывая нагрузку с постоянной скоростью 2 дюйма/мин (50 мм/мин) (видео 1) .

Убедитесь, что нагрузка приложена по диаметру образца.

Рисунок 13: Образец, помещенный между пластинами подшипника перед испытанием.

Видео 1: Непрямое испытание на растяжение.

- 1. Запишите значения прочности на растяжение, рассчитайте и запишите значения прочности на растяжение.

Результаты

Измеренные параметры

Конечным измеряемым параметром является коэффициент прочности на растяжение (TSR). Однако, чтобы получить это измерение, необходимо измерить следующие другие параметры:

- - Максимальный теоретический удельный вес (Гмм) каждого образца
- - Объемный удельный вес (Gmb) каждого образца
- - Содержание воздушных пустот (Va) в каждом образце
- - Процентное насыщение кондиционированных образцов

Технические характеристики

Таблица 1: Спецификация влагочувствительности Superpave Mix

Материал	Значение	Спецификация	Бедствие HMA
ХМА	Коэффициент прочности на растяжение	≥ 0,80	Повреждение влагой, зачистка

Типичные значения

Типичные значения TSR находятся в диапазоне от 0,70 до 0,90. В зависимости от типа смеси HMA нередко можно увидеть значения ниже 0,70 или выше 0,90.

Расчеты (интерактивное уравнение)

Рассчитайте предел прочности следующим образом:

Где:

- 1. 1. - St = прочность на растяжение (psi)
      - P = максимальная нагрузка (фунты)
      - t = толщина образца (дюймы)
      - D = диаметр образца (дюймы)

Выражают стойкость к повреждению влагой как отношение прочности на растяжение некондиционированного образца, которая сохраняется после кондиционирования.

Рассчитайте TSR следующим образом: