Что такое водонасыщение асфальта: Водонасыщение асфальтобетона как показатель качества уплотнения

Содержание

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.

Предлагаемое изобретение относится к испытаниям дорожно-строительных материалов и может быть использовано при определении водонасыщения асфальтобетона.

Известен способ ускоренного определения физических показателей асфальтобетона включающий лабораторное изготовление асфальтобетонных образцов требуемого диаметра и высоты. Образцы охлаждают на воздухе при комнатной температуре в течение 90 мин. После чего их взвешивают на воздухе, затем погружают на 30 мин в емкость с водой при температуре 20±2°С, после этого образцы взвешивают в воде, достают из воды, вытирают и вторично взвешивают на воздухе. По полученным данным по известным методикам определяют среднюю плотность асфальтобетона. Затем образцы помещают в емкость с водой, температура которой 20±2°С, и устанавливают в вакуум — прибор, где создают и поддерживают остаточное давление, равное 2000 Па (15 мм рт.ст.) в течение 1 ч 30 мин, после чего давление доводят до атмосферного и выдерживают в течение 1 ч. После этого образцы взвешивают в воде и на воздухе и определяют водонасыщение и набухание асфальтобетона [Патент BY 5410 C1 G01N 33/42 — аналог].

Недостатками аналога является то, что известный способ не позволяет достоверно определить водонасыщение асфальтобетона, так как формование образцов производится при высокой температуре, а при охлаждении образцов в течение 90 мин, учитывая высокую теплопроводность битума, пористая структура внутри образца не успевает сформироваться и, соответственно, водонасыщение образца будет неполным.

Известен способ определения водонасыщения включающий изготовление (формование), образцов, взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, выдержке в воде при температуре 20±2°С в течение 30 минут, последующее их взвешивание в воде при температуре 20±2°С и на воздухе, вакуумирование в вакуумной камере в течение 1 часа, при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт.ст.) и выдержку в воде в течение 30 минут, после чего давление в вакуумной камере доводят до атмосферного и выдерживают образцы в воде в течение 30 минут, затем следует повторное взвешивание в воде и на воздухе. [п. 13.2 ГОСТ12801-98 Смеси асфальтобетонные дорожные и аэродромные, дегтебетонные дорожные, асфальтобетон и дегтебетон. Методы испытаний — прототип].

Известный способ имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что испытываемые образцы, подвергающиеся вакуумированию в вакуумной камере, находятся непосредственно в воде. В процессе вакуумирования образцов, вода закупоривает поры, препятствуя выходу воздуха из пор и микротрещин, не обеспечивая более полное насыщение пор водой, а это ведет к значительному снижению точности измерений при определении водонасыщения асфальтобетонных образцов.

Технический результат — повышение точности определения водонасыщения асфальтобетона.

Техническая задача — повышение точности определения водонасыщения асфальтобетона за счет повышения заполнения водой пор и микротрещин при одновременном снижении затрат на осуществление способа.

Решение технической задачи — задача решается тем, что в способе определения водонасыщения асфальтобетона, включающем изготовление образцов, взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, выдержку в воде при температуре 20±2°С в течение 30 мин, последующее взвешивание образцов в воде при температуре 20±2°С, удаление излишков влаги с поверхности образцов, последующее взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, вакуумирование в вакуумной камере, частично заполненной водой, при температуре 20±2°С при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт.ст.), доведение давления до атмосферного, выдержку в воде при температуре 20±2°С, в течение 30 минут при атмосферном давлении для насыщения пор, освобожденных от воздуха, водой, повторное взвешивание в воде, удаление излишков влаги с поверхности образцов и взвешивание их на воздухе, с последующим расчетом водонасыщения, при этом, вакуумирование образцов, размещенных на подставке внутри вакуумной камеры над поверхностью воды, осуществляют одновременно с вакуумированием воды в течение 30 мин, а затем по истечении дегазации образцов и воды, образцы погружают в воду для насыщения пор освобожденных от воздуха, водой.

Сущность заявляемого способа заключается в определении количества воды, поглощенной образцом при заданном режиме насыщения. Водонасыщение определяют на образцах, приготовленных в лаборатории из смеси или на образцах-кернах, вырезанных из асфальтобетонного покрытия. Для определения водонасыщения, сухие образцы из асфальтобетона в количестве 3 шт. взвешивают на воздухе при нормальной температуре, и помещают в емкость заполненную водой с температурой 20±2°С на 30 минут. После выдержки образцы взвешивают в воде в той же емкости при температуре 20±2°С для определения плотности образца. Затем образцы достают из воды и обтирают влажной салфеткой для удаления с поверхности излишков воды и повторно взвешивают на воздухе при температуре 20±2°С. После этого образцы устанавливают на подставку, размещенную внутри вакуумной камеры, частично заполненную водой при температуре 20±2°С, при этом образцы находятся выше поверхности воды. Затем осуществляют одновременно процесс вакуумирования воды и образцов при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт. ст.) в течение 30 минут. Процесс вакуумирования воды и образцов позволяет осуществить дегазацию воды и освободить внутренние поры образцов от воздуха. После завершения вакуумирования, образцы, (не вынимая из вакуумной камеры) опрокидованием погружают в воду вакуумной камеры для полного насыщения пор и микротрещин водой и одновременно доводят давление до атмосферного, выдерживают образцы в воде при температуре 20±2°С в течение 30 минут, для полного заполнения освободившихся пор водой, т.е. их водонасыщения. Затем образцы достают из вакуумной камеры и помещают в емкость с водой при температуре 20±2°С для взвешивания в воде. После этого образцы достают, влажной салфеткой удаляют с поверхности излишки воды и взвешивают на воздухе при нормальной температуре.

По известным математическим расчетам вначале определяют плотность асфальтобетона:

где,

g — масса образца, в сухом состоянии, взвешенного на воздухе, г;

ρB — плотность воды, равная 1 г/см3;

g2 — масса образца, выдержанного в течение 30 минут в воде и вторично взвешенного на воздухе, г;

g1 — масса образца, взвешенного на воздухе, после вакуумирования, г;

Далее, математическими расчетами определяют водонасыщение 3-х образцов:

где,

g — масса образца, в сухом состоянии, взвешенного на воздухе, г;

g1 — масса образца, взвешенного в воде, г;

g2 — масса образца, выдержанного в воде и взвешенного на воздухе, г;

g5 — масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе, г;

По окончании испытаний вычисляют среднее арифметическое значение водонасыщения одного образца. За результат определения водонасыщения принимают округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение трех определений одного образца.

Предлагаемый способ определения водонасыщения асфальтобетона за счет более полного заполнения пор и микротрещин водой при раздельном вакуумировании воды и образцов, позволяет, по сравнению с прототипом, повысить точность определения водонасыщения асфальтобетона, сократить время выдержки образцов асфальтобетона (из смесей с вязкими органическими вяжущими) в вакуумной камере, снизить время проведения способа, а, следовательно, сократить расходы электропотребления и затраты на осуществление самого способа, что и является новым техническим результатом заявляемого способа.

Примеры конкретного исполнения.

Для испытаний при определении водонасыщения асфальтобетонов (из смесей с вязкими органическими вяжущими) изготавливали по три образца для различных типов асфальтобетона с составом минеральной части: относящиеся к типу А (щебень — 53%; отсев дробления щебня — 40%; минеральный порошок — 7%), типу Б (щебень — 45%; отсев дробления щебня — 46%; минеральный порошок — 9%), типу В (щебень — 35%; отсев дробления щебня — 50%; минеральный порошок — 10%), типу ЩМА (щебень фр. 5-10 мм — 25%; щебень фр. 10-15 мм — 43%; минеральный порошок — 12%; отсев дробления щебня — 20%).

По известным математическим расчетам определили плотность и водонасыщение различных типов асфальтобетонов:

Пример

Испытания проводились на образцах из асфальтобетона относящиеся к типу А.

Изготавливали 3 образца и охлаждали на воздухе в течение 4 часов при температуре 20±2°С, затем их взвешивали на воздухе и погружали на 30 минут в емкость с водой при температуре 20±2°С, после выдержки образцы взвешивали в воде той же емкости. Затем образцы доставали из воды и обтирали влажной салфеткой для удаления с поверхности излишков воды и повторно взвешивали на воздухе при температуре 20±2°С. После этого образцы устанавливали на подставку, размещенную внутри камеры вакуумной установки, частично заполненную водой при температуре воды 20±2°С, при этом образцы устанавливались на подставке таким образом, чтобы они находились выше поверхности воды. Затем осуществляли одновременно процесс вакуумирования воды и образцов при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт. ст.), в течение 30 минут. После завершения вакуумирования, образцы (не вынимая из вакуумной камеры) опрокидованием погружали в воду камеры вакуумной установки, для полного насыщения пор и микротрещин водой и одновременно доводили давление до атмосферного, выдерживали образцы в воде при температуре 20±2°С в течение 30 минут. Затем образцы доставали из вакуумной камеры и помещали в емкость с водой при температуре 20±2°С для их взвешивания в воде. После этого образцы доставали, влажной салфеткой удаляли с поверхности излишки воды и взвешивали на воздухе при нормальной температуре.

Таким же образом проводили испытания для асфальтобетонов относящимся к типам Б, В и ЩМА. Результаты испытаний по определению плотности и водонасыщения изготовленных асфальтобетонных образцов приведены ниже в таблицах 1, 2.

Как видно из таблицы 1 результаты средней плотности асфальтобетона, полученные по прототипу и по заявленному способу имеют незначительные расхождения, а именно по типу А расхождение составляет 0,01 г/см3, по типу Б 0,01 г/см3, по типу В и ЩМА расхождений нет.

Согласно выше приведенным результатам испытаний (табл. 1 и 2), можно сделать вывод, что при незначительном расхождении средней плотности асфальтобетона, значения водонасыщения для различных типов асфальтобетонов имеют существенное отличия. Водонасыщение асфальтобетона относящегося к типу А по отношению к прототипу повысилось на 31,4%, к типу Б на 33,3%, к типу В на 41,03%, к типу ЩМА на 27,6%.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет снизить время проведения испытаний и, соответственно снизить затраты на его осуществление.
Способ определения водонасыщения асфальтобетона, включающий изготовление образцов, взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, выдержку в воде при температуре 20±2°С в течение 30 мин, последующее взвешивание образцов в воде при температуре 20±2°С, удаление излишков влаги с поверхности образцов, последующее взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, вакуумирование в вакуумной камере, частично заполненной водой, при температуре 20±2°С при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт. ст.), доведение давления до атмосферного, выдержку в воде при температуре 20±2°С, в течение 30 минут при атмосферном давлении для насыщения пор, освобожденных от воздуха, водой, повторное взвешивание в воде, удаление излишков влаги с поверхности образцов и взвешивание их на воздухе с последующим расчетом водонасыщения, отличающийся тем, что вакуумирование образцов, размещенных на подставке внутри вакуумной камеры над поверхностью воды, осуществляют одновременно с вакуумированием воды в течение 30 минут, а затем по истечении дегазации образцов и воды, образцы погружают в воду для насыщения пор, освобожденных от воздуха, водой.

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, 2021 / Экспертиза асфальта

Устойчивость асфальтобетона к водно-тепловым и химическим факторам

Вода – наиболее агрессивный фактор для всех строительных материалов.

Асфальтобетонные покрытия дорог испытывают круглогодичное воздействие воды в виде атмосферных осадков и талых вод. При длительном увлажнении вследствие ослабления структурных связей асфальтобетон может разрушаться за счет выкрашивания минеральных зерен, что приводит к повышенному коррозионному износу покрытий и образованию выбоин.

Водостойкость асфальтобетона зависит от его плотности и прочности адгезии битумной пленки к поверхности минеральных заполнителей.

Вода, как полярная жидкость, хорошо смачивает все минеральные материалы и при длительном контакте с ней возможна ее диффузия под битумную пленку. Такая ситуация наиболее вероятна при контакте влаги с кислыми минеральными материалами, где нет прочного хемосорбционного взаимодействия битума с поверхностью их частиц.

При воздействии транспортных нагрузок процесс «сдирания» битумных пленок с поверхности минеральных зерен усиливается при наличии влаги.

Сорбированные молекулы воды легко мигрируют по обнаженным (от битума) поверхностям минеральных частиц, что резко снижает структурную прочность асфальтобетона. Вода, проникая в микродефекты структуры асфальтобетона, приводит к адсорбционному понижению прочности материала (проявляется эффект Ребиндера). Это происходит вследствие снижения поверхностной энергии стенок трещины и ослабления структурных связей у вершины трещины по мере ее развития.

Значительно разрушают структуру асфальтобетона его частые попеременные увлажнение и высыхание.

Перемещаясь в порах, вода вызывает неравномерное распределение напряжений, что также интенсифицирует процессы разрушения асфальтобетона.

Остаточная пористость асфальтобетона оказывает большое влияние на водостойкость асфальтобетона. Для асфальтобетонов разных типов она составляет от 1 до 5 % по объему.

Поры в асфальтобетоне могут быть открытые и замкнутые. С уменьшением размера зерен увеличивается количество замкнутых, недоступных воде пор.

Водостойкость асфальтобетона характеризуется значениями водонасыщения, набухания и коэффициента водостойкости (отношение прочности водонасыщенных образцов асфальтобетона к прочности сухих образцов).

Водонасыщение по объему

для асфальтобетонов различных типов колеблется в пределах от 1 до 4 %, а набухание (также в % по объему) – от 0,5 до 1,0.

Коэффициент водостойкости

должен быть при длительном водонасыщении в агрессивной среде для асфальтобетонов типов А, Б, В, Г, Д после 14 суток – не менее 0,75…0,85, а для ЩМА – не менее 0,90.

Морозостойкость

Зимой вода в порах асфальтобетона замерзает и, переходя в лед, увеличивается в объеме на 9-10 %, что создает в них давление более 20 МПа.

Наибольшие разрушения асфальтобетонных покрытий происходят в осенне-весеннее время, когда наблюдается значительное число циклов попеременного замораживания – оттаивания и перехода через нулевую температуру. Знакопеременные температуры приводят к цикловым увеличениям внутрипоровых напряжений, что приводит к образованию трещин на асфальтобетонных покрытиях.

Морозостойкость асфальтобетона оценивается коэффициентом морозостойкости

, показывающим снижение прочности асфальтобетонных образцов при сжатии после установленных циклов замораживания – оттаивания.

Исследования показали, что каркасный асфальтобетон обладает меньшей морозостойкостью, чем асфальтовый раствор (песчаный асфальтобетон). Это объясняется повышенной пористостью каркасных бетонов.

Снижение морозостойкости асфальтобетона наблюдается при уменьшении вязкости битума (табл. 8.7).

Таблица 8.7 Зависимость морозостойкости асфальтобетона от вязкости (марки) битума

Тип системыМарка битумаКоэффициент морозостойкости после 50 циклов
Асфальтовый растворБНД 60/90 БНД 90/1300,86 0,79
АсфальтобетонБНД 60/90 БНД 90/1300,82 0,77

Морозостойкость асфальтобетона также зависит от характера взаимодействия битума с минеральным материалом. Так, морозостойкость асфальтобетона на щебне из плотного известняка (основная порода) выше, чем на гранитном щебне (кислая порода). Это объясняется тем, что природа связи в системе «битум – известняк» хемосорбционная (химическая), а природа связи «битум – гранит» — физическая. Поэтому напряжения, возникающие при замерзании воды, легко разрушают менее прочные физические связи и слабо разрушают химические.

Повысить водо- и морозостойкость асфальтобетона можно путем выбора материалов надлежащего качества, тщательного проектирования состава и применения ПАВ.

8.5.6. Стандартные требования к свойствам горячих, теплых и

Сооружение фундаментов в водонасыщенных грунтах

Естественно, что конструкциям, непосредственно контактирующим с грунтом, при проектировании уделяется особое внимание. Основная задача – поиск наиболее оптимального решения, которое поможет исключить неравномерную усадку здания.

  • Для этого при возведении ленточных и монолитных плитных опор применяют такие меры, как увеличение площади опирания фундамента и изменение глубины его заложения. Если на дне котлована имеется плотный верхний слой, под фундаментной лентой устраивают опорную подушку, и она может быть не только насыпной, но и бетонной (монолитной или сборной). Песчаная подушка обязательна и в этом случае.


Лента фундамента, опирающаяся на бетонную подушку
В тех местах, где есть вероятность наибольшей осадки, может быть предусмотрен более глубокий подвал либо, наоборот, отметка подошвы фундамента поднимается выше.

Уровни ответственности зданий: что это

Вообще, проектирование нулевого цикла здания связано с уровнем его ответственности. Государственный стандарт устанавливает три таких уровня: повышенный, нормальный и пониженный. К первому уровню относятся все промышленные объекты, высотные здания и уникальные сооружения.


Постройка с пониженным уровнем ответственности

  • Жилые дома и прочие здания массового строительства относятся ко второму уровню. К категории объектов пониженной ответственности, относятся постройки павильонного типа и МАФ (малые архитектурные формы). К ним относятся беседки, теплицы, гаражи, небольшие складские помещения и бани – всё, что возводится на приусадебных и дачных участках.

Обратите внимание! К фундаментам частных особняков, таунхаусов, коттеджей и комфортабельных загородных домов предъявляются требования, соответствующие II (нормальной) категории ответственности. А значит, при их строительстве должны быть выполнены геологические изыскания и разработана конструкция фундамента, привязанная к реальным условиям участка.


Строительство дома с подвалом на ленточном фундаменте
И вот какие рекомендации по выбору конструкции фундамента для зданий нормального уровня ответственности, дают специалисты:

Разновидность грунтаРекомендуемый тип фундамента
Пески средней и высокой плотности;Глинистые грунты с нижним показателем текучести 0,75Строить дом без подвала, на мелкозаглублённом или незаглублённом фундаменте.
Непучинистые грунтыФундаменты столбчатые, ленточные, монолитная плита. Подвал можно предусмотреть.
Пучинистые грунтыТолько ленточный мелкозаглублённый или плитный фундамент. Без подвала.
Водонасыщенные биогенные грунты: торфы, илы, рыхлые пески, текучие глиныСваи либо плитные фундаменты. О подвалах не может быть и речи.

Как уплотнить основание под фундамент

В масштабном строительстве используют самые разные способы понижения уровня влажности грунта (см. Как выполнить осушение участка с высоким уровнем грунтовых вод). Это и установка вертикальных дрен, и устройство дренажных скважин, и замораживание грунта, и установка иглофильтров. А что же делать обычному частнику, решившему самостоятельно построить дом?

  • Основным средством спасения от грунтовой влажности в данном случае является подушка из песка и гравия под подошвой фундамента. С её помощью можно уменьшить величину его заглубления и размеры, лучше распределить давление на грунт и сделать осадку более равномерной. Для устройства ложа под фундамент используют песок, песчано-гравийную смесь, щебень.

Определение коэффициента водостойкости асфальтобетона по ГОСТ 12801—84. | Пенообразователь Rospena

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.

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.

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)

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.

Определение коэффициента уплотнения асфальта

Коэффициент уплотнения асфальтобетонного покрытия один из важных показателей качества выполняемых работ по асфальтированию. Для мелкозернистой смеси его величина не должна быть меньше, установленной ГОСТом, 0,99. По сути, коэффициент определяется отношением плотности переформованного образца асфальта к плотности его самого. Для испытания на уплотнение, отбирается проба материала с готового участка, по истечению трех суток с момента укладки. Обустройство дорог, площадей, парковок и дворовых территорий asfaltirovanie.ru

Коэффициент уплотнения асфальтобетонного покрытия один из важных показателей качества выполняемых работ по асфальтированию. Для мелкозернистой смеси его величина не должна быть меньше, установленной ГОСТом, 0,99. По сути, коэффициент определяется отношением плотности переформованного образца асфальта к плотности его самого. Для испытания на уплотнение, отбирается проба материала с готового участка, по истечению трех суток с момента укладки. Обустройство дорог, площадей, парковок и дворовых территорий asfaltirovanie.ru

Способ определения

Выпиливаются шесть образцов с одного места с помощью обыкновенной бензопилы с диском, по бетону. Образцы тщательно очищаются металлической щеткой от пыли и грязи. Определяются их геометрические параметры и вес, с целью определения плотности каждого образца. Погрешность между шестью показателями должна быть минимальна.

Следующим шагом приступают к формованию новых образцов из отобранных с асфальтобетонного покрытия, но только уже в лабораторных условиях и согласно нормативным требованиям. Образцы разогреваются в печи при температуре от 140 до 160 градусов по Цельсию. Одновременно, подготавливают формы, которые представляют собой полые металлические цилиндры. Их также, перед формованием необходимо разогреть и смазать внутреннюю часть специальным раствором, дабы избежать прилипания смеси к стенкам цилиндра и для большего удобства при изъятии образцов из них после формования.

Следующим шагом приступают к формованию новых образцов из отобранных с асфальтобетонного покрытия, но только уже в лабораторных условиях и согласно нормативным требованиям. Образцы разогреваются в печи при температуре от 140 до 160 градусов по Цельсию. Одновременно, подготавливают формы, которые представляют собой полые металлические цилиндры. Их также, перед формованием необходимо разогреть и смазать внутреннюю часть специальным раствором, дабы избежать прилипания смеси к стенкам цилиндра и для большего удобства при изъятии образцов из них после формования.

Разогретую до рабочей температуры смесь, послойно засыпают в цилиндр, с послойным трамбованием и устанавливают под гидравлический пресс. На прессе устанавливают нормативную нагрузку, в соответствии от типа смеси, и нагружают форму в течение трех минут. По окончанию нагрузки, получившийся образец извлекают из цилиндра и определяют его плотность. Если коэффициент уплотнения получается меньше нормативного, участок готового асфальтобетонного покрытия бракуется и переделывается заново. Оптимальным вариантом, показывающим должное качество асфальта, считается, если коэффициент равен единице.

Итог

В настоящее время введены некоторые поправки при расчете уплотнения асфальтобетонной смеси и дополнительно учитывается водонасыщение и пористость образцов. Данные показатели определяются на других лабораторных приборах и учитываются при расчете коэффициента уплотнения. Как правило, результаты с внесением данных поправок не сильно сказываются на результате, но учитывать их необходимо обязательно.

В настоящее время введены некоторые поправки при расчете уплотнения асфальтобетонной смеси и дополнительно учитывается водонасыщение и пористость образцов. Данные показатели определяются на других лабораторных приборах и учитываются при расчете коэффициента уплотнения. Как правило, результаты с внесением данных поправок не сильно сказываются на результате, но учитывать их необходимо обязательно.

Качество уложенного на улицах Меркулова, Филипченко и Белана асфальта проверят специалисты Росдорнии

Подрядная организация завершает ремонт участков улиц Меркулова, Филипченко и Белана. На первой работы велись на отрезке от пересечения с Водопьянова до перекрёстка с проспектом 60-летия СССР. Сейчас специалисты устанавливают здесь пешеходное ограждение – выполнено около 70% этих работ. Кроме того, на объекте обновили асфальт, отремонтировали знаки и светофоры. На улицах Филипченко и Белана основные работы также завершены.

 

Качество уложенного на этих объектах асфальтобетона проверяют эксперты Росдорнии – отбирают керны на участках дороги. В лаборатории оценят водонасыщение, толщину, плотность и другие показатели. После получения заключения в управлении главного смотрителя примут решение о нанесении разметки на этих улицах.

 

Благодаря национальному проекту «Безопасные качественные дороги» преображаются и другие участки городских улиц. Например, на площади Победы подрядчик приступил к укладке верхнего слоя асфальта – выполнено 75% работ. Как сообщил начальник управления главного смотрителя Дмитрий Пушилин, это стало возможно после получения положительных результатов исследования асфальтобетонной смеси, использованной для устройства выравнивающего слоя дорожного полотна. Ожидается, что после завершения этих работ, специалисты установят здесь люки с самонивелирующим корпусом и нанесут разметку.

 

Экспертиза также была проведена ещё на двух объектах этого же подрядчика – на улицах Пушкина и Тельмана. И здесь выявили недостатки. На Пушкина не соответствует требованиям выравнивающий слой по коэффициенту водостойкости и среднему значению предела прочности. А в асфальте на тротуарах на Пушкина и Тельмана превышено водонасыщение, есть несоответствие по коэффициенту водостойкости. Нарушение требований ГОСТа может повлечь за собой преждевременное разрушение покрытия. В связи с чем подрядчику направлено письмо с требованием сфрезеровать или уложить заново выравнивающий слой на улице Пушкина и заменить покрытие тротуаров.

 

В Дачном на улице Писарева специалистам остаётся отремонтировать дорожные знаки и нанести разметку. На Ладыгина и Локомотивной завершают монтаж бортовых камней и устраивают основание тротуаров. Следующим этапом станет укладка верхнего слоя асфальтобетонного покрытия.

 

На улице Марины Расковой специалисты завершают демонтажные работы и готовятся приступить к установке бордюров, после чего проведут фрезерование старого асфальта на участке площадью порядка 13 тысяч квадратных метров.

 

На улице Зегеля подрядчик завершил укладку нижнего слоя асфальтобетона, продолжает монтаж бортовых камней и устройство основания под велодорожку.

Кроме того, ожидается, что на этой неделе специалисты начнут монтаж металлоконструкций светофорных объектов.

 

На улице 2-я Индустриальная специалисты устраивают основание под бордюры, на Доватора завершили фрезерование и укладку выравнивающего слоя, планируют начать демонтажные работы в пешеходных зонах. На улицах Космонавтов, Подгоренская, Стаханова, Кривенкова сейчас ведутся работы по повышению безопасности движения. Специалисты обновляют разметку, ремонтируют знаки и ограждение.

 

Как известно, согласно контрактам, масштабные ремонты липецких дорог должны быть завершены до конца лета.

 

При использовании фото и видеоматериалов ссылка на пресс-службу обязательна.

Коэффициент уплотнения асфальтобетона \ Акты, образцы, формы, договоры \ Консультант Плюс

]]>

Подборка наиболее важных документов по запросу

Коэффициент уплотнения асфальтобетона (нормативно–правовые акты, формы, статьи, консультации экспертов и многое другое).

Судебная практика: Коэффициент уплотнения асфальтобетона Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
Постановление Пятого арбитражного апелляционного суда от 06.07.2021 N 05АП-3159/2021 по делу N А51-682/2021
Требование: О взыскании стоимости работ по устранению недостатков, неустойки, судебных расходов.
Решение: Требование удовлетворено.Судом первой инстанции верно установлено, что в подтверждение факта ненадлежащего выполнения работ по договору ООО «Анастазис» представлен протокол испытаний ФГБУ «ЦНИПИ» N 109.971 от 06.06.2019, согласно которому испытанная проба (проба 1) асфальтобетона не соответствует требованиям ГОСТ 9128-2013 для смеси асфальтобетонной плотной типа Б марки 1 по процентному содержанию зерен мельче 0,071 и требованиям СП 78.13330.2012 к коэффициенту уплотнения асфальтобетона из смесей типа Б; испытанная проба (проба 2) асфальтобетона не соответствует требованиям ГОСТ 9128-2013 для смеси асфальтобетонной плотной типа Б марки 1 по процентному содержанию зерен мельче 0,071 мм и требованиям СП 78.
13330.2012 к коэффициенту уплотнения асфальтобетона из смесей типа Б; в испытанной пробе (проба 3) асфальтобетона превышено ориентировочное содержание битума (ОСТ 9128-2013, прил. Г), а также не соблюдены требования СП 78.13330.2012 к коэффициенту уплотнения асфальтобетона из пористых смесей. Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
Постановление Двадцать первого арбитражного апелляционного суда от 03.02.2020 N 21АП-3752/2019 по делу N А84-2822/2018
Требование: О признании недействительным одностороннего отказа от исполнения договора и взыскании денежных средств.
Решение: Требование удовлетворено.Согласно заключению судебного эксперта N 238 от 02.04.2019, эксперт, проанализировав условия договора, представленную исполнительную документацию по объекту «Ремонт автомобильной дороги 67 Н-350 по ул. Революции 1905 года на участке км 0+00 — км 0+510», в результате осмотра и лабораторных исследований установил, что качество выполненных ООО «Крымдорстрой» соответствует условиям договора: асфальтобетонное покрытие, в частности, показатели водонасыщения и коэффициента уплотнения готового покрытия соответствуют требованиям ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия» и СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги». Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85.

Статьи, комментарии, ответы на вопросы: Коэффициент уплотнения асфальтобетона Путеводитель по судебной практике. Подряд. Общие положения04.10.2012 заказчиком от Министерства транспорта Красноярского края получено письмо от 30.10.2012 N 04-01520, из которого следует, что в ходе проведенных лабораторных испытаний выявлены следующие нарушения: коэффициент уплотнения асфальтобетонной смеси не соответствует требованиям СНиП 3.06.03-85; водонасыщение асфальтобетона не соответствует ГОСТ 9128-2009, что подтверждается протоколом испытания асфальтобетонных вырубок от 26.09.2012, составленным Краевым государственным казенным учреждением «Управление автомобильных дорог по Красноярскому краю». В связи с выявленными нарушениями министерство указало, что выделить субсидии на финансирование работ по данному объекту не представляется возможным.

Нормативные акты: Коэффициент уплотнения асфальтобетона

Албанский асфальтит – BPN International LLC

Албанский асфальтит –

– это низкомтемпературный природный минерал для производства высокоэффективных АБС в северных регионах.

Действие албанского асфальтита на асфальтобетонную смесь:

  1. Албанский асфальтит существенным образом повышает прочность образцов при 20 и 50 оС. При 20 оС достигается прочность 4 МПа, а при 50 оС достигается прочность 1,9 МПа;
  2. Увеличивается плотность материала;
  3. Водонасыщение уменьшается практически в 2 раза;
  4. Уменьшается остаточная пористость.

Проведенные исследования влияния добавки на свойства битумов и асфальтобетона подтверждают возможность применения ее в составах асфальтобетонов вместо традиционных. Особенно целесообразно применение в смесях с повышенным содержанием битума – литые асфальтобетоны, щебеночно мастичные асфальтобетоны. Для таких типов материалов существенной проблемой является обеспечения достаточной прочности при высоких температурах, чего достичь без введения примесей и модификаторов очень тяжело.

Албанский асфальтит хорошо показывает себя при применении на высоконагруженных трасах,  где особенно ярко проявятся ее преимущества:

– высокая стойкость к переменным деформациям;

– высокая стойкость к разрушению под влиянием транспортного движения и климатических условий;

– высокая прочность покрытия;

Большая прочность покрытия и меньшая склонность к разным разрушениям в сравнении с альтернативными материалами приводит в долгосрочном периоде к уменьшению вложенных инвестиций даже при большей начальной стоимости. Также есть возможность уменьшить общую толщину дорожной одежды.

Для производства и укладки асфальтобетона на основе Албанского асфальтита не нужно специального оборудования. Производится он на обычных установках для получения горячей асфальтобетонной смеси, а укладывается на дорожную поверхность стандартным асфальтоукладчиком с дальнейшим уплотнением обычными статическими катками.

 

2. Вода в дорожных материалах и грунтах земляного полотна, терминология

2.1. Общие о воде

Молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Атомы водорода образуют с атомом кислорода угол 104,5°. Молекула воды полярна, а это означает, что атом кислорода имеет небольшой отрицательный заряд. Атом кислорода, как электроотрицательный элемент, ближе к себе связывает электроны, и поэтому атомы водорода остаются мягкими положительными атомами. Длина кислородно-водородной связи составляет 0,96Å.

Температура и давление окружающей среды влияют на местное состояние воды. В дорожных конструкциях и грунтах земляного полотна в районах с холодным климатом вода может находиться во всех трех основных состояниях: твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (водяной пары). Количество и состояние присутствующей воды (т. е. жидкой или замерзшей) влияет на характеристики материалов в дорожном грунте и земляном полотне.

Следует также помнить, что форма воды, содержание растворенного воздуха и содержание коллоидов оказывают большое влияние на жесткость материалов, их свойства остаточной деформации и морозостойкость.Эти факторы и общая терминология, используемая при обсуждении воды в дорожных материалах и грунтах земляного полотна, описаны в следующих параграфах.

2.2. Свободная вода – связанная вода, насыщенность, пористость

В целом жидкая вода в почвах и агрегатах может быть классифицирована как: 1) адсорбционная вода, также называемая гигроскопической водой, 2) вязкая вода или капиллярная вода и 3) свободная вода. Более простая классификация делит воду на две формы: а) связанную воду и б) свободную воду.

2.2.1. Связанная вода

Адсорбционная вода

Поскольку молекула воды полярна, а большая часть поверхностей минералов имеет отрицательный заряд, молекулы воды, расположенные ближе всего к поверхности минерала, очень хорошо расположены. Эта адсорбционная вода состоит из двух слоев; плотно и слабо связанные слои. Толщина прочно связанного адсорбционного слоя воды составляет около 0,002 мкм. Адсорбционная вода конденсируется на поверхности частиц почвы прямо из паров воды в воздухе.Вокруг прочно связанного слоя находится слабосвязанный слой адсорбционной воды. Толщина этого слоя варьируется от 0,002 мкм до 0,006 мкм. Соль уменьшает толщину этого слоя и тем самым способствует уплотнению материала.

Адсорбционную воду также можно назвать связанной водой, поскольку она может действовать как «связующее вещество» между частицами почвы, создавая прочность на растяжение сухого материала. Вот почему в некоторых странах сухие несвязанные материалы также называют «водосвязанными».

Количество адсорбционной воды также контролируется удельной поверхностью минералов.Чем выше удельная поверхность, тем выше адсорбционное содержание воды. Однако не вся адсорбционная вода вредна для характеристик материала. Например, оксиды железа могут поглощать большое количество воды, но эта вода не вызывает проблем с производительностью заполнителей.

Вязкая вода или капиллярная вода

Влага в почве, не связанная вокруг минеральных зерен в виде гигроскопической воды, и не реагирующая на гравитацию, обычно называется вязкой водой, или капиллярной водой.Капиллярную воду также можно разделить на «внутренний» и «внешний» слои. При уплотнении заполнителей оптимальное содержание воды в дорожных материалах достигается там, где внутренний капиллярный слой сменяется наружным капиллярным слоем. Капиллярные силы также являются очень важными факторами в процессе морозного пучения на дорогах.

Мениски или сократительная кожа

Капиллярные мениски, также называемые сократительной кожей, образуются между частицами и воздухом в ненасыщенных почвах и агрегатах. Эта граница раздела воздух-вода имеет толщину всего в несколько молекулярных слоев, но ее присутствие очень важно в механике почвы из-за ее свойства оказывать растягивающее усилие.Эта способность называется поверхностным натяжением. Величина поверхностного натяжения зависит от температуры; если температура увеличивается, величина уменьшается.

Тот факт, что высыхающий заполнитель имеет лучшую жесткость при одинаковом содержании воды, чем заполнитель, который становится более влажным, объясняется тем, что мениски вогнуты и лучше структурированы при высыхании, по сравнению со случаем, когда мениски выпуклы, когда новые молекулы воды входят в систему и разрушают структуру молекулярного мениска.Это явление также называют гистерезисом.

Мениски, или сократительная кожа, являются важным фактором всасывания матрикса, который описан далее в этом уроке.

2.2.2. Бесплатная вода

Свободная вода (также называемая гравитационной водой) движется через пустоты почвы под действием силы тяжести. Важно быть знакомым со свободной водой, так как количество этого типа воды может повлиять на дренажные системы дорог. Количество свободной воды оказывает непосредственное влияние на снижение несущей способности.Это также ослабляет устойчивость краев дорог и вызывает оседание краев и эрозию. Свободная вода является важным фактором в процессе замораживания-оттаивания. Осенью, когда температура минеральных агрегатов или почвы падает ниже 0°С, свободная вода сначала замерзает, образуя гексагональные кристаллы, увеличивая свой объем и вызывая морозное пучение.

2.2.3. Насыщенные и ненасыщенные материалы

Поведение материала под транспортной нагрузкой сильно различается в зависимости от того, насыщен материал водой или нет.В насыщенных материалах все поровые пространства заполнены водой, как и в случае с материалами, находящимися под уровнем грунтовых вод. В ненасыщенных материалах поры заполнены как водой, так и воздухом. Важно иметь в виду, что в этих смесях минеральная вода-воздух воздух является единственным сжимаемым материалом и что под высоким давлением воздух может частично растворяться в воде.

2.2.4. Пористость, пористость и насыщенность

Пористость

Для дорожных материалов и грунтов земляного полотна термин пористость (n) означает процент отношения объема пустот к общему объему. Рассчитано

n = (В v (100)) / В

где

V v = объем пустот, V = общий объем

Пористость зависит от типа почвы. Типовые значения представлены в таблице:

Ссылка: Механика грунта для ненасыщенного грунта.

Тип почвы Макс. Пористость (%) Мин. Пористость (%)
Илистый песок 47 29
Чистый песок от мелкого до крупного 49 17
Песчаный или илистый песок 64 20
Глина 71 33

Коэффициент пустотности

Коэффициент пустотности (e) определяется как отношение объема пустот к объему твердых частиц почвы.Он рассчитывается по следующему уравнению:

е = В В / В с

где

V v = объем пустот, V s = объем твердых частиц почвы

Коэффициент пустотности также зависит от типа почвы. Типовые значения представлены в таблице:

Ссылка: Механика грунта для ненасыщенного грунта.

Тип почвы Макс. Коэффициент пустот, е Мин.Коэффициент пустот, e
Илистый песок 0,90 0,30
Чистый песок от мелкого до крупного 0,95 0,20
Песчаный или илистый песок 1,80 0,25
Глина 2,40 0,50

Насыщенность

Процент пустотного пространства, содержащего воду, отображается в степени насыщения (S).

S = (Vw / Vv)*100

где

V w = объем воды, V v = объем пустот

Коэффициент пустотности также зависит от типа почвы. Типовые значения представлены в таблице:

Ссылка: Механика грунта для ненасыщенного грунта.

Ненасыщенные почвы можно подразделить еще на три группы в зависимости от того, является ли воздушная фаза «непрерывной» или «окклюзированной». Классификацию можно произвести по степени насыщенности.

  • S < 80%, ненасыщенный грунт с непрерывной воздушной фазой
  • S > 90%, ненасыщенная почва с закупоренными пузырьками воздуха
  • 80% < S < 90%, переходная зона между непрерывной воздушной фазой и окклюзией пузырьков воздуха.

Предел 80 % является важным фактором при обсуждении динамических нагрузок, вызванных движущимся транспортом, и говорит о том, что дорожные материалы не должны полностью насыщаться, когда их характеристики начинают меняться.

2.3. Взаимодействие воздуха и воды

2.3.1. Водно-воздушные смеси

Вода и воздух могут быть соединены вместе в виде смешивающихся и/или несмешивающихся смесей. Несмешивающаяся смесь представляет собой комбинацию свободного воздуха и воды без какого-либо взаимодействия. Воздух и вода разделены сократительной кожей. Смешиваемая воздушно-водяная смесь может иметь две формы; воздух, растворенный в воде, и водяной пар, присутствующий в воздухе. Воздух, растворенный в воде, может занимать примерно 2% объема воды.

При воздействии нагрузки на дорожный материал или грунт земляного полотна, заполненный водой более чем на 80 %, воздух начинает смешиваться с водой.Этот процесс растворения воздуха в воде можно разделить на две стадии. Сначала воздух сжимается (закон Бойля), а затем растворяется в воде (закон Генри). Количество воздуха, которое растворяется в воде, зависит от времени, и при снятии нагрузки происходит обратный процесс, который может занять больше времени. Этот процесс можно использовать для объяснения времени восстановления и вязкоупругого поведения дорожных материалов.

2.3.2. Сжимаемость

На механическое поведение ненасыщенных грунтов и дорожных материалов непосредственно влияют изменения порового давления воздуха и поровой воды. Условия порового давления можно разделить на два класса. 1) поровое давление, связанное с течением или просачиванием воды через грунты, и 2) условия порового давления, возникающие в результате приложения внешней нагрузки.

Поровый воздух и поровая вода не вытекают из грунта при сжатии. Громкость изменяется в результате сжатия. Изменение объема порового флюида (т.е. свободного воздуха, воды и воздуха, растворенного в воде) будет зависеть от изменения порового давления воздуха и порового давления воды.Давление порового воздуха и поровой воды будет увеличиваться при сжатии ненасыщенного грунта.

2.3.3. Растворимость

Демонстрация, показывающая эффект повторной загрузки почти насыщенного дорожного материала (т.е. уровень насыщения 85-95%). При колесной нагрузке диэлектрическая проницаемость почвы увеличивается из-за уменьшения количества воздуха с диэлектрической проницаемостью 1 (диэлектрическая проницаемость свободной воды равна 81). Часть воздуха растворяется в поровой воде, и требуется время, чтобы этот растворенный воздух вернулся обратно в воздушные поры. Этот процесс приводит к увеличению значения диэлектрической проницаемости в зависимости от повторяющихся нагрузок на ось.

Объем растворенного в воде воздуха в основном не зависит от давления воздуха и воды. Растворимость в воздухе можно выразить с помощью закона идеального газа и закона Генри. Закон идеального газа определяет, что абсолютное давление растворенного воздуха равно абсолютному давлению свободного воздуха в равновесных условиях. Условие равновесия достигается, когда давление в свободном воздухе и в растворенном воздухе равны.Если затем увеличить нагрузку, процесс повторяется.

2.4. Химические и электрические свойства воды в почвах и агрегатах

2.4.1. Химические компоненты в воде

Вода в почвах и агрегатах обычно содержит неорганические и органические вещества в различных формах. Они могут быть либо растворимыми, либо компонентами стабильной суспензии. Эта последняя форма важна для механического поведения материалов. Наиболее важные компоненты описаны ниже:

а. Ионы. В воде всегда присутствуют два типа ионов: 1) катионы и 2) анионы. Катион — это ион с меньшим количеством электронов, чем протонов, придающий иону суммарный положительный заряд. Эти положительные ионы притягивают отрицательные углы молекул воды и наоборот. Катионы притягиваются к отрицательно заряженным поверхностям минералов. Анион, с другой стороны, представляет собой ион с большим количеством электронов, чем протонов, придающий иону суммарный отрицательный заряд.

б. Органические комплексы. Органические комплексы в дорожных заполнителях повышают их водопоглощающие свойства и тем самым снижают их устойчивость к остаточной деформации.Это можно увидеть, например, на гравийных дорогах с большим содержанием органических соединений в их слое износа, которые легко становятся скользкими, теряя трение во время дождя. В дополнение к высокой пластичности и низкой прочности присутствие органических веществ в дорожном материале может также увеличить сжимаемость и усадку, что приведет к растрескиванию материала при повторном высыхании.

Демонстрация поведения коллоидов в период весеннего оттаивания. Когда лед начинает таять, коллоиды выделяются в поровую воду из-за эффекта динамической нагрузки колеса.При этом значение электропроводности повышается до максимального уровня. При коагуляции коллоидов значение электропроводности снижается.

в. Взвешенные коллоидные частицы. Чтобы понять поведение поровой воды, важно понять свойства коллоидных частиц в поровой воде в различных условиях. Коллоидные частицы определяются как находящиеся между растворенными соединениями и взвешенными частицами с размером частиц от 10-6 до 10-9 мкм.Доминирующими свойствами коллоидов являются высокая пластичность и адсорбция молекул. В дорожных заполнителях и грунтах земляного полотна коллоиды можно разделить на а) гидрофильные коллоиды и б) гидрофобные коллоиды.

Недостаточно признано значение коллоидных частиц в характеристиках дорожных материалов и грунтов земляного полотна. Одной из причин этого является их размер, который намного меньше, чем частицы глины. По этой же причине чрезвычайно трудно их анализировать.

Исследовательские проекты в Финляндии, посвященные плохо работающим заполнителям, обнаружили различные типы коллоидов, присутствующих в протестированных заполнителях.Коллоиды также были обнаружены в данных, собранных на станциях мониторинга весенних оттепелей Percostation. Они показывают, что в начале периода ослабления поверхности, когда оттаивают материалы дорог, всегда наблюдается пик электропроводности, что можно объяснить увеличением количества коллоидов, выделяющихся с поверхностей глинистых минералов в водную фазу. При этом дорожное покрытие становится очень пластичным. В дальнейшем электропроводность падает, что свидетельствует о флокуляции коллоидов (т.е. сборе их в группы), и в то же время поверхностные материалы начинают высыхать и терять свою пластичность.Коагуляция и флокуляция коллоидов контролируется рН поровой воды.

Глинистые минералы и коллоиды можно сравнить с органическими соединениями аналогичного размера. Глинистые минералы размером с бактерию, а коллоиды размером с вирус. В будущем может быть обнаружено, что коллоиды так же опасны для здоровья дорог, как вирусы для человека…

д. Ионы, адсорбированные на взвешенных частицах. Гидрофильные коллоиды адсорбируют на своей поверхности гидратированные ионы, окруженные слабо связанной водой, в результате чего все гидрофильные коллоиды окружены жидкой мембраной.При циклической нагрузке это может вызвать увеличение порового давления воды.

Поровая вода pH

Одним из наиболее важных химических свойств поровой воды в заполнителях является значение pH. Значение pH оказывает большое влияние на водородные связи внутри материалов и, следовательно, на силы растяжения. Если соленость материала и/или содержание двуокиси углерода увеличивается, рН материала снижается. Низкий уровень pH будет увеличивать силы растяжения между положительно заряженными краями минералов и отрицательно заряженными поверхностями минералов и вызывать флокуляцию соединений в поровой воде или оставаться флоккулированными на минеральных поверхностях. И наоборот, если pH поровой воды высокий, частицы будут оставаться во взвешенном состоянии в поровой воде, и материал будет более восприимчив к необратимой деформации.

2.4.2. Электрические свойства воды

Электрические свойства дорожных материалов и грунтов земляного полотна можно описать их магнитной восприимчивостью, электропроводностью и диэлектрической проницаемостью. Из них магнитной восприимчивостью можно пренебречь в районе Северной Периферии. С другой стороны, диэлектрическая проницаемость и электрическая проводимость могут влиять на ряд явлений, связанных с ходовыми качествами.Измеряя и анализируя эти параметры, можно получить информацию по целому ряду вопросов, таких как подверженность остаточной деформации, морозостойкость, влажность, содержание незамерзшей воды в мерзлом грунте, содержание мелких частиц, содержание хлоридов и повреждения асфальта и бетона.

Значение диэлектрической проницаемости дает меру объемного содержания воды в материале. Он также предоставляет информацию о количестве свободной воды в материале путем измерения движения полярных молекул в переменном электрическом поле.

На электрическую проводимость и диэлектрическую проницаемость могут влиять несколько факторов:

  • структура среды
  • размер конструктивных элементов
  • электрохимическая природа элементов
  • пористость
  • объемное содержание воды
  • водораспределение (количество свободной воды)
  • концентрация ионов
  • температура
  • давление
  • плотность

2.5. Содержание воды и методы ее определения

При обсуждении воды и свойств дорожных заполнителей и грунтов земляного полотна наиболее популярным термином является «влагосодержание».Однако содержание воды является общим термином, и всегда следует давать четкое определение, идет ли речь о весовом содержании воды или объемном содержании воды, а также о том, как измеряется содержание, т. е. ограничивается свободной водой или включает связанную воду. Определения гравиметрического и объемного содержания воды и методы их измерения рассматриваются в следующих разделах.

2.5.1. Гравиметрическое и объемное содержание воды

Гравиметрическое содержание воды (w) в материале определяется как отношение массы воды к массе твердого вещества.

вес (%) = (М вес / М с) * 100

где

M w = масса воды, M s = масса твердых частиц почвы

Это означает, что минералогический состав и плотность заполнителя оказывают большое влияние на гравиметрическое содержание воды, поэтому значения гравиметрического содержания воды нельзя сравнивать между различными типами заполнителей. Кроме того, гравиметрическое содержание воды не дает никакой информации о плотности или степени насыщения материала. Несмотря на эти недостатки, гравиметрическое содержание воды по-прежнему является наиболее популярным параметром, используемым для описания содержания воды, поскольку его очень легко измерить.

Объемное содержание воды (W w ) материала определяется как отношение объема воды к общему объему.

Вт Вт = В Вт / В

где

V w = объем воды, V = общий объем почвы

Объемное содержание воды не учитывает сухую плотность вовлеченных минералов и является лучшим параметром для обсуждения механического поведения дорожных материалов и грунтов земляного полотна. Это связано с тем, что объемное содержание воды также может быть представлено с точки зрения пористости, степени насыщения и коэффициента пористости:

Вт Вт = (СВ против ) / В

где

S = степень насыщения, V v = объем пустот, V = общий объем грунта

или

Вт Вт = Se / (1+e)

где

S = степень насыщения, e = коэффициент пустотности

При расчете объемно-массовых отношений полезно знать несколько основных фактов о плотности грунта. Общая плотность и сухая плотность являются наиболее часто используемыми определениями. Общая плотность, также называемая объемной плотностью почвы (ρ), представляет собой отношение общей массы к общему объему почвы.

Вт = М/В

где

M = общая масса, V = общий объем почвы

Сухая плотность почвы (ρ d) определяется как отношение массы твердых частиц почвы к общему объему почвы.

Вт = М с / В

где

M s = масса твердых частиц почвы, V = общий объем почвы

Максимальная и минимальная плотность в сухом состоянии различаются для разных материалов.Некоторые типичные примеры показаны в таблице ниже:

Ссылка: Фредлунд Д. Г. и Рахарджо Х.: Механика грунта для ненасыщенного грунта

Тип почвы ~Макс. плотность ρ (кг/м 3 ) ~Мин. плотность ρ (кг/м 3 )
Илистый песок 2034 1394
Чистый песок от мелкого до крупного 2210 1362
Песчаный или илистый песок 2162 961
Глина 1794 801

Использование объемного содержания воды часто более удобно, чем весовое содержание влаги, потому что оно лучше подходит для расчета потоков и добавления или вычитания воды из почвы.Эти два разных способа расчета влажности объясняют различия между разными исследованиями, поскольку гравиметрическая влажность зависит от насыпной плотности материала и примерно в 1,5-2 раза меньше, чем объемная влажность.

Степень уплотнения влияет на содержание воды. Уплотненный материал имеет более высокое объемное содержание воды, чем рыхлый материал. При уплотнении объем пустот (т.е. пор, частично заполненных водой) становится меньше, так как частицы грунта уплотняются


Когда частицы почвы сближаются друг с другом во время уплотнения, вода, связанная с частицами, разрыхляется и становится несвязанной свободной водой.Это приводит к увеличению диэлектрической проницаемости по мере увеличения количества несвязанной воды.

2.5.2. Традиционные лабораторные методы испытаний

Существует множество способов измерения гравиметрического содержания воды в лаборатории, но наиболее часто используемыми являются метод сушки в печи и метод измерения давления газа с карбидом кальция CaC 2 .

Самый простой метод определения гравиметрического содержания воды – метод сушки в печи. Образец почвы с естественной влажностью сначала взвешивают, а затем сушат в конвекционной печи при температуре 105°С ± 5°С.Время сушки зависит от различных параметров, таких как тип почвы, размер образца и свойства печи. Обычно достаточно 16-24 часов. Сушка должна продолжаться столько времени, сколько необходимо для достижения постоянного веса образца. После того, как образец был высушен, его снова взвешивают и рассчитывают гравиметрическое содержание воды по следующей формуле:

w = (m 1 – m 2 ) / (m 2 – m c ) * 100 = m w / m d * 100

где

w = содержание воды,
м 1 = масса контейнера + влажный образец,
м 2 = масса контейнера + сухой образец,
м c = масса контейнера,
м w = масса вода,
м d = масса сухого образца

Метод давления газа карбида кальция основан на том факте, что вода в образце почвы поглощается карбонатом кальция и образует газообразный ацетилен как продукт химической реакции.Давление газообразного ацетилена прямо пропорционально количеству ацетилена и, следовательно, количеству воды в образце. Влагосодержание, измеренное таким образом, также является гравиметрическим влагосодержанием.

Нет конкретных инструкций по измерению объемного содержания воды в лаборатории, но обычно измерение начинается с измерения точного объема образца, а затем сушки образца в печи, аналогичной гравиметрическому методу определения содержания воды.Это дает вес воды и вес заполнителя. После этого определяют плотность заполнителя различными методами и можно рассчитать объемное содержание воды, приняв плотность воды 1,0 г/см 3 .

2.5.3. Другие лабораторные и полевые методы испытаний

Содержание воды может быть измерено в лаборатории и в полевых условиях с использованием различных методов испытаний и инструментов. В настоящее время рефлектометрия во временной области (TDR) является наиболее популярным методом, используемым для измерения влажности почвы в полевых условиях.Другими методами, которые можно использовать для измерения содержания влаги в почве, являются емкостные датчики и георадар (GPR). Иногда используются ядерные датчики и ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Электропроводность также использовалась для измерения содержания воды, но на этот метод могут влиять температура и коллоидное состояние, и поэтому он ненадежен. Хорошими методами являются рефлектометр, датчики на основе емкости и георадар, каждый из которых измеряет диэлектрическую проницаемость материала, которая является функцией его объемного содержания.На основе частоты измерения, используемой в этих измерениях, можно сделать приблизительную оценку содержания свободной и связанной воды в материале. Эти методы описаны ниже.

Метод TDR пропускает электромагнитный импульс через почву и регистрирует результирующие изменения ее диэлектрической проницаемости (диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая проницаемость). Когда TDR используется для измерения содержания воды в мерзлом грунте, следует отметить, что значение диэлектрической проницаемости мерзлого грунта составляет приблизительно 4, а не 1, как предполагалось в некоторых испытаниях в прошлом.

Емкостные датчики можно использовать для измерения объемного содержания воды в почве путем измерения ее диэлектрической проницаемости. Датчики определяют, есть ли какие-либо изменения в содержании свободной воды в почве или агрегате, измеряя изменения емкости по сравнению с емкостью воздуха. Рабочая частота обычно составляет 50 – 100 МГц. Емкостные датчики можно использовать в почвах с более высоким содержанием солей, где нельзя использовать метод TDR. Для получения надежных измерений очень важно иметь хороший контакт между почвой и датчиком.Если измеряется содержание воды, датчики должны быть откалиброваны для конкретной почвы. Емкостные датчики рекомендованы проектом ROADEX для использования в испытаниях на всасывание труб для оценки чувствительности материалов основания к влаге и морозу, а также для тестирования стабилизаторов основания и химикатов для обработки.

Ссылка: Отчет Kolisoja & Vuorimies: Методы обработки материалов

Георадар

— это неразрушающий метод наземной съемки, который можно использовать при исследовании автомобильных и железных дорог, мостов, аэропортов, объектов окружающей среды и т. д.Его основным преимуществом является непрерывный профиль, который он обеспечивает над дорожными конструкциями и грунтами земляного полотна, и, как следствие, этот метод становится все более важным инструментом, особенно при структурной оценке дорог с низкой интенсивностью движения. Еще одним важным преимуществом дорожных обследований является то, что они не мешают другим транспортным средствам, использующим дорогу.

Метод основан на передаче коротких импульсов электромагнитной энергии через материалы с использованием воздушной или наземной антенны.Когда электромагнитная волна попадает на границу между веществами с различной диэлектрической проницаемостью, часть волны отражается обратно к поверхности и улавливается антенной приемника. Остальная часть волны либо распространяется на основное вещество, либо рассеивается в нескольких направлениях. Диэлектрическая проницаемость материалов может быть измерена с использованием различных методов георадарного зондирования, таких как WARR и CMP. Метод отражения воздушной антенны также может использоваться для обнаружения воды. Расположение влажных участков и местонахождение незамерзшей воды в мерзлых грунтах или дорожных сооружениях также можно определить по данным георадара.

2.6. Вода и термодинамика

2.6.1. Общие, термодинамические весы

Сезонные изменения оказывают большое влияние на поведение дорожных конструкций в районе Северной Периферии из-за изменения температуры грунта и объемного содержания воды. Морозо-оттаивающие процессы являются основной причиной дефектов дорог, и дело в том, что более половины повреждений дорожного покрытия на северных дорожных сетях приходится на весну. В самый слабый весенний период один-единственный грузовик может привести к значительным дорожным авариям.Чтобы понять процессы, лежащие в основе таких проблем, важно понимать некоторые основы термодинамики.

Дорога — это термодинамическая система, которая изменяет материал и энергию в зависимости от окружающей среды. Говорят, что система находится в термодинамическом равновесии, если она не меняется со временем. Условиями равновесия являются: температурный баланс, химический баланс и механический баланс. Дорожная конструкция, находящаяся под динамической транспортной нагрузкой и промерзающая зимой, оттаивающая и прогревающаяся летом, не подпадает под эти требования.И когда термодинамика дороги выходит из равновесия, вода является наиболее важным веществом, передающим силы для уравновешивания нестабильности.

2.6.2. Всасывающие свойства ненасыщенных грунтов и дорожных материалов

В почвах и несвязанных заполнителях с низким содержанием влаги всасывание создает напряжение между частицами почвы в поровой воде и увеличивает жесткость материала, что приводит к высокому значению модуля. Если содержание влаги затем увеличивается, всасывание уменьшается до тех пор, пока при высоком содержании воды создаваемое положительное поровое давление воды не снизит сопротивление материала остаточной деформации. Наиболее важными компонентами всасывания в механических характеристиках несвязанных дорожных конструкций и грунтов земляного полотна являются 1) всасывание матрикса, 2) осмотическое всасывание и, в районах с холодным климатом, 3) крио всасывание. Сумма всасывания матрикса и осмотического всасывания также называется «полным всасыванием».

Матричное всасывание в основном контролируется коэффициентом пустотности, размером пустот и количеством мелких частиц в материале, в то время как количество ионных соединений влияет на уровень осмотического всасывания. Хорошим примером всасывания на дорогах является то, как можно создать прочность на разрыв в материале покрытия гравийной дороги и улучшить его устойчивость к запылению за счет применения связующего вещества для пыли.Увеличение содержания мелких частиц в материале слоя износа увеличивает всасывание матрицы, а добавление в материал пылесвязывающего вещества (хлоридов) увеличивает осмотическое всасывание.

Криоотсасывание становится эффективным, когда температура почвы или дорожных материалов падает ниже 0°C. Криоаспирация не зависит от полной аспирации. Криоотсасывание — это сила, которая заставляет воду (если она имеется) течь к фронту замерзания, а затем формировать сегрегационный лед.

2.7. Подземные воды – капиллярная зона – промежуточная зона аэрации

Воду в дорожных сооружениях и грунтах земляного полотна можно разделить на две или три основные зоны, в которых термодинамические силы различны.Самая нижняя зона – это зона грунтовых вод, где поры материалов полностью насыщены водой. Уровень грунтовых вод разделяет ненасыщенную зону и насыщенную зону. Ненасыщенную зону также можно назвать «вадозной» зоной, а насыщенную зону можно назвать «фреатической» зоной.

Зону аэрации можно разделить на три зоны:

  • капиллярная зона (или капиллярная кайма),
  • промежуточная зона аэрации (зона адсорбционной воды) и
  • зона поверхностных вод.

Капиллярная зона расположена над уровнем грунтовых вод, и вода в капиллярной зоне вытягивается вверх от уровня грунтовых вод за счет всасывания матрикса. Как описано ранее, капиллярные силы (матричное всасывание) определяются распределением пор по размерам в материале, и капиллярный подъем будет тем больше, чем меньше размер пор. Толщина капиллярной зоны может варьироваться от нескольких сантиметров (как у крупнозернистых почв) до нескольких метров (как у мелкозернистых почв).

В зоне адсорбции/промежуточного аэрации вода удерживается силами всасывания. Когда поверхностный слой (тротуар) находится в хорошем состоянии и непроницаем, вода, удерживаемая в этой зоне, должна быть относительно стабильной с содержанием воды на уровне вместимости поля или близком к ней. В период ослабления весенних оттепелей или влажных периодов влажность может быть выше. При появлении трещин в дорожном покрытии вода стекает с дорожного покрытия через промежуточную аэрационную зону в капиллярную зону.

Зона поверхностных вод находится ближе всего к поверхности.Когда дорожное покрытие или слой износа находятся в хорошем состоянии, содержание воды в этой зоне должно быть относительно постоянным, близким к полевой пропускной способности или ниже в зависимости от атмосферных условий. Когда дорожное покрытие треснуло или повреждено, вода с дорожного покрытия может попасть в конструкцию дороги через трещины. В дождливые периоды водность поверхностной водной зоны может повышаться и даже становиться полностью насыщенной. ./p>

2.8. Что происходит, когда дорога/почва замерзает

Различные процессы и различные силы начинают преобладать в земле, когда температура падает ниже 0°C и вода в земле начинает замерзать.Первой замерзает вода в самых больших пустотах, заполненных водой; иначе говоря, свободная вода сначала замерзает при температуре от 0° до минус 0,5° С. В это время на фронте замерзания возникает большая сила криовсасывания. Он обладает способностью адсорбировать и улавливать молекулы воды довольно далеко под фронтом замерзания, если имеется свободная вода. Это может расширить поры и разрыхлить слои заполнителя. Когда этот материал впоследствии оттаивает, в слое образуется избыток воды, что делает его более слабым и, таким образом, чувствительным к остаточной деформации.

Мелкозернистые грунты имеют большую удельную поверхность и могут удерживать большое количество незамерзшей адсорбционной воды при температуре ниже 0°C. Ниже -0,5°С адсорбционная вода начинает замерзать и вода течет на фронт замерзания.

Демонстрация процесса замораживания при быстром падении температуры (например, -10°C). Поскольку замерзание происходит быстро, вода не успевает течь к фронту замерзания до того, как материал полностью замерзнет, ​​и в результате вода больше не может двигаться к фронту замерзания.В этом случае морозное пучение или морозное расширение будут довольно низкими.

Демонстрация процесса при медленном снижении температуры. Теперь замерзание длится долго и вода успевает дойти до фронта промерзания и нарастить сегрегационные льды (ледяные линзы). В этом случае величина морозного пучения или морозного расширения теперь высока.

Высота морозного пучения также частично зависит от температуры окружающей среды. При быстром понижении температуры, например до -10°С, ледяные линзы не успеют вырасти так сильно, как при медленном понижении температуры. Особенности почвы, влияющие на количество незамерзшей воды в земле: минералогические свойства почвы, солесодержание, ее зернистость, удельная площадь частиц почвы и поверхностное натяжение.

Ссылки, кроме информации и публикаций ROADEX, использованных в этой главе: Эндрю Доусон: Вода в дорожных конструкциях Д. Г. Фредлунд и Х. Рахарджо: Механика грунта для ненасыщенного грунта

компаний, занимающихся укладкой асфальта, должны работать после урагана Ирма – ARC Development


Ущерб от воды

Компаниям, занимающимся укладкой асфальта во Флориде, придется перестать работать, так как вода – главный враг бетона и асфальта, а также причина номер один для ремонта дорог.Ирма вылила тонну дождя и вызвала обширное наводнение в штате, что приведет к последующему ремонту дорог по всему штату.

В дополнение к ветру со скоростью более 100 миль в час, ураган Ирма сбросил так много воды, что дороги Флориды смогли приспособить развлечения, обычно ограниченные реками наших озер, такие как вейкбординг в Майами. Майами очень сильно пострадал, и компании, занимающиеся укладкой асфальта, будут протестированы.

Наводнение на дорогах было более обильным в юго-западных частях штата и на островах, и компании по укладке асфальта будут заняты в течение шести месяцев, потому что вода впитывается в землю и пористые породы под дорогами, ослабляя их целостность. и вызывая провалы.Проведенные исследования водонасыщенности и бетона подтвердили следующие факты о бетоне и асфальтобетонном покрытии:

  • Прочность бетона на сжатие снижается, когда он насыщен водой. В первую очередь это обусловлено абсорбционным действием воды, проявляющимся в ее расщепляющем действии в микротрещинах и микрообразованиях напряженного бетона. Но при прочих равных условиях, чем свежее бетон, тем ниже снижение прочности. Эффективность благоприятного влияния деформационного ограничения бокового расширения на прочность сжатого бетона в водонасыщенном состоянии ниже, чем в воздушно-сухом.
  • Если деформация бетона при растяжении сильно стеснена, как в сильно стесненных условиях действия бетона, то влияние водопоглощения на его прочность незначительно.
  • Ограничение расширения водонасыщенного бетона в подводных или омываемых водой трубопроводах в гидротехнических сооружениях, особенно в обделке тоннелей, может значительно повысить его прочность.

 

Дороги будут ослаблены из-за дождя, обрушившегося на ураган Ирма, поэтому будьте бдительны и осторожны во время вождения.Если ваши дороги или парковки нуждаются в ремонте или укреплении после урагана Ирма, или вам нужна лучшая компания по укладке асфальта, которая знает, как работать со стихиями и постоянно меняющимися ситуациями, чтобы построить долговечные дороги и парковки, мы можем помочь.

Моделирование и симуляция разрушения дорог с асфальтобетонным покрытием потоком и породой

Пористый асфальт представляет собой стандартный асфальт, построенный на накопительном слое заполнителя, который позволяет воде стекать через него и уменьшает ливневые стоки. Однако пористость пористого асфальта и накопительного слоя может быть эффективно уменьшена за счет улавливания взвешенных твердых частиц из воды или из-за повреждения асфальта. В этой статье мы представляем математическое моделирование и численное моделирование потока и повреждения дорог с пористым асфальтовым покрытием. Представлена ​​математическая модель для описания переноса мелких частиц двухфазным потоком в пористой среде. Рассмотрены корреляции плавучести, капиллярности и смешанных относительных проницаемостей, соответствующие системе смешанно-влажных сред.На протяжении всего этого исследования мы отслеживаем изменение свойств флюидов, таких как водонасыщенность, и свойств твердых тел, таких как пористость и проницаемость, из-за улавливания мелких частиц.

1. Введение

Водонепроницаемые дороги с асфальтовым покрытием летом могут накапливать значительное количество тепловой энергии. Накопленная тепловая энергия может быть передана речным водам во время стока. Кроме того, в результате колебаний температуры окружающего воздуха — суточной и сезонной, интенсивности солнечной радиации асфальтобетонного покрытия могут возникать значительные деформации асфальтобетонного покрытия за счет тепло- и массообмена между асфальтом и водой. С другой стороны, пористый (проницаемый, проницаемый или открытый) асфальт представляет собой стандартный асфальт с меньшим содержанием песка или мелких частиц, что позволяет воде просачиваться через него. Проницаемый асфальт, построенный на подушке для хранения заполнителя, уменьшает ливневые стоки. Помимо уменьшения стока, это эффективно задерживает взвешенные твердые частицы и отфильтровывает загрязняющие вещества из воды. Ливневая вода течет через асфальт к слою заполнителя из щебня и основанию, которое поддерживает асфальт, обеспечивая хранение и очистку стока.Использование пористого асфальта может потенциально сократить дополнительные расходы и потребление земли для традиционной инфраструктуры сбора, транспортировки и удержания ливневых стоков. По сравнению со сроком службы плотных асфальтобетонных дорог срок службы пористого асфальтобетона меньше [1]. Выпадение камней с дорожного покрытия, называемое растрескиванием, чаще всего считается доминирующим дефектом слоя износа пористого асфальта [2, 3]. Выкрашивание является началом крупных дефектов, таких как выбоины, потому что после того, как камень исчезнет, ​​окружающие камни будут следовать из-за отсутствия поддержки по крайней мере в одном направлении [4].Расползание также отрицательно влияет на функцию шумоподавления и сопротивление скольжению пористого асфальтобетонного покрытия. В течение срока службы поры, как правило, забиваются грязью, пылью или другими засоряющими агентами. Постановка переноса мелких частиц в двухфазном потоке в пористых средах экспериментально и численно изучалась в работах [5–7]. Повреждение пласта является распространенной проблемой при разработке коллектора. Частицы мигрируют через пористую среду, оседают на поверхности пор и захватываются в сужениях пор, уменьшая пористость и проницаемость породы.

Исследователи сделали много попыток предсказать эти явления экспериментально и численно; однако нет исследований, в которых рассматривается возможное снижение пористости и проницаемости. Таким образом, для того, чтобы сохранить эффективность пористого асфальта и его накопительного слоя, учет таких эффектов может привести к интересным результатам. В настоящей работе мы вводим моделирование и численное моделирование переноса мелких частиц в двухфазном потоке на дорогах с пористым асфальтовым покрытием.

2. Математическое моделирование

Основными уравнениями, описывающими течение двухфазного потока в пористой среде, являются уравнение сохранения массы и определяющее уравнение (закон Дарси).Двумерные основные уравнения могут быть записаны следующим образом: где насыщенность, а [м/с] скорость. обозначает смачивающую фазу (вода) и обозначает несмачивающую фазу (воздух). – пористость среды, – оператор расходимости. [м 2 ] — абсолютная проницаемость, [безразмерная] — относительная проницаемость, [кг  м 3 ] — плотность, [Па] — давление и ускорение свободного падения. это вязкость. Флюидонасыщенности для двухфазного потока связаны соотношением Полная скорость Суммируя уравнения насыщения для водной и масляной фаз, получаем Кроме того, складывая определяющие уравнения для каждой фазы (1a)–(2b) и подставляя в (5), мы получаем где – подвижность, – полная подвижность, . Для вывода уравнения давления подставим (6) в (5). Мы получаем Подстановка определяющего уравнения водной фазы (2a) и (2b) в (1a) и (1b) дает Следовательно, скорость воды можно записать как куда .

С другой стороны, разработана математическая модель для описания переноса мелких частиц двухфазным потоком в пористой среде. Предполагая, что мы имеем ряд интервалов размеров частиц в водной фазе, уравнение переноса для каждого интервала размеров частиц в водной фазе можно записать в виде куда .– коэффициенты дисперсии частиц в интервале размеров в водной фазе. – чистая скорость потери частиц в интервале размеров в водной фазе. Чистая скорость потери частиц может быть записана в виде [5–7] следующим образом: где – изменение пористости за счет выделения или удержания частиц интервала в водной фазе. – объем частиц интервального размера, находящихся в контакте с водной фазой на поверхности пор, в расчете на единицу объемного объема песчаника. – объем частиц интервального размера, захваченных в поровых каналах из водной фазы, на единицу объемного объема песчаника за счет закупоривания и кольматации. При критической скорости поверхностного осаждения происходит только удержание частиц, выше нее удержание и унос частиц происходит одновременно [8]. Модифицированная модель Грусбека и Коллинза для поверхностного осаждения выражается [5–7] следующим образом: где – коэффициенты скорости поверхностного удержания частиц в интервале . – коэффициенты скорости уноса частиц в интервале . является критической скоростью. Точно так же скорость захвата частиц в интервале равна где – константы блокировки порового канала.Пористость может измениться из-за осаждения частиц на поверхности пор или закупорки поровых каналов. Изменение пористости может быть выражено [5–7] следующим образом: где начальная пористость. Также изменение проницаемости из-за осаждения частиц на поверхности пор или закупорки поровых каналов может быть выражено следующим образом [5–7]: где — начальная проницаемость, — постоянная для просачивания флюида через закупоренные поры, — доля первоначальной площади поперечного сечения, открытая для потока, а значение показателя степени варьируется от 2. от 5 до 3,5. При транспортировке частиц, переносимых потоком жидкости в пористой среде, может происходить осаждение на поверхности пор и закупорка поровых каналов. Частицы, удерживаемые на поверхности пор, могут десорбироваться под действием гидродинамических сил, а затем, возможно, адсорбироваться на других участках поровых тел или захватываться в других поровых каналах.

3. Результаты и обсуждение

Чтобы получить физическое представление о рассматриваемой проблеме, мы считаем, что типичное поперечное сечение водопроницаемой дорожной одежды состоит из шести пористых слоев (рис. 1), которые можно упростить до одномерной системы. для расчетов.Взятый слой пористого асфальта составляет 15 см, слой колье составляет 20 см, слой фильтра составляет 30 см, слой фильтра составляет 8 см, слой резервуара составляет 10 см, и, наконец, природный материал является необязательным, поэтому мы считаем его 20 см. Верхнюю границу считаем входом взвеси водяных частиц. Так вода впитывается в пористый асфальт и вытесняет воздух, покидающий среду с той же границы. Такой тип течения в пористых средах называют противоточной пропиткой [9–12]. При противоточном впитывании как смачивающая, так и несмачивающая фазы протекают через одну границу притока-оттока.Поэтому полная скорость становится равной нулю, . Следовательно, уравнения течения могут быть записаны как Следовательно, Относительные проницаемости даны в терминах нормализованного насыщения смачивающей фазы , заданного как где и — положительные числа, — конечная относительная проницаемость для смачивающей фазы, а — конечная относительная проницаемость для несмачивающей фазы. Нормированное насыщение фазы смачивания определяется выражением где – неснижаемая водонасыщенность, – остаточная воздухонасыщенность.


Для капиллярного давления использовали общую зависимость где и — константы, представляющие входное давление для впитывания и дренажа соответственно. Константы и представляют собой индексы распределения пор по размерам для впитывания и дренирования соответственно.

Уравнение переноса для интервала частиц можно записать в виде Поверхностное осаждение частиц в интервале равно Скорость захвата частиц в интервале равна Начальные условия где – глубина, – начальная водонасыщенность.Граничные условия где – концентрация частиц во взвеси частиц на входной границе. Определяющие уравнения (17)–(23) решаются численно вместе с начальными и граничными условиями (24)–(25). Эффективный алгоритм используется для решения приведенного выше высоконелинейного параболического дифференциального уравнения в частных производных с одной пространственной переменной и временем. Метод Галеркина используется для пространственной дискретизации [13], а интегрирование по времени для полученного обыкновенного дифференциального уравнения выполняется с адаптивным шагом по времени.При расчетах использовалось 100 точек пространственной сетки, чего было достаточно для обеспечения приемлемой точности. Теперь рассмотрим взвесь частиц одного размера в водной фазе на входе со следующими параметрами [6, 7] м 2 /с. Значения концентрации частиц на входе составляют (без частиц), 0,0005 и 0,01. Остальные параметры модели: , , , , , , , , , и .

На рис. 2 показана зависимость водонасыщенности от безразмерного расстояния при различных временах впитывания и концентрациях частиц на входе.Примечательно, что концентрация частиц увеличивает водонасыщение, особенно после значительного времени набухания. Причем насыщенность водой увеличивается со временем впитывания.


Нормализованная концентрация частиц представлена ​​на рис. 3 в зависимости от безразмерного расстояния при различных концентрациях на входе и времени впитывания. Из этого рисунка видно, что концентрация частиц увеличивается по мере увеличения концентрации на входе для положительных .Из рисунка 3 можно наблюдать интересное явление, заключающееся в том, что концентрация увеличивается со временем, но после определенного времени впитывания концентрация частиц начинает уменьшаться со временем. Это можно объяснить увеличением скорости осаждения частиц на поверхности пор пористой среды. Для минуса верно обратное. Примечательно, что на рисунке 3 безразмерная концентрация становится больше 1, потому что концентрация частиц увеличивается за счет эрозии большего количества частиц из среды.С другой стороны, эталонной концентрацией была входная концентрация частиц, поступающих с водой извне.


На рисунках 4 и 5 показаны отношения проницаемости и пористости к безразмерному расстоянию при различных временах пропитки соответственно. И проницаемость, и пористость снижаются из-за осаждения частиц на стенках пор. Интересно отметить, что скорости снижения проницаемости и пористости зависят от проницаемости слоя среды.



4. Выводы

В этой статье мы представили численное моделирование и моделирование переноса частиц в двухфазном потоке на дорогах с пористым асфальтовым покрытием. Были проведены численные эксперименты для изучения этих явлений и изучения возможных изменений пористости и проницаемости. Мы обнаружили, что как проницаемость, так и пористость снижаются из-за осаждения частиц на стенках пор. Эти результаты могут помочь инженерам поддерживать эффективность пористого асфальта и его складского слоя путем поиска методов очистки, позволяющих избежать блокировки среды.

Благодарность

Авторы выражают благодарность Институту научных исследований и возрождения исламского наследия Университета Умм Аль-Кура за поддержку Проекта №. 43208015.

Влияние состава и крупности минеральных наполнителей на структуру битумного вяжущего

[1] Л.Гезенцвей Б., Горелышев А.М., Богуславский И.В., Королев И.В. Асфальтобетон дорожный. М.: Транспорт, 1985.

[2] П. В. Сахаров, О асфальтобетоне, Известия Российского общества материалоиспытаний. 1 (1914) 74.

[3] С.Ричардсон, Современное асфальтовое покрытие, J. Wiley and Sons, Нью-Йорк, (1907).

[4] Б. Радовский С. В. «Современные требования к скальному материалу для асфальтобетонных смесей в США». Дорожная техника. (2009) 74–85.

[5] ГРАММ.Wypych, Справочник по наполнителям, ChemTec Publishing, Торонто, (1999).

[6] С. С. Иноземцев, А. Н. Гришина, Е. В. Королев, Модель комплексного наномодификатора для асфальтобетона, Региональная архитектура и инженерия. 3 (2013) 15–21.

[7] Я.Ковалев Н. М. Межфазные контакты в битумно-минеральных системах и их упрочнение // Наука и техника. 5 (2014) 3–9.

[8] Р. Гебер, И. Кочерха, Л. А. Гёмзе, Влияние состава и гранулометрического состава на свойства известняковых и доломитовых битумных наполнителей, Материаловедческий форум. 729 (2012) 344–349.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.729.344

[9] Р.Мунианди, Э. Абуркаба, Л. М. Дж. Махди, Влияние типа минерального наполнителя и размера частиц на свойства битумного наполнителя и каменно-мастичных асфальтов, измеренные в лаборатории, Австралийский журнал фундаментальных и прикладных наук. 7(11) (2013) 475–487.

DOI: 10.24200/tjer.vol10iss2pp13-32

[10] М.Василевска, Д. Малашкевич, Н. Игнатюк Оценка различных заполнителей минеральных наполнителей для асфальтовых смесей, IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия. 245 (2017) 022042.

DOI: 10.1088/1757-899x/245/2/022042

[11] Р. Гебер, А. Симон, И. Кочерга, А. Бузимов, Микроструктурный и реологический анализ наполнителей и битумных мастик, Журнал физики: серия конференций. 790 (2017) 012009.

DOI: 10.1088/1742-6596/790/1/012009

[12] М.Лебедев С., Кожухова Н. И. Реологические характеристики битумных мастик в зависимости от состава и дисперсности наполнителя // Журнал физики: Серия конференций. 1045(1) (2018) 012026.

DOI: 10. 1088/1742-6596/1045/1/012026

[13] А.И. Траутвайн, В. В. Ядыкина, Е. С. Муленко, Исследование физико-механических свойств асфальтобетонных образцов на активированных минеральных порошках различного состава, Строительные материалы и изделия. 1(4) (2018) 44–50.

DOI: 10.34031/2618-7183-2018-1-4-44-50

[14] М. С. Лебедев, И. Л. Чулкова, Исследование реологических характеристик битумных композиций с различной золой-уносом, Вестник БГТУ им. В.Г. Шухов. 11 (2016) 47–52.

DOI: 10.12737/22365

[15] А.Р. Пасандин, И. Перес, Влияние минерального наполнителя на адгезию между заполнителями и битумом International, Journal of Adhesive and Adhesives. 58 (2015) 53–58.

DOI: 10. 1016/j.ijadhadh.2015.01.005

[16] Р.N. Traxler, Оценка минеральных порошков в качестве наполнителей для асфальта, Proc. доц. Технолог по укладке асфальта. 8 (1937) 60–67.

[17] Р.Xiong, L. Wang, X. Yang, F. Yang, Y. Sheng, B. Guan, H. Chen, Экспериментальное исследование родственных свойств асфальтовой мастики с активированной угольной пустой породой в качестве альтернативного наполнителя, International Journal of Pavement Research and Technology. 11 (2018) 725–732.

DOI: 10.1016/j.ijprt.2018.03.002

[18] ЧАС.Зиари, А.Х. Кораем, М. Хаджилоо, М. Нахаи, А. Размджоу, Х. Дивандари Оценка влияния порошка аморфного углерода на влагочувствительность и механическую стойкость асфальтобетонных смесей // Строительство и строительные материалы. 152 (2017) 182–191.

DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.06.036

[19] А.И. Траутвайн, В. В. Ядыкина, М. С. Лебедев, А. Е. Акимов, Предварительные исследования конверсии мела как минерального наполнителя асфальтобетонных смесей, Вестник БГТУ им. В.Г. Шухов. 6 (2018) 21–27.

DOI: 10.12737/article_5b115a5fca2155.86312327

[20] Б. М. Харрис, К. Д. Стюарт, Анализ минеральных наполнителей и мастик, используемых в каменной матрице асфальта, Журнал Ассоциации технологов укладки асфальта. 64 (1995) 54–95.

[21] В.Ядыкина В. Управление процессами формирования и качеством строительных композитов состоянием поверхности дисперсного сырья: монография, АСВ, Москва, (2009).

[22] А. М. Гридчин, В. В. Ядыкина, Д. А. Кузнецов, М. А. Высоцкая, А. В. Кузнецов, Особенности поверхностных свойств кислых минеральных материалов для асфальтобетона, Строительные материалы. 8 (2007) 56–57.

[23] Ю.Ковалев Н., Технология активации дорожных композиционных материалов (научно-практические основы), Белорусская энциклопедия, Минск, (2002).

[24] А. В. Хефер, Адгезия в системах битум-заполнитель и количественная оценка воздействия воды на адгезионную связь, доктор философии. диссертация, Университет A&M, США (2004 г.).

[25] А.Бхасин, Разработка методов количественной оценки сцепления битума с заполнителем и потери сцепления из-за воды, к.т.н. диссертация, Университет A&M, Техас, США (2006).

[26] Р. Тейлор, Поверхностные взаимодействия между битумом и минеральными наполнителями и их влияние на реологические свойства битумно-наполнительных мастик, доктор философии. диссертация, унив. Ноттингема, Великобритания (2007 г.).

DOI: 10.1201/9780203881200.ch52

[27] Б.Делапорт, Х. Ди Бенедетто, П. Чаверо и Г. Готье. Влияние ультрадисперсных частиц на линейную вязкоупругость мастик и асфальтобетонов, Протокол транспортных исследований. 2051 (2008) 41–48.

DOI: 10. 3141/2051-06

[28] ЧАС.Цю, X. Тан, С. Ши, Х. Чжан Влияние соотношения наполнитель-битум на характеристики модифицированного асфальтового раствора добавкой, Журнал современного транспорта. 21(1) (2013) 40–46.

DOI: 10.1007/s40534-013-0002-2

[29] М. К. Ляо, Дж. С. Чен, Г. Эйри, Характеристика вязкоупругих свойств мастик с битумным наполнителем, Азиатские исследования транспорта. 3(3) (2015) 312–327.

[30] ГОСТ 52129–2003 Порошки минеральные для асфальтобетонов и органоминеральных смесей.Технические условия, Госстрой России, Москва, (2004).

[31] В. Петропавловская Б., Новиченкова Т.Б., Белов В.В., Бурьянов А.Ф. Гранулометрический состав как критерий регулирования свойств дисперсных систем // Строительные материалы. 1 (2013) 64–65.

[32] Ю.В. Соколов, Г. И. Надыкто, Структура и свойства битумного вяжущего, Межвузовские труды «Применение цемента и асфальтобетонов в Сибири», СибАДИ, Омск (1982) 100–107.

[33] ГРАММ. И. Надыкто, В. Д. Галдина, В. С. Прокопец, Структура и свойства битумных вяжущих на основе минеральных наполнителей различной природы, Строительные материалы. 5 (2010) 32–35.

Испытание битума на чувствительность к воде (TSR) – инженеры-строители

  • Коэффициент прочности на разрыв битумных смесей указывает на их устойчивость к влаге и меру водочувствительности.
  • Повреждение битумных смесей влагой относится к потере эксплуатационных свойств из-за присутствия влаги.
  • Более высокое значение TSR указывает на хорошую устойчивость к влаге.
  • Чем выше значение TSR, тем меньше будет снижение прочности в условиях пропитки водой или тем более водостойким будет изделие.

ОБЛАСТЬ ИСПЫТАНИЙ:

  • Горячая смесь Заполнитель становится чувствительным в присутствии воды
  • Этот метод охватывает подготовку образцов и измерение изменения прочности на растяжение в результате воздействия насыщения водой
  • Вода приводит к тому, что вяжущее не прилипает к заполнителю. можно ожидать быстрого разрушения дорожного покрытия, если вяжущее не может прилипнуть к заполнителю. Это часто называют зачисткой.
  • Результаты могут быть использованы для прогнозирования долгосрочной восприимчивости асфальтобетонной смеси к расслоению и для оценки жидких добавок против расслоения, добавляемых к битумному вяжущему, или порошкообразных твердых веществ, таких как гашеная известь или портландцемент, которые добавляются к минеральному заполнителю.
  • Для предотвращения зачистки могут потребоваться добавки, такие как гашеная известь или жидкие химикаты против зачистки.
  • AASHTO T 283 — это метод испытаний, который можно использовать для определения возможности удаления материалов с материалов, а также для измерения эффективности добавок.
  • Испытание проводится путем уплотнения образцов до уровня воздушных пустот от шести до восьми процентов.
  • Затем образцы испытывают на косвенную прочность на растяжение путем нагружения образцов с постоянной скоростью и измерения усилия, необходимого для разрушения образца.
  • Прочность на растяжение кондиционированных образцов сравнивают с контрольными образцами для определения коэффициента прочности на растяжение (TSR).

Это испытание можно также проводить на стержнях, взятых из готового покрытия.

АППАРАТЫ:

ПОДГОТОВКА ПРОБ:

Для лабораторных смесей обычно используются образцы диаметром 150 мм и толщиной 63,5 мм. Смешанного материала достаточно, чтобы получилось как минимум восемь.

После смешивания смесь помещается в формы и распределяется толщиной около 25 мм. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры в течение 2 ± 0.5 часов. Смесь помещают в печь на 2 часа при 135±3°С и перемешивают каждые 60±5 минут для поддержания кондиционирования.

Потребуются некоторые эксперименты, чтобы найти правильное усилие уплотнения, которое даст 7 ± 0,5 процента воздушных пустот. Образцы должны быть уплотнены
в соответствии с ASTHO T312. После извлечения образцов из форм их выдерживают при комнатной температуре в течение 24 ± 3 часов.

ОЦЕНКА И ГРУППИРОВКА ОБРАЗЦОВ:

После отверждения проводятся следующие испытания и измерения каждого образца:

1.Максимальный удельный вес (Гмм).

2. Толщина (t) и диаметр (D).

3.Насыпной удельный вес (Gmb). Объем (Е) образцов определяют путем вычитания веса образца в воде из веса насыщенного сухого вещества на поверхности.

  • Определяется процентное содержание воздушных пустот (Па). После определения образцы разделяют на две подгруппы, по крайней мере, по три образца в каждой, так что средние воздушные пустоты двух подгрупп примерно равны.
  • Для тех образцов, которые будут подвергаться вакуумному насыщению, циклу замораживания и теплой воде
  • цикл замачивания, объем воздушных пустот (Va) в кубических сантиметрах рассчитывается следующим образом:

Ва=Па*Э/100

где:
Va = объем воздушных пустот, кубические сантиметры
Pa = процент воздушных пустот
E = объем образца, кубические сантиметры

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ:

  • По окончании периода отверждения сухой образец заворачивают в прочный пластиковый пакет. Затем образцы помещают в водяную баню с температурой 25 ± 0,5°C на 2 часа ± 10 минут при минимальном уровне воды 25 мм над их поверхностью.
  • Определяют массу насыщенного образца с сухой поверхностью после частичного вакуумного насыщения (B1).
  • Объем поглощенной воды (J1) в кубических сантиметрах определяется по следующему уравнению

J1 = B1 – А

где:
J1 = объем абсорбированной воды, кубические сантиметры
B1 = масса насыщенного, сухого с поверхности образца после частичного вакуумного насыщения, г
A = масса сухого образца на воздухе, г

Степень насыщения (S1) определяется путем сравнения объема абсорбированной воды (J1) с объемом воздушных пустот (Va) по следующему уравнению:

S1=(100*J1)/Ва

где;
S1 = степень насыщения, проценты

If S1 Кондиционирование от 70 до 80 процентов замораживанием

<70 процентов вакуумная процедура с использованием большего вакуума и/или времени повторяется

>80 % образца считается поврежденным

Для образцов с насыщением от 70 до 80 процентов каждый образец оборачивается пластиковой пленкой, такой как Saran Wrap, и помещается в пластиковый пакет, содержащий 10 ± 0. 5 мл воды и запечатаны. Пластиковые пакеты помещают в морозильную камеру при температуре 0±5°F (-18±3°C) на 24±1 час. Уровень воды над поверхностью образцов должен быть не менее 25 мм.

После помещения образцов в водяную баню с каждого образца снимают полиэтиленовый пакет и пленку.

После 24 ± 1 часа пребывания в водяной бане образцы извлекают и помещают в водяную баню при 25 ± 0,5°C на 2 часа ± 10 минут. Уровень воды над поверхностью образцов должен быть не менее 25 мм.

ТЕСТИРОВАНИЕ:

Образец вынимают из ванны, определяют его толщину (t1) и затем кладут на бок между опорными плитами испытательной машины. Между образцом и опорными плитами помещают стальные нагрузочные планки. К образцу прикладывают нагрузку, сжимая несущие пластины вместе с постоянной скоростью 50 мм в минуту.

Максимальная нагрузка регистрируется, и нагрузка продолжается до тех пор, пока образец не расколется. Машину останавливают и образец разламывают по трещине для наблюдения. Приблизительную степень повреждения влагой оценивают по шкале от 0 до 5, где 5 соответствует наибольшему износу.


СТОЛ НАБЛЮДЕНИЯ:

РАСЧЕТЫ:

Прочность на растяжение рассчитывается по следующей формуле:
St=2000P/πtD

где:
St = предел прочности при растяжении, кПа
P = максимальная нагрузка, Ньютон
t = толщина образца, мм
D = диаметр образца, мм

Коэффициент прочности на растяжение рассчитывается следующим образом:

Коэффициент прочности на растяжение (TSR) = S2/S1

где:
S1 = средняя прочность на растяжение сухой части, (кПа)
S2 = средняя прочность на растяжение кондиционированной части, (кПа)

Значения предела прочности при растяжении (St) могут быть использованы для оценки относительного качества битумных смесей в сочетании с лабораторным составом смесей, испытаниями и для оценки устойчивости к растрескиванию.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РЕЗУЛЬТАТ:

  1. Прочность на растяжение может быть улучшена за счет использования добавок, так как присутствие добавок в битумной смеси усиливает связь между заполнителем, обеспечиваемым вяжущим, и в результате смеси имеют самую высокую жесткость.
  2. Прочность на растяжение увеличивается по мере увеличения содержания добавки, достигает максимума, а затем снижается.
  3. Содержание воды, содержание органического вещества являются основными факторами, влияющими на прочность на растяжение заполнителей.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Минимальное значение TSR, установленное AASHTO T283, составляет 70 %

Подпишитесь и смотрите технические видеоролики, связанные с гражданским строительством, на нашем канале YouTube

  1. Лос-Анджелес Испытание на истирание агрегатов
  2. Определение точки размягчения битума
  3. Определение содержания битума

Нравится:

Нравится Загрузка…

Связанные

Расчет пористых асфальтобетонных смесей методом CAVF

Abstract : Чтобы согласовать противоречие между долговечностью и дренируемостью пористых асфальтобетонных смесей, метод заполнения пустот крупным заполнителем (CAVF) введен в расчет пористых асфальтобетонных смесей. Объемная относительная плотность используется в качестве меры для оценки эффекта уплотнения, а температура, при которой уплотняемый образец достигает максимальной объемной относительной плотности, выбирается в качестве оптимальной температуры уплотнения.При этой температуре моделируется образец пористой асфальтобетонной смеси и проверяются ее свойства, такие как водостойкость, устойчивость к высоким температурам, водопроницаемость, сопротивление скольжению. Результаты испытаний показывают, что принятие температуры, при которой уплотняемый образец достигает максимальной объемной относительной плотности, является разумным выбором в качестве оптимальной температуры уплотнения. При этом водостойкость, термостойкость, водопроницаемость и сопротивление скольжению разработанной пористой асфальтобетонной смеси превышают требования технических условий.Разработанная смесь показывает хорошую стабильность даже при высокой температуре 70℃. Это открытие доказывает, что метод CAVF имеет преимущества при использовании для расчета асфальтобетонных смесей со структурой межстыкового каркаса.

Ключевые слова: дорожное строительство пористая асфальтобетонная смесь заполнение пустот крупным заполнителем температура уплотнения проницаемость

1. Введение

Пористость пористых асфальтовых покрытий велика, и внутри слоя дорожной конструкции существуют взаимосвязанные пустоты.Осадки стекают не только с этих покрытий по горизонтали, но и из пересекающихся пустот в слоях. Следовательно, пористые асфальтовые покрытия обладают хорошей дренажной способностью и сопротивлением скольжению, что повышает безопасность вождения [1, 2] . Хотя в разных странах были предложены различные конструкции пористых асфальтобетонных смесей, каждая из существующих конструкций имеет недостатки. Одной из наиболее заметных проблем является отсутствие единого расчетного показателя минерально-агрегатного состава. Пористая асфальтобетонная смесь состоит из крупных заполнителей в качестве основного компонента и мелких заполнителей в качестве второстепенного компонента. Эти заполнители придают смеси типичную открытую, градуированную, каркасно-пористую структуру. Расчетная пористость пористых асфальтобетонных смесей в основном зависит от градации крупного заполнителя. Существующие методы расчета градации в основном применимы к плотным градациям или плотным каркасным конструкциям, но структура и принцип формирования прочности различаются между пористыми и обычными плотными градациями асфальтобетонных смесей. Отличаются также тип и количество вяжущего, природа и градация заполнителей и т.д.Следовательно, технический индекс обычных асфальтобетонных смесей может быть неприменим к пористым асфальтобетонным смесям.

Важнейшим методом проектирования пористых асфальтобетонных смесей является использование крупных заполнителей различных размеров. Только когда крупные и мелкие заполнители обладают разумной структурой и разумно сочетаются, можно достичь стабильной структуры скелета минерального заполнителя и идеальной пористости; эти стабильная структура скелета минерального заполнителя и идеальная пористость удовлетворяют требованиям идеального характера смеси и дренажа структур [3] . Принцип конструкции хорошо подходит для заполнения пустот крупным заполнителем (CAVF). На этом основании и в соответствии со структурной особенностью пористых асфальтобетонных смесей метод расчета КАВФ был внедрен в расчет состава поризованных асфальтобетонных смесей для гармонизации конфликта между долговечностью и дренажной способностью.

2 основы CAVF

CAVF был предложен профессором Сяонин Чжаном в 1990-х годах. Конструктивные идеи CAVF заключаются в проверке пористости минеральных заполнителей в основном скелете, расчете объема пустот и приравнивании суммарного объема мелких заполнителей, асфальта, минерального порошка и расчетных пустот асфальтобетонной смеси к объему пустот. основного каркаса для подтверждения количества мелких заполнителей и асфальта.Другими словами, асфальтовый раствор, состоящий из мелких заполнителей и асфальта, используется в качестве наполнителя для заполнения пустот основного каркаса и предотвращения помех от асфальтового раствора. Чтобы избежать помех заполнителя, мелкие заполнители не должны быть слишком большими, а объем непрерывной сортировки должен быть небольшим. Благодаря этому методу проектирования заполнитель может быть успешно сблокирован, а пустоты основного каркаса могут быть полностью заполнены асфальтовым раствором; следовательно, характеристики асфальтобетонной смеси могут быть значительно улучшены за счет сочетания принципов блокировки и заполнения [4-5] .Соотношение крупного и мелкого заполнителей контролируют по формуле

$ {{\ mathit {q}} _ {\ text {c}}} \ text {+} {{\ mathit {q}} _ {\ text {f}}} \ text {+} {{\ mathit {q }}_{\text{p}}}\text{=100}\% \text{,} $ (1)
$ \frac{{{\matit{q}}_{\text{c}}}}{\text{100}{{\mathit{\gamma}}_{\text{s}}}}\text{( } \ mathit {VC} {{\ mathit {A}} _ {\ text {DRC}}} \ text {-} {{\ mathit {V}} _ {\ text {V}}} \ text {) = } \ frac {{{\ mathit {q}} _ {\ text {f}}}} {{{\ mathit {\ gamma}} _ {\ text {f}}}} \ text {+} \ frac { {{\ mathit {q}} _ {\ text {p}}}} {{{\ mathit {\ gamma}} _ {\ text {p}}}} \ text {+} \ frac {{{\ mathit {q}}_{\text{a}}}}{{{\mathit{\gamma}}_{\text{a}}}}, $ (2)

где q c , q f , q p — процент качества минерального заполнителя, мелочи, мелкого заполнителя и крупного заполнителя соответственно; q a – содержание асфальта; VCA DRC обозначает пустоты в крупном заполнителе; V V – объем воздушных полостей; γ s – насыпная плотность крупного заполнителя; γ f , γ p – кажущаяся плотность мелкого заполнителя и минеральной мелочи соответственно; γ a – относительная плотность асфальта.

В этом методе расчета изначально предполагается q a , q p и V V . Затем мы рассчитываем и анализируем q c , q f , используя VCA смесь VCA DRC в качестве эталона грубых заполнителей. Принимая во внимание влияние пустот минерального заполнителя ( ВМА ) и поглощающего заполнитель асфальта на характер смеси [6] , улучшили КАВФ за счет использования коэффициента интерференции α =1.0~1,2 для представления уровня вмешательства в скелет крупного заполнителя и предложил новый стандарт скелета крупного заполнителя VCA смесь αVCA min . Метод проектирования в текущей работе основан на улучшенном CAVF.

3 Сортовой состав смеси 3.1 Сырье Использовался модифицированный асфальт высокой вязкости марки

, основные технические показатели которого приведены в таблице 1. В качестве заполнителя использовали диорит, а в качестве минеральной мелочи использовали обычный известняк. Технические показатели этих материалов соответствуют требованиям качественных дорог.

Таб. 1 Технический индекс высоковязкого модифицированного асфальта

Тестовые элементы Стандартное требование Результаты тестирования
Пенетрация (25 ℃, 100 г, 5 с, 0.1 мм) ≥40 50
Пластичность (15 ℃, 5 см/мин, см) ≥50 > 100
Температура размягчения, ℃ ≥80 90
Плотность (25 ℃, г/см 3 ) 1,03
Температура вспышки (℃) ≥260 320
Динамическая вязкость (60 ℃, Па·с) ≥20 000 96 000
Кинематическая вязкость (135 ℃, Па·с) ≤4 3. 6
Прочность (25 ℃, Н·м) ≥20 31.12
Прочность (25 ℃, Н·м) ≥15 22,78
RTFOT, 163 ℃, 85 мин Потеря качества (%) ≤±1,0 0,2
Коэффициент проникновения (%) ≥65 81
3.2 Дизайн оценок

С учетом толщины пористого асфальтобетонного покрытия максимальная крупность смеси составила 13,2. Исследования показали, что наиболее существенное влияние на пористость оказывает количество крупного заполнителя. Пористость увеличивается на 3% при увеличении количества крупного заполнителя на 5%. В предыдущем исследовании, когда крупный заполнитель имел размер 4,75-9,5 мм и когда скорость прохождения через сито 4,75 мм была равна или ниже 15%, между камнями в заполнителе асфальтобетонной смеси существовало пространство, и это пространство увеличило взаимосвязанную пористость асфальтобетонной смеси [7] . Ключевым фактором, влияющим на пористость пористой асфальтобетонной смеси, была пора сита 2,36 мм. Пористость и взаимосвязанная пористость пористой асфальтобетонной смеси уменьшались при увеличении скорости прохождения через сито 2,36 мм. При достижении проектной пористости 20–22 % процент прохождения через сито 2,36 мм составлял 12–15,4 %. Что касается пылевого затора, следует использовать верхнее предельное значение [8-9] .

На однородность распределения пустот влияет доля крупного заполнителя.Когда заполнитель 4,75-9,5 мм составляет большую и соответствующую пропорцию, пустоты небольшие по размеру, но большие по количеству, и мелкий заполнитель может равномерно заполнить эти небольшие пустоты; таким образом, пустоты и заполнитель могут быть распределены равномерно, что способствует формированию силы сцепления и встроенной силы сжатия [9] . Исходя из этого, целевая пористость в этом исследовании была установлена ​​на уровне 22%, и были разработаны три группы градации. Скорость прохождения через сито с размером пор 2,36 мм составила 11%, 13% и 15%.5%. Состав градации показан в таблице 2, исходное содержание асфальта составляло 4%. Согласно ссылке [10], начальная температура нагрева заполнителя была установлена ​​равной 190 ℃, температура нагрева асфальта составляла 170 ℃, температура смешивания производства образцов Маршалла составляла 175 ℃, а коэффициент интерференции составлял α = 1,1. . Результат расчета трех групп градации смеси показан в таблице 3.

Таб.2 Суммарная градация

Размер сита (мм) 13,2 9,5 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 0,075
Прохождение
(%)
градация 1 95 70 15 11 11 8 6 5 4
Степень 2 95 70 15 13 13 9 7 5 4
Степень 3 96 64. 5 17,2 15,5 12,9 10,2 8,5 6,8 5

Таб. 3 Результаты расчета смеси

Тип градации Воздушные пустоты (%) VCA смесь (%) VCA мин (%) В до (%)
Класс 1 21.7 36,27 37,54 6,7
Степень 2 20,5 37,63 39,29 7,14
Степень 3 19,3 35,22 36,28 10,68

Как показано в таблице 3, пористость в градации 1 была наиболее близкой к заданной пористости. Таким образом, для дальнейшего исследования в данной работе была выбрана Градация 1. Количество крупных и мелких заполнителей составило 86% и 10% соответственно, а количество минеральной мелочи – 4%. Верхним пределом оптимального соотношения битум-заполнитель было нетекучее количество асфальта, что было подтверждено испытанием на дренирование вяжущего. Нижний предел представлял собой нерассеивающее количество асфальта, которое было подтверждено тестом рассеяния Кантабро. Идеальное количество асфальта было подтверждено путем объединения результатов испытаний Маршалла.Испытания проводились с использованием пяти соотношений битума и заполнителя: 3,6%, 4%, 4,4%, 4,8% и 5,2%.

Испытания показали, что при соотношении асфальта и заполнителя 3,6% поверхность заполнителя была сухой. При формировании образцов Маршалла вся смесь помещалась в модель путем наклеивания на чашу с мешалкой. С увеличением соотношения асфальт-заполнитель поверхность заполнителя становилась все более влажной. Когда отношение асфальта к заполнителю превышает 4. 4%, после перемешивания на дне поддона наблюдали текучесть асфальтового раствора, что затрудняло формование образцов Маршалла. Весь заполнитель не мог быть помещен на мешалку в модель Маршалла, хотя мы были очень осторожны. На чаше мешалки всегда присутствовала текучая масса асфальтового раствора, что влияло на результат испытаний. Результат теста показан на рисунках 1 и 2.

Инжир.1 Взаимосвязь между потерями на рассеяние Кантабро и соотношением асфальт-заполнитель
Рис. 2 Взаимосвязь между потерями вяжущего на дренаж и отношением битума к заполнителю

Согласно результатам испытаний, соотношение асфальта и заполнителя удовлетворяло потерям на дренаж вяжущего, которое составило 3. 7%-4,8%. Соотношение также удовлетворяло потерям на рассеяние Кантабро, которые составляли 4%-5,2%. Стабильность смеси по Маршаллу во всех пяти группах соответствовала стандартному требованию. Таким образом, было подтверждено, что оптимальное соотношение асфальт-заполнитель составляет 4,1%.

3.3 Температура перемешивания смеси и уплотнения

Температура смешивания и уплотнения является важным фактором, определяющим расчетный результат соотношения пористых асфальтобетонных смесей и влияющим на характеристики дорожного покрытия из пористых асфальтобетонных смесей.В настоящее время для высоковязкого модифицированного асфальта, используемого для образования пористых асфальтовых смесей, не существует эффективного метода подтверждения температуры его смешивания. Большинство методов основаны на опыте. Объективно, асфальт может обеспечить достаточную смазку и может легко уплотнять заполнители при разумной температуре. При соответствующей температуре уплотнения асфальт может обеспечить достаточную цементацию и может легко консолидироваться для достижения наилучшего эффекта уплотнения, не оказывая неблагоприятного воздействия на характеристики асфальта. Исходя из этого, мы попытались определить разумный метод подтверждения температуры смешивания пористых асфальтобетонных смесей с помощью испытания на уплотнение смеси. Образцы Маршалла формовали при различных температурах смешивания и прессования, а объемный удельный вес образцов Маршалла измеряли объемным методом. Затем была подтверждена наилучшая температура уплотнения как температура, при которой объемный удельный вес уплотненных образцов был максимальным.

Температура нагрева заполнителя составляла 190 ℃, а температура нагрева асфальта составляла 170 ℃.Смесь перемешивали при пяти температурах смешивания 170, 175, 180, 185 ℃ и 190 ℃ и уплотняли с образованием образцов Маршалла при температурах 160, 165, 170, 175 и 180 ℃ соответственно. Во время испытания, за исключением температуры смешивания и уплотнения, другие переменные были одинаковыми. Результаты испытаний на объемный удельный вес и пористость образцов представлены на рисунках 3 и 4.

Инжир. 3 Зависимость насыпного удельного веса смеси от температуры уплотнения

Рисунок 3 показывает, что объемный удельный вес не увеличивается монотонно с увеличением температуры уплотнения. Максимальное значение можно увидеть на диаграмме. При определенной температуре объемный удельный вес увеличивается с температурой уплотнения. Когда температура достигала определенного значения, объемный удельный вес достигал пикового значения и впоследствии уменьшался с увеличением температуры уплотнения.Причина заключалась в том, что модифицированный асфальт с высокой вязкостью изменялся с изменением температуры. Вязкость высоковязкого модифицированного асфальта уменьшалась при повышении температуры. Когда температура достигала определенного значения, скорость изменения постепенно снижалась до нуля.

Основным фактором, влияющим на эффект уплотнения, было связывающее действие и смазывание битумного вяжущего. Эффект связывания облегчил формирование асфальтовой смеси без рассыпания, а смазка уменьшила трение между частицами заполнителя и облегчила их перемещение. При определенной температуре асфальтовое вяжущее проявляет хорошие связывающие и смазывающие свойства; трение между частицами заполнителя было слабым, а смазывание сильным, благодаря чему асфальтобетонная смесь достигла высокой плотности. Однако при повышении температуры до определенного уровня скорость снижения вязкости асфальта уменьшалась, а смазывание оставалось прежним. Между тем, из-за избыточной температуры вязкость асфальтового раствора значительно снизилась. Потеря асфальтового раствора произошла из-за текучести, что привело к затрудненному уплотнению.Следовательно, плотность уменьшилась.

В заключение, выбор температуры, при которой объемный удельный вес был максимальным, является разумным в качестве оптимальной температуры уплотнения. Температура уплотнения, соответствующая максимальному объемному удельному весу на рисунке 3, составляет 170 ℃, а соответствующая температура смешивания составляет 180 ℃. Таким образом, для пористой асфальтобетонной смеси в этом исследовании было подтверждено, что температура смешивания составляет 180 ℃, а температура уплотнения определена как 170 ℃. Асфальтовая смесь формировалась при этой температуре.

4 Тест на природу смеси

Тестирование было проведено на различных типах природы, чтобы определить, подходит ли дизайн смеси. Несоответствующие проекты проводились повторно до тех пор, пока они не удовлетворяли требованиям. Пористая асфальтобетонная смесь, разработанная в этом исследовании, в основном применялась в Южном Китае. Южный Китай характеризуется мегатермическими и дождливыми днями, жаркими летом и теплыми зимой.Высокая температура держится долго. Самая высокая температура воздуха может достигать 42 ℃, а максимальная температура дорожного покрытия может достигать 70 ℃. Январь — самый холодный месяц со средней температурой воздуха 10 ℃. Таким образом, основная оценка пористой асфальтобетонной смеси в этом исследовании была сосредоточена на водостойкости, высокотемпературной стабильности и проницаемости.

4.1 Исследование стабильности на воде

Повреждение водой является одним из основных ранних повреждений асфальтовых покрытий в Китае. Пористые асфальтобетонные смеси обычно строят в дождливых районах, и их основная функция – дренаж. Осадки могут стекать не только с дорожного покрытия, но и из сквозных пустот в слоях смеси. По сравнению с другими покрытиями пористые асфальтовые покрытия более серьезно подвержены влиянию окружающей среды, и вероятность эрозии от воды выше. Поэтому водостойкость является важным показателем пористых асфальтобетонных смесей.

В настоящее время в Китае стандартными испытаниями на устойчивость асфальтобетонных смесей к воде являются иммерсионный тест Маршалла и сплит-тест замораживания-оттаивания.Обычно стабильность асфальта в иммерсионном тесте Маршалла может соответствовать стандартному требованию. Поэтому в качестве нового стандарта был предложен вакуумный водонасыщенный тест Маршалла. В соответствии с этим методом образцы в этом исследовании подвергались вакуумному насыщению, а затем погружались в водяную баню с термостатом при 60 ℃ на 48 часов. Учитывая, что образцы были помещены в холодную воду, а количество воды было большим, образцы значительно расширились при помещении в горячую воду; большая часть устойчивости была потеряна, что свидетельствовало о лучшей устойчивости асфальтобетонной смеси к водной эрозии [11] . Таким образом, водостойкость пористой асфальтобетонной смеси была проверена с помощью иммерсионного теста Маршалла, вакуумного водонасыщенного теста Маршалла и сплит-теста замораживание-оттаивание. Результаты испытаний приведены в таблице 4.

Таб. 4 Результаты испытаний на устойчивость к воде

Тип теста Результат тестирования Требование стандарта
Остаточная устойчивость при погружении (%) 96.7 ≥85
Остаточная стабильность при вакуумном водонасыщении (%) 92,2
Коэффициент прочности при замораживании-оттаивании (%) 90,9 ≥80

По результатам испытаний в таблице 4 три показателя достигли 90% и выше, что свидетельствует об очень хорошей водостойкости разработанной смеси. Основной причиной стал высоковязкий модифицированный асфальт. Мы также обнаружили, что водостойкость нескольких образцов, погруженных на 48 ч, была лучше, чем у образцов, погруженных на 0,5 ч. Остаточная стабильность и прочность на раскол при замораживании и оттаивании водонасыщенных образцов явно не снижались. Первой причиной может быть высокая прочность высоковязкого модифицированного асфальта, по сравнению с которым повреждения от погружения, водонасыщения и замораживания-оттаивания были незначительными. Во-вторых, пористость и поперечная пористость пористой асфальтобетонной смеси были большими, и пустоты не могли быть водонасыщенными.Таким образом, эффект вакуумного насыщения не был очевиден.

4.2 Высокотемпературная стабильность

Для температуры в Южном Китае, помимо стандартного теста на отслеживание колес при 60 ℃, в этом исследовании для сравнения также было проведено испытание на отслеживание при 70 ℃. Испытуемое колесо двигалось вперед и назад 42 раза в минуту. Давление колеса составляло 0,7 МПа, а размеры образцов составляли 300 мм × 300 мм × 50 мм. Результаты испытаний представлены в таблице 5.

Таб. 5 Результаты испытаний на высокотемпературную стабильность

Температура испытания 60 ℃ 70 ℃
45 мин прогиба 1,205 2,862
60-минутное отклонение 1,291 3,023
Динамическая стабильность (раз/мм) 7 326 3 913
Требование стандарта ≥3 000

Согласно таблице 5, высокотемпературная стабильность пористой асфальтобетонной смеси соответствовала требованиям стандарта.Динамическая устойчивость явно снижалась с повышением температуры. Динамическая устойчивость при 70 ℃ составила 53,4% от таковой при 60 ℃, а прогиб за 60 мин был в 2,34 раза больше, чем при 60 ℃. Таким образом, вклад высокой температуры в образование колеи на асфальтовом покрытии был велик. Температура в Южном Китае очень высока, поэтому стабильность при высоких температурах является важным показателем. Хотя динамическая стабильность быстро снижалась при повышении температуры с 60 ℃ до 70 ℃, асфальтобетонная смесь по-прежнему хорошо проявляла себя с высокотемпературной стабильностью при 70 ℃.Динамическая устойчивость составила 3 ​​913 раз/мм, что может быть связано со следующим: пористая асфальтобетонная смесь имела хорошо залегающую каркасную структуру, а модифицированный асфальт имел высокую вязкость.

4.3 Проницаемость

Основная функция пористой асфальтобетонной смеси – дренажная, что тесно связано с водопроницаемостью смеси. Коэффициент проницаемости обычно используется для измерения проницаемости асфальтобетонных смесей.Основным методом измерения коэффициента проницаемости в Китае и за рубежом является испытание на постоянный напор и испытание на проницаемость при падающем напоре. Испытание на проницаемость падающим напором подходит для измерения материалов с плохой проницаемостью и небольшой скоростью потока, а коэффициент проницаемости обычно составляет менее 0,001 см/с. Испытание с постоянным напором подходит для измерения материала с высокой проницаемостью, а коэффициент проницаемости обычно превышает 0,01 см/с [12] . Пористая асфальтовая смесь в этом исследовании представляла собой типичную пористую среду с высокой проницаемостью, поэтому в этом исследовании применялся тест постоянного напора.Ссылаясь на метод, описанный в ссылке [13], стандартные образцы Маршалла без извлечения из формы непосредственно использовались для проверки коэффициента проницаемости. Результаты испытаний приведены в таблице 6.

Таб. 6 Результаты испытаний на просачивание

Тип теста Результат теста Требование стандарта
Коэффициент пустотности (%) 21. 6 22±2
Соотношение пустот (%) 17,2
Коэффициент проницаемости (см/с) 0,153 > 0,01

Согласно таблице 6, коэффициент пористости смеси и коэффициент проницаемости были большими, что указывало на то, что пористая асфальтобетонная смесь обладала сильной проницаемостью.Определенное количество воды с дорожного покрытия может быть со временем слито, поэтому строительство пористого дорожного покрытия в дождливой зоне может улучшить условия вождения и безопасность вождения.

4.4 Сопротивление скольжению

Сопротивление скольжению пористой асфальтобетонной смеси оценивали по глубине текстуры, измеренной методом песчаных пятен, и BPN, измеренному портативным измерителем сопротивления скольжению маятникового типа. Результаты испытаний приведены в таблице 7.

Таб.7 Результаты испытаний на сопротивление скольжению

Тестовый проект Результат теста Требование стандарта
Глубина текстуры (мм) 2,18 ≥0,55
Коэффициент трения (БПН) 73,63 ≥46

Согласно таблице 7, глубина текстуры и коэффициент трения пористой асфальтобетонной смеси превышают стандартные требования, что свидетельствует о том, что разработанная пористая асфальтовая смесь имеет хорошие макросвойства поверхности и сильное сопротивление скольжению.

Таким образом, все показатели разработанной пористой асфальтобетонной смеси превышают требования стандарта. Было продемонстрировано превосходство асфальтобетонной смеси со встроенной каркасной структурой, разработанной CAVF.

5. Вывод

Выводы следующие:

(1) Для современных основных методов, в которых подтверждение температуры смешивания и уплотнения зависит от опыта, был предложен метод выбора температуры, при которой объемный удельный вес был максимальным, как наилучшей температуры уплотнения.Испытания показали, что температура уплотнения, подтвержденная этим методом, приемлема.

(2) Водостойкость, устойчивость к высоким температурам, водопроницаемость и сопротивление скольжению пористой асфальтобетонной смеси, разработанной CAVF, превысили стандартные требования. Даже при температуре 70 ℃ стабильность смеси оставалась хорошей. Было доказано превосходство асфальтобетонной смеси со встроенной каркасной структурой, разработанной CAVF. Этот метод предоставляет новые средства для разработки пористых асфальтобетонных смесей.

Пористый асфальт

и сегментное проницаемое покрытие

В этой статье мы сравниваем сегментное проницаемое покрытие с пористым асфальтом. Мы охватываем соответствующий фон каждого типа дорожного покрытия, состав, детали конструкции, техническое обслуживание, стоимость и долговечность.

По мере строительства новых зданий пространство, отведенное под растительность, уменьшается. Как следствие, круговорот воды нарушается, вызывая новые наводнения, эрозию, образование отложений и общее загрязнение.

В этом видеоролике рассказывается о проблемах, вызванных расползанием городов, и о том, как проницаемое дорожное покрытие является хорошим решением для управления ливневыми стоками.

 

 

Фон

Проницаемое дорожное покрытие существует с 1980 года в Европе и появилось 12 лет спустя в Северной Америке. Пористый асфальт был представлен в США в 1970-х годах. Они оба могут использоваться в различных почвах и климатических условиях.

Непористый асфальт против пористого асфальта

Водопроницаемое покрытие Inflo

Состав

Основание и резервуар водопроницаемой дорожной одежды состоят из крупных заполнителей с разреженной структурой. Система улавливает взвешенные частицы, фильтруя загрязняющие вещества из ливневых вод. Пористый асфальт изготавливается из того же типа заполнителей, но меньшего размера.

Состав проницаемого покрытия

Состав пористого асфальта

Швы в водопроницаемом дорожном покрытии заполняются мелкими заполнителями для швов, чтобы обеспечить прохождение воды. Их размер варьируется от 1/8 до 5/8″ (от 3 до 16 мм). Швы в пористом асфальте отсутствуют.

Хотя площадь проницаемой поверхности меньше, чем у пористого асфальта, поскольку блок непроницаем, но то, что находится вокруг и под ним, скорость проникновения очень высока, и даже хорошо изношенные системы могут выдержать большинство осадков.

Таблица инфильтрации для всех наших проницаемых продуктов

Строительство

Качество нашей брусчатки неизменно. Они превосходят все стандарты на продукцию (ASTM C936 и CSA A231.2), имеют высокую прочность на сжатие, превышающую 8000 фунтов на кв. дюйм [55 МПа] мин. и долговечны в течение десятилетий циклов замораживания-оттаивания.

Пористый асфальт нельзя укладывать в морозную погоду, и поддержание температуры смеси на строительной площадке имеет решающее значение для его эксплуатационных характеристик в течение всего срока службы.Он требует отверждения в течение 24 часов до начала движения, в отличие от водопроницаемого покрытия, которое можно укладывать при отрицательных температурах, оно не требует времени для отверждения и, следовательно, сразу готово к эксплуатации.

Рабочие укладывают пористый асфальт

Мы предлагаем широкий выбор цветов и текстур в нашей коллекции водопроницаемого дорожного покрытия, в то время как пористый асфальт обычно бывает черного или темно-серого цвета. Кроме того, проницаемые тротуары, построенные с использованием светлых тонов, поглощают меньше тепла, сохраняют низкую температуру и снижают потребность в ночном освещении, экономя электроэнергию.

Брусчатка Антика

Техническое обслуживание

Зимой, когда тает снег, он проникает в водопроницаемое дорожное покрытие, что снижает потребность в вспахивании, засолке и риске образования опасных ледяных пятен. Когда поры пористого асфальта насыщены водой, материал может быть поврежден, так как вода замерзает и расширяется.

Наш высококачественный бетон без проблем сопротивляется времени. Его можно вспахивать, как и любое дорожное покрытие, и любое повреждение легко устраняется благодаря его сегментарному характеру.Просто извлеките поврежденные блоки и замените их другими, а не монолитными материалами, такими как пористый асфальт. Небольшие участки можно удалять и заменять, но отремонтированный участок не будет гармонировать с окружающей поверхностью. Его структурная емкость также будет уменьшена.

Машина для вспахивания водопроницаемого покрытия

Водонепроницаемое дорожное покрытие следует регулярно осматривать, пылесосить и подметать. Важно удалить накопившийся осадок с поверхности. Если агрегаты сильно забиваются, их можно снять и пополнить.Пористый асфальт не такой гибкий. Глубоко забитые поверхности трудно восстановить. Поверхность следует промыть или пропылесосить, чтобы удалить осадок и мусор.