Лабораторна робота № З

Тема. Експериментальне визначення фізичних та механічних властивостей регенерованого асфальтобетону

Мета роботи. Навчитись експериментально визначати фізичні та механічні властивості регенерованого асфальтобетону

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

 

Регенерований асфальтобетон - асфальтобетон отриманий шляхом змішування у відповідних кількостях фрезерованого асфальтобетону, нового доданого щебеню і при необхідності цементу та бітумної емульсії.

2. ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ

Лабораторні випробування необхідно проводити при температурі 20±5 °С. При випробуванні матеріал та обладнання повинні мати температуру приміщення.

Необхідно виконувати такі основні положення:

- зважувати проби матеріалів необхідно з точністю до 0,1%;

- висушувати фрезерований матеріал необхідно при температурі 60 °С до отримання різниці між двома останніми зважуваннями не більше 0,1 % від маси проби; час між останнім та попереднім зважуванням повинен становити не менше 3 год;

- для визначення зернового складу повинні застосовуватися стандартні набори сит з круглими отворами 40, 20, 15, 10, 5, 3, 1.25, 0.63, 0.315, 0.14, 0.071;

- підрахунок результатів випробувань необхідно виконувати з точністю до другого знака після коми;

-  приймати за результат випробування середнє арифметичне значення паралельних випробувань.

-  для випробувань формують зразки діаметром 71,4, 101 мм. Формують при навантаженні 40³МПа при вмісті щебеню в регенерованому асфальтобетоні до 35 %,   30 МПа при вмісті щебеню більше 35 % протягом 3 хв. При визначенні водонасичення зразки витримують у вакуумі протягом 30 хв. при тиску 2000 МПа потім тиск доводять до атмосферного і витримують у тій самій посудині протягом 30 хв.

3. ПРИЛАДИ ТА МАТЕРІАЛИ

Для визначення характеристик регенерованого асфальтобетону використовуються такі прилади та матеріали: механічний або гідравлічний прес; терези гідростатичні; склянка об'ємом 1-3 л; 10-тоний гідравлічний прес; термометр хімічний ртутний скляний з ціною поділки шкали 1°С; склянка для термостатування зразків місткістю 3-5 л; вакуум-прилад; склянка місткістю 2,5-3 л.

 

4. ХІД РОБОТИ

4.1 Визначення середньої щільності регенерованого асфальтобетону

 

1)         Зразки регенерованого асфальтобетону витирають і очищують від налиплих частинок суміші.

2)         Зразки зважують з точністю до 0,01 г на повітрі.

3)         Занурюють зразки на 30 хв в посудину з водою, температура якої складає 20±2°С. Після цього зразки зважують у воді тієї ж температури. Зразки виймають з води і зважують ще раз на повітрі.

4)         Щільність зразка визначають з похибкою 0,01 г/см³ за формулою:

,                       (3.1)

 

де g₀ - маса зразка, на повітрі, г;

 - щільність води,

−  маса зразка, який витримали 30 хв у воді, а потім зважили на повітрі, г; g₂ — маса того ж зразка зваженого в воді, г.

5)Результати визначення щільності записують у таблицю (табл. 3.1.)

Таблиця 3.1.

№ зразка	Маса зразка,зваженого на повітрі g0	Маса зразка, який витримали 30хв у воді, а потім зважили на повітрі g1, г	Маса зразка зваженого в воді g2,г.	Щільність води , г/см3	Щільність асфальто­бетону , г/см3 (формула 3.1)
1
2
3
середнє

4.2 Визначення середньої щільності мінеральної частини регенерованого асфальтового бетону

1. Для визначення середньої щільності мінеральної частини регенерованого асфальтобетону використовуємо дані, отримані в попередніх випробуваннях. Питомий показник знаходимо за формулою (3.2):

,                     (3.2)

де − середня щільність зразка регенерованого асфальтобетону, г/см³; q_o, q_б − вміст за масою в регенерованому асфальтобетоні  мінеральних матеріалів і бітуму відповідно, % за масою.

,                       (3.3)

де  − кількість бітуму у фрезерованому асфальтобетоні та нового доданого бітуму.

2. Результати визначення середньої щільності мінеральної частини регенерованого асфальтобетону записують у вигляді таблиці (табл. 3.2).

 

Таблиця 3.2.

№ зразка	Щільність зразка регенерованого асфальтобетону ρаб, г/см3	Вміст в регенерованому асфальтобетоні		Середня щільність мінеральної частини в регенерованому асфальтобетоні ρМ, г/см3 (формула 3.2)
		мінерального матеріалу (без бітуму) qо, % за масою	Бітуму qб, % за масою зверх 100% мінеральної частини
1
2
3
середнє

4.3 Визначення пористості мінеральної частини регенерованого асфальтового бетону

1) Пористість мінеральної частини регенерованого асфальтобетону визначають аналітичним методом за допомогою раніше отриманих показників за формулою

,                  (3.4)

де ρ_м - середня щільність (об'ємна маса) мінеральної частини регенерованого асфальтобетону, г/см³ (формула 3.2);

ρ_с - дійсна щільність мінеральної частини регенерованого асфальтобетону, г/см³ (формула 3.5).

,                        (3.5)

де q₁, q₂, q_n - масова частина окремих мінеральних матеріалів, %; , ,  - дійсна густина окремих мінеральних матеріалів, г/см³.

2)      Результати      визначення     пористості     мінеральної     частини  в регенерованому асфальтобетоні записують у вигляді таблиці (табл. 3.3).

 

Таблиця 3.3.

№ зразка	Середня щільність (об'ємна маса) мінеральної частини регенерованого асфальтобетону ρмаб, г/см3	Дійсна щільність мінеральної частини регенерованого асфальтобетону   ρс, г/см3	Пористість мінеральної частини регенерованого асфальтобетону, Vпор, (формула 3.4)
1
2
3
середнє

4.4 Визначення границі міцності регенерованого асфальтобетону на стиск при температурах 50, 20 та 0°С

1)         Зразки після виготовлення витримують на повітрі при нормальній температурі протягом 12-42 годин. Зразки поміщають в водяний термостат на 1 годину. Температура води повинна бути 50°С (±2), 20°С (±2) чи 0°С (±2). Температури 0(±2)°С витримують додаванням до води льоду.

2)         На гідравлічному пресі встановлюють швидкість вільного ходу поршня      3 мм/хв. Прес повинен мати силомір будь-якого типу, який дозволяє визначати міцність на стиск з похибкою 0,05 МПа для зразків з границею міцності на стиск менше 1,5 МПа, та з похибкою 0,1 МПа для зразків з границею міцності на стиск більше 1,5 МПа.

3)         Зразок виймають з термостату, обтирають чистою сухою ганчіркою і встановлюють в центрі нижньої плити пресу, попередньо підклавши під нього і на нього щільний картон (папір). Після цього опускають верхню плиту пресу й встановлюють її вище рівня поверхні зразка на 1,5-2 мм.

4)         Після встановлення зразка починають його навантаження. Навантажують зразок до тих пір, доки показник силовимірювача достигне максимального значення - його приймають за руйнівне навантаження - Р.

5)         Границю міцності на стиск зразка знаходять з похибкою 0,1 МПа (1 кгс/см²) за формулою (3.6):

,                        (3.6)

де Р - руйнівне навантаження, кгс; F - початкова площа поперечного перетину зразка, см²; 10^-1 - коефіцієнт перерахунку в МПа.

6)         За показник міцності приймають середнє арифметичне результатів трьох паралельних визначень, якщо різниця між ними не перевищує 10%.

7)         Результати випробувань і визначення міцності записують в таблицю3.4.

 

Таблиця 3.4.

№ зразка	Руйнівне навантаження     Р, кгс	Початкова площа поперечного перетину зразка  F, см2	Міцність на стиск, МПа (кгс/см2), (формула 3.6)
1
2
3
середнє

 

4.5 Визначення водонасичення регенерованого асфальтобетону

1)         Для визначення водонасичення використовують регенеровані асфальтобетонні зразки, на яких визначали середню щільність (об'ємну масу). Температура зразків повинна бути 18-20°С. Зразки зважують на технічних терезах з точністю до 0,01 г на повітрі, а потім у воді з температурою 20±2°С.

2)         Поміщають зразки у вакуум-прилад, який наповнено водою так, що її поверхня знаходиться вище поверхні зразків не менше ніж на 3 см і витримують протягом 1,5 год при залишковому тиску 15 мм рт ст. Потім тиск доводять до атмосферного і зразки витримують в вакуум-приладі без розрідження при температурі 20±2°С протягом 1 години.

3)         По закінчені призначеного терміну зразки виймають з вакуум-приладу, обтирають чистою сухою ганчіркою (для видалення шару поверхневої води), зважують у повітрі й в воді при температурі 20±2°С.

Підвищення маси зразка відповідає кількості поглиненої зразком води у відповідності з ДСТУ Б В.2.7-89-99 (ГОСТ 12801-98).

 

4)  Водонасичення зразка визначають за формулою (3.7):

,                  (3.7)

де g₃, g₀ - маса зразка, який зважили на повітрі, відповідно насиченого водою та сухого (не насиченого водою), г;  g₁ - маса зразка, який витримали протягом 30 хв у воді й зважили на повітрі, г; g₂ - маса того ж зразка, зваженого у воді, г.

5)  Результати визначення водонасичення регенерованого асфальтобетону
заносять до таблиці 3.5.

 

Таблиця 3.5.

№ зразка	Маса сухого зразка,який зважили на повітрі g0, г.	Маса зразка, який витримали протягом 30 хв у воді й зважили на повітрі g1, г	Маса того ж зразка, зваженого в воді g2, г	Маса насиченого водою зразка, який зважили на повітрі g3, г.	Водонасичення зразка W, % за об'ємом,(формула 3.7)
1
2
3
середнє

 

4.6 Визначення коефіцієнта водостійкості

1)         Для визначення коефіцієнта водостійкості використовують зразки, на яких визначали водонасичення.

2)         Водонасичені зразки з температурою 20±2°С випробовують на стиск на гідравлічному пресі в той же спосіб, як і сухі.

3)         Показник водостійкості регенерованого асфальтобетону - коефіцієнт водостійкості, який визначають з похибкою 0,01 за формулою (3.8):

,                        (3.8)

де R_в, R₂₀ - границя міцності відповідно водонасиченого й сухого зразка асфальтобетону при температурі 20°С, МПа.

4) Результати визначання коефіцієнту водостійкості заносять до таблиці 3.6.

Таблиця 3.6.

№ зразка	Границя міцності на стиск при температурі 20°С, МПа		Коефіцієнт водостійкості Кв (формула 3.8)
	Водонасиченого зразка Rв	сухого зразка R20
1
2
3
середнє

 

4.7 Визначення коефіцієнта водостійкості регенерованого асфальтобетону при тривалому водонасичені

1)         Асфальтобетонні зразки зважують на повітрі й у воді, а потім насичують водою у вакуум-приладі.

2)         Зразки, які насичені водою у вакуум-приладі, переносять в іншу посудину з водою, у якій його витримують протягом 15 діб при температурі 20±2°С.

3)         Після цього зразки виймають з води і визначають границю міцності на стиск за допомогою гідравлічного пресу.

4)         За результатами випробувань обчислюють коефіцієнт водостійкості регенерованого асфальтобетону після тривалого водонасичення за формулою (3.9):

,                        (3.9)

де  - границя міцності асфальтобетону на стиск після насичення водою на протязі 15 діб при температурі 20±2°С, МПа; R₂₀ - границя міцності сухих зразків асфальтобетону на стиск при температурі 20±2°С, МПа.

5)Результати визначення коефіцієнту водостійкості після тривалого водонасичення записують у вигляді таблиці 3.7.

Таблиця 3.7.

№ зразка	Границя міцності на стиск при температурі 20°С, МПа		Коефіцієнт водостійкості асфальтобетону при тривалому водонасичені,   Квд (формула 3.9)
	зразка насиченого водою на протязі 15 діб,	сухого зразка R20
1
2
3
середнє

4.8 Визначення набухання асфальтобетону після насичення водою

Набухання визначають як збільшення об'єму зразка з регенерованого асфальтобетону після насичення його водою.

Набухання регенерованих асфальтобетонних зразків характеризує ступінь міцності зв'язку між мінеральними частками і бітумом, ступінь гідрофільності мінеральних матеріалів.

Набухання свідчить про недостатню кількість бітуму в суміші, що сприяє проникненню води в регенерований асфальтовий бетон й насиченню водою мінеральних часток, які погано покриті бітумом.

Набухання розраховують як відношення об'єму набухання зразка до його початкового об'єму за формулою (3.10):

,                         (3.10)

де g₃, g_н - маса насиченого водою зразка, який зважили відповідно на повітрі і у воді, г; g₁ - маса сухого зразка, який витримали продовж 30 хв. у воді й зваженого на повітрі, г; g₂ - маса того ж зразка, який зважили у воді, г.

Набухання визначають з точністю до 0,1%. Результати записують у вигляді таблиці 3.8.

Таблиця 3.8.

№ зразка	Маса сухого зразка, г		Маса зразка насиченого водою, г		Набухання, н, %, (формула 3.10)
	Який витримали продовж 30 хв у воді й зваженого на повітрі, g1	маса того ж зразка, який зважили у воді, g2	маса зразка, який зважили на повітрі, g3	маса зразка, який зважили у воді, gн
1
2
3
середнє

Результати всіх випробувань заносять до зведеної таблиці (табл. 3.9) й пишуть заключения - висновок по підібраному складу й проведеним випробуванням.

ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК

Результати випробувань заносяться у зведену таблицю

Зведена таблиця 3.9.

Дійсна щільність мінеральної частини суміші ρс, г/см3	Середня щільність, ρаб, г/см3	Середня щільність мінеральної частини,ρм, г/см3	Пористість мінеральної частини, Vпор	Границя міцності на стиск при температурах		Водонасичення, W,%	Коефіцієнт водостійкості, Кв	Коефіцієнт водостійкості при тривалому водонасиченні, Квд	Набухання асфальто-бетону, Н, %
				50°С	20°С

 

ДОДАТОК 1

Вимоги до фізико-механічних характеристик холодного регенерованого асфальтобетону на наступний день після формовки в залежності від області застосування (покриття, основа) приведені в таблиці Д.1.

Таблиця Д. 1.

п/ п	Найменування показника	Конструктивний шар
		покриття	основа
1	Межа міцності на стиск, МПа, не менше, при температурі, Rст
	плюс 20°С	1,5	1,2
	плюс 50°С	0,8	0,5
2	Коефіцієнт водостійкості, Кв, не менше	0,70	0,60
3	Коефіцієнт водостійкості при тривалому водонасиченні, Квд,не менше	0,60	0,50
4	Водонасичення, W, % по об'єму	від 2,0 до 6,0	від 2,0 до 10,0

Після укладки та ущільнення суміші протягом 30 діб відбувається формування структури шару покриття під впливом кліматичних факторів та навантаження, внаслідок чого матеріал набуває властивостей, характерних для гарячого пористого асфальтобетону за ДСТУ Б В.2.7.-119-2003.