Дорожные покрытия на основе горячих асфальтовых смесей, страница 12

На Рис. 3-5 показана схема компонентов горячих асфальтовых смесей и приводятся сведения, понимаемые под термином «пустоты в минеральном наполнителе» (ПМН). Смеси, соответствующие линии максимальной плотности, могут иметь ПМН ниже, чем желательно, согласно требованиям спецификаций. При низких показателях ПМН, смесь может оказаться критической в отношении содержания битума, а именно, небольшое увеличение содержания битума свыше расчетной величины может привести к значительному снижению сопротивления образованию выбоин. При использовании таких смесей чрезвычайно важен контроль содержания вяжущего материала во время дорожного строительства.

Количество и распределение размеров частиц материала, проходящего через сито (№ 200) с ячейкой 0, 075 мм, иногда называемого «мелочью», влияют на способность к уплотнению смеси битума и наполнителя. Смесь с очень низким содержанием тонких частиц трудно поддается уплотнению. Повышение содержания тонко измельченного материала будет вызывать увеличение густоты смеси, давая возможность смеси становиться  плотной под стальным катком, а не просто под давлением. Однако слишком много материала с такими размерами частиц также влияет на способность смеси к уплотнению. Соответственно, метод Superpave устанавливает предел на содержание пыли или исчисленную величину процентного содержания, проходящего через сито (№ 200) с ячейкой 0,0075 мм и эффективного содержания битума (выраженного в весовых процентах к общей смеси). Эффективное содержание битума соответствует общему содержанию битума минус процентное содержание битума, впитанного наполнителем.         

Рис. 3-2 Контрольные точки и ограничительная зона для градации наполнителя с номинальным максимальным размером 19 мм.

Распределение размеров частиц материала, проходящего через сито с ячейкой 0,075 мм,   влияет также на густоту смеси битума с пылью, и, поэтому, может тоже влиять на способность смеси к уплотнению. Для того же асфальта, если большая часть тонких частиц по размеру меньше 0,020 мм, густота битума будет выше, чем, если бы большая часть тонких частиц была в диапазоне от 0,075 мм до 0,020 мм. Градация материала только менее 0,075 мм (сито № 200) может не вызывать эффекта сгущения.

Впитывание

Количество асфальтового цемента, которое впитывается наполнителем, может в значительной степени влиять на свойства асфальтовой смеси. Если частицы наполнителя обладают высоким поверхностным поглощением, содержание битума в смеси должно быть увеличено для компенсации вяжущего материала, который втягивается в поры наполнителя и не образует пленку достаточной толщины вокруг этих частиц. Если содержание битума не регулируется, смесь может быть сухой и жесткой, нужно будет повышать уплотнительное усилие для достижения плотности в смеси, и смесь будет склонна к расслаиванию в условиях дорожного движения. Если используются впитывающие наполнители, имеющие высокое влагосодержание, для производства горячей асфальтовой смеси потребуется дополнительное время, чтобы испарилась влага в порах, иначе битум может недостаточно впитываться, что вызовет трудности при уплотнении.

Рис. 3-3 Градация наполнителя, отвечающая критериям Superpave, и проходящая ниже ограничительной зоны

Содержание глины

Присутствие глины в тонком наполнителе (материал, проходящий через сито (№ 4) с ячейкой 4,75 мм) может оказывать отрицательное влияние на восприимчивость асфальтобетонной смеси к воде. Например,  глиносодержащие минералы, покрывающие наполнитель, могут препятствовать полному сцеплению битумных вяжущих материалов с частицами наполнителей, усугубляя тем самым возможность размывания дорожного покрытия водой. С целью ограничения присутствия глины в наполнителе проводятся испытания на песчаный эквивалент.

Дополнительные факторы, влияющие на долговечность

Для уменьшения распада наполнителя (тонкие фракции) в производстве и при укладке горячих асфальтовых смесей, проводят испытания на истирание Лос Анжелес. Благодаря определению максимальных абразивных потерь в этих испытаниях, вероятность распада наполнителя ограничивается.

В регионах, где имеют место замерзание и таяние, проводят измерительные испытания с помощью натрия или магния. Благодаря определению максимального значения распада наполнителя, удается повысить сопротивление наполнителя разрушению, связанному с циклами замерзания и таяния. Здесь же надо отметить, что пределы, установленные на влагопоглощение  наполнителей, также способствуют уменьшению их разрушения при замерзании и таянии. Также устанавливаются пределы на количество нежелательных материалов в наполнителе – определяемые по весовому проценту загрязнителей, таких как  глина, мягкий сланец, уголь, древесина или слюда.

Рис. 3-4 Примеры градации наполнителей с вероятным получением мягких смесей

МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СМЕСЕЙ

Для получения различных составов асфальтовых смесей, битум и наполнитель смешивают вместе в разных соотношениях в лабораторных условиях. Затем полученные смеси проверяют, используя стандартный набор критериев для выбора подходящего содержания вяжущего материала. Тип и градация наполнителя, густота и количество битумного вяжущего материала влияют на физические свойства смеси. Выбирается расчетное (или оптимальное) содержание вяжущего материала для достижения баланса между долгосрочной прочностью смеси и ее сопротивлением образованию выбоин (стабильностью), как показано на Рис. 3-6 (4). В этом разделе дается краткое введение в каждую из трех методик расчета смесей.

Метод Маршалла