Рис. 3-6 Диаграмма взаимосвязи стабильности и долговечности горячей асфальтовой смеси, иллюстрирующая концепцию выбора расчетного содержания битума
Метод Superpave
Публикация Института Асфальта Superpave mix Design (10) представляет собой исключительный источник информации по методике Superpave, как и The Superpave Mix Design manual for New Construction and Overlays (11). Как уже говорилось, метод включает как объемные (волюметрические) расчеты, так и проверку рабочих характеристик окончательной смеси или смесей, полученных по результатам объемных расчетов. С момента выхода упомянутого издания, применялась лишь объемная методика, поскольку проверки рабочих характеристик и их использование для прогнозирования качества in situ подвергались дальнейшей переоценке.
Объемный расчет смеси выполняется в четыре этапа:
- (а) выбор компонентных материалов,
- (б) выбор расчетной структуры наполнителя,
- (в) выбор расчетного содержания битума, и
- (г) определение восприимчивости к влаге.
Выбор компонентов включает выбор наполнителя с подходящей градацией и наполнителя с необходимыми характеристиками для прилагаемых нагрузок дорожного движения. Как отмечено ранее, высокая и низкая температуры асфальтобетонного покрытия предопределяют тип используемого битума. Характеристики наполнителя включают угловатость крупного наполнителя, угловатость тонкого наполнителя, плоские и продолговатые частицы и содержание глины. Расчетные требования к наполнителю повышаются по мере увеличения интенсивности дорожного движения, выраженной в эквивалентных, осевых нагрузках порядка 80 kN.
Градация наполнителя регламентируется с использованием градационной диаграммы (степень 0,45); пример градации, отвечающей критериям Superpave, приведен ранее на Рис.3-3.
Обычно проверяются три подопытные смеси. В местах с более ограниченным предыдущим опытом может понадобиться более трех смесей. В местах с длительной и однообразной историей испытаний, возможно, потребуется только одна смесь. Выбор структуры наполнителя, т.е. вторая стадия методики расчета смесей, осуществляется, исходя из свойств образцов, уплотняемых с помощью вращательного (гироскопического) уплотнителя Superpave.
Для каждой смеси используется опытное содержание битума, которое либо вычисляется для достижения 4 процентов воздушных пустот при расчетном числе вращений в уплотнителе Superpave, либо выбирается в результате накопленного опыта. Расчетное число вращений, Ndesign, устанавливается в зависимости от интенсивности дорожного движения (ESALs) и климатических условий (температуры воздуха). Асфальтобетонные покрытия с большими транспортными нагрузками требуют относительно высокого числа вращений, тогда как покрытия с малым объемом - более низкого числа. Поскольку содержание битума на этой стадии является, в основном, опытным показателем, редко достигается 4 процента воздушных пустот при Ndesign. Соответственно проверяются свойства каждой опытной смеси после уплотнения для определения содержания битума, которое приводило бы к 4 процентам воздушных пустот. Затем для всех опытных смесей определяются следующие параметры:
- пустоты в минеральном наполнителе (ПМН) при расчетном числе вращений (Ndesign)
- пустоты, заполненные битумом, при расчетном числе вращений (Ndesign)
- процент максимальной теоретической плотности при Ninitial
- процент максимальной теоретической плотности при Nmaximum, и
- содержание пыли
Параметр Ninitial вычисляется из Ndesign. Ninitial обусловливает ответную реакцию смеси во время первоначального уплотнения, как при раздавливании. Высокая плотность при Ninitial обычно считается нежелательной, так как, похоже, что смесь уплотняется очень легко, и поэтому может быть восприимчива к образованию выбоин. Несмотря на то, что некоторые данные указывают на такие признаки, это не всегда так. Высокая плотность при Nmaximum также считается нежелательной, поскольку Nmaximum обусловливает уровень дорожного движения гораздо более высокий, чем тот, для которого разрабатывается проект. Путем ограничения плотности при Nmaximum ожидается, что смесь не будет уплотняться до чрезвычайно низкого процента воздушных пустот с непредвиденно высокой интенсивностью дорожного движения.
Опытные смеси сравниваются с установленными критериями, и выбирается та смесь, которая отвечает этим критериям. Чтобы определить расчетное содержание битума, опытные образцы уплотняют при Ndesign с расчетной структурой наполнителя при 4 различных содержаниях битума, имитирующих расчетное содержание битума (обычно дубликаты с каждым содержанием битума).
По четырем содержаниям битума определяются объемные (волюметрические) свойства уплотненной смеси (воздушные пустоты, пустоты в минеральном наполнителе). Выбирается расчетное содержание битума для достижения 4 процентов воздушных пустот при Ndesign. Обычно расчетное содержание битума составляет 0,1-0,2 % от расчетного содержания вяжущего материала на предыдущей стадии. После того, как установлены расчетная структура наполнителя и расчетное содержание асфальтового битума, определяется восприимчивость расчетной смеси (или смесей) к влаге с использованием AASHTO T283.
В первоначальном методе Superpave, рассчитанном на высокие нагрузки дорожного движения, было намерение подвергать расчетную смесь (или смеси) на проверку рабочих характеристик, включая простое испытание на сдвиг и косвенное испытание на разрыв. Как отмечено ранее, эта часть методики еще рассматривается, и какие либо рекомендации пока не следует давать до результатов окончательной оценки.
ЛАБОРАТОРНЫЕ И ЗАВОДСКИЕ СМЕСИ
Как уже было отмечено, могут существовать различия между свойствами асфальтовой смеси, составленной в лаборатории, и «той же самой» рабочей смеси, изготовленной на заводской установке периодического действия или в смесительных барабанах. Важно выяснить эти различия и понять, как и почему испытуемые свойства или характеристики смеси, изготовленной на заводе, могут значительно отличаться от результатов испытаний, проводимых на лабораторном материале.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.