Другой параметр, связанный с формой наполнителя, относится к соотношению максимальных и минимальных размеров частиц. Частица считается плоской и удлиненной, если соотношение больше 5. Плоские и удлиненные частицы склонны к разрушению во время смешивания и разгрузочно-погрузочных операций, изменяя свойства каркаса наполнителя. Предельное соотношение частиц с этими характеристиками ограничивает возможное разрушение наполнителя при строительстве дорог.
Распределение размеров частиц (Градация)
Одним из важных свойств наполнителей, используемых для дорожных покрытий, является распределение размеров частиц или градация. Наполнители с различными максимальными размерами частиц могут иметь разные степени работоспособности. Обычно, чем больше максимальный размер наполнителя в смеси данного типа по отношению к толщине слоя и чем больше количество крупного наполнителя в смеси, тем труднее уплотнять смесь. И, если номинальный максимальный размер наполнителя превышает одну треть уплотненной толщины дорожного слоя, структура поверхности смеси может быть нарушена, а степень плотности смеси, полученная за счет уплотнения, может снизиться. Чтобы повысить сопротивление горячей асфальтовой смеси образованию выбоин, следует увеличивать как содержание крупного наполнителя (удерживаемого на сите № 4 с ячейкой 4,75 мм), так и максимальный размер частиц.
Несмотря на относительно небольшие отклонения характеристик для большинства смесей по сравнению с другими характеристиками наполнителей, максимальный размер частиц может иметь существенное влияние на свойства горячих асфальтовых смесей при изготовлении смеси с крупным наполнителем (более 25 мм по номинальному максимальному размеру). Это особенно относится к плотности, и, возможно, понадобится полевая испытательная полоса для определения степени плотности, которая может быть достигнута в смеси с крупным заполнителем.
Градация, как правило, контролируется спецификациями, которые определяют распределение размеров частиц; примеры были приведены ранее на Рис. 1-1. Диаграммы на Рис. 1-1 представляют общепринятый метод изображения градаций наполнителей – график со степенью 0,45. Абсцисса – это размер частиц, нанесенный на шкалу со степенью 0,45, тогда как ордината – это весовой процент, соответствующий данному размеру на арифметической шкале.
На Рис. 3-1 представлена диаграмма градаций этого типа, разработанная бывшим Бюро Общественных Дорог (ныне Федеральная Автодорожная Администрация) в начале 1960-х годов. Эта диаграмма на основании работ Нийбоера (Nijboer) (1) утверждена персоналом Бюро Общественных Дорог (2). Нийбоер проводил эксперименты с градациями наполнителей, представленных уравнением, в котором весовой процент, соответствующий заданному размеру, равен постоянно этому размеру, возведенному в степень “n”. Для максимальной плотности величину ”n” определяли экспериментально, которая равнялась 0,45. Таким образом, диаграмма градаций, приведенная на Рис. 3-1, представляет график ситового отверстия, возведенного в степень 0,45, а ордината – это процент, соответствующий нанесенному на арифметическую шкалу. На этой диаграмме градация максимальной плотности для конкретного максимального размера соответствует прямой линии, проведенной из начала координат до выбранного максимального размера частиц. Линия, показанная на Рис.1, представляет градацию максимальной плотности для наполнителя с максимальным размером 25,0 мм. Эта форма представления градации наполнителя была внедрена в метод расчета смесей Superpave. Следует отметить, что линия максимальной плотности приблизительна, но может служить в качестве полезной ссылки при дозировании наполнителя.
Чтобы избежать путаницы, в методе Superpave используются следующие определения размеров наполнителя:
- Максимальный размер – ситовый размер больше номинального максимального размера
- Номинальный максимальный размер – ситовый размер больше первого сита для удерживания более 10 весовых процентов.
В методе Superpave градация наполнителя дополняется двумя особенностями к Рис. 3-1 – контрольными точками и ограничительной зоной. Функция контрольных точек аналогична предельным спецификациям (т.е. пределам, в рамках которых должны проходить градации). Ограничительная зона располагается вдоль градации максимальной плотности.
На Рис. 3-2 представлены эти особенности для градации номинального максимального размера 19,0 мм.
На Рис. 3-3 отражены требования градации для наполнителя с максимальным размером 25,0 мм, и показана градация наполнителя, отвечающая требованиям метода Superpave и проходящая ниже ограничительной зоны.
Ограничительная зона была введена в качестве указания на то, что смеси будут иметь достаточные пустоты в минеральном наполнителе (ПМН), чтобы битум обладал адекватной долговечностью, поскольку отмечалось, что градации, которые соответствуют линии максимальной плотности, временами могут иметь ПМН меньше, чем желательно. Низкий показатель ПМН выражается в очень небольшом пространстве пустот, в пределах которых вряд ли образуются довольно толстые битумные пленки для долговечных смесей. Другая цель ограничительной зоны заключалась в ограничении количества природного песка в смеси. Наполнители с избыточным количеством природного песка дают мягкие горячие асфальтовые смеси.
Рис. 3-1 Диаграмма градаций, экспоненциальная шкала (n = 0,45)
Некоторые градации наполнителя, которые проходят через ограничительную зону, дают смеси, очень хорошие по качеству при эксплуатации; тем не менее, настоятельно рекомендуется избегать градаций типа, приведенного на Рис. 3-4 (с крутыми наклонами в ограничительной зоне), чтобы не получать смеси мягкие и трудно поддающиеся уплотнению (3).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.