На уплотняемость смеси также влияет степень затвердевания (старения) битума
во время производства смеси. Различные марки битумов затвердевают по-разному в
процессе смешивания в зависимости от химических свойств битума. На старение
также влияют тип и эксплуатационные характеристики асфальтового завода –
большее затвердевание обычно имеет место при частичной загрузке установки
смешивания в барабанах, чем при эксплуатации на полную мощность. Кроме того,
более высокие рабочие температуры, обычно, приводят к получению более густых
смесей.
Содержание битума в смеси также оказывает влияние на уплотняемость. В
общем, смесь, в которой содержится слишком мало битума, может быть жесткой и
требует повышенного уплотнительного усилия, тогда как смесь с очень большим
содержанием битума, будет уплотняться легко или может становиться мягкой и
отваливаться под катками.
Свойства смеси
Смесь, имеющая более высокую температуру при укладке (например, 150 С),
будет уплотняться легче, чем смесь с более низкой температурой (например, 125
С). Однако если первоначальная температура смеси слишком высокая, смесь может
быть мягкой и трудно поддаваться уплотнению до тех пор, пока не снизится
температура и не увеличится вязкость битума. И наоборот, если температура смеси
слишком низкая, потребуется повышенное уплотнительное усилие для достижения
нужной плотности.
На работоспособность смеси также влияет температурная восприимчивость
битума (чувствительность густоты смеси к температуре). В случае битума,
восприимчивого к высоким температурам, потребуется меньше времени для уплотнения,
поскольку густота смеси с уменьшением температуры будет увеличиваться быстрее,
чем густота смеси, содержащей битум, менее восприимчивый к температурам.
Содержание жидкости (флюидов) в смеси тоже влияет на требуемое
уплотнительное усилие. Содержание флюидов - это сумма содержания битума и
содержания влаги в смеси. Если количество влаги в смеси, поставляемой с завода,
высокое (больше 0,2 весовых процентов), избыточное содержание жидкости будет
действовать аналогично битуму и может сделать смесь нестабильной и трудно
уплотняемой. Поэтому, необходимо регулярно измерять влагосодержание смеси,
производимой в заводских условиях. Во многих спецификациях требуется, чтобы
влагосодержание было меньше 0,5 весовых процентов при отгрузке смеси с завода.
Однако остаточное влагосодержание более 0,2% может существенно изменять
мягкость и уплотняемость смеси.
Переменные параметры окружающей среды
В исследовании, проведенном в начале 1970-х годов, была определена
продолжительность уплотнения различных асфальтовых смесей. Продолжительность
определяется в минутах для смеси, охлаждающейся от температуры при укладке,
когда смесь выходит из-под разравнивающего бруса, до минимальной температуры
уплотнения. В упомянутом исследовании минимальная температура уплотнения была
установлена на уровне 80 С Ниже этой температуры отмечалось небольшое повышение
плотности с приложением дополнительного уплотнительного усилия. Любое
дополнительное уплотнение катками со стальными колесами, за исключением
удаления разметок катка, может привести к изломам наполнителя в смеси и к
уменьшению плотности. Однако подчеркивается, что уплотнение должно происходить
при как можно более высокой температуре, исходя из свойств асфальтовой смеси,
для достижения требуемого показателя плотности с минимальным уплотнительным
усилием. При температурах, близких к 80 С, вероятность значительного увеличения
плотности или уменьшения воздушных пустот очень мала. Этот нижний температурный
предел может несколько варьироваться в зависимости от марки битума.
В исследовании 1970-х годов были зафиксированы шесть переменных параметров,
влияющих на скорость охлаждения. Это толщина слоя, температура воздуха,
температура поверхности основания, температура смеси при укладке, скорость
ветра и солнечная радиация. Кривые охлаждения, изображенные на Рис. 18-1 и
18-2, указывают на время, необходимое для уплотнения при различных комбинациях
этих переменных. Здесь предполагается, что укладываемый материал является
асфальтовой смесью плотного типа. Также предполагается, что температура
поверхности основания равна температуре окружающего воздуха. Кроме того,
берутся во внимание постоянная скорость ветра около 18 км /час
и постоянная величина солнечной радиации. Кривые указывают на ориентировочное
время, в минутах, требующееся для охлаждения смеси от температуры при укладке
до минимальной температуры уплотнения, равной 80 С, для разной толщины
уплотняемых слоев.
Чтобы пользоваться этими графиками, необходимы три входных переменных
параметра, а именно, первоначальная температура смеси при укладке, температура
поверхности основания (предполагается, что она равна температуре окружающего
воздуха) и толщина уплотняемого слоя. Рис. 18-1 используется для температур
смеси при укладке 121 С и
149 С Рис. 18-2 используется для температур смеси при укладке 107 С или
135 С. Диапазон температур поверхности основания для каждого набора кривых от
минус 12 С до плюс 15 С. Диапазон толщины слоев смеси от 13 до 150 мм.
Рис. 18-1 Время охлаждения покрытия до 80 С в зависимости от толщины
покрытия для кривых постоянных температур смеси и поверхности основания (121 С
или 149 С сзади асфальтоукладчика)
Толщина слоя
Толщина слоя, вероятно, единственный самый
важный параметр в определении степени охлаждения асфальтовых смесей. Ранней
весной и поздней осенью трудно уплотнять тонкие асфальтовые слои надлежащим
образом. Слои асфальтовой смеси менее 50 мм, будучи уплотненными, сильно
восприимчивы к преждевременному разрушению из-за невозможности адекватного
уплотнения смеси до ее охлаждения. В холодную погоду на тонких слоях смеси
очень трудно получить желаемую плотность вследствие быстрого снижения
температуры смеси.
