Распространяется на асфальтобетонные, органоминеральные смеси и асфальтобетон, на усиленные органическими вяжущими грунты, применяемые для обустройства оснований и покрытий дорог, аэродромов, промышленных площадок, устанавливая методы их испытаний.
Асфальт является композитным материалом, состоящим из суспензии органического связующего (битум) с порошком из осадочных пород плюс твердая фракция из минерального наполнителя (гравий, щебень, песок). Каждый из компонентов характеризуется собственным набором физических показателей. При этом технологические процессы смешения компонентов, погрузки, перевозки, укладки и уплотнения изменяют свойства асфальтобетонной смеси (АБС): она утрамбовывается, набирая жесткость. АБС – сырье для дорожного строительства - становится асфальтом, имеющим отличные от сырья физико-технические характеристики. По этой причине в целях прогнозирования качеств дорожного покрытия имеется насущная необходимость регулирования взаимосвязи параметров сырьевой смеси с качеством готового дорожного покрытия. Подбором материалов с программируемыми свойствами и методы испытаний готового асфальта из них для дорожного и аэродромного строительства регулируют положения ГОСТ 12801-98.
Асфальт проявляет свои уникальные физико-механические свойства только после качественного уплотнения. Поэтому плотность – одна из важнейших характеристик, которая хоть и не нормируется стандартами, он очень важна при проведении испытаний готового дорожного покрытия.
В процессе выявления взаимозависимости показателей надежности готовых покрытий от состава исходного сырья производится испытание лабораторных образцов, а также вырубок и кернов, изъятых прямо из готового основания или дорожного покрытия.
На первом этапе производится приготовление сырья в лабораторных условиях. Для этого отбираются объединенные пробы из смесительных установок через 30 мин после начала приготовления смеси. Потребитель материала производит контрольные испытания, отбирая пробы из кузовов автомобилей. При исследовании готового покрытия отбор производится (не более 0,5×0,5м) из структурных слоев на расстоянии ≥0,5м от края или средней оси дороги в виде высверленных цилиндров на всю глубину покрытия (покрытие + основа вместе), на слои разбивают в лаборатории. Размер вырубки с одного места зависит от фракции наполнителя. Масса отбираемых образцов (кг) в одном месте зависит от типа АБС:
При необходимости дополнительно изучить предел надежности под влиянием сжимающей нагрузки, масса отбираемых кернов увеличивается.
Три керна с сохранной структурой подвергают исследованию, определяя среднюю плотность, набухание, водонасыщение и степень уплотнения в конструкционных слоях дороги. При необходимости керны могут быть разделены на части.
Испытуемые образцы доводят до постоянного значения массы, термостатируя их при ≤50°С. Образцы взвешивают после 60-минутной сушки и 30-минутного охлаждения на воздухе.
Все образцы, прошедшие испытания вместе с отломками и крошкой используются как сырье для переформованных образцов.
В процессе создания горячих смесей в лабораторных условиях неорганические компоненты предварительно подсушивают, а органическое вяжущее подвергают обезвоживанию. Отмеренные в реактор по рецептуре минеральные составляющие помешивая, нагревают, смешивая с расчетным количеством охлажденного минерального порошка и теплым связующим.
При приготовлении холодных смесей просушенные минеральные компоненты в соответствии по рецептуре помещают в реактор, постепенно подмешивая воду и вяжущие (минеральные и органические).
Финишное перемешивание всех компонентов производится в лабораторном смесителе до достижения гомогенного состояния. Перемешивание завершают, когда весь наполнитель равномерно покрыт вяжущим.
Физико-механические характеристики всех рассматриваемых смесей /готовых асфальтов/ укрепленных грунтов определяют на контрольных образцах, уплотненных в стальных полых цилиндрах (разработка СоюзДорНИИ) в виде кассеты с тремя взаимосвязанными цилиндрическими формами Ø71,4 или Ø50,5мм; в одиночных обычных или облегченных формах:
Слёживаемость холодных смесей определяется в стальных формах (60мм × Ø71,4мм) со вкладышами снизу и сверху. К нижнему крепится стержень, в верхнем - сквозное отверстие:
Цилиндрической формы образцы формируют, уплотняя лабораторные смеси, сырье из смесителей или с места проведения работ. Переформовка не допускается. Керны, вырубленные из горячего - в отличие от образцов из холодного асфальта - перед уплотнением нагревают в термостате и измельчают.
Сырье, смешанное со щебнем (50:50 по массе), уплотняют в формах при давлении 40,0±0,5 МПа гидравлическим прессом с двусторонней нагрузкой (со свободно перемещающимися сверху и снизу вкладышами). Для формования образцов из горячего асфальта прессующее оборудование нагревают до 90-100°С. Давление за 5-10 секунд доводят до 40 МПа, снимая его примерно через 3 минуты, образец выжимают, измеряя штангенциркулем высоту. В случае несоответствия высоты цилиндра нормативу, рассчитывают необходимую массу сырья для формования образца (г):
Укрепленные грунты уплотняют в цилиндрах, размеры которых диктует размер фракции наполнителя.
Грунт в холодной форме смешивают со связующим, поверхность выравнивают штыкованием, накрывают сверху вкладышем. Заполненный смесью цилиндр помещают на нижнюю - и подводят верхнюю станину - до соприкосновения с верхним вкладышем, затем включают пресс. Уплотнение проводят под давлением, МПа:
Испытание также длится 3 минуты, образец выжимается из формы, измеряется его высота (максимальная погрешность 0,1 мм). При несоответствии полученной высоты нормативу, навеску рассчитывают.
Призмы уплотняют также прессованием, подбирая величину нагрузки, дающей при заданной влажности максимальную плотность. Ориентировочно ее величина лежит в пределах 12,5±2,5 МПа при стандартном времени воздействия (3,0±0,1) мин.
Средняя плотность рассчитывается усреднением результатов гидростатического взвешивания лабораторных или вырубленных образцов средней плотности с учетом имеющихся пор.
Для этого образцы из смесей взвешиваются в воздухе, затем термостатируются (20±2°С) в течение 30 минут (уровень воды над поверхностью образцов ≥20 мм) и взвешивают в воде.
Керны из усиленных грунтов покрываются расплавленным парафином (60±5°С), взвешиваются в воде, осушаются и снова взвешивают на воздухе.
Среднюю плотность (СП) (г/см) рассчитывают:
СП наполнителя асфальтобетона на органическом вяжущем определяют по остову утрамбованной смеси или усиленного грунта с учетом пор. СП минеральной части считают по СП образцов и соотношению компонентов минеральной части и связующего.
Истинную плотность (ИП) остова рассчитывают за вычетом пор, с учетом ИП каждого компонента.
ИП смеси также не учитывает пор, при подборе составов стройматериалов ее считают. ИП смесей (проб, взятых из смесителя/кернов, выбуренных непосредственно из покрытия) определяют пикнометром.
Расчет базируется на ИП минеральных компонентов смеси, связующего и их массовых соотношений, г/см:
Пикнометр Рейшауэра (высокогорлая плоскодонная мерная колба с круговыми рисками). Производится последовательное взвешивание - пустого пикнометра; затем - с измельченной квартованной пробой в смеси с водой; потом с дистиллированной водой.
Результатом считают округленное до второго знака среднеарифметическое двух измерений. В случае несоблюдения пороговой точности плотность измеряют повторно, усредняя все 4 измерения для получения результата.
Установление ИП смеси пикнометрическим методом подробно описано в п.10.2 ГОСТ 12801.
Водонасыщение асфальтобетонов на органическом вяжущем по ГОСТ 12801 определяют по поглощенному образцом количеству воды. Для исследования используют образцы, на которых определяли среднюю плотность. Их в начале взвешивают в емкости на воздухе и в воде, далее их заливают водой с температурой 20±2°С (уровень воды над образцами ≥3см). Сосуд с образцами (на вязком органическом вяжущем) вакуумируют (15мм рт. ст.) в течение часа в водной среде (время экспозиции сокращается в 2 раза для сырья с жидким/ эмульгированным связующим). Затем давление повышают до атмосферного и термостатируют (20±2°С) 30 мин в воде в том же сосуде. Далее образцы взвешивают в воде, извлекают, промакивают, взвешивают на воздухе.
Укрепленные грунты после 2-кратного взвешивания (воздух/ вода) исследуют методом полного или капиллярного водонасыщения (зависит от климатической зоны).
Полностью водонасыщаются в течение 48 часов в ванне с гидрозатвором образцы размером h=Ø=50мм, (большего размера - 72ч), причем первые 24 часа в воду погружается только их нижняя треть.
Капиллярное водонасыщение проводят через слой воды, постоянно поддерживаемый с помощью уровнемера в устройстве для капиллярного водонасыщения:
В ванне с гидравлическим затвором на подставку с металлической сеткой помещают емкость, снабженную сетчатым дном, которое прикрывают фильтром. На фильтр помещают фракцию мелкого песка толщиной 15см, который выдерживают в течение 24 часов в воде, далее на нем 72 часа экспонируются исследуемые образцы. Образцы взвешивают в воде, извлекают, осушают и взвешивают на воздухе.
Водонасыщение образца W%, вычисляют по формуле для смесей:
для усиленных грунтов:
Важной характеристикой для строительных материалов для дорожного и аэродромного строительства является предел прочности при сжимающей нагрузке (разрушение образца при заданных условиях).
Для этого применяются в соответствии с ГОСТ 28840 Прессы серии МИП (механические /гидравлические – 50-100 (5-10тс) ÷ 500 (50тс) кН) с измерителями силы.
Образцы термостатируются при (50±2°С; (20±2°С; 0±2°С). Образцы с жидкими/ эмульгированными вяжущими термостатируют на воздухе 120 мин, усиленные грунт помещают в п/э пакеты.
Предел надежности при сжатии водонасыщеных образцов изучают при скорости увеличения нагрузки 3,0±0,3 мм/мин.
На гидравлическом прессе нужную скорость выверяют на холостом ходу поршня.
Термостатированный образец помещают на нижней плите пресса, закрепляют в ≈ 2мм от верхней плиты и начинают нагружать до разрушения.
Раскалывание при испытаниях на растяжение водонасыщеного образца по образующей производится по стандартной методике (при 0°С образец термостатируется 60 мин с добавлением льда), скорость нарастания нагрузки - 50±1 мм/мин.
На опоры, плотно прилегая к ним, ложится вертикальная в процессе уплотнения грань. В центральной части призмы располагают стержень Ø10мм, на который давит нагрузка. Измеритель силы фиксирует разрушающую нагрузку, индикатор фиксирует прогиб 
.
Сдвигоустойчивость выявляет наибольшие деформации при соответствующих нагрузках - при одноосном сжатии и при исследовании по Маршаллу.
На устойчивость к сдвигу испытывают две партии объектов, перед испытанием термостатируя 60 минут в водной среде при 50°С.
Для всех испытаний вычисляют работу разрушения, предельную деформацию, среднюю работу деформирования образцов, коэффициент внутреннего трения асфальтобетона.
Кроме того, определяют также:
- водостойкость - обычную и при длительном насыщении водой;
- морозоустойчивость статическую и циклическую;
- определяется состав смеси - в том числе экстрагированием вяжущего с помощью растворителей и выжиганием органического вяжущего в муфельных печах;
- зерновой (массовый и фракционный) состав остатка;
- сцепление органического связующего с зернами наполнителя;
- слёживаемость холодных АБС;
- коэффициент уплотнения смесей в слоях дорожных покрытий;
- однородность смесей;
Аэродромное и в целом дорожное строительство представляют собой важную составляющую общечеловеческой безопасности, государственные стандарты производства материалов для них и собственно готовой продукции требуют получения заключений и сертификатов безопасности и надежности, которые получают, применяя наше сертифицированное оборудование: универсальные испытательные машины, прессы, муфельные печи, а также дополнительные приспособления и устройства.