Асфальтбетон

Асфальтбетон  көрсеткіштерін стабилометрде анықтау- сынаудың Калифорниялық әдісі. Сынаудың мақсаты – асфальтбетонның жанындағы  қозғалысқа қарсылық көрсетуін анықтау. Цилиндр пішінді үлгі 60⁰С- қа дейін қыздырылады, Хвима стабилометріне орналастырылады, содан кейін осьтік сығылуға ұшырайды. Стабилометр үлгіні сығу кезінде пайда болатын горизонталь қысымды өлшейді. Сынау процедурасы  үлгіні стабилометр ішінде сыққанда оған жүктеме түсіруге негізделген. Сығуға арналған сынау жүйесі стабилометр мен плунжерді сығу кеңістігінде орналастыруы қажет. Сығу процесі жүріп жатқанда екі оператор сығу жүктемелерінің шамасы 2,22 кН, 4,45 кН, 8,9 кН, 13,3 кН, 17,8 кН, 22,2 кН и 26,7 кН болғанда, стабилометрдің өлшеу базасы арқылы горизонталь қысымды жазып отырады. Сонымен қатар, техниктердің біреуі орын ауыстыруды және стабилометрдің өлшеу базасын іске қосатын насос тұтқасын бұрауға тиісті.

Берілген сынауды  өткізу үшін Partner программалық қамтамасыз ету бағдарламасы бар 300DX модельді сығу машинасы қолданылды. Partner Gentest функциясы  сынақты басқаруға мүмкіндік  береді. Программалық қамтамасыз ету  операторға стабилометрден ақпарат  алуға мүмкіндік береді, яғни, екінші оператор қажет емес. Стабилометрдің көрсетулері автоматты түрде  есептеледі, жүктемелердің мәндері  де Partner бағдарламасымен есептеледі.

Сынау жүргізудің мәні максимал жүктемені және бірдей өлшемді стандартты үлгілердің деформация шегін анықтау. Ол екі кернеулік- деформациялық сығу жағдайында жүзеге асады: бір осьтік сығу және Маршалл  әдісі бойынша қирататын арнайы құрылғыларды қолдану арқылы сығу^[4].

6- сурет. Бір осьтік сығу және Маршалл әдісі бойынша қирататын арнайы құрылғылар сұлбалары

Сынау жүргізу  үшін ГОСТ 28840-90 стандартына сәйкес үлгінің деформация жылдамдығы 50 мм/мин  және жүктеме диапазоны 0-ден 20 (50)кН болатын электрмеханикалық пресстер қолданылады.

Үлгіні бір  осьтік сығу және Маршалл сұлбасы  бойынша  сынау кезінде қиратуға жұмсалған жұмысты келесі формуламен анықтайды:

,

 А –  үлгі қирағанға дейінгі шығындалған  жұмыс, Дж;

Р – қиратушы күш, кН;

l - шекті деформация, мм.

Асфальтбетонды  бір осьтік сығу және Маршалл сұлбасы  бойынша сығу кезіндегі орташа жұмысты  үштен кем емес үлгіні сынау нәтижесінің  арифметикалық ортасы ретінде 0,01 Дж дәлдікпен есептейді.

Асфальтбетонның ішкі үйкеліс коэффициентін келесі формуламен есептейді tgφ:

,

A_m, А_с - бір осьтік сығу және Маршалл сұлбасы бойынша сығу  кезіндегі стандартты үлгілерді деформациялаудың орташа жұмысы, Дж;

Асфальтбетонның зертханалық ұстасу көрсеткішін C_л оның сығу кезіндегі беріктілігі R_c бойынша анықтайды

,

Зертханалық ұстасу көрсеткіші деформация жылдамдығынан  және үлгіні сынау температурасынан тәуелді болады. Сондықтан когезиялық ұстасу асфальтбетонның қозғалысқа қарсылық көрсететін қасиеті болып  табылады.

Үштен кем  емес үлгілерді сынау нәтижесінің  орташа арифметикалық мәнін келесі формула арқылы табады:

,

X – өлшенетін  көрсеткіштің орташа мәні;

х_i – 1- ші үлгіні сынау нәтижесінде өлшенген көрсеткіштің мәні;

n –сыналған үлгілер саны.

Таңдамалардағы  өлшенетін көрсеткіштің дисперсиясын бағалау келесі формуламен анықталады:

,

S²(x)- асфальтбетонның өлшенетін көрсеткішінің дисперсиясын бағалау.

Бақылау нәтижесі бойынша әрбір жеке үлгі үшін сапаны бағалау коэффициенті есептеледі:

X – өлшенетін көрсеткіштің орташа мәні;

[X] – көрсеткіштің рұқсат етілетін шегі;

X_max, X_min – жеке үлгілердің бақыланатын көрсеткіштерінің максимал және минимал мәндері.

Асфальтбетонның сызат  түсуге төзімділігін кешенді бағалау үшін тәжірибелік әдіспен созылу кезіндегі беріктіліктің температуралық- уақыттық тәуелділігін, серпінділік модулін және асфальтбетонның температуралық коэффициентін анықтау қажет. Осыдан кейін асфальтбетон жабындысында созғыш кернеудің әсерінен бірінші сызат түскенге дейінгі уақытты есептеуге болады.

Асфальтбетон  жабындысының мерзімінен бұрын қирауының  себебі қоспаны жоғары температурада  дайындау салдарынан құрамының өзгеруі  және жабындының эксплуатациялық мерзімінің ұзақтығынан оның қартаюы. Жабындының қартаюы дегеніміз материал құрылымында  физикалық және химиялық түрленулер әсерінен оның механикалық қасиеттерінің  және жұмыс істеу қабілетінің  төмендеуі.

Асфальтбетонның тозуын жылдамдату және сынақ дәлдігін жоғарылату үшін стандартты цилиндрлік формалар мен вакуумдық насостардың  көмегімен үлгіні қыздыру қажет. Асфальтбетонның стандартты цилиндрлік үлгісін тозуға сынайтын құрылғының сұлбасы төменде келтірілген.

7- сурет. Асфальтбетон үлгісінің тозуын жылдамдататын прибор сұлбасы:

1 - термошкаф; 2 - цилиндрлік форма; 3 – асфальтобетон үлгісі; 4 –  қуысы бар салым; 5 - тірек тарелкасы-присос; 6 - бақылаушы манометр; 7 – вакуумдық  насос.

Бұл әдіспен стандартты цилиндрлік үлгіні тоздыру сынақ дәлдігін жоғарылатады және асфальтбетонның механикалық  қасиеттерінің қыздыру уақытына тәуелділігінен құтылуға мүмкіндік  береді.

Асфальтбетонды  қозғалысқа тұрақтылыққа сынағанда  үлгілер санын жұп етіп алады, жалпы саны 6 данадан аспауға тиіс. Үлгілердің биіктігі олардың диаметріне тең болуға тиіс, рұқсат етілетін қателік  ± 1,5 мм- ден аспауға тиіс.

Сынақ жүргізуден бұрын үлгілерді 1 сағат көлемінде  температурасы 50±1 °С болатын суда ұстайды. Үлгілердің жартысын жүктеу сұлбасы  бойынша бір осьтік сығуға, ал қалған жартысын екінші сұлба бойынша сынауға  қолданады. Асфальтбетонды сынамас  бұрын қиратушы құрылғыны 50±10 °С температурада  қыздыруға кеңес беріледі. Үлгілерді  қиратушы құрылғыға және пресс плитасына  орналастырмас бұрын, жұмсақ матамен  немесе қағазбен сүртеді.

Асфальтбетон жабындысының қозғалысқа төзімділігі келесі шарттарда  орындалады:

   - жабындыны қолданудың қалыпты шарттарындағы қозғалыста талап етілетін беріктілік шегі;  - 50°С температурадағы қозғалыс кезіндегі ГОСТ 12801 бойынша дайындалған үлгілердің беріктілік шегі.

Қозғалыс кезіндегі  асфальтбетонның беріктілік шегін  анықтауды келесі әдістеме бойынша  жүргізеді.

Сынақтың мәні мынада: сынау кезінде үлгінің  орталық бөлігі оның басқа бөліктеріне  қарағанда орын ауыстырады. Ол үшін үлгінің диаметріне қарағанда диаметрі кіші болып келетін, талпыныс сақинасына бекітілген, цилиндрлік металл формаға  үлгіні орналастырады. Үлгінің жоғарғы  жағына талпыныс сақинасының ішкі диаметріне қарағанда диаметрі кіші болып келетін  жазық дөңгелек жүктемелі штамп  орнатылады. Штампқа сығатын және өсетін күш түсірілген кезде асфальтбетонның  қозғалуы байқалады.

8- сурет. Қозғалтқыш прибор: 
1 - форма; 2 – талпыныс сақинасы; 3 – сыналатын үлгі; 4 - штамп; 5 - насадка

Қозғалтқыш  прибор асфальтбетон үлгілерін,  талпыныс сақинасы, жүктемелік штамп және насадкалар салатын формадан тұрады. Қозғалтқыш прибор 2 өлшемді қосады: құмды қоспалардан  тұратын, өлшемі h=d=50,5 мм болатын үлгілерді  сынау үшін және ГОСТ 12801 сәйкес ұсақ дәнді қоспалардан тұратын, өлшемі h=d=71,4 мм болатын үлгілерді сынау  үшін арналған.

Сынау жүргізбестен бұрын ГОСТ 12801 бойынша дайындалған  асфальтбетонның цилиндрлік үлгілерін  бөлме температурасында 12- 48 сағат  бойына ұстаймыз.

Қозғалыс болған жағдайда асфальтбетон үлгілерінің  беріктілік шегін ГОСТ 28840-90 бойынша  механикалық немесе гидравликалық  жалғағышы бар пресстерде анықтайды.

Бастапқы материалдар сапасын  бағалау

Ірі толтырушылар (қиыршықтас):

Қиыршықтасты  дайындау үшін аязға төзімді балқыған, түрі өзгерген және шөгінді тау жыныстары, сонымен қатар, берік және аязға  төзімді баяу суынатын металлургиялық шлактар қолданылады.

Тау жыныстарын сығу кезіндегі беріктілігі 100...120МПа- дан кем емес, ал металлургиялық шлактарда 80...100МПа- дан кем емес болуға тиіс.

Асфальтбетон  қоспасы үшін қажетті қиыршықтас таза болуы керек, құрамындағы сазды  және шаңды бөлшектер мөлшері 1%- дан аспауға тиіс. Қиыршықтас дәндерінің пішіні тэтраэдр және куб пішінді, ал жоғарғы беті кедір- бұдырлы болуы  қажет, бұл өз кезегінде ішкі үйкелісті  және жабысуды жоғарылатады.

Қиыршықтас  пен ұсақталған тас кесек құрамындағы  иілгіш және ине пішінді дәндер мөлшері  салмағы бойынша, %- дан артық болмауы  тиіс:

15- А типті  және тығыздығы жоғары қоспалар  үшін;

25- Б, Бх  типті қоспаларға;

35- В, Вх  типті қоспаларға.

Асфальтбетон  үшін арналған қиыршықтас айнымалы қатыру мен ерітудің 50 цикліна қираусыз төзе білу керек, ал жабындының төменгі  қабаты үшін 25 циклден кем емес болуға тиіс. Осыдан, суыққа төзімділік маркалары: F20, F25, F50 болады.

Бастапқы деректер:

гранитті қиыршықтас

тығыздығы – 2,7г/см

цилиндрде қирату кезіндегі беріктілік бойынша маркасы  – 1000

суыққа төзімділік бойынша маркасы - F100

дәндік құрамы:

2- кесте. Електен өткізілген қиыршықтас көрсеткіштері

Көрсеткіш атауы	Електер тесіктерінің диаметрлері, мм
	20	15	10	5	<5
Толық қалдық,%	6	9	57	98	100
Толық електен өткізу,%	94	91	43	2	0

иілгіш және ине пішінді дәндердің мөлшері, %

фр. 5 - 10 мм – 16%

фр. 10 - 20 мм – 14%

Иілгіш  және ине пішінді дәндердің мөлшері = (16*41+14*51)/(41+51)=14,89%(<25%)

Қорытынды: жоғарыда келтірілген көрсеткіштерге сүйене отырып әктасты қиыршықтасты Б типті, II маркалы ыстық асфальтбетон қоспасын жобалауда қолдануға болады.

Ұсақ толтырушылар (құм):

Асфальтбетон қоспасын дайындау үшін табиғи және ұсақталған құмды, сонымен  қатар,  електен өткізілген ұсақталған тау жыныстары мен ірі құмдар қолданылады.  Құм таза болуы тиіс және құрамындағы шаңды- балшық мөлшері  көлемі жағынан 3%- дан артық болмауы  қажет^[6].

Табиғи құм – құзды тау  жыныстарының табиғи жолмен қирауы арқылы пайда болатын, үлкендігі 5мм мөлшердегі бейорганикалық борпылдақ материал.

Бастапқы тау  жынысының беріктілігіне байланысты ұсақталған құм екі маркаға бөлінеді: 800 және 400. Біріншісіне сығу кезіндегі  беріктілігі 80МПа- дан, ал екіншісіне 40МПа- дан кем емес тау жыныстары  қолданылады.

Құмның түйіршіктелген құрамы тығыздығы жоғары өзге минералдық материалдармен қоспа түзуді қамтамасыз етуі керек. Сондықтан асфальтбетон қоспасын дайындауда ірі және орташа көлемдегі дәндер қолданылады.

Бастапқы деректер:

кварцты құм

тығыздығы – 2,62г/см

ластаушы қоспалар мөлшері - 1,5 %

дәндік құрамы:

3- кесте. Електен өткізілген құм көрсеткіштері

Көрсеткіш атауы	Електер тесіктерінің диаметрлері, мм
	5	2.5	1.25	0.63	0.315	0.16	<0.16
Толық қалдық,%	0	20	40	60	85	98	100
Толық електен өткізу,%	100	80	60	64	28	8	0

Көлемі 5мм- ден  ірі дәндері жоқ құмның ірілік модулі (М_к) төмендегі формуламен анықталады:

 

мұндағы А_2,5, А_1,25, А₀₆₃, А₀₃₁₅, А₀₁₆ –2,5мм диаметрлі елек тесігіндегі және № 1,25; 063; 0315, 016, % нөмірлі елек сеткаларындағы толық қалдық.

Мк=(20+40+60+85+98)/100=3,0

Минералдық ұнтақ:

Минералдық  ұнтақты беріктілігі 20МПа- дан кем  емес әктасты, доломитті және басқа  да карбонаттық жыныстарды ұнтақтау арқылы алады, және ондағы ластаушы қоспалар мөлшері 5%- дан артық емес. Кей  жағдайларда минералдық ұнтақ ретінде  өндірістің ұнтақ тәрізді қалдықтарын  қолданады. Минералдық ұнтақ асфальтбетон беріктілігін артырады, сонымен қатар, оның морт сынғыштығын да арттырады, сондықтан асфальтбетон қоспасындағы минералдық ұнтақ мөлшері қажетті  нормативтік беріктілік пен тығыздықты қамтамасыз ету үшін минималды болу керек.

Минералдық  ұнтақ функциялары:

минералдық  бөліктің беріктілігін арттырады;

мұнайлы битумды  асфальт тұтқырлығына айналдырады.

Бастапқы деректер:

әктасты минералдық ұнтақ

кеуектілігі - 25%

тығыздығы – 2,6г/см

ылғалдылығы - 0,5 %

дәнді құрамы:

4- кесте. Електен өткізілген минералдық ұнтақ көрсеткіштері

Көрсеткіш атауы	Електер тесіктерінің диаметрлері, мм
	1.25	0.63	0.315	0.16	0.071	<0.071
Толық қалдық,%	0	4	7	19	25	100
Толық електен өткізу,%	100	96	93	81	75	0

5- кесте. Минералдық ұнтақ физика- механикалық көрсеткіштері

Көрсеткіш атауы	Сынақ нәтижелері	МП-1 маркасы үшін ГОСТ Р 52129-2003 талаптары
кеуектілігі, % тығыздығы, г/см3 ылғалдылығы, %  дәндік құрамы: 1,25 мм- ден ұсақ 0,315 мм  -//- 0,071 мм  -//-	25 2,6 0,8   100 93 75	35 - 1- ден артық емес   100- ден артық емес 90- нан кем емес 70- 80 аралығы