Метод определения температуры трещиностойкости полимерасфальтобетона

Наиболее показательной можно считать ту оценку трещиностойкости материала, которая наглядно демонстрирует область температур, при которых может появиться трещина на покрытии, -показатель температура хрупкости Тхр, а, следовательно, и ту область температур, при которых появление температурных трещин, связанных с охлаждением покрытия, маловероятно, — показатель температура трещиностойкости Ттр.
Очевидно, что трещина на покрытии появляется, когда пленки вяжущего переходят в хрупкое состояние и покрытие прогибается под колесом автомобиля.
При этом возникают напряжения в растянутой зоне покрытия и в результате образуются трещины, т.к. материал не может компенсировать эти напряжения соответствующими деформациями.
В связи с тем, что более 90% вяжущего распределяется по поверхности минерального порошка, предложено выделять из полимерасфальтобетонной или асфальтобетонной смеси фракцию 1,25-0,63 мм и готовить из нее при стандартном уплотнении образцы-плитки.
Для этой цели в стандартной форме-семерке изготавливают диск толщиной 4 мм и диаметром 71,4 мм. От диска нагретым ножом отделяют 4 части так, чтобы в результате получилась прямоугольная пластина размером 5050 мм.
Пластину разделяют на две части, получая два образца — плитки размером 50254 мм.
Образцы в количестве 6 штук выдерживают в морозильной камере в течение 30 минут, затем извлекают и изгибают на специальном шаблоне (рис. 29), начиная с 0 °С.
После каждого испытания температуру понижают на 5 °С и вновь проводят испытание, пока хотя бы на одной из плиток не появится трещина. Эта температура принимается за Тхр, а Ттр принимается выше на 5 °С.
Надо отметить, что шаблон подобран таким образом, чтобы прогиб плиточки был равен 0,62 мм — прогибу, близкому по величине к прогибу под колесом автомобиля на дорожной одежде с эквивалентным модулем деформации, равным 230 МПа.

Рис. 29. Схема испытания на трещиностойкость:
1 — отметка на шаблоне; 2 — образец плиточка;
3 — шаблон металлический.
Усилие (Р) погружения — необходимое для полного соприкосновения
образца с шаблоном. Достигается вручную.
О — центр шаблона, внутренний радиус кривизны 50 см.

В целях установления взаимосвязи между температурой хрупкости вяжущего по Фраасу — и температурой хрупкости и трещиностойкости полимерасфальтобетона приготовили битумы и ПБВ разных марок, результаты испытания которых приведены в таблице 18.
Для того, чтобы выяснить, как влияет толщина пленки вяжущего на температуру хрупкости полимерасфальтобетона и асфальтобетона, определяли Тхр для образцов из бинарных смесей по изложенной выше методике.
Как видно из рис. 30, в пределах концентраций асфальтовяжущего, нормированно-го в ГОСТ 9128, Тхр практически не зависит от толщины пленки вяжущего и только при содержании минерального порошка более 80% резко ухудшается (МП : Б = 4).
Этот факт позволяет предположить наличие единой корреляционной зависимости Ттр от независимо от типа смеси.
В таблице 19 приведены значения , Тхр и Ттр для разных типов смесей на различных вяжущих, где видно, что Тхр и Ттр практически не зависят от типа смеси, а определяются лишь значением вяжущего.

Таблица 18.
Значение показателей физико-механических свойств битумов и ПБВ

№п/ п	Наименование образца	Глубина проникания иглы 0,1 мм, при		Растяжимость, см, при		Температура, °С			Изменение после прогрева 163 °С, 5 ч, 4 мм		Сцепление в баллах, с					Эластичность, %, при		Интервал работоспособности (Тразм — Тхр) °С	Тразм./П25	Тразм. Тхр./П25	Тразм. Тхр./Д25
		25 °С	0 °С	25 °С	0 °С	размягчения	хрупкости	вспышки	массы, %	температуры разм., °С	вольским песком	мрамором	гранитом	габбро-диабазом	сы-чевс. песком	25 °С	0 °С
1	БНД 60/90 инд.1928	63	30	> 100	5	49	-17	274	0	6(55)	2	4	2	2	4	—	—	66	0,78	0,51	0,32
2	БНД 90/130 (БНД 60/90+5% И-40А) инд.1928	139	55	> 100	10	47	-24	279	0,19	10(57)	3	3	1	2	1	—	—	71	0,34	0,17	0,23
3	БНД 130/200 (БНД 60/90+7% И-40А) инд.1928	170	61	> 100	11	45	-22	285	0,17	7 (52)	3	3	1	2	1	—	—	67	0,26	0,14	0,23
4	БНД 200/300 (БНД 60/90+10% И-40А) инд.1928	212	81	> 100	20	41	-32	271	0,17	7 (48)	4	3	2	4	3	—	—	73	0,19	0,04	0,09
5	ПБВ 60(1928+3%ДСТ п.135+6% И-40А)	100	53	25	17	56	-22	264	0,2	7 (63)	4	3	2	2	2	78	70	78	0,56	0,34	1,36
6	ПБВ 90(1928+3%ДСТ п.135+10%И-40А)	136	68	42	15	54	-25	254	0,3	8(62)	4	4	1	1	1	96	76	79	0,40	0,21	0,69
7	ПБВ 130 (1928+3%ДСТ п.135+13%И-40А)	152	79	46	24	58	-32	266	0,16	3 (61)	3	3	1	1	1	93	85	90	0,38	0,17	0,57
8	ПБВ 200 (1928+3%ДСТ п.135+21%И-40А)	231	79	34	38	58	-38	254	0,2	-4 (54)	3	2	1	1	1	97	92	96	0,25	0,09	0,59

Рис. 30. Зависимость температуры хрупкости образцов
из бинарных смесей на шаблоне (RШ = 50 см)
от содержания минерального порошка:
1  — •-  БНД 60/90; 2 -х-  ПБВ 90.

Таблица 19.

Определение температуры
хрупкости и трещиностойкости асфальтобетонных
и полимерасфальтобетонных образцов из смесей

 

№ п/п	Марка вяжущего в смеси	Тип смеси	Температура хрупкости вяжущего по Фраасу, °С	Температура хрупкости образцов из смеси, °С	Температура трещиностойкости образцов из смеси, °С
1	БНД 60/90	А	-17	-20	-15
2		Б		-20	-15
3		Д		-20	-15
4	БНД 90/130	А	-24	-25	-20
5		Б		-20	-15
6		Д		-25	-20
7	БНД 130/200	А	-22	-25	-20
8		Б		-25	-20
9		Д		-25	-20
10	БНД 200/300	А	-32	-30	-25
11		Б		-30	-25
12		Д		-35	-30
13	ПБВ 60	А	-22	-25	-20
14		Б		-25	-20
15		Д		-25	-20
16	ПБВ 90	А	-25	-30	-25
17		Б		-20	-15
18		Д		-30	-25
19	ПБВ 130	А	-32	-35	-30
20		Б		-35	-30
21		Д		-35	-30
22	ПБВ 200	А	-38	-40	-35
23		Б		-35	-30
24		Д		-40	-35

Взаимосвязь между температурами хрупкости ПБВ и битумов по Фраасу ( ) и температурами трещиностойкости Ттр полимерасфальтобетона и асфальтобетона на основе данных вяжущих описывается следующей общей линейной зависимостью:

Ттр = 0,986 х + 0,3552
R2 = 0,91; R2 — коэффициент парной корреляции.

Предложенный метод может быть использован и для определения вяжущих.
Получена корреляционная зависимость с высоким значением величины достоверности аппроксимации, равная 0,915 и коэффициентом парной корреляции R2 = 0,99.

Тхр = 1,1224 х + 0,8584.

На основании проведенных исследований по данному разделу получены следующие выводы.
1. Обоснованы условия деформирования, размеры образцов и размер фракции по-лимерасфальтобетонных и асфальтобетонных смесей для определения показателей температуры хрупкости (Тхр) и температуры трещиностойкости (Ттр) полимерасфальтобетона и асфальтобетона.
2. Определены Тхр и Ттр полимерасфальтобетонов и асфальтобетонов типов А, Б, Д, приготовленных на основе ПБВ и битумов разных марок.
3. Установлена достаточно тесная корреляция между температурой хрупкости вяжущих, определенной по методу Фрааса ( ) в соответствии с ГОСТ 11507, и Тхр полимерасфальтобетона и асфальтобетона. При этом коэффициент парной корреляции лежит в пределах 0,86-0,94.
4. Сформулирован критерий назначения норм на величину показателя температуры трещиностойкости Ттр полимерасфальтобетона, обоснованный условиями эксплуатации покрытия при отрицательных температурах. Ттр должна быть не выше температуры наружного воздуха наиболее холодных суток района эксплуатации покрытия в соответствии с действующим СНиП 23.01.99.
5. Показана возможность обеспечения установленных норм на Ттр за счет применения для устройства покрытий дорог, мостов и аэродромов полимерасфальтобетонов с использованием ПБВ по ГОСТ Р 52056-2003.
6. Показано существенное преимущество полимерасфальтобетона на основе ПБВ по ГОСТ Р 52056-2003 по показателю трещиностойкости Ттр по сравнению с асфальтобетоном на основе дорожных битумов по ГОСТ 22245-90.
7. Показана возможность использования показателя Ттр или Тхр не только для нормирования требуемой трещиностойкости полимерасфальтобетона, но и для контроля качества кернов из готового покрытия. При этом на величину показателя трещиностойкости влияет не только качество вяжущего, но и состав смеси.
8. Установлена тесная корреляция между вяжущих и Тхр, определенной по предлагаемому методу (R2 = 0,99), что позволяет предположить возможность использования этого метода для упрощенного и приближенного определения при отсутствии прибора Фрааса.
9. Установлено резкое ухудшение показателей Тхр и Ттр в асфальтовяжущем при содержании в нем минерального порошка фр. < 0,071 мм более 80% по массе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 19.

Определение температуры
хрупкости и трещиностойкости асфальтобетонных
и полимерасфальтобетонных образцов из смесей