Способ определения сдвигоустойчивости асфальтобетона

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГОУСТОЙЧИВОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОНА(71) Заявитель Республиканское дочернее унитарное предприятие Белорусский дорожный научно-исследовательский институт БелдорНИИ(72) Авторы Яромко Вячеслав Николаевич Жайлович Игорь Львович(73) Патентообладатель Республиканское дочернее унитарное предприятие Белорусский дорожный научно-исследовательский институт БелдорНИИ(57) Способ определения сдвигоустойчивости асфальтобетона, в котором цилиндрические образцы с различным отношением высоты к диаметру термостатируют при заданной температуре, затем нагружают их по боковой поверхности равномерным внешним давлением с заданной скоростью, ограничивая деформацию по одной из торцевых поверхностей, определяют параметры тр и сц, измеренные в МПа и характеризующие внутреннее трение и внутреннее сцепление в асфальтобетоне соответственно, и вычисляют коэффициент сдвигоустойчивости асфальтобетона сдв в соответствии с выражением 1 сдв,1 сц /тр( /) где /среднее арифметическое отношений высоты к диаметру для всех образцов. Изобретение относится к испытаниям дорожно-строительных материалов, а именно оценке сдвигоустойчивости асфальтобетона. Известен способ оценки сопротивления сдвигу материалов, в том числе и асфальтобетона, при котором прочность при сдвиге характеризуется уравнением Кулона 1(1),где Т - сопротивление сдвигу (прочность) асфальтобетона Р - нормальное напряжение- коэффициент внутреннего трения С - внутреннее сцепление асфальтобетона. Для достоверной оценки сдвигоустойчивости асфальтобетона необходимо проводить испытания в приборах трехосного сжатия - стабилометрах 1. Однако этот способ определения сдвигоустойчивости асфальтобетона является весьма сложным и трудоемким. 12940 1 2010.02.28 Наиболее близким к заявляемому является способ определения прочности асфальтобетона, включающий испытание цилиндрических образцов различной высоты путем термостатирования при расчетной температуре, нагружения их равномерным давлением с последующим разрушением и определением предела прочности при сжатии, как комплексного показателя, учитывающего в сумме внутреннее трение и внутреннее сцепление асфальтобетона 2. Недостатком этого способа является отсутствие возможности оценки сдвигоустойчивости асфальтобетона и его способности к накоплению остаточных деформаций в случае использования асфальтобетона в качестве материала для дорожного покрытия. Задача изобретения - определение показателя сдвигоустойчивости, характеризующего способность асфальтобетона к накоплению остаточных деформаций, а также снижение трудоемкости и повышение достоверности испытаний. Решаемая задача достигается тем, что в способе определения сдвигоустойчивости асфальтобетона, в котором цилиндрические образцы с различным отношением высоты к диаметру термостатируют при заданной температуре, затем нагружают их по боковой поверхности равномерным внешним давлением с заданной скоростью, ограничивая деформацию по одной из торцевых поверхностей, определяют параметры тр и сц, измеренные в МПа и характеризующие внутреннее трение и внутреннее сцепление в асфальтобетоне соответственно, и вычисляют коэффициент сдвигоустойчивости асфальтобетона Ксдв в соответствии с выражением 1 сдв(2) 1 сц /тр( / ) где / - среднее арифметическое отношение высоты к диаметру для всех образцов. Способ осуществляется следующим образом. Асфальтобетонный образец после термостатирования при расчетной температуре помещают в специальный прибор, нагружают образец с помощью пресса равномерным внешним давлением по боковой поверхности образца с заданной скоростью с ограничением деформированию по одной из торцевых поверхностей, например, с помощью упорного кольца. Сдвигоустойчивость (прочность) асфальтобетона определяют по результатам испытаний в приборе не менее чем трех образцов разной высоты / (/0,3-0,8), изготовленных из одного состава асфальтобетонной смеси. По данным испытаний строят график /(/)-/, который аппроксимируют зависимостью (2), сходной по структуре с уравнением Кулона (1) эквтр(/)сц,(3) где экв - эквивалентная прочность асфальтобетона тр и сц - параметры уравнения (2), характеризующие внутреннее трение и внутреннее сцепление в асфальтобетоне. Используя уравнение Кулона, можно оценивать сдвигоустойчивость асфальтобетона с помощью коэффициента сдвигоустойчивости Ксдв 1(5) 1 сц /тр( / ) Коэффициент сдвигоустойчивости сдв показывает, какая часть сопротивления сдвигу приходится на долю минерального каркаса, а следовательно, не изменяется при нагревании. Например, коэффициент сдвигоустойчивости 0,7 показывает, что прочность при сдвиге асфальтобетона на 70 обеспечивается сдвиговой прочностью упругого каркаса,следовательно, возможность накопления остаточных деформаций невелика, асфальтобетон, имеющий такой коэффициент Ксдв, сдвигоустойчив. 12940 1 2010.02.28 Если силы внутреннего сцепления превышают силы внутреннего трения, т.е. когда Ксдв 0,5, то прочность при сдвиге зависит главным образом от внутреннего сцепления,которое уменьшается при повышении температуры. В этом случае асфальтобетон в значительно большей степени склонен к накоплению остаточных деформаций и образованию колейности на покрытии. На фигуре приведены графики /(/)-/ для определения параметров прочности асфальтобетона, используя которые, вычисляют коэффициент сдвигоустойчивости сдв асфальтобетона. Пример конкретного выполнения. Экспериментальная проверка предлагаемого способа оценки сдвигоустойчивости асфальтобетона приведена ниже. Для исследований были изготовлены образцы высотой 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 и 6,5 см асфальтобетонов типа А, Б и В по СТБ 1033-2004 3 (табл. 1). Таблица 1 Материалы,Тип асПесок Мине- Битум Битум Состав фальтобе- Щебень Щебень Щебень Каменный при- ральный БНД БНД тона(5-10) (5-15) (5-20) отсев родный порошок 60/90 90/130 1 В 42 50 0 8 4,8 Свойства битумов, на которых готовились образцы при испытании Марка битума Пенетрация при 25 С, 1/мм Температура размягчения, С БНД 90/130 102 46 БНД 60/90 79 53 По результатам испытаний были построены графики в координатах /(/)-/ (фигура), где- высота образца,- диаметр образца,- предел прочности асфальтобетонных образцов при испытании в приборе. Определены коэффициенты сдвигоустойчивости по формуле (5) для проведенных испытаний. Значение для / принимали равным среднему арифметическому высот испытанных образцов. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Таблица 2 Механические свойства исследуемых составов асфальтобетона при испытании на приборе ПСО-1 и при одноосном сжатии при температуре 50 С Параметры сопротивления сдвигу Состав Щебень,Битум,тр, МПа сц, МПа сдв 1 35 4,4 8,37 3,97 0,50 2 64 4 20,46 2,86 0,77 3 42 4,8 19,12 7,70 0,54 Анализ данных испытаний показывает, что коэффициенты сдвигоустойчивости, определенные по предлагаемому методу, тесно коррелируют (20,48) с содержанием щебня в смесях 1-3. Увеличение содержания битума в смеси, как это и следует из физических представлений, ведет к снижению коэффициента сдвигоустойчивости. Корреляция показателей тесная (20,41). Предлагаемый более простой способ определения сдвигоустойчивости асфальтобетона в условиях бокового обжатия образцов с возможностью ограниченного расширения в продольном направлении достаточно хорошо моделирует работу асфальтобетона в покрытии и позволяет повысить достоверность испытаний на сдвигоустойчивость. Этот способ,в отличие от известного, позволяет судить о способности асфальтобетона к накоплению 12940 1 2010.02.28 остаточных деформаций, что позволяет более обоснованно подбирать составы асфальтобетона и тем самым предотвращать образование колейности на дорогах в жаркое время года. Продолжительность испытаний и их трудоемкость в сравнении со способом определения сдвигоустойчивости в приборе трехосного сжатия снижается не менее чем на 50 . Источники информации 1. Горелышев Н.В. О необходимости совершенствования норм прочности асфальтобетона // Наука и техника в дорожной отрасли. -2. - 1998 - С. 14-16. 2. Патент РБ 7929. 3. СТБ 1033-2004. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.