Способ определения водонасыщения асфальтобетона
METHOD OF DETERMINATION OF WATER SATURATION OF ASPHALT CONCRETE

Предлагаемое изобретение относится к испытаниям дорожно-строительных материалов и может быть использовано при определении водонасыщения асфальтобетона.
Известен способ ускоренного определения физических показателей асфальтобетона включающий лабораторное изготовление асфальтобетонных образцов требуемого диаметра и высоты. Образцы охлаждают на воздухе при комнатной температуре в течение 90 мин. После чего их взвешивают на воздухе, затем погружают на 30 мин в емкость с водой при температуре 20±2°С, после этого образцы взвешивают в воде, достают из воды, вытирают и вторично взвешивают на воздухе. По полученным данным по известным методикам определяют среднюю плотность асфальтобетона. Затем образцы помещают в емкость с водой, температура которой 20±2°С, и устанавливают в вакуум - прибор, где создают и поддерживают остаточное давление, равное 2000 Па (15 мм рт.ст.) в течение 1 ч 30 мин, после чего давление доводят до атмосферного и выдерживают в течение 1 ч. После этого образцы взвешивают в воде и на воздухе и определяют водонасыщение и набухание асфальтобетона [Патент BY 5410 C1 G01N 33/42 - аналог].
Недостатками аналога является то, что известный способ не позволяет достоверно определить водонасыщение асфальтобетона, так как формование образцов производится при высокой температуре, а при охлаждении образцов в течение 90 мин, учитывая высокую теплопроводность битума, пористая структура внутри образца не успевает сформироваться и, соответственно, водонасыщение образца будет неполным.
Известен способ определения водонасыщения включающий изготовление (формование), образцов, взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, выдержке в воде при температуре 20±2°С в течение 30 минут, последующее их взвешивание в воде при температуре 20±2°С и на воздухе, вакуумирование в вакуумной камере в течение 1 часа, при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт.ст.) и выдержку в воде в течение 30 минут, после чего давление в вакуумной камере доводят до атмосферного и выдерживают образцы в воде в течение 30 минут, затем следует повторное взвешивание в воде и на воздухе. [п. 13.2 ГОСТ12801-98 Смеси асфальтобетонные дорожные и аэродромные, дегтебетонные дорожные, асфальтобетон и дегтебетон. Методы испытаний - прототип].
Известный способ имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что испытываемые образцы, подвергающиеся вакуумированию в вакуумной камере, находятся непосредственно в воде. В процессе вакуумирования образцов, вода закупоривает поры, препятствуя выходу воздуха из пор и микротрещин, не обеспечивая более полное насыщение пор водой, а это ведет к значительному снижению точности измерений при определении водонасыщения асфальтобетонных образцов.
Технический результат - повышение точности определения водонасыщения асфальтобетона.
Техническая задача - повышение точности определения водонасыщения асфальтобетона за счет повышения заполнения водой пор и микротрещин при одновременном снижении затрат на осуществление способа.
Решение технической задачи - задача решается тем, что в способе определения водонасыщения асфальтобетона, включающем изготовление образцов, взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, выдержку в воде при температуре 20±2°С в течение 30 мин, последующее взвешивание образцов в воде при температуре 20±2°С, удаление излишков влаги с поверхности образцов, последующее взвешивание их на воздухе при температуре 20±2°С, вакуумирование в вакуумной камере, частично заполненной водой, при температуре 20±2°С при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт.ст.), доведение давления до атмосферного, выдержку в воде при температуре 20±2°С, в течение 30 минут при атмосферном давлении для насыщения пор, освобожденных от воздуха, водой, повторное взвешивание в воде, удаление излишков влаги с поверхности образцов и взвешивание их на воздухе, с последующим расчетом водонасыщения, при этом, вакуумирование образцов, размещенных на подставке внутри вакуумной камеры над поверхностью воды, осуществляют одновременно с вакуумированием воды в течение 30 мин, а затем по истечении дегазации образцов и воды, образцы погружают в воду для насыщения пор освобожденных от воздуха, водой.
Сущность заявляемого способа заключается в определении количества воды, поглощенной образцом при заданном режиме насыщения. Водонасыщение определяют на образцах, приготовленных в лаборатории из смеси или на образцах-кернах, вырезанных из асфальтобетонного покрытия. Для определения водонасыщения, сухие образцы из асфальтобетона в количестве 3 шт. взвешивают на воздухе при нормальной температуре, и помещают в емкость заполненную водой с температурой 20±2°С на 30 минут. После выдержки образцы взвешивают в воде в той же емкости при температуре 20±2°С для определения плотности образца. Затем образцы достают из воды и обтирают влажной салфеткой для удаления с поверхности излишков воды и повторно взвешивают на воздухе при температуре 20±2°С. После этого образцы устанавливают на подставку, размещенную внутри вакуумной камеры, частично заполненную водой при температуре 20±2°С, при этом образцы находятся выше поверхности воды. Затем осуществляют одновременно процесс вакуумирования воды и образцов при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт.ст.) в течение 30 минут. Процесс вакуумирования воды и образцов позволяет осуществить дегазацию воды и освободить внутренние поры образцов от воздуха. После завершения вакуумирования, образцы, (не вынимая из вакуумной камеры) опрокидованием погружают в воду вакуумной камеры для полного насыщения пор и микротрещин водой и одновременно доводят давление до атмосферного, выдерживают образцы в воде при температуре 20±2°С в течение 30 минут, для полного заполнения освободившихся пор водой, т.е. их водонасыщения. Затем образцы достают из вакуумной камеры и помещают в емкость с водой при температуре 20±2°С для взвешивания в воде. После этого образцы достают, влажной салфеткой удаляют с поверхности излишки воды и взвешивают на воздухе при нормальной температуре.
По известным математическим расчетам вначале определяют плотность асфальтобетона:
где,
g - масса образца, в сухом состоянии, взвешенного на воздухе, г;
B
3
ρ - плотность воды, равная 1 г/см;
2
g - масса образца, выдержанного в течение 30 минут в воде и вторично взвешенного на воздухе, г;
1
g - масса образца, взвешенного на воздухе, после вакуумирования, г;
Далее, математическими расчетами определяют водонасыщение 3-х образцов:
где,
g - масса образца, в сухом состоянии, взвешенного на воздухе, г;
1
g - масса образца, взвешенного в воде, г;
2
g - масса образца, выдержанного в воде и взвешенного на воздухе, г;
5
g - масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе, г;
По окончании испытаний вычисляют среднее арифметическое значение водонасыщения одного образца. За результат определения водонасыщения принимают округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение трех определений одного образца.
Предлагаемый способ определения водонасыщения асфальтобетона за счет более полного заполнения пор и микротрещин водой при раздельном вакуумировании воды и образцов, позволяет, по сравнению с прототипом, повысить точность определения водонасыщения асфальтобетона, сократить время выдержки образцов асфальтобетона (из смесей с вязкими органическими вяжущими) в вакуумной камере, снизить время проведения способа, а, следовательно, сократить расходы электропотребления и затраты на осуществление самого способа, что и является новым техническим результатом заявляемого способа.
Примеры конкретного исполнения.
Для испытаний при определении водонасыщения асфальтобетонов (из смесей с вязкими органическими вяжущими) изготавливали по три образца для различных типов асфальтобетона с составом минеральной части: относящиеся к типу А (щебень - 53%; отсев дробления щебня - 40%; минеральный порошок - 7%), типу Б (щебень - 45%; отсев дробления щебня - 46%; минеральный порошок - 9%), типу В (щебень - 35%; отсев дробления щебня - 50%; минеральный порошок - 10%), типу ЩМА (щебень фр. 5-10 мм - 25%; щебень фр. 10-15 мм - 43%; минеральный порошок - 12%; отсев дробления щебня - 20%).
По известным математическим расчетам определили плотность и водонасыщение различных типов асфальтобетонов:
Пример
Испытания проводились на образцах из асфальтобетона относящиеся к типу А.
Изготавливали 3 образца и охлаждали на воздухе в течение 4 часов при температуре 20±2°С, затем их взвешивали на воздухе и погружали на 30 минут в емкость с водой при температуре 20±2°С, после выдержки образцы взвешивали в воде той же емкости. Затем образцы доставали из воды и обтирали влажной салфеткой для удаления с поверхности излишков воды и повторно взвешивали на воздухе при температуре 20±2°С. После этого образцы устанавливали на подставку, размещенную внутри камеры вакуумной установки, частично заполненную водой при температуре воды 20±2°С, при этом образцы устанавливались на подставке таким образом, чтобы они находились выше поверхности воды. Затем осуществляли одновременно процесс вакуумирования воды и образцов при остаточном давлении 2000 Па (15 мм рт.ст.), в течение 30 минут. После завершения вакуумирования, образцы (не вынимая из вакуумной камеры) опрокидованием погружали в воду камеры вакуумной установки, для полного насыщения пор и микротрещин водой и одновременно доводили давление до атмосферного, выдерживали образцы в воде при температуре 20±2°С в течение 30 минут. Затем образцы доставали из вакуумной камеры и помещали в емкость с водой при температуре 20±2°С для их взвешивания в воде. После этого образцы доставали, влажной салфеткой удаляли с поверхности излишки воды и взвешивали на воздухе при нормальной температуре.
Таким же образом проводили испытания для асфальтобетонов относящимся к типам Б, В и ЩМА. Результаты испытаний по определению плотности и водонасыщения изготовленных асфальтобетонных образцов приведены ниже в таблицах 1, 2.
3
3
Как видно из таблицы 1 результаты средней плотности асфальтобетона, полученные по прототипу и по заявленному способу имеют незначительные расхождения, а именно по типу А расхождение составляет 0,01 г/см, по типу Б 0,01 г/см, по типу В и ЩМА расхождений нет.
Согласно выше приведенным результатам испытаний (табл. 1 и 2), можно сделать вывод, что при незначительном расхождении средней плотности асфальтобетона, значения водонасыщения для различных типов асфальтобетонов имеют существенное отличия. Водонасыщение асфальтобетона относящегося к типу А по отношению к прототипу повысилось на 31,4%, к типу Б на 33,3%, к типу В на 41,03%, к типу ЩМА на 27,6%.
Кроме того, предлагаемый способ позволяет снизить время проведения испытаний и, соответственно снизить затраты на его осуществление.