Быстрая навигация
| Тип асфальтобетона | Слой покрытия | Минимальный коэффициент уплотнения (Kупл) | Нормативный документ |
|---|---|---|---|
| Плотный типов А, Б (мелко- и крупнозернистый) | Верхний слой | ≥ 0,99 | СП 78.13330.2012 |
| Плотный типов В, Г, Д | Нижний слой | ≥ 0,98 | СП 78.13330.2012 |
| Пористый и высокопористый | Все слои | ≥ 0,98 | СП 78.13330.2012 |
| Холодный асфальтобетон | Все слои | ≥ 0,96 | СП 78.13330.2012 |
| Щебеночно-мастичный (ЩМА) | Верхний слой | ≥ 0,99 | ГОСТ Р 58406.1-2020 |
| № этапа | Операция | Технические параметры | Обозначение массы |
|---|---|---|---|
| 1 | Взвешивание сухого образца на воздухе | Точность ±0,1 г | m1 |
| 2 | Покрытие парафином | Температура парафина 57-60°C, время погружения 2-3 секунды | — |
| 3 | Взвешивание парафинированного образца на воздухе | После охлаждения до комнатной температуры | m2 |
| 4 | Взвешивание парафинированного образца в воде | Температура воды 20±2°C | m3 |
| 5 | Расчет объема образца | V = (m2 − m3) / ρв − (m2 − m1) / ρп | V, см³ |
| 6 | Расчет средней плотности | ρср = m1 / V | ρср, г/см³ |
| Тип асфальтобетона | Средняя плотность, г/см³ | Остаточная пористость, % | Применение |
|---|---|---|---|
| Высокоплотный | 2,45–2,55 | 1,0–2,5 | Мостовые покрытия, защитные слои |
| Плотный | 2,30–2,48 | 2,5–5,0 | Верхние и нижние слои дорожных покрытий |
| Пористый | 2,00–2,30 | 5,0–10,0 | Дренажные слои, основания |
| Высокопористый | 1,80–2,10 | >10,0 | Шумопоглощающие покрытия |
| Щебеночно-мастичный (ЩМА) | 2,40–2,50 | 2,0–4,0 | Верхние слои автомагистралей |
| Компонент | Содержание (qi), % | Истинная плотность (ρi), г/см³ | Отношение qi/ρi |
|---|---|---|---|
| Щебень гранитный фракции 5-10 мм | 42,0 | 2,68 | 15,67 |
| Щебень гранитный фракции 10-15 мм | 22,0 | 2,68 | 8,21 |
| Отсев дробления | 14,0 | 2,66 | 5,26 |
| Песок природный | 16,0 | 2,65 | 6,04 |
| Минеральный порошок (известняковый) | 6,0 | 2,71 | 2,21 |
| Сумма отношений Σ(qi/ρi) | 37,39 | ||
| Истинная плотность минеральной части: ρ0 = 100 / Σ(qi/ρi) | 2,67 г/см³ | ||
Содержание статьи
Нормативные требования к плотности асфальтобетона
Контроль плотности асфальтобетонных покрытий является обязательным этапом приемки дорожно-строительных работ. Согласно СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги», фактическая плотность уложенного асфальтобетона должна соответствовать проектным значениям, что подтверждается определением коэффициента уплотнения на образцах, отобранных из готового покрытия.
Основным регламентирующим документом для горячих асфальтобетонных смесей является ГОСТ Р 58406.2-2020 (с Изменением № 1 от 21.04.2022), который устанавливает технические условия и требования к физико-механическим характеристикам материала. Методы испытаний асфальтобетона регламентируются ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний».
Минимальные значения коэффициента уплотнения дифференцированы в зависимости от типа асфальтобетона и конструктивного слоя дорожной одежды. Для верхнего слоя покрытия из плотного асфальтобетона типов А и Б коэффициент уплотнения должен составлять не менее 0,99. Для нижних слоев покрытия и оснований из плотного асфальтобетона типов В, Г, Д минимальный коэффициент уплотнения снижается до 0,98.
Коэффициент уплотнения как критерий качества
Коэффициент уплотнения представляет собой отношение средней плотности асфальтобетона в покрытии к средней плотности стандартных лабораторных образцов, изготовленных из той же асфальтобетонной смеси. Этот показатель характеризует степень уплотнения материала в конструктивном слое дорожной одежды и напрямую влияет на долговечность покрытия.
где Kупл — коэффициент уплотнения; ρср.п — средняя плотность асфальтобетона в покрытии, г/см³; ρср.обр — средняя плотность стандартных лабораторных образцов, г/см³.
Недостаточное уплотнение асфальтобетона приводит к увеличению остаточной пористости, что способствует проникновению влаги в структуру материала. При отрицательных температурах замерзание воды в порах вызывает внутренние напряжения и микротрещины, ускоряющие разрушение покрытия. Повышенная пористость также снижает прочностные характеристики асфальтобетона и его сопротивление сдвигу под действием транспортных нагрузок.
Периодичность контроля плотности на объекте
Согласно требованиям СП 78.13330.2012, контроль коэффициента уплотнения асфальтобетонного покрытия осуществляется путем отбора кернов или вырубок не менее чем в трех точках на каждые 7000 м² площади покрытия. При укладке покрытия полосами шириной до 3,5 м контроль проводится не реже одного раза на 350 погонных метров.
Отбор образцов для определения плотности производится после полного остывания горячих асфальтобетонных смесей до температуры окружающей среды. Для горячих смесей рекомендуемый срок отбора составляет 1-3 суток после укладки, для холодных асфальтобетонных смесей — 15-30 суток, что обусловлено необходимостью завершения процессов испарения растворителей и структурообразования.
Метод парафинирования для определения плотности
Определение средней плотности асфальтобетона методом парафинирования образцов регламентируется ПНСТ 107-2016 «Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения объемной плотности с использованием парафинированных образцов». Данный метод применяется для образцов с остаточной пористостью более 2,5%, которые способны впитывать воду при стандартном гидростатическом взвешивании.
Технология парафинирования образцов
Образец асфальтобетона взвешивают на воздухе с точностью до 0,1 г (масса m1). Затем образец полностью погружают в расплавленный парафин при температуре 57-60°C на 2-3 секунды. Для обеспечения равномерного покрытия образец извлекают и дают парафину остыть до комнатной температуры в течение 15-20 минут.
После охлаждения парафинированный образец повторно взвешивают на воздухе (масса m2), а затем взвешивают в воде при температуре 20±2°C (масса m3). Объем образца вычисляют по формуле, учитывающей массу парафина и его плотность.
где V — объем образца, см³; m2 − m3 — объем парафинированного образца, вычисленный по закону Архимеда; m2 − m1 — масса парафиновой оболочки, г; ρв = 1,000 г/см³ — плотность воды при 20°C; ρп = 0,900 г/см³ — плотность парафина по ГОСТ 23683-2021.
Средняя плотность асфальтобетона рассчитывается как отношение массы сухого образца к его объему:
Точность и достоверность результатов
Для обеспечения достоверности результатов испытание проводят на трех образцах, отобранных из одной точки покрытия. За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение трех определений. Расхождение между результатами параллельных определений не должно превышать 0,03 г/см³.
Метод парафинирования обеспечивает высокую точность определения плотности пористых и высокопористых асфальтобетонов, для которых стандартное гидростатическое взвешивание неприменимо вследствие водопоглощения. Парафиновая оболочка предотвращает проникновение воды в поры образца, что позволяет корректно определить его истинный объем.
Средняя плотность различных типов асфальтобетона
Средняя плотность асфальтобетона зависит от его типа, зернового состава минерального заполнителя, количества битума и степени уплотнения. Плотные асфальтобетоны, применяемые для верхних и нижних слоев покрытий, имеют среднюю плотность в диапазоне 2,30-2,48 г/см³ при остаточной пористости 2,5-5,0%.
Высокоплотные асфальтобетоны с остаточной пористостью 1,0-2,5% характеризуются плотностью 2,45-2,55 г/см³ и применяются для устройства защитных слоев мостовых покрытий и гидроизоляции. Пористые асфальтобетоны с содержанием воздушных пустот 5,0-10,0% имеют плотность 2,00-2,30 г/см³ и используются для дренирующих слоев и оснований.
Щебеночно-мастичные асфальтобетоны (ЩМА) по ГОСТ Р 58406.1-2020 имеют среднюю плотность 2,40-2,50 г/см³ при остаточной пористости 2,0-4,0%. Высокое содержание крупного щебня в составе ЩМА обеспечивает формирование прочного каменного каркаса, определяющего повышенную сдвигоустойчивость и износостойкость покрытия.
Влияние плотности на эксплуатационные характеристики
Между плотностью асфальтобетона и его эксплуатационными характеристиками существует прямая корреляция. Увеличение плотности на 0,05 г/см³ приводит к повышению прочности при сжатии при 20°C на 10-15% и снижению водонасыщения на 20-30%. Недостаточная плотность покрытия является основной причиной преждевременного образования трещин и колей.
Для обеспечения требуемой плотности асфальтобетона в покрытии необходимо соблюдать технологические режимы укладки: температуру смеси при уплотнении, количество проходов катков, последовательность применения уплотняющей техники различного типа. Контроль плотности в процессе уплотнения позволяет оперативно корректировать технологию и предотвращать формирование участков с пониженной плотностью.
Истинная плотность минеральной части: методика расчета
Истинная плотность минеральной части асфальтобетона необходима для расчета пористости минерального остова и оптимизации состава смеси. Согласно ГОСТ 12801-98, истинную плотность минеральной части определяют расчетным методом на основании известного состава смеси и истинных плотностей отдельных компонентов.
Истинная плотность минеральной части рассчитывается по формуле:
где ρ0 — истинная плотность минеральной части, г/см³; q1, q2, ... qn — содержание отдельных минеральных материалов в смеси, %; ρ1, ρ2, ... ρn — истинная плотность отдельных минеральных материалов, г/см³.
Определение истинной плотности компонентов
Истинную плотность щебня, песка и минерального порошка определяют пикнометрическим методом по ГОСТ 8269.0-97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний». Для гранитного щебня истинная плотность составляет 2,65-2,70 г/см³, для известнякового — 2,60-2,72 г/см³.
Минеральный порошок из известняка имеет истинную плотность 2,70-2,72 г/см³, из доломита — 2,75-2,85 г/см³. Природные кварцевые пески характеризуются истинной плотностью 2,63-2,67 г/см³. Отсевы дробления гранитного щебня имеют истинную плотность, близкую к истинной плотности исходной горной породы.
Точное определение истинной плотности минеральной части необходимо для расчета пористости минерального остова, которая характеризует степень заполнения межзернового пространства битумом. Оптимальная пористость минерального остова обеспечивает формирование прочной структуры асфальтобетона при минимальном содержании вяжущего.
Отбор кернов и сроки проведения контроля
Отбор кернов из асфальтобетонного покрытия для определения плотности осуществляется с использованием специальных колонковых установок. Диаметр керна должен составлять не менее 100 мм для мелкозернистого асфальтобетона и не менее 150 мм для крупнозернистого. Высота керна соответствует толщине контролируемого слоя покрытия.
Технология отбора образцов
Места отбора кернов выбирают в полосе наката на расстоянии не менее 1 м от кромки покрытия. Отбор проводят на участках, представляющих средние условия уплотнения смеси. Не допускается отбор кернов на участках с визуально наблюдаемыми дефектами покрытия, в местах стыков захваток или вблизи продольных и поперечных швов.
После извлечения керна из покрытия его маркируют, указывая номер объекта, дату отбора, местоположение и номер слоя. Образцы доставляют в лабораторию в упаковке, исключающей их повреждение при транспортировании. До проведения испытаний керны хранят в сухом помещении при температуре 15-25°C.
Сроки отбора образцов для различных типов смесей
Для горячих асфальтобетонных смесей оптимальный срок отбора кернов составляет 1-3 суток после укладки покрытия. К этому времени асфальтобетон охлаждается до температуры окружающей среды, завершаются процессы релаксации внутренних напряжений, и материал приобретает стабильные физико-механические характеристики.
Для холодных асфальтобетонных смесей на жидких битумах класса МГ и МГО срок отбора кернов увеличивается до 15-30 суток. Это обусловлено необходимостью практически полного испарения растворителя из битума и набора асфальтобетоном проектной прочности. Преждевременный отбор образцов приводит к получению заниженных значений плотности и прочности.
