Что такое коэффициент уплотнения асфальтобетона

Испытание асфальтобетонной смеси для определения фактического коэффициента уплотнения

Асфальтобетонная смесь — это специальная смесь битума с минеральными материалами (щебень, гравий, песок, минеральный порошок) перемешанная в горячем состоянии в определенных пропорциях. При уплотнении образует асфальтобетон – основное покрытие современных дорог. В зависимости от физико-механических параметров и используемых материалов смесь подразделяется на следующие марки (табл. 1.)

Марки асфальтобетонов в зависимости от видов и типов смесей

I, II
I, II, III
II, III

При укладке, в зависимости от параметров температуры и вязкости, смеси подразделяются на горячие и холодные. В первом случае применяются дорожные нефтяные битумные материалы, нагретые до температуры от 120°С. Могут быть жидкими и вязкими. Холодные смеси изготавливаются только из жидких связующих и могут быть уложены при температуре окружающей среды от +10°С в осенний период и от +5°С – в весенний.

Сфера использования асфальтобетонных слоев указана в табл. 2.

Область применения асфальтобетонов при устройстве верхних слоёв покрытий автомобильных дорог и городских улиц

От точности соблюдения технологии укладки и уплотнения смеси зависит прочность и долговечность асфальтобетона уложенного в основания и покрытия автодорог. От уплотнения, последнего этапа создания покрытия, зависит качество структуры асфальтобетона, его возможности воспринимать заложенные в конструкцию нагрузки и эксплуатироваться в течение нормативного срока.

Методики контроля качества асфальтобетонного покрытия

Контроль качества уплотнения асфальтобетонного слоя дорожных одежд производится с помощью неразрушающих и разрушающих методик. В первом случае применяются ультразвуковые и радиоизотопные приборы, во втором – метод взятия образцов с помощью вырубки с последующим раздавливанием под гидравлическим прессом.

Рис. 1. Уплотнение асфальтобетонного слоя

Для проведения исследований берутся образцы покрытия в трех местах на 700 кв. м. площади дороги. Вырубка производится на расстоянии не менее 1 м. от края дороги. При исследовании слоев уплотненных по горячей технологии время отбора проб должно быть в пределах 1 – 3 дней после уплотнения. При укладке холодной смеси отбор проб производится через 15 – 30 дней.

Фактический показатель уплотнения на строящемся участке не должен быть менее требуемого значения, которое составляет:

Коэффициент уплотнения К_упл определяется по следующей формуле:

Рм – это фактический средний показатель плотности, г/см 3 ;

Порядок проведения испытания асфальтобетона

Отбор проб производится путем вырубки или сверления для получения, соответственно, прямоугольных или круглых кернов на всю толщину дорожных одежд. Разделение слоев производится в лаборатории. Участок отбора составляет прямоугольник размером не более 500х500 мм на расстояние не менее 1000 мм от края дороги или её центральной оси.

Размер и количество проб зависит от наибольшего размера зерен и необходимого для проведения испытания количества. Минимальная масса вырубки и диаметры кернов составляют:

Полученные пробы используются для получения фактического коэффициента уплотнения асфальтобетонной смеси.

После взятия образцов из них вырезается (вырубается) три пробы с целой структурой без наличия трещин. Их форма должна быть приближена к кубу или прямоугольному параллелепипеду с длиной сторон от 50 до 100 мм. Каждая проба испытывается целиком, возможна (при необходимости) распил или рубка на части.

Рис. 2. Внешний вид керноотборника

Следующим этапом идет высушивание образцов до того момента, пока их масса не станет постоянной. Для этого производится высушивание в течение не менее 60 мин. при температуре до 50°С, далее производится охлаждение в течение не менее 30 минут и взвешивание. После получения постоянной массы определяется фактическая плотность материала по физической формуле:

где m – масса образца в г.;

V – объём образца в см3.

Рис. 3. Внешний вид переформованных образцов

Масса определяется взвешиванием, объём – определением и перемножением геометрических величин образца – длины, ширины и высоты. В том случае, если образец имеет неправильную форму, объём определяется по методике гидростатического взвешивания. Данный способ заключается в определении объёма вытесненной жидкости после погружения в неё образца.

После определения плотности всех образцов берётся среднее значение – среднеарифметический показатель трех проб при разнице не более 0,03 г/см3. В противном случае проводятся повторные испытания с получением среднего показателя из 6 образцов.

Прошедшие испытания образцы, оставшиеся части кернов используются для изготовления переформованных образцов. Они необходимы для определения стандартного показателя плотности материала Рсм. Для этого:

Определение температуры нагрева асфальтобетонной смеси

В том случае, если полученный результат не соответствует данным в табл. 4., то потребная масса смеси M для формования образца определяется по формуле:

Ориентировочное количество смеси на один образец

При наличии дефектов кромок, а также при отсутствии параллельности горизонтальных оснований образец подлежит отбраковке.

Образцы из горячих смесей, в которых присутствует более половины объёма щебня, уплотняются путем вибрирования с последующим уплотнением прессом. Порядок изготовления выглядит следующим образом:

Рис. 4. Уплотнение смеси на прессе

Далее производится взвешивание и определение объёма образца по указанной выше методике. Затем рассчитывается показатель стандартной плотности путем деления массы на объём. Далее определяется коэффициент уплотнения К_упл путем деления показателей фактической плотности на стандартную. Полученный результат сравнивается с нормативным и на основании этого делается заключение о степени уплотнения асфальтобетона.

В том случае, если полученный результат фактического коэффициента меньше нормативного, то производится анализ причин недостаточного уплотнения. Это может быть недостаток температуры смеси, малое количество проходов катка, недостаточная масса катка или другие факторы.

Источник

Коэффициент уплотнения асфальта: что за показатель и зачем он нужен

Любое асфальтовое покрытие должно обладать высоким качеством, определенными физико-механическими свойствами, а также отвечать всем существующим требованиям. Чтобы этого добиться, нужно предусмотреть массу факторов, произвести верные расчеты, соблюсти правильную технологию асфальтирования, а также уделить особое внимание плотности, учитывая коэффициент уплотнения асфальта.

В противном случае, если нарушить технологию асфальтирования и недостаточно уплотнить асфальт при укладке, покрытие получится низкого качества, и в скором времени начнет разрушаться. Чтобы проверить, какую плотность имеет конкретное асфальтовое покрытие, измеряется коэффициент уплотнения асфальта.

В этой статье мы подробно расскажем:

Чтобы понять, для чего нужен коэффициент уплотнения асфальта и почему этот показатель так важен, нужно четко определить, что такое уплотнение асфальтобетона.

Что конкретно дает уплотнение асфальтобетона

Уплотнение асфальта является одним из важнейших этапов процесса укладки или ремонта покрытия. Уплотнение также называют трамбовкой, укаткой или укатыванием, а его выполнение напрямую влияет на эксплуатационные характеристики и срок службы будущего покрытия.

Чем качественней уплотнено покрытие, тем лучше его физико-механические свойства. Другими словами, качественное уплотнение обеспечивает высокую прочность асфальта, а также повышает его износостойкость, сопротивление деформации, срок службы и другие важные параметры, которые влияют и на коэффициент уплотнения асфальта.

Результаты уплотнения асфальта

Помимо повышения описанных в таблице параметров, качественное уплотнение асфальтобетона оказывает комплексное действие на все характеристики и свойства материала. Многие параметры асфальтового покрытия связаны между собой, и с улучшением одного показателя возрастают и другие физико-технические свойства АБ, за счет чего также растет коэффициент уплотнения асфальта.

Коэффициент уплотнения асфальта: определение

Коэффициент уплотнения асфальта является показателем, отражающим качество дорожного асфальтобетонного покрытия. Представляет собой отношение фактической плотности исследуемого образца к величине средней плотности переформованных образцов. Если значение коэффициента соответствует принятым нормам, то покрытие считается достаточно уплотненным.

Как определяют коэффициент уплотнения асфальта

Чтобы определить коэффициент уплотнения асфальта, из покрытия вырубаются или высверливаются 5-6 образцов (керны) из 3-х разных мест. Не следует брать пробы с края дорожного полотна, нужно отступить от него хотя бы на 1 метр.

Если речь о горячем асфальтобетоне, пробы берутся в течение 3 суток с момента укладки. Если исследуется холодный АБ, то срок увеличивается до 30 суток. После изъятия следует очистить керны от мусора, грязи и пыли.

В зависимости от особенностей состава, требуются образцы исследуемого асфальтобетона не менее определенного размера и массы. Если размер образцов будет меньше установленного минимума, испытания не будут считаться полностью достоверными. В таком случае коэффициент уплотнения асфальта придется определять заново.

Минимальные размеры и массы кернов

Из предоставленных кернов отбираются 3 образца для исследования. Требования ГОСТ четко регламентируют алгоритм проведения экспертизы, а также нормативный коэффициент уплотнения асфальта для определенных типов смесей.

Как определяется коэффициент уплотнения асфальта:

Зная фактическую плотность проб асфальтобетона, а также стандартную плотность переформованных образцов, можно получить итоговое значение. Фактическая плотность делится на стандартную, в результате чего мы получаем коэффициент уплотнения асфальта.

Каким должен быть коэффициент уплотнения асфальта по ГОСТу

Если значение коэффициента будет соответствовать установленным нормам, то данный асфальт будет считаться достаточно качественным. Если же коэффициент уплотнения асфальта имеет недостаточную величину – укатка выполнена некачественно.

Для чего нужен коэффициент уплотнения асфальта

Данный коэффициент позволяет с высокой точностью оценить степени уплотнения асфальтобетонного покрытия, а также качество дорожного полотна в целом. Если значение коэффициента соответствует нормам, дорогу можно запускать в эксплуатацию.

Наряду с коэффициентом уплотнения существует коэффициент водонасыщения асфальта, который также отражает качество асфальтобетона. Перед запуском дорожного полотна в эксплуатацию определяются оба этих значения, и каждое из них должно соответствовать стандарту качества.

Водонасыщение зависит от пористости и плотности, что указывает на способность асфальта противостоять попаданию влаги. При этом, чем выше коэффициент уплотнения асфальта, тем выше плотность и ниже пористость. Получается, что коэффициент водонасыщения и коэффициент уплотнения асфальта коррелируют между собой.

Как обеспечить высокий коэффициент уплотнения асфальта

Чтобы получить достаточно высокую плотность асфальта, необходимо производить его уплотнение по определенной технологии. Также важную роль играет соблюдение всего технологического процесса асфальтирования и укатки.

Соблюдение технологии уплотнения асфальта

Укатка асфальтобетона на первый взгляд кажется достаточно простым процессом – дорожный каток ездит по свежему покрытию, утрамбовывая его своим весом. Однако на практике процесс укатки АБ не так прост.

В некоторых случаях, чтобы повысить свойства покрытия, укладывается несколько слоев асфальта. В такой ситуации следует уплотнять каждый слой перед тем, как укладывать следующий. В противном случае необходимый коэффициент уплотнения асфальта не будет достигнут.

Перед тем, как приступить к уплотнению полотна катками, необходимо выполнить предварительную укатку. Данную функцию выполняет асфальтоукладчик, в то же время, когда наносит асфальтовую смесь на основание. За счет этого последующая укатка катками будет более эффективна, а сам процесс уплотнения займет меньше времени.

Если не выполнить предварительную трамбовку полотна, дорожный каток может нарушить геометрию покрытия и деформировать материал. Это приведет к серьезному повреждению дорожного покрытия на завершающей стадии строительства.

Соблюдение технологии укладки асфальта

Если нарушить технологию укладки асфальта, то даже при укатке тяжелыми дорожными катками плотность покрытия будет снижена, и коэффициент уплотнения асфальта окажется ниже нормы.

При асфальтировании автомобильных дорог на территории нашей страны чаще всего используется горячий асфальтобетон. Он обладает достаточно высокими эксплуатационными характеристиками, а также приемлемой стоимостью.

Однако такой тип асфальта имеет требования, которые должны быть соблюдены при укладке, чтобы обеспечить высокое качество и коэффициент уплотнения асфальта:

При более низких температурах смесь теряет часть своих свойств, так как в ее составе присутствует вязкий битум, которому для выполнения своих функций нужна высокая температура.

Если уложить горячую асфальтовую смеси, не разогрев ее до нужной температуры или же производить укладку при температуре ниже +5°C, даже после тщательной укатки покрытия тяжелыми катками коэффициент уплотнения асфальта не будет соответствовать требованиям ГОСТ.

В данном случае важно начать трамбовку свежего покрытия как можно быстрее, чтобы смесь не успела остыть. При высокой температуре битум действует как смазка, позволяя катку свободнее и быстрее передвигаться. Укатка горячего асфальта, как правило, заканчивается в момент остывания смеси до 80°C.

Как состав влияет на уплотнение

Также стоит обратить внимание на состав асфальтобетона. Некоторые материалы, используемые при производстве асфальта, отличаются повышенной твердостью. Такой асфальтобетон применяется при строительстве дорог, на которые будет оказываться серьезное и интенсивное давление.

Например, по федеральной трассе постоянно двигается большегрузный транспорт, поэтому дорожное полотно должно иметь повышенную прочность. Для этих целей используется щебеночно-мастичный асфальтобетон, в чей состав входят твердые горные породы.

Чтобы коэффициент уплотнения асфальта в данном случае был достаточно высоким, на процесс укатки покрытия нужно потратить больше времени. Также обязательно использование тяжелой дорожной техники.

Какая спецтехника и оборудование используется для уплотнения асфальта

Чтобы обеспечить высокий коэффициент уплотнения асфальта, необходимо использовать специальную дорожную технику и оборудование. В зависимости от ситуации подбирается наиболее подходящая под конкретный случай техника. Если неправильно выбрать каток для укатки асфальта, то можно получить недостаточно плотное покрытие или же деформировать свежее полотно.

Катки можно классифицировать по нескольким направлениям:

Катки по способу передвижения

Катки по размеру и массе

Катки по виду вальцов

Также существуют катки со «специальными» вальцами. Такие варианты очень редкие, так как делаются только под заказ, и под конкретные задачи. Предусматривают комбинацию нескольких видов вальцов.

Катки по числу вальцов

Катки по методу уплотнения

Правильный выбор дорожного катка позволяет обеспечить высокий коэффициент уплотнения асфальта за короткий период. При этом для уплотнения небольших площадей может использоваться специальное оборудование, когда задействование катка невозможно или неоправданно.

К данному оборудованию можно отнести трамбовки, виброплиты, а также ручные катки. Обратите внимание, что уплотнение небольших участков малогабаритным оборудованием должно идти по спирали – от краев к центру. Когда инструмент перестанет оставлять следы на асфальтобетоне, можно завершать трамбовку.

Какой асфальт не требует уплотнения

На данный момент можно выделить 3 основных вида асфальтобетона, которые используются в России – это горячий, холодный и литой асфальт. Данные разновидности АБ обладают различными эксплуатационными характеристиками и физико-механическими свойствами, а также имею немного разное назначение.

Краткое сравнение разновидностей асфальтобетона

Горячие смеси могут иметь достаточный коэффициент уплотнения асфальта только при хорошей укатке и учете остальных параметров, влияющих на качество.

Холодные смеси имеют более низкие характеристики, уступая горячему АБ. Даже после хорошего уплотнения качество такого покрытия будет недостаточным. По этой причине холодный асфальт не используется при строительстве дорог, однако хорошо подходит для быстрого ямочного ремонта.

Литые смеси асфальтобетона обладают более высокими эксплуатационными характеристиками, чем холодные и горячие составы. Отличительная особенность литого асфальта заключается в его жидкой консистенции, а также особой технологии укладки.

Жидкая структура позволяет без труда распределять литой АБ по необходимой площади, нивелируя любые неровности или мелкие трещины. Преимущество данного асфальтобетона заключается в отсутствии необходимости как-либо уплотнять материал. Коэффициент уплотнения асфальта такого типа по умолчанию будет достаточно высоким.

После остывания покрытие самостоятельно набирает высокую плотность и прочность, а также остается гладким и ровным. Кроме того, литой асфальт практически не пропускает влагу, имеет длительный срок службы и высокую сопротивляемость износу.

В России материал используется не столь часто, так как его стоимость значительно выше, чем цена того же горячего асфальтобетона. Официальных норм по величине коэффициентов также нет.

Выводы

Коэффициент уплотнения асфальта позволяет определить качество асфальтобетона, а также понять, достаточно ли было уплотнено покрытие при укладке. Определение данного коэффициента проводится в лабораторных условиях, а размер и вес образцов, как и другие нюансы, регламентирован.

Коэффициент уплотнения асфальта рассчитывается после завершения работ по асфальтированию, чтобы получить разрешение на ввод дороги в эксплуатацию.

Если по результатам определения плотности будут получены значения, соответствующие требованиям ГОСТ, то это будет означать достаточное качество дорожного полотна. Если же плотность образцов будет ниже нормы, дорогу нельзя будет ввести в эксплуатацию.

Чтобы обеспечить высокий коэффициент уплотнения асфальта, необходимо соблюдать общую технологию асфальтирования, технологию укатки асфальтобетона, а также учитывать разновидность асфальтовой смеси и ее состав. Качественное уплотнение дорожного покрытия очень важно, так как напрямую влияет на эксплуатационные характеристики и другие физико-механические свойства полотна.

В дорожном строительстве для трамбовки свежего асфальтобетона используется спецтехника, представленная различными видами дорожных катков. Каждый из катков больше подходит для определенных ситуаций, исходя из своих параметров.

Если в использовании крупной техники нет потребности или же это невозможно сделать, уплотнение покрытия можно осуществить с помощью виброплит и трамбовок.

Еще одним вариантом является использование литого асфальта, который не требует никакого уплотнения при укладке. При этом коэффициент уплотнения асфальта в данном случае гарантированно будет высоким, как и стоимость материала, ограничивающая его широкое использование.

Источник