ОДМ 218.3.020-2012
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
Методические рекомендации по обеспечению устойчивости битумов против старения в технологических процессах изготовления и применения асфальтобетонных смесей
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН ООО "Стройсервис", ЗАО "НОМБУС" с использованием результатов научных исследований ОАО "Омский СоюздорНИИ" и практических результатов ФКУ УПРДОР "Забайкалье".
2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований, информационного обеспечения и ценообразования, Управлением эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.
3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 17.02.2012 N 47-р.
4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.
5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.
Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее - методический документ) распространяется на битумы нефтяные дорожные вязкие, получаемые путем окисления тяжелых нефтяных остатков из западно-сибирских нефтей и по технологии компаундирования (смешения) окисленного битума высокой вязкости с более легкими нефтепродуктами, в части прогнозирования процессов их старения в составах асфальтобетонных смесей на технологических этапах приготовления и устройства асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог.
В части методики определения динамической вязкости и группового состава настоящие рекомендации распространяются на окисленные, остаточные и компаундированные битумы,
В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 9128-2009 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия
ГОСТ 11501-78 Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы
ГОСТ 11955-82 Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия
ГОСТ 22245-90 Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия
ГОСТ 31015-2002 Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия
В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 битумы нефтяные дорожные вязкие: Полутвердые нефтяные битумы, отвечающие требованиям государственного стандарта, распределяемые на марки по вязкости, определяемой пенетрометром, и по комплексу показателей.
3.2 вязкость: Свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.
3.3 групповой состав: Групповой химический состав битума, представленный асфальтенами, суммой смол, суммой ароматических углеводородов и суммой насыщенных углеводородов.
3.4 старение битума: Совокупность необратимых изменений структуры, физических и механических свойств битума, наблюдающихся при хранении, технологической переработке и эксплуатации.
Интенсивность старения битумов рекомендуется определять:
- по изменению показателя динамической вязкости в процессе искусственного старения битума в пленке толщиной 50 мкм на минеральной подложке разного химико-минералогического состава, определяемого методом плоскопараллельного сдвига (приложение А);
- по результатам изменения группового состава в процессе искусственного старения битума в пленке толщиной 50 мкм, определяемого с помощью анализатора тонкослойной хроматографии (TLC) с системой пламенной ионизации (FID) марки IATROSKAN MK-5 (приложение Б).
5.1 Оценка интенсивности старения битума в тонкой пленке (50 мкм) по результатам оценки динамической вязкости и глубины проникания иглы в зависимости от продолжительности технологических процессов
5.1.1 Весь технологический процесс производства асфальтобетонной смеси и устройства асфальтобетонных покрытий состоит из m-этапов (хранения асфальтобетонной смеси в бункере-накопителе, транспортировки, ожидания разгрузки, укладки и уплотнения) на временных интервалах , , . Коэффициенты интенсивности старения битума определяются для каждого технологического этапа, зависят от температуры и вида применяемого минерального материала (таблица 1).
Увеличение динамической , Па·с, на m-этапе вычисляется по формуле
, (1)
где - продолжительность технологического этапа, ч;
- коэффициент интенсивности старения битума в начале m-этапа;
- коэффициент интенсивности старения битума в конце m-этапа.
Формула (1) может быть использована на технологическом этапе с постоянной температурой асфальтобетонной смеси. Например, при хранении в бункере-накопителе.
5.1.2 Изменение динамический вязкости , Па·с, на протяжении всего технологического процесса, где температура, а, следовательно, и коэффициенты интенсивности старения изменяются, вычисляется по формуле
, (2)
где - динамическая вязкость исходного битума (до старения), Па·с, определяемая по формуле
, (3)
- первоначальное значение глубины проникания иглы при температуре 25 °C, мм.
Практический пример определения динамической вязкости , Па·с, в процессе старения битума на технологических этапах приготовления асфальтобетонной смеси, ее временном хранении, транспортировки, укладки и уплотнении в покрытие приведен в приложении В.
Таблица 1 - Значения коэффициентов интенсивности старения битумов в зависимости от температуры и вида применяемой минеральной подложки каменного материала
Наименование | Значения коэффициентов интенсивности старения для битумов марок | ||||||||||||||||||||||||
БНД 40/60 | БНД 60/90 | БНД 90/130 | БНД 130/200 | БНД 200/300 | |||||||||||||||||||||
Температура, °C | |||||||||||||||||||||||||
150 | 130 | 110 | 90 | 70 | 150 | 130 | 110 | 90 | 70 | 150 | 130 | 110 | 90 | 70 | 150 | 130 | 110 | 90 | 70 | 150 | 130 | 110 | 90 | 70 | |
Осадочные горные породы | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,0 | 0,9 | 1,4 | 1,3 | 1,1 | 0,9 | 0,8 | 1,3 | 1,2 | 1,0 | 0,8 | 0,6 | 1,1 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 |
Изверженные горные породы | 1,3 | 1,2 | 1,0 | 0,7 | 0,6 | 1,2 | 1,0 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 1,1 | 0,9 | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,4 | 0,3 | 0,7 | 0,6 | 0,4 | 0,3 | 0,3 |
5.1.3 Для практического применения более приемлемо использование глубины проникания иглы, мм, определяемой при температуре 25 °C. В этом случае глубина проникания иглы на m-этапе вычисляется по формуле
. (4)
Формула (4) может быть использована на технологическом этапе с постоянной температурой асфальтобетонной смеси. Например, при хранении в бункере-накопителе.
В случае, когда технологический процесс состоит из нескольких m-этапов, имеющих свои временные промежутки и температурные режимы, для расчетов используется формула
, (5)
где - ожидаемое значение показателя глубины проникания иглы для битума после устройства покрытия, мм;
- первоначальное значение глубины проникания иглы при температуре 25 °C (до старения битума), мм.
Пример практического расчета использования формулы (5) приведен в приложении В.
5.1.4 Для анализа и оценки интенсивности старения битумов в составе асфальтобетонных смесей по формуле (5) рассчитаны прогнозируемые показатели глубины проникания иглы во вновь устроенном асфальтобетонном покрытии. Результаты расчетов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Значения показателей глубины проникания иглы для битумов в зависимости от длительности технологических процессов производства асфальтобетонных смесей и строительства асфальтобетонных покрытий и оснований
Время хранения | Время транс- | Толщина слоя асфаль- | Темпе- | Вид минераль- | Прогнозируемые показатели глубины проникания иглы, мм, для битумов нефтяных дорожных с условной вязкостью | |||||
40 | 60 | 90 | 130 | 200 | 300 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
0,5 | 4-5 | 5 | Осадочные горные породы | 30 | 44 | 68 | 102 | 175 | 263 | |
10 | 29 | 43 | 66 | 99 | 172 | 258 | ||||
25 | 27 | 40 | 63 | 95 | 170 | 254 | ||||
8-10 | 5 | 29 | 43 | 60 | 100 | 162 | 261 | |||
10 | 28 | 42 | 58 | 97 | 171 | 256 | ||||
25 | 27 | 40 | 56 | 94 | 170 | 254 | ||||
1,0 | 4-5 | 5 | 26 | 39 | 59 | 90 | 171 | 256 | ||
10 | 25 | 37 | 57 | 88 | 168 | 252 | ||||
25 | 24 | 36 | 56 | 85 | 165 | 248 | ||||
8-10 | 5 | 25 | 38 | 59 | 88 | 170 | 254 | |||
10 | 24 | 37 | 57 | 86 | 167 | 250 | ||||
25 | 24 | 35 | 56 | 84 | 164 | 246 | ||||
0,5 | 0,5 | 4-5 | 5 | 26 | 38 | 60 | 90 | 160 | 240 | |
10 | 25 | 37 | 58 | 87 | 158 | 236 | ||||
25 | 23 | 35 | 56 | 85 | 155 | 232 | ||||
8-10 | 5 | 25 | 37 | 58 | 88 | 159 | 238 | |||
10 | 24 | 36 | 57 | 86 | 156 | 238 | ||||
25 | 23 | 35 | 55 | 84 | 156 | 234 | ||||
1,0 | 4-5 | 5 | 22 | 33 | 52 | 80 | 156 | 234 | ||
10 | 21 | 32 | 51 | 77 | 154 | 231 | ||||
25 | 20 | 31 | 49 | 75 | 152 | 227 | ||||
8-10 | 5 | 22 | 32 | 45 | 78 | 155 | 233 | |||
10 | 21 | 31 | 44 | 76 | 153 | 229 | ||||
25 | 20 | 30 | 42 | 74 | 150 | 226 | ||||
1,0 | 0,5 | 4-5 | 5 | 22 | 33 | 52 | 79 | 147 | 221 | |
10 | 21 | 32 | 50 | 77 | 144 | 216 | ||||
25 | 20 | 30 | 49 | 75 | 142 | 213 | ||||
8-10 | 5 | 21 | 32 | 51 | 78 | 145 | 217 | |||
10 | 20 | 31 | 51 | 76 | 143 | 214 | ||||
25 | 19 | 30 | 50 | 74 | 141 | 211 | ||||
1,0 | 4-5 | 5 | 19 | 29 | 46 | 70 | 143 | 214 | ||
10 | 18 | 28 | 44 | 68 | 141 | 211 | ||||
25 | 17 | 26 | 43 | 66 | 138 | 207 | ||||
8-10 | 5 | 19 | 28 | 45 | 69 | 141 | 211 | |||
10 | 18 | 27 | 44 | 67 | 140 | 210 | ||||
25 | 17 | 26 | 43 | 66 | 138 | 207 | ||||
- | 0,5 | 4-5 | 5 | Изверженные | 31 | 49 | 75 | 113 | 185 | 277 |
10 | 30 | 47 | 73 | 111 | 183 | 275 | ||||
25 | 28 | 46 | 71 | 109 | 182 | 273 | ||||
8-10 | 5 | 30 | 48 | 73 | 112 | 184 | 275 | |||
10 | 29 | 47 | 72 | 110 | 184 | 275 | ||||
25 | 29 | 46 | 70 | 109 | 182 | 273 | ||||
1,0 | 4-5 | 5 | 27 | 44 | 68 | 107 | 179 | 268 | ||
10 | 26 | 43 | 67 | 106 | 177 | 266 | ||||
25 | 25 | 42 | 65 | 104 | 175 | 263 | ||||
8-10 | 5 | 27 | 44 | 67 | 106 | 177 | 266 | |||
10 | 26 | 43 | 66 | 105 | 177 | 266 | ||||
25 | 26 | 42 | 65 | 96 | 175 | 263 | ||||
0,5 | 0,5 | 4-5 | 5 | 27 | 43 | 67 | 104 | 175 | 263 | |
10 | 26 | 43 | 65 | 102 | 174 | 260 | ||||
25 | 25 | 41 | 64 | 101 | 172 | 259 | ||||
8-10 | 5 | 26 | 43 | 66 | 103 | 175 | 263 | |||
10 | 25 | 42 | 65 | 102 | 174 | 261 | ||||
25 | 24 | 41 | 63 | 101 | 172 | 259 | ||||
1,0 | 4-5 | 5 | 24 | 40 | 61 | 99 | 170 | 252 | ||
10 | 23 | 39 | 60 | 97 | 170 | 252 | ||||
25 | 22 | 39 | 58 | 96 | 167 | 250 | ||||
8-10 | 5 | 23 | 38 | 60 | 98 | 168 | 252 | |||
10 | 22 | 38 | 59 | 97 | 167 | 250 | ||||
25 | 21 | 37 | 58 | 96 | 168 | 252 | ||||
1,0 | 0,5 | 4-5 | 5 | 24 | 39 | 60 | 96 | 167 | 250 | |
10 | 23 | 38 | 59 | 95 | 168 | 252 | ||||
25 | 22 | 37 | 59 | 93 | 167 | 250 | ||||
8-10 | 5 | 23 | 38 | 58 | 96 | 167 | 250 | |||
10 | 22 | 38 | 57 | 94 | 165 | 248 | ||||
25 | 21 | 37 | 55 | 93 | 165 | 248 | ||||
1,5 | 4-5 | 5 | 21 | 36 | 54 | 92 | 161 | 242 | ||
10 | 20 | 35 | 53 | 90 | 160 | 240 | ||||
25 | 19 | 34 | 53 | 88 | 159 | 238 | ||||
8-10 | 5 | 20 | 35 | 54 | 90 | 160 | 240 | |||
10 | 20 | 35 | 54 | 89 | 160 | 240 | ||||
25 | 19 | 34 | 52 | 88 | 159 | 238 | ||||
Примечания 1 Время на осуществление технологических операций должно рассчитываться исходя из условий остывания асфальтобетонной смеси до критических температур и определяться различными известными способами. 2 В таблице приведены ориентировочные результаты расчетов, которые должны уточняться в зависимости от принятых технологических решений. |