ОДМ 218.3.096-2017 Методические рекомендации по объемному проектированию асфальтобетонных смесей по методологии Маршалла

     5 Теоретические основы объёмного проектирования по методологии Маршалла

В связи с тем, что при традиционном проектировании асфальтобетонной смеси основные эксплуатационные свойства не измеряются напрямую, то содержание битумного вяжущего должно подбираться на основании измеряемого параметра, который позволяет наилучшим образом осуществлять контроль за эксплуатационными характеристиками покрытия. В ходе многосторонних исследований было определено, что таким параметром является содержание воздушных пустот. В результате, за проектный уровень содержания воздушных пустот был принят диапазон от 3 до 5%. Внутри этого диапазона было принято оптимальное значение содержания воздушных пустот для проектирования асфальтобетонной смеси, с целью получения требуемых свойств, равное 4%. После этого, результаты тестирования смеси в незначительной степени могут быть откорректированы. Объемные свойства уплотненного асфальтобетона являются важным критерием, по которому производится оценка асфальтобетонной смеси. Объемные свойства определяются на основании определения массы и/или объема смеси и ее составляющих компонентов (вяжущее, заполнитель, воздух). Практика показала, что по объемным свойствам смеси можно достаточно точно определять дальнейшие эксплуатационные характеристики асфальтобетона на протяжении всего срока службы покрытия.

Термин "объемный" применительно к асфальтовой промышленности обычно подразумевает использование измерений асфальтобетонной смеси по массе (M) и объему (V) для определения различных соотношений. Объемные свойства часто определяются как содержание в общем объеме смеси указанных проектных элементов: отдельно заполнителя или отдельно вяжущего. Отношение между массой и объемом определяется как плотность материала (G).

Так как предполагается, что любая плотность может быть рассчитана из значений массы и объема. Если в ходе тестирования были определены две из трех величин: G, M или V - третья величина может быть легко рассчитана. Принцип использования плотности является основным, так как лабораторные измерения выполняются по массе, а критерии смеси являются производными от объема. Использование описанных принципов позволяет рассчитывать данные по массе или по объему на основании имеющихся данных.

Некоторые типы плотности определяются в ходе объемного анализа асфальтобетонной смеси. Для каждого типа плотности используется определенная масса (вяжущего и/или заполнитель) и определенный объем (воздух, вяжущее, заполнитель или их комбинации). Некоторые значения плотности используют показатель объема заполнителя с учетом водопроницаемых пустот, а некоторые значения плотности - показатель объема с учетом водопроницаемых пустот, не заполненных абсорбированным битумным вяжущим. (Так как битумное вяжущее имеет большую вязкость, чем вода, он не способен проникать в пустоты заполнителя в той же степени, как и вода). На рисунке 1 показан характерный вид заполнителя, битума и воздушных пустот под микроскопом.

     
Рисунок 1. Типичное изображение заполнителя, битума и воздушных пустот в асфальтобетонной смеси под микроскопом

Уплотненную асфальтобетонную смесь в виде различных масс и объемов, использующихся при расчете объемных характеристик, также можно рассмотреть и в виде фазовой диаграммы на рисунке 2. При такой демонстрации смесь разбивается по компонентам: воздух, эффективное вяжущее (неабсорбированное), абсорбированное вяжущее и заполнитель.

Различные типы плотности, описанные в разделах 5.2.1-5.2.3, 5.2.6-5.2.8 могут либо определяться напрямую, либо рассчитываться на основании результатов лабораторных испытаний вяжущего, заполнителей и асфальтобетонной смеси. Были выведены несколько уравнений, которые позволяют рассчитывать каждое объемное свойство при помощи фазовой диаграммы.

A (Air) - Воздух

Be (Binder effective) - Вяжущее эффективное

Ba  (Binder absorbed) - Вяжущее абсорбированное

S (Stone) - Заполнитель

Рисунок 2. Фазовая диаграмма объёмных характеристик асфальтобетонной смеси

5.1 Индексация объёмных характеристик по методологии Маршалла

В ходе проектирования смеси проводится ряд лабораторных испытаний на определение плотности асфальтобетонной смеси и ее компонентов. Для обозначения объемных свойств в показателях асфальтобетонных смесей используются различные индексы.

5.1.1 Начальная заглавная буква для обозначения типа свойства:

G (Gravity) - плотность;

M (Mass) - масса;

V (Volume) - объем;

P (Percent) - процентное содержание.

5.1.2 Буква, следующая за начальной, в нижнем регистре, обозначает материал:

a (air) - воздух;

b (binder) - вяжущее;

s (stone) - заполнитель;

m (mix) - смесь.

5.1.3 Буква, следующая за второй в нижнем регистре, дает сведения о характере показателя.

a (absorbed) - абсорбированный (только для вяжущего);

a (apparent) - истинный (только для заполнителя);

b (bulk) - объёмный (кажущийся - только для объёма);

e (effective) - эффективный;