Способ определения скорости и интенсивности старения асфальтобетонов Российский патент 2018 года по МПК G01N17/00 G01N33/42 

Изобретение относится к способам изучения старения асфальтобетонов (АБ) и других битумоминеральных материалов в лабораторных условиях предварительным выдерживанием асфальтобетонных и других битумоминеральных смесей при высоких температурах и может применяться для оценки сравнительной долговечности в стадии проектирования конструкций с их использованием.

В качестве прототипа выбрано техническое решение, приведенное в описании изобретения по авторскому свидетельству СССР №1193530 (кл. G01N 17/00, 1983), где раскрыто старение стандартных цилиндрических асфальтобетонных образцов прогреванием при технологических температурах в объемно-напряженном состоянии путем всестороннего сжатия при давлении от статической нагрузки 10-15 кПа и градиенте давления паровоздушной среды 10-80 кПа по высоте образца. Для этого конструируется специальная испытательная камера со сквозными окнами, приспособление для создания паровоздушной среды, вакуумный насос, измерительные приспособления и держатели образцов, выполненных в виде опорных тарелок-присосов. При этом скорость старения асфальтобетона определяют по значению тангенса угла наклона касательной к кривой зависимости изменения прочности и модуля деформации при сжатии от времени прогревания.

Недостатками данного изобретения являются:

1) для его осуществления требуется создать относительно сложное специальное приспособление;

2) оценку старения АБ производят при помощи размерных частных показателей;

3) оценку старения АБ производят при помощи не самых чувствительных к прогреванию показателей - значениям предела прочности при сжатии и модуля деформации.

Техническим результатом данного предложения является: 1) работа по оценке старения АБ при высоких температурах выполняется при помощи стандартного набора приборов и оборудования существующих строительных лабораторий; 2) для оценки старения и интенсивности старения используются безразмерные показатели - коэффициент и интенсивность старения, не требующего учета влияния масштабного фактора; 3) при оценке старения используются значения наиболее чувствительного к старению показателя - предела прочности при сжатии при +50°С.

Одновременно обеспечивается ускоренный контроль за процессом старения АБ, позволяющий осуществить оценку сравнительной долговечности по сравнению с АБ базового состава.

Технический результат достигается тем, что в способе определения скорости и интенсивности старения асфальтобетонов, включающем приготовление образцов асфальтобетонных смесей, прогревание их при высокой температуре (при +150±2°С) в течение 0…7 ч, формовку образцов и установление значений их основных физико-механических свойств, согласно изобретению расчет значений коэффициента и интенсивности старения по отдельным показателям производят по формулам

где - значение n-го физико-механического свойства образца АБ из смесей после прогревания при высокой температуре в течение времени t_пр; - то же у образцов из предварительно не прогретых при высокой температуре (т.е. t_пр = 0).

где ,

где К_ст(i) - значение коэффициента старения в начале прогревания;

К_ст(i-1) - значение коэффициента старения в конце прогревания на каждом этапе,

степень старения асфальтобетонов исследуемых составов оценивают по наименьшему значению коэффициента старения после соответствующей степени прогревания по каждому показателю.

Способ определения скорости и интенсивности старения асфальтобетонов включает:

1) подбор исходных материалов для приготовления асфальтобетонных или битумоминеральных смесей исследуемого и базового составов, их равномерное перемешивание после подогрева до не ниже рабочих температур и размещение отдельных навесок, достаточных на формование 1 стандартного образца по ГОСТ 12801-98, на металлических поддонах с горизонтальным дном слоем по 1,0…1,5 см.

2) Размещение отдельных навесок образцов в термошкафы, прогревание их до температуры +150±2°С и выдерживание отдельных партий (достаточных для формования и испытания отдельных сформованных образцов для установления стандартного перечня физико-механических их свойств) в течение 0, 1, 3, 5, 7 ч.

3) Вытаскивание отдельных порций навесок из термошкафа, охлаждение их до температур формования и испытаний для установления стандартного перечня физико-механических их свойств.

4) Расчет значений коэффициента старения по всем исследованным свойствам АБ по формуле

где - значение n-го физико-механического свойства образца АБ из смесей после прогревания при высокой температуре в течение времени t_пр; - то же у образцов из предварительно не прогретых при высокой температуре (т.е. t_пр = 0).

где

где К_ст(i) - значение коэффициента старения в начале прогревания; К_ст(i-1) - значение коэффициента старения в конце прогревания на каждом этапе.

Степень старения АБ исследуемых составов оценивают по наименьшему значению коэффициента старения после соответствующей степени прогревания по каждому показателю.

Примеры конкретного выполнения предлагаемого способа на примере исследования асфальтобетона с отходами дробления известняков (ОДИ) приведены в табл. 1. Состав АБ с ОДИ следующий, в % по массе: щебня М 1200 фр. 5…20 мм - 47,0; дробленого песка - 43,0; отходов дробления известняков фр. 0…15 мм - 10,0; битума нефтяного вязкого БНД 90/130 - 5,0 (от массы минеральной части, сверх 100%).

*Примечание: 1. Из табл. 1 видно, что после прогревания при +150°С в течение 7 ч значение К_ст = 0,52 наименьшее по показателю предела прочности при сжатии при +50°С. 2. Значения интенсивности старения после 7 ч прогревания стабилизуется при наименьших значениях: это говорит о возможности прекращения старения прогреванием образцов при высокой температуре.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1193530, кл. G01N 17/00, 1983. Бюл. №4, 30.01.93 (Прототип).

2. ГОСТ 12801-98. Смеси асфальтобетонные дорожные и аэродромные. Дегтебетоны дорожные, асфальтобетон и дегтебетон. Методы испытаний/ Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1999 - 41 с.

3. ГОСТ 9128-2009. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

4. Салихов М.Г. Предложение к изучению процессов старения органических бетонов при воздействии высоких температур/М.Г. Салихов, Л.И. Малянова, В.Ю. Иливанов//Научный журнал «Вестник ПГТУ». Серия «Лес. Экология. Природопользование». - Йошкар-Ола: ПГТУ, 2015. - №1 (17). - С. 59-65.

Изобретение относится к способам изучения старения асфальтобетонов (АБ) и других битумоминеральных материалов в лабораторных условиях предварительным выдерживанием асфальтобетонных и других битумоминеральных смесей при высоких температурах и может применяться для оценки сравнительной долговечности в стадии проектирования конструкций с их использованием. Заявленный способ определения скорости и интенсивности старения асфальтобетонов включает приготовление образцов асфальтобетонных смесей, прогревание их при высокой температуре (при +150±2°С) в течение 0…7 ч, формовку образцов и установление значений их основных физико-механических свойств. Расчет значений коэффициента и интенсивности старения по отдельным показателям производят по формулам

где - значение n-го физико-механического свойства образца АБ из смесей после прогревания при высокой температуре в течение времени t_пр; - то же у образцов из предварительно не прогретых при высокой температуре (т.е. t_пр = 0).

где ,

где К_ст(i) - значение коэффициента старения в начале прогревания;

К_ст(i-1) - значение коэффициента старения в конце прогревания на каждом этапе. Степень старения асфальтобетонов исследуемых составов оценивают по наименьшему значению коэффициента старения после соответствующей степени прогревания по каждому показателю. Технический результат - обеспечение ускоренного контроля за процессом старения АБ, позволяющего осуществить оценку сравнительной долговечности по сравнению с АБ базового состава. 1 табл.

Способ определения скорости и интенсивности старения асфальтобетонов, включающем приготовление образцов асфальтобетонных смесей, прогревание их при высокой температуре (при +150±2°C) в течение 0…7 ч, формовку образцов и установление значений их основных физико-механических свойств, отличающийся тем, что расчет значений коэффициента и интенсивности старения по отдельным показателям производят по формулам

где - значение n-го физико-механического свойства образца АБ из смесей после прогревания при высокой температуре в течение времени t_пр; - то же у образцов из предварительно не прогретых при высокой температуре (т.е. t_пр=0).

где

где К_ст(i) - значение коэффициента старения в начале прогревания;

К_ст(i-1) - значение коэффициента старения в конце прогревания на каждом этапе,

степень старения асфальтобетонов исследуемых составов оценивают по наименьшему значению коэффициента старения после соответствующей степени прогревания по каждому показателю.