МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ  ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 января 1999 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России от 24 ноября 1998 г. № 16

11 Определение пористости минеральной части (остова)

Сущность метода заключается в определении объема пор, имеющихся в минеральной части (остове) уплотненной смеси или асфальтобетона.

Пористость минеральной части определяют расчетом на основании предварительно установленных значений средней и истинной плотностей минеральной части смеси.

Пористость минеральной части  , %, вычисляют с точностью до первого десятичного знака по формуле

             (10)

где   — средняя плотность минеральной части уплотненной смеси или асфальтобетона по разделу 8, г/см3;

ρ^м — истинная плотность минеральной части смеси по разделу 9, г/см3.

12 Определение остаточной пористости

Сущность метода заключается в определении объема пор, имеющихся в уплотненной смеси или асфальтобетоне.

Остаточную пористость лабораторных образцов или образцов из покрытия  , %, определяют расчетом на основании предварительно установленных средней и истинной плотностей с точностью до первого десятичного знака по формуле

                   (11)

где ρ_m — средняя плотность уплотненной смеси по разделу 7, г/см3;
ρ — истинная плотность смеси по разделу 10, г/см3.

13 Определение водонасыщения

Сущность метода заключается в определении количества воды, поглощенной образцом при заданном режиме насыщения. Водонасыщение определяют на образцах, приготовленных в лаборатории из смеси или на образцах-вырубках (кернах) из покрытия (основания).

13.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Весы лабораторные по ГОСТ 24104 4-го класса точности с приспособлением для гидростатического взвешивания. Установка вакуумная.

1— сосуд; 2 — образцы; 3 — капиллярно увлажненный песок; 4 — вода; 5 — фильтровальная бумага; 6 — металлическая сетка; 7 — металлическая подставка
Рисунок 5 — Схема устройства для капиллярного водонасыщения образцов

Устройство для капиллярного водонасыщения образцов (рисунок 5).
Термометр химический ртутный стеклянный с ценой деления шкалы 1 °С по ГОСТ 400.
Сосуд вместимостью не менее 3,0 л.

13.2 Порядок проведения испытания

13.2.1 Водонасыщение определяют на образцах цилиндрической формы или на образцах-вырубках (кернах). Для смесей испытание проводят на образцах, использованных для определения средней плотности по разделу 7.

13.2.2 Образцы из смесей, взвешенные на воздухе и в воде по 7.2, помещают в сосуд с водой с температурой (20±2) °С. Уровень воды над образцами должен быть не менее 3 см.

Сосуд с образцами устанавливают в вакуумную установку, где создают и поддерживают давление не более 2000 Па (15 мм рт. ст.) в течение 1 ч при испытании образцов из смесей с вязкими органическими вяжущими; 30 мин — при испытании образцов из смесей с жидкими и эмульгированными вяжущими. Затем давление доводят до атмосферного и образцы выдерживают в том же сосуде с водой с температурой (20±2) °С в течение 30 мин. После этого образцы извлекают из сосуда, взвешивают в воде, обтирают мягкой тканью и взвешивают на воздухе.

13.2.3 Образцы из укрепленных грунтов, предназначенных для применения в районах со среднемесячной температурой самого холодного месяца минус 20 °С и ниже (I — III дорожно-климатические зоны) после взвешивания на воздухе и в воде подвергают полному водонасыщению, а для укрепленных грунтов, предназначенных для применения в районах со среднемесячной температурой самого холодного месяца выше минус 10 °С — капиллярному водонасыщению.

Полное водонасыщение образцов высотой и диаметром 50 мм проводят в течение 2 сут, а образцов больших размеров — в течение 3 сут, при этом во всех случаях в первые сутки образцы погружают в воду на 1/3 высоты, а в последующие — полностью. Для предотвращения высыхания образцов, погруженных в воду на 1/3 высоты, насыщение проводят в ванне с гидравлическим затвором.

Капиллярное водонасыщение проводят через слой воды, постоянно поддерживаемый с помощью уровнемера в устройстве для капиллярного водонасыщения (рисунок 5).

В сосуд на металлическую подставку укладывают металлическую сетку или устанавливают емкость с сетчатым дном, которое закрывают фильтровальной бумагой. На фильтровальную бумагу насыпают слой мелкого песка одной фракции толщиной 15 см и через сутки после его насыщения ставят образцы, которые насыщают в течение 3 сут. Для предотвращения высыхания сосуд с образцами помещают в ванну с гидравлическим затвором.

После этого образцы извлекают из сосуда или устройства для капиллярного водонасыщения, взвешивают в воде, а затем вытирают мягкой тканью или фильтровальной бумагой и взвешивают на воздухе.

13.3 Обработка результатов испытания

Водонасыщение образца W, %, вычисляют по формуле для смесей

                       (12)

для укрепленных грунтов

                      (13)

где g — масса образца, взвешенного на воздухе, г;
g1 — масса образца, взвешенного в воде, г;
g2 — масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и взвешенного на воздухе, г;
g5 — масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе, г.
За результат определения водонасыщения принимают округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение трех определений.

14 Определение набухания

Набухание определяют как приращение объема образца после насыщения его водой.
Для определения набухания используют данные, полученные при определении средней плотности по разделу 7 и водонасыщения по разделу 13.

14.1 Обработка результатов испытания

Набухание образца Н, % по объему, вычисляют по формуле для смесей

                         (14)

                         (15)

где g6 — масса насыщенного водой образца, взвешенного в воде, г.

За результат определения набухания принимают округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение трех определении.

15 Определение предела прочности при сжатии

Сущность метода заключается в определении нагрузки, необходимой для разрушения образца при заданных условиях.

15.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Прессы механические или гидравлические по ГОСТ 28840 с нагрузками от 50 до 100 кН (5—10 тc) и до 500 кН (50 тc) с силоизмерителями, обеспечивающими погрешность не более 2 % измеряемой нагрузки.

Термометр химический ртутный стеклянный с ценой деления шкалы 1 °С по ГОСТ 400.
Сосуды для термостатирования образцов вместимостью от 3 до 8 л (в зависимости от размера и количества образцов).

15.2 Порядок подготовки к проведению испытания

Для испытания готовят образцы по 6.1 и 6.2. Перед испытанием образцы термостатируют при заданной температуре: (50±2) °С, (20±2) °С или (0±2) °С. Температуру (0±2) °С создают смешением воды со льдом. Образцы из горячих смесей выдерживают при заданной температуре в течение 1 ч в воде.

Образцы из смесей с жидкими и эмульгированными битумами термостатируют в воздушной среде в течение 2 ч, при этом образцы из укрепленных фунтов упаковывают в полиэтиленовые пакеты.

Для определения предела прочности при сжатии образцов в водонасыщенном состоянии используют образцы, испытанные в соответствии с разделом 13. Насыщенные водой образцы после взвешивания на воздухе и в воде снова помещают в воду с температурой (20±2) °С, а перед испытанием вытирают мягкой тканью или фильтровальной бумагой.

15.3 Порядок проведения испытания

Предел прочности при сжатии образцов определяют на прессах при скорости движения плиты пресса (3,0±0,3) мм/мин.

При использовании гидравлических прессов эту скорость перед проведением испытания следует установить при холостом ходе поршня.

Образец, извлеченный из сосуда для термостатирования, устанавливают в центре нижней плиты пресса, затем опускают верхнюю плиту и останавливают ее выше уровня поверхности образца на 1,5—2 мм. Это же может быть достигнуто соответствующим подъемом нижней плиты пресса. После этого включают электродвигатель пресса и начинают нагружать образец. Для повышения точности определения предела прочности при сжатии рекомендуется использовать шарнирное устройство (рисунок 6), состоящее из шарика 1 и двух металлических пластин 2, которое устанавливают на верхний торец образца 4, накрытый прокладкой из бумаги 3.

Шарнирное устройство обеспечивает равномерное распределение нагрузки по всей площади торца образца в случае непараллельности оснований образца.

Максимальное показание силоизмерителя принимают за разрушающую нагрузку.

15.4 Обработка результатов испытания

Предел прочности при сжатии Rсж, МПа, вычисляют по формуле

                        (16)

где Р — разрушающая нагрузка, Н;
F — первоначальная площадь поперечного сечения образца, см2;
10-2— коэффициент пересчета в МПа.

За результат определения принимают округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение испытаний трех образцов.

 
Рисунок 6 — Шарнирное устройство для укрепленных грунтов

16 Определение предела прочности на растяжение при расколе

Сущность метода заключается в определении нагрузки, необходимой для раскалывания образца по образующей. Метод предназначен для апробации и накопления данных по нормированию показателей трещиностойкости материалов в зависимости от категории дороги и дорожно-климатической зоны.

16.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Средства контроля и вспомогательное оборудование — по 15.1.

16.2 Порядок подготовки к проведению испытания

Для испытания готовят образцы по 6.1 и 6.2. Перед испытанием образцы термостатируют при заданной температуре (0±2) °С в течение не менее 1 ч в воде. Температуру (0±2) °С создают смешением воды со льдом.

16.3 Порядок проведения испытания

Предел прочности на растяжение при расколе образцов определяют на прессах при заданной постоянной скорости движения плиты пресса (3,0±0,3) или (50±1) мм/мин.

При использовании гидравлических прессов требуемую скорость перед проведением испытания следует установить при холостом ходе поршня.

Образец, извлеченный из сосуда для термостатирования, устанавливают в центре нижней плиты пресса на боковую поверхность (рисунок 7), затем опускают верхнюю плиту и останавливают ее выше уровня поверхности образца на 1,5—2 мм. Это может быть достигнуто соответствующим подъемом нижней плиты пресса. После этого включают электродвигатель пресса и начинают нагружать образец.

Максимальное показание силоизмерителя принимают за разрушающую нагрузку.

16.4 Обработка результатов испытания

Предел прочности на растяжение при расколе Rр МПа, вычисляют по формуле

                       (17)

где  Р — разрушающая нагрузка, Н;
h — высота образца, см;
d — диаметр образца, см;
10^-2— коэффициент пересчета в МПа.

За результат определения принимают округленное до первого десятичного знака среднеарифметическое значение испытаний трех образцов.

 
Рисунок 7 — Схема испытания образцов на растяжение при расколе

17 Определение предела прочности на растяжение при изгибе и показателей деформативности

Сущность метода заключается в определении нагрузки, необходимой для разрушения образца при изгибе (рисунок 8), и соответствующих деформаций растяжения.

17.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Средства контроля и вспомогательное оборудование — по 15.1, включая опорное приспособление и индикатор перемещений с ценой деления 0,01 мм.

17.2 Порядок подготовки и проведения испытания

Для испытания готовят образцы по 6.2.2. Перед испытанием образцы термостатируют при температуре (20±2) °С в воздушной среде в течение 2 ч.

Предел прочности на растяжение при изгибе определяют при скорости нагружения по 15.3 или при другом заданном режиме деформирования образцов.

На нижней плите пресса укрепляют опорное приспособление (рисунок 8), на которое помещают образец-призму. Образец устанавливают на опоры той гранью, которая при уплотнении была вертикальной. Поверхность образца должна плотно прилегать к опорам по всей ширине. Посередине образца помещают металлический стержень через который происходит нагружение, диаметром 10 мм и длиной не менее ширины образца.

Рисунок 8 — Схема испытания образцов-призм на изгиб

Опускают верхнюю плиту и останавливают выше металлического стержня на 4—6 мм. После этого начинают нагружать образец. Максимальное показание силоизмерителя принимают за разрушающую нагрузку, а величину прогиба фиксируют по индикатору.

17.3 Обработка результатов испытания

Предел прочности на растяжение при изгибе Rизг, МПа, вычисляют по формуле

                    (18)

где Р — разрушающая нагрузка, Н;
l — расстояние между опорами, см;
b — ширина образца, см;
h — высота образца, см;
10^-2 — коэффициент пересчета в МПа.

За результат определения принимают округленное до второго десятичного знака среднеарифметическое значение испытания трех образцов.

Предельную относительную деформацию растяжения при изгибе пр вычисляют по формуле
                         (19)

где f_пр - максимальная величина прогиба образца в момент разрушения, см.

За результат определения принимают округленное до четвертого десятичного знака среднеарифметическое значение испытания трех образцов.

Модуль деформации Е, МПа, вычисляют по формуле

                   (20)

где Р — нагрузка на образец, Н;
f_пр — прогиб образца в середине пролета, см.

За результат определения принимают округленное до целого среднеарифметическое значение испытания трех образцов.

18 Определение характеристик сдвигоустойчивости

Сущность метода заключается в определении максимальных нагрузок и соответствующих предельных деформаций стандартных цилиндрических образцов при двух напряженно-деформированных состояниях (рисунок 9): при одноосном сжатии (1) и при сжатии специальным обжимным устройством по схеме Маршалла (2).

 
Рисунок 9 — Схема испытания образцов на сдвигоустойчивость

Метод дан для апробации и накопления данных по нормированию показателей сдвигоустойчивости материалов в зависимости от категории дороги и дорожно-климатической зоны.

18.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Пресс механический, обеспечивающий скорость деформирования образцов (50±1) мм/мин и диапазон нагрузок до 20 (50) кН.

Индикатор перемещений, обеспечивающий измерение предельной деформации образцов при сжатии с точностью не менее 0,01 мм.

Секундомер.

Устройство обжимное в виде двух одинаковых частей толстостенной цилиндрической обоймы с внутренним радиусом, равным половине диаметра образца (рисунок 10).

Термометр химический ртутный стеклянный с ценой деления шкалы 1 °С по ГОСТ 400.

Сосуд для термостатирования образцов вместимостью 7—8 л.

Термостатирующее устройство, поддерживающее температуру воды (50±2) °С.

 
1 — шарнир; 2 — цилиндрические обоймы; 3 — образец; 4 — нижняя плита пресса Рисунок 10 — Обжимное устройство

18.2 Порядок подготовки к проведению испытания

Для испытания асфальтобетона на сдвигоустойчивость готовят по 6.1 четное число образцов в количестве не менее 6 шт.

Перед испытанием образцы выдерживают в течение 1 ч при заданной температуре (50±2) °С в воде. Половина образцов предназначается для испытания по первой схеме нагружения, другая половина — по второй (рисунок 9).

18.3 Порядок проведения испытания

Максимальные разрушающие нагрузки и соответствующие предельные деформации образцов определяют при двух схемах нагружения: при одноосном сжатии и при сжатии по схеме Маршалла. Скорость деформирования образцов для обеих схем нагружения следует принимать одинаковой и равной (50,0±1,0) мм/мин.

Образец, извлеченный из термостатирующего устройства, устанавливают в центре нижней плиты пресса при первой схеме нагружения или в нижнюю часть обжимного устройства при второй схеме нагружения (рисунки 9 и 10).

Верхняя плита пресса должна находиться на расстоянии 5— 10 мм от верха образца или от верхней части обжимного устройства. После этого включают электродвигатель пресса и начинают нагружать образец.

В процессе испытания образца фиксируют максимальное показание силоизмерителя, которое принимают за разрушающую нагрузку. Одновременно с помощью индикатора перемещений замеряют предельную деформацию, соответствующую разрушающей нагрузке, и время нагружения образца по секундомеру. Допускается определять предельную деформацию по произведению постоянной скорости деформирования на время нагружения образца.

18.4 Обработка результатов испытания

Для каждого образца, испытанного на одноосное сжатие и на сжатие по схеме Маршалла, вычисляют работу А, Дж, затраченную на разрушение, по формуле

                           (21)

где   Р — разрушающая нагрузка, кН;
l — предельная деформация, мм.

Среднюю работу деформирования образцов при одноосном сжатии и при сжатии по схеме Маршалла вычисляют с точностью до второго десятичного знака как среднеарифметическое значение результатов испытания не менее трех образцов.

Коэффициент внутреннего трения асфальтобетона tg вычисляют по формуле

         (22)

где Аm, Аc — средняя работа деформирования образцов асфальтобетона при испытании соответственно по схеме Маршалла и при одноосном сжатии, Дж.

Лабораторный показатель сцепления при сдвиге Сл, МПа, вычисляют по формуле

                      (23)

где Rс — предел прочности при одноосном сжатии, определенный по 15.4, МПа.

19 Определение водостойкости

Сущность метода заключается в оценке степени падения прочности при сжатии образцов после воздействия на них воды в условиях вакуума по разделу 13. Прочность при сжатии образцов определяют по разделу 15.

19.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Средства контроля и вспомогательное оборудование — по 13.1 и 15.1.

19.2 Порядок подготовки к проведению испытания

Образцы насыщают в вакуумной установке по 13.2.2.

19.3 Обработка результатов испытания

Водостойкость Кв вычисляют с точностью до второго десятичного знака по формуле

                      (24)

где   — предел прочности при сжатии при температуре (20±2) °С водонасыщенных в вакууме образцов, МПа;
  — предел прочности при сжатии при температуре (20±2) °С образцов до водонасыщения, МПа.

20 Определение водостойкости при длительном водонасыщении

Сущность метода заключается в определении отношения прочности при сжатии образцов после воздействия на них воды в течение 15 сут к первоначальной прочности параллельных образцов.

20.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Средства контроля и вспомогательное оборудование — по 13.1 и 15.1.

20.2 Порядок подготовки к проведению испытания

Образцы насыщают в вакуумной установке по 13.2.2.

20.3 Порядок проведения испытания

Образцы, насыщенные в вакуумной установке, переносят в другой сосуд с водой, в котором выдерживают в течение 15 сут, температуру воды поддерживают в пределах (20±5) °С. По истечении 15 сут образцы извлекают из воды, обтирают мягкой тканью и определяют предел прочности при сжатии по разделу 15.

20.4 Обработка результатов испытания

По результатам испытаний с точностью до второго десятичного знака вычисляют водостойкость Квд после длительного водонасыщения по формуле

                         (25)

где   — предел прочности при сжатии при температуре (20±2) °С образцов после насыщения водой в течение 15 сут, МПа;
  — предел прочности при сжатии при температуре (20±2) °С образцов до насыщения водой, МПа.

21 Определение водостойкости ускоренным методом

Сущность метода заключается в оценке степени падения прочности при сжатии образцов после воздействия на них воды в условиях вакуума и температуры 50 °С.

Метод предназначен для апробации и накопления данных по нормированию ускоренно определяемых показателей водостойкости материалов.

21.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Средства контроля и вспомогательное оборудование — по 13.1 и 15.1.

21.2 Порядок подготовки и проведения испытания

Образцы погружают в сосуд с водой с температурой (50±2) °С и термостатируют в течение 1 ч. Затем сосуд с образцами помещают в вакуумно-сушильный шкаф с температурой 50 °С и вакуумируют в течение 1 ч при давлении не более 2000 Па (15 мм рт. ст) . Затем давление в шкафу доводят до атмосферного и образцы выдерживают в том же сосуде при температуре (50±2) °С еще 1 ч. После этого температуру воды снижают до (20±2) °С и выдерживают образцы при этой температуре в течение 1 ч.

Водонасыщенные образцы извлекают из воды, обтирают мягкой тканью и определяют предел прочности при сжатии по разделу 15.

21.3 Обработка результатов испытания

По результатам испытаний вычисляют с точностью до второго десятичного знака водостойкость при ускоренном водонасыщении Кву по формуле

                                 (26)
где   — предел прочности при сжатии при температуре (20±2) °С образцов после насыщения водой по ускоренной методике (при 50 °С), МПа;
  — предел прочности при сжатии при температуре (20±2) °С образцов до насыщения водой, МПа.

22 Определение морозостойкости

Сущность метода заключается в оценке потери прочности при сжатии предварительно водонасыщенных образцов после воздействия на них установленного числа циклов замораживания — оттаивания.

22.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование

Пресс механический или гидравлический по 15.1.
Камера морозильная, обеспечивающая температуру замораживания минус (18±2) °С.
Установка вакуумная и устройство для капиллярного водонасыщения по 13.1.
Ванна для оттаивания образцов, оборудованная устройством для поддержания температуры воды (18±2) °С.

22.2 Порядок подготовки к проведению испытания

Перед испытанием на морозостойкость образцы насыщают водой по 13.2.
Образцы из смесей и укрепленных грунтов испытывают по истечении сроков, указанных в 6.3.2.

22.3 Порядок проведения испытания

Водонасыщенные образцы загружают в морозильную камеру так, чтобы расстояние между образцами было не менее 50 мм. Если после загрузки камеры температура в ней повысится, то началом замораживания считают момент, когда в морозильной камере установится температура минус 18 °С. Продолжительность одного замораживания при установившейся температуре в камере должна быть не менее 4 ч. Оттаивание образцов после их выгрузки из морозильной камеры проводят в течение 4 ч в ванне с водой при температуре (18±2) °С, если до испытания на морозостойкость они подвергались полному водонасыщению, и во влажном песке, если до испытания на морозостойкость они подвергались капиллярному водонасыщению.

Число циклов замораживания — оттаивания в течение суток должно быть не менее одного. При вынужденных или технически обоснованных перерывах при испытании на морозостойкость образцы должны находиться в замороженном состоянии.

После установленного числа циклов замораживания — оттаивания (5, 10, 15, 25, 50) образцы, подвергавшиеся вакуумированию, выдерживают в течение 2 ч в воде при температуре (20±2) °С, а образцы, подвергавшиеся капиллярному водонасыщению, — во влажном песке, после чего их испытывают по разделу 15 и определяют предел прочности при сжатии.

22.4 Обработка результатов испытания

Потерю прочности при сжатии R, %, вычисляют по формуле

               (27)

где   — среднеарифметическое значение предела прочности при сжатии при температуре (20±2) °С водонасыщенных образцов, МПа;

  — среднеарифметическое значение предела прочности при сжатии при температуре (20±2) °С образцов после установленного числа циклов замораживания — оттаивания, МПа.

Среднеарифметическое значение потери прочности при сжатии вычисляют по трем образцам, при этом расхождение между результатами испытания отдельных образцов не должно превышать ±10 %.

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России».

www.newchemistry.ru