ГОСТ Р 58401.5-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Система объемно-функционального проектирования. Правила приемки

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Центр метрологии испытаний и стандартизации» (ООО «ЦМИиС») совместно с Автономной некоммерческой организацией «Научно* исследовательский институт транспортно-строительного комплекса» (АНО «НИИ ТОК»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК418 «Дорожное хозяйство»
3 УТВЕРЖДЕН И 8ВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому ре* гулированию и метрологии от 31 мая 2022 г. № 267-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства ло техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и рас* пространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Цель отбора кернов

В отличие от неразрушающих способов контроля, осуществляемых непосредственно на месте проведения дорожных работ (например, с помощью радиометрического зондирования), отбор кернов и их последующий анализ в лаборатории позволяет получать существенно больший объем данных как по качеству работ (качеству подгрунтовки перед асфальтированием, качеству укладки и уплотнения асфальта), так и по характеристикам самого асфальтобетонного материала. Таким образом, основной целью отбора кернов является оценка и контроль качества дорожных работ и материалов при устройстве асфальтобетонных покрытий. В зависимости от вида дорожных работ с помощью отбора кернов решаются следующие задачи:

контроль качества уложенной асфальтобетонной смеси;
контроль степени сцепления между слоями;
определение толщины слоев покрытия из асфальтобетона;
определение плотности асфальтобетона;
определения водонасыщения асфальтобетона;
определение предела прочности на сжатие;
анализ зернового состава асфальтобетонной смеси.

Необходимость в отборе кернов для проведения лабораторных исследований чаще всего возникает в следующих случаях:

На начальном этапе строительства дороги при подборе оптимального состава асфальтобетонной смеси для асфальтирования различных слоев дорожного основания и дорожного покрытия.
Для оценки степени разрушения существующей дорожной одежды и перспективы его безопасной эксплуатации.
При разногласиях между заказчиком и подрядчиком. Лабораторное исследование кернов позволяет определить отклонение от нормативов при строительстве, выявить нарушение технологии, обнаружить несоответствие между заявленными в смете материалами и фактически использованными при асфальтировании. Результаты лабораторного анализа кернов могут быть использованы в судебной практике.

Лабораторные испытания керна

Перед началом лабораторных испытаний нижняя часть керна обязательно отпиливается. Это необходимо для того, чтобы удалить остатки битума на нижней поверхности образца, нанесенной розливом битума («подгрунтовкой»). Толщина отпиливания должна составлять 5–10 мм в зависимости от толщины и текстуры нижней части вырубки.

Также перед испытанием керны высушивают до постоянной массы при температуре не более 50 °С. Каждое последующее взвешивание проводят после высушивания в течение не менее 1 часа и охлаждения при комнатной температуре не менее 30 минут. Масса образца определяется взвешиванием на весах.

В результате лабораторных исследований керна определяют:

толщину уплотненного слоя дорожного покрытия и/или дорожного основания;
среднюю плотность асфальтобетона;
прочность при расколе;
степень сцепления между слоями.

После проведения основных испытаний керны могут переформовываться. Переформованием керна называется его разогревание на песчаной бане или в термошкафу, последующее измельчение ложкой или шпателем и повторное создание образца цилиндрической формы. Путем исследования переформованных кернов определяются следующие показатели:

зерновой состава минеральной части смеси (методом выжигания вяжущего);
предел прочности при сжатии при температуре 20 °С и 50 °С;
прочность на растяжение (требуется для прогнозирования устойчивости асфальтированного покрытия к появлению усталостных и температурных трещин);
водостойкость;
водонасыщение;
коэффициент уплотнения смеси (определяется как отношение средней плотности керна к средней плотности переформованного образца).

Следует иметь в виду, что доверительная вероятность оценки показателей свойств асфальтобетона определяемых по переформованным из керна образцам значительно ниже, чем по образцам, изготовленным из смесей, в связи с чем результаты испытания переформованных образцов не могут дать объективной оценки, которая могла бы служить браковочным признаком. В связи с этим, количество кернов, отбираемых из асфальтированного покрытия, и количество повторных испытаний, для каждого конкретного случая следует рассматривать отдельно, при этом для обоснования брака следует привлекать методы статистики.

Касаемо оценки зернового состава минеральной части асфальтобетонных смесей по результатам испытания кернов, то результаты его нельзя считать достаточно достоверными по ряду причин. Во-первых, при транспортировке смеси, а также при ее укладке наблюдается сегрегация щебня, а отсюда и определенная неоднородность распределения его в уложенном слое. Для получения достоверных данных, позволяющих с высокой степенью вероятности оценить состав уложенной асфальтобетонной смеси, необходимо отобрать образцы из покрытия в количестве, необходимом для статистической оценки.

Во-вторых, при уплотнении покрытия щебень может дробиться. И в-третьих, при отборе образцов керноотборником происходит измельчение щебня в зоне опиленных граней. В зависимости от ряда причин, таких как тип смеси, размер кернов и т. п., содержание щебня в кернах может быть до 20 % ниже, чем содержание щебня в самой асфальтобетонной смеси, которая применялась при асфальтировании.

Лабораторные приборы для асфальтобетона

Современное дорожное строительство является одной из самых материалоемких отраслей народного хозяйства, требующих значительных капиталовложений. В этих условиях контроль качества материалов как при их производстве, так и применении стал обязательным компонентом в дорожном строительстве. При этом необходимо учитывать, что в настоящее время не только быстро расширяется номенклатура используемых материалов, но и увеличивается перечень показателей, требующих контроля. Для обеспечения выполнения указанных требований необходимы не только новые технологии, но и средства как лабораторного, так и оперативного полевого контроля используемых материалов и компонентов, а также физико-механических и геометрических показателей получаемых при этом покрытий.

В настоящее время Группа выпускает большую номенклатуру современных приборов и средств контроля, которые могут применяться не только дорожными лабораториями и строительными организациями, но также использоваться в составе передвижных дорожных лабораторий. Номенклатура включает в себя приборы и оборудование для диагностики и контроля при строительстве автодорог, лабораторные приборы для испытания асфальтобетона и его компонентов, цементобетона, грунтов, а также контроля качества шероховатой поверхностной обработки и лакокрасочных материалов, используемых в дорожном строительстве.

Помимо традиционного оборудования, использующего известные механические и геометрические способы измерений, таких как рейка дорожная, устройство контроля геометрических параметров автомобильных дорог, измеритель колейности, динамический плотномер, прогибомер длиннобазовый, баллонный плотномер, пенетрометр и многие другие, предприятие успешно осваивает выпуск автоматизированного оборудования, включающего в себя электронные, электромеханические и программные компоненты. Некоторые из них объединены в комплекты оборудования, позволяющие решать задачи целого направления в исследовании новых свойств дорожных материалов. В настоящее время в РФ на смену проектирования асфальтобетона по физическим показателям (по ГОСТ 12801) приходят методы объемного проектирования по эксплуатационным характеристикам: по Маршаллу и Суперпейв (ГОСТ 58401, ГОСТ 58406). Метод Маршалла основан на проектировании состава асфальтобетонной смеси, уплотненной с помощью ударного компактора и испытанной по 4 показателям: плотность, остаточная пористость, устойчивость и условная пластичность.

С 2022 года на нашем предприятии выпускается набор приборов для испытаний по методу Маршалла: уплотнитель Маршалла (ударный компактор), вакуумный пикнометр, приспособление обжимное для испытания образцов по методу Маршалла (ГОСТ Р 58406.8-2019), приспособление для определения предела прочности при непрямом растяжении (ГОСТ Р 58401.18-2019), приспособление опорное для испытания образцов на изгиб (ГОСТ Р 58406.6-2020). Ударный компактор предназначен для подготовки цилиндрических образцов диаметром (101,6±0,1) мм и высотой (63,5±2,5) мм, а также образцов диаметром (152,4±0,2) мм и высотой (95,2±2,5) мм из асфальтобетонной дорожной смеси и асфальтобетона, предназначенных для устройства конструктивных слоёв дорожной одежды на автомобильных дорогах по ГОСТ Р 58406.9-2019. Образец формируется в специальной форме под ударами падающего груза. Установка автоматически уплотняет образец, совершая 50 ударов в минуту, и останавливается после того, как заданное количество ударов завершено.

Принцип работы вакуумного пикнометра основан на определении плотности размельчённой пробы асфальтобетонной смеси после удаления воздушных пустот. Удаление воздушных пустот достигается путём вакуумирования пробы асфальтобетонной смеси в совокупности с применением лёгкой вибрации. Установка предназначена для получения в рабочей камере вакуума определенной величины, необходимого для определения показателей: — максимальной плотности асфальтобетонной смеси; — содержания воздушных пустот в асфальтобетоне; — пустот наполненных битумным вяжущим; — истинной плотности асфальтобетонной смеси по ГОСТ 12801-98; — водонасыщения по ГОСТ 12801-98.

Другим примером комплексного подхода к решению одновременно нескольких задач в составе одного комплекта является малогабаритный гидравлический пресс ПГИ-500, выпускаемый предприятием с 2003 года. Пресс, развивающий усилия до 500 кН (50 тонн), первоначально предназначался для испытания на сжатие образцов асфальтобетона и других строительных материалов при скорости деформирования не более 4 мм/мин. Последовательное совершенствование конструкции, гидравлической схемы и программного обеспечения пресса позволило увеличить скорость первоначально до 10 мм/мин, а в последствии, и до 150 мм/мин. Это обеспечило возможность формования образцов асфальтобетона в соответствии с требованиями ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний». В результате модернизации, проведенной в последнее время, значительно расширены технологические и эксплуатационные возможности пресса. Номенклатура производимых на прессе операций дополнена целым комплексом испытаний, предусмотренных ГОСТ 12801-98, и проводимых при скорости движения подъемной плиты 50 мм/мин:  определение характеристик сдвигоустойчивости при сжатии специальным обжимным устройством по схеме Маршалла;  определение характеристик сдвигоустойчивости при одноосном сжатии;  определение предела прочности на растяжение при расколе. Пресс позволяет проводить не только испытания образцов, но и приготовление асфальтобетонных образцов прессованием. Для достижения требуемой по ГОСТ 12801 скорости нарастания нагрузки пресс обеспечивает соответствующую высокую скорость перемещения подъемной плиты — до 150 мм/мин. Это требование зачастую не выполняется другими аналогичными малогабаритными испытательными машинами. Величина хода подъемной плиты увеличена с прежних 45 до 70 мм, что расширяет возможности пресса при проведении испытаний щебня на дробимость с использованием любых, в том числе и низкопрочных марок материалов. Для отсчета величины перемещений и деформаций образцов в новой конструкции использован бесконтактный лазерный датчик, что повышает надежность работы пресса и точность полученных результатов испытаний. Пресс может комплектоваться устройством для извлечения асфальтобетонных образцов из форм по ГОСТ 12801. Устройство работает от насосной станции пресса и легко встраивается в его гидравлическую систему. Пульт управления пресса может быть подключен к персональному компьютеру, что позволяет производить обработку и хранение результатов испытаний, представлять их в любой удобной форме (в виде таблиц, графиков и т. д.), производить расчет ряда параметров и ведение базы результатов испытаний с возможностью их последующего документирования. По желанию заказчика пресс может комплектоваться соответствующими приспособлениями. Таким образом, в настоящее время пресс ПГИ-500-02 — это сертифицированное средство измерения утвержденного типа, которое можно считать универсальным испытательным комплектом оборудования, обеспечивающим весь технологический цикл лабораторных работ по испытанию образцов асфальтобетонных материалов начиная от их приготовления, извлечения из форм и весь комплекс испытаний в автоматических режимах при сжатии в полном объеме требований ГОСТ 12801-98. Аналогичный пресс, но усилием уже до 1000 кН (100 тонн) предназначен, в основном, для испытания цементобетонов и других строительных материалов.

В современных условиях транспортная нагрузка на полотно автомобильной дороги определяется, в основном, грузовыми автомобилями, имеющими давление на ось 10 — 13 тонн, а в некоторых случаях и выше. Несмотря на принимаемые меры, в последние годы наблюдается рост протяженности участков дорог с колейностью. До последнего времени в России оценка способности асфальтобетона сопротивляться развитию в нем пластических деформаций оценивалась по ГОСТ 12801. Однако такие режимы испытаний, а также применяемое при этом оборудование, не соответствуют фактической работе асфальтобетона в покрытии, при которой он подвергается многократному воздействию колесных нагрузок, значительно меньших по сравнению с разрушающей. Методы испытания колесной нагрузкой положительно зарекомендовали себя во многих странах мира, а в странах ЕС входят в процедуру проектирования асфальтобетона. При этом используется оборудование, не имевшее до последнего времени отечественных аналогов. Разработка новых методов оценки сдвигоустойчивости асфальтобетона в нашей стране сдерживалась отсутствием отечественного оборудования, позволяющего моделировать в лабораторных условиях процессы, происходящие в реальных условиях, начиная с приготовления смеси, способа ее уплотнения, а также механического воздействия на дорожное покрытие колесной нагрузкой.

Для подготовки и формования асфальтобетонных образцов в лабораторных условиях в соответствии с ГОСТ 58406.4-2020, предприятием разработан пресс секторный ПС-30 с максимальным развивающим усилием в 30 кН (3 тонны). Пресс моделирует в лаборатории реальные условия уплотнения асфальтобетонной смеси дорожным катком. Уплотнение образца осуществляется гладким вальцовым сектором (вальцом) в металлических формах 305х305 мм. Полученные образцы затем используются для испытаний качественных характеристик асфальтобетонной смеси по системе Суперпейв: — образцы-плиты — на устойчивость к колееобразованию по ГОСТ Р 58406.3-2020 на установках УК-2; — вырезанные из плит образцы-балочки (призмы) — на усталостную прочность при многократном изгибе 4-х точечным методом по ГОСТ Р 58401.11-2019; — выбуренные керны — на статическую и динамическую ползучесть, растяжение при расколе и пр. Режим работы полностью автоматический. Параметры уплотнения задаются со встроенного блока управления. Выбор режимов уплотнения: — по заданной программе (величине нагружения и числу проходов вальца); — до заданной высоты образца.

Установка УК-2 предназначена для испытания образцов асфальтобетона на колееобразование по ГОСТ Р 58406.3-2020. На установке имитируется процесс деформации дорожных покрытий под действием многократных колесных нагрузок транспортных средств. Испытания проводятся в автоматическом режиме с индикацией и запоминанием как промежуточных параметров (количество циклов воздействия, глубина колеи, температура испытаний), так и их окончательных результатов. Установка имеет климатическую камеру с системой автоматического задания и поддержания требуемой температуры в течение всего времени испытаний. По результатам проведенных на установке испытаний можно определять показатели сдвигоустойчивости образцов асфальтобетона, что позволяет, уже на этапе проектирования, подбирать оптимальные составы смесей с целью увеличения срока их службы в реальных условиях.

Главные преимущества установки: — проведение испытаний в автоматизированном режиме; — цифровая индикация всех требуемых параметров процесса; — возможность подключения к персональному компьютеру; — полное соответствие требованиям отечественной нормативной базы. Установка может представлять интерес для проектных организаций, исследующих составы дорожных покрытий, с возможностью расчетного нормирования значений нагрузок и температур, допустимой глубины колеи пластичности на вновь строящихся и действующих автомобильных дорогах.

Тестирование образцов

Методы испытаний асфальтобетона по ГОСТ

Свойства АБ являются объектом лабораторных исследований. Причем испытаниям подвергают и ингредиенты смеси, и АБ после смешивания и образцы готового покрытия.

Целью исследования является оценка соответствия параметров приготовляемого АБ стандартам ГОСТ.

Подготовка проб

На первом этапе подготавливают пробы.

Лабораторные – просушенные камень и песок прогревают и дозируют согласно рецептуре. Обезвоженный битум нагревают, смешивают все ингредиенты вручную, а потом в лабораторной мешалке. Температура и время соблюдаются.
Пробы из смесителей отбирают сразу же после выгрузки продукта – 3–4 порции из каждого замеса. Образцы объединяют и перемешивают, чтобы получить среднюю пробу.

Так как при некоторых испытаниях требуется уплотнение пробы, его выполняют на прессе:

при доле щебня до 35% – прессованием при 40 МПа;
при доле щебня более 35% – вибрирование при 0,03 МПа. и доуплотнением при 20 МПа;
холодные образцы уплотняют на прессе при 40 МПа.

Для контроля над поведением готового продукта используют керны. Их получают вырубкой с помощью пневмомолота или высверливанием на всю толщину покрытия.

Давайте поговорим далее про испытания асфальтобетона в лаборатории.

Про отбор проб для испытания асфальтобетона расскажет это видео:

Лабораторные тесты

В первую очередь устанавливают среднюю плотность АБ:

подготовленные образца взвешивают на воздухе;
помещает в воду на полчаса;
взвешивают в воде;
вытирают и снова взвешивают в воздухе.

Результатам считают среднее арифметическое плотности не менее 3 проб.

Истинная плотность

Определение истинной плотности, то есть, без учета пор, пикнометрическим методом:

среднюю пробу смеси или керн измельчают до максимального размера зерна в составе АБ;
взвешивают навеску смеси и помещают в колбу. Заливают дистиллированной водой с ПАВ на 1/3;
колбу помещают в вакуумном шкафу под давлением не более 2000 Па;
колбу дозаполняют водой до отметки, давление снижают до 1 атм и вновь оставляют пробу на полчаса;
взвешивают в воде.

Результат – среднее арифметическое не менее, чем на основе 2 проб.

Водонасыщение

Определение водонасыщения, то есть, оценка того объема воды, который поглощает АБ при данных условиях. Испытание исследуют те же образцы, на которых измеряли среднюю плотность:

пробы помещают в емкость и заливают водой – не менее, чем на 3 см;
емкость располагают в вакуум-приборе под давлением в 2000 Па. Время выдержки горячих и теплых смесей – 1,5 часа, холодных – 30 минут;
давление опускают до нормального. Время выдержки для горячих и теплых смесей – 1 час, для холодных – 0,5 часа;
образцы извлекают из емкости, вытирают и взвешивают.

Предел прочности

Оценка предела прочности сводится к определению такой нагрузки, при которой АБ начнет разрушаться. В исследованиях используются образцы, подвергшиеся испытанию на водонасыщение:

образцы горячей и теплой смеси выдерживаются на водяной бане 1 час, пробы холодной – в воздушной среде 2 часа. Для охлаждения используется вода со льдом;
пробу помещают на середине плиты пресса для испытания асфальтобетона, верхнюю плиту опускают, пока расстояние до образца не достигнет 1,5–2 мм. Затем включают электродвигатель;
разрушающей нагрузкой принимают максимальное значение силоизмерителя.

Коэффициент водостойкости

Коэффициент водостойкости – соотношение прочности АБ сухого к прочности материала, подвергшегося длительному водонасыщению – 15 суток:

образец взвешивают в воздухе и воде;
насыщают водой в вакуум-приборе по описанной выше методике;
насыщенные водой пробы переносят в емкость, выдерживают 15 суток при температуре воды 20 С;
пробы извлекают, вытирают и подвергают испытанию на предел прочности.

Содержание

1 Область применения…………………………………………………………………………………………………._
2 Нормативные ссылки
3 Термины и определения
4 Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам и материалам
5 Метод испытания
6 Требования безопасности, охраны окружающей среды
7 Требования к условиям испытаний
8 Подготовка к выполнению испытаний
9 Порядок выполнения испытаний
10 Обработка результатов испытаний
11 Оформление результатов испытаний
12 Контроль точности результатов испытаний