Со стороны готовое асфальтовое покрытие выглядит очень плотным, практически монолитным. Но это не совсем так. В его толще есть воздушные пустоты – поры. Кроме того, в ходе эксплуатации асфальт покрывается трещинами и выбоинами. Все эти щели в дождливую погоду заполняются водой.
Водонасыщение показывает, сколько влаги в процентах от своего объема может впитать асфальт. Оно напрямую связано с такой характеристикой как пористость. Чем больше в материале пор, тем выше его водонасыщение – и наоборот.
Это очень важное свойство, от которого зависит водо- и морозостойкость дорожного покрытия. А в долгосрочной перспективе – его способность сопротивляться износу и срок службы. Поэтому нормативные документы предъявляют достаточно жесткие требования к значению водонасыщения у асфальтов, особенно качественных.
В этой статье мы рассмотрим такие вопросы:
- От чего зависит водонасыщение асфальта
- На что влияет водонасыщение дорожного покрытия
- Как определяется водонасыщение асфальта
- Какие существуют требования к водонасыщению асфальта
- Какие существуют способы уменьшить водонасыщение покрытия
Давайте остановимся на каждом из них отдельно.
От чего зависит водонасыщение
Итак, мы уже сказали, что водонасыщение асфальта связано с содержанием в нем воздушных пор.
Их количество определяется двумя факторами:
- Составом асфальтобетонной смеси (АБС) Как правило, в этом случае высокое водонасыщение говорит о неправильном подборе зернового состава смеси. Дело в том, что крупные зерна щебня прилегают друг к другу неплотно , между ними образуется много пустот. Для их заполнения в состав вводят мелкозернистый наполнитель: мелкий щебень, песок, минеральный порошок. Но если соотношение компонентов было подобрано неправильно, то эта цель достигнута не будет.
- Качество уплотнения при укладке асфальтаЧтобы превратить асфальтобетонную смесь в надежное покрытие, ее нужно обязательно укатать или утрамбовать. Именно в ходе этой операции из материала удаляются воздушные пустоты. Если же уплотнение было некачественным, то содержание пор будет серьезно превышать норму.
Понять, на каком этапе – производства или укладки – были допущены ошибки, позволяют лабораторные испытания. Подробнее об этом мы поговорим ниже.
Высокое водонасыщение может свидетельствовать о следующих нарушениях:
- Укладка проводилась в холодную или дождливую погоду (если речь не о холодном асфальте)
- Смесь успела остыть к тому моменту, как ее начали уплотнять
- Каток совершил слишком мало проходов по покрытию
- Для уплотнения использовались слишком легкие или неэффективные катки
Еще один случай, который стоит упомянуть – это использование неоднородной смеси. Речь при этом может идти как о неравномерном распределении крупных и мелких зерен в ее составе, так и о наличии холодных и горячих участков в материале при укладке. Это серьезное нарушение. Оно приводит к тому, что в готовом асфальте образуются «пятна» с повышенным водонасыщением. Это слабые места покрытия, которые быстро начинают крошиться и превращаются в выбоины.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в нашей статье Однородность асфальта.
Теперь давайте основательнее разберемся в том, как именно плохие показатели асфальта по этому свойству приводят к его разрушению.
На что влияет водонасыщение
Показатель водонасыщения прямо связан с рядом других важных характеристик материала.
К ним относятся:
- Водостойкость
- Морозостойкость
- Химическая стойкость
- Износостойкость
- Срок службы
Давайте остановимся на каждом немного подробнее.
Водостойкость
Всем специалистам и любителям в области строительства известно, что вода – это достаточно агрессивное вещество. Конечно, ей не под силу растворить компоненты асфальта: щебень, песок и битум (если только речь не идет о материалах из известняка). Зато влага со временем проникает под битумную пленку, которая обволакивает зерна минерального наполнителя, и разрушает связи между компонентами смеси.
В результате асфальт теряет свою структурную связность, начинает крошиться. Из него выпадают крупные зерна щебня , а на их месте образуются ямки, которые со временем разрастаются. Результаты такого разрушения вы наверняка не раз видели на наших дорогах.
Несложно догадаться, что чем выше водонасыщение асфальта и чем больше влаги он может в себя вобрать, тем агрессивнее и быстрее будет разрушающее действие воды.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Водостойкость асфальта.
Морозостойкость
Помимо жидкого, вода имеет еще и твердое состояние – при минусовых температурах она превращается в лед. При этом она расширяется и давит на асфальт изнутри, разрушая его. И чем больше напитанных влагой пор, тем выше это внутреннее давление.
Особенно опасно это в периоды межсезонья – ранней весной и поздней осенью. В эти месяцы температура воздуха постоянно колеблется около нулевой отметки. Во время оттепели асфальт все больше и больше насыщается талой водой. А с каждым новым похолоданием влага замерзает и «распирает» его изнутри.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Морозостойкость асфальта.
Химическая стойкость
Как мы сказали, вода сама по себе – агрессивное вещество. Но на современных дорогах редко встречается чистая H2O без примесей. Особенно это актуально в зимний период, когда покрытия щедро посыпаются и поливаются противогололедными реагентами.
Все эти химические вещества – в первую очередь соли – оказывают разрушающее действие на асфальт. Причем влияют они как на органическое вяжущее, вызывая его старение, так и на минеральный наполнитель. И это коррозионное воздействие растет по мере того, как увеличивается водонасыщение покрытия.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Химическая стойкость асфальта.
Износостойкость
Это свойство характеризует способность асфальта сопротивляться износу и истиранию под колесами машин. Оно зависит от множества показателей материала, в том числе описанных выше: водо- , морозо- и химической стойкости.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Износостойкость асфальта.
Срок службы
Из всего сказанного выше логично вытекает вывод о том, что асфальт с повышенным водонасыщением имеет плохие показатели водо-, морозо-, износо- и химической стойкости. Все это приводит к тому, что он быстро приходит в негодность. В особо печальных случаях покрытие приходится менять уже через год.
Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Срок службы асфальта.
Как видите, водонасыщение – это очень важное свойство материала. Поэтому оно входит в число характеристик, которые обязательно определяются для асфальта.
Метод определения водонасыщения
Стандартный метод определения водонасыщения асфальта описан в ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний».
В соответствии с ним могут исследоваться:
- Образцы АБС, приготовленные в лабораторных условиях Такие испытания проводятся для определения свойств конкретного состава. Они позволяют судить о качестве смеси и ее соответствии нормативам.
- Вырубки (керны) из готового дорожного покрытия или основанияИсследования вырубок проводятся для оценки качества дорожных работ.
Начинается испытание с подготовки образцов. Если речь идет об АБС, то из нее отбирается несколько проб (не менее 3), которые затем уплотняются в гидравлическом прессе под давлением в 40 МПа. Вырубки из покрытия очищаются от мусора и промываются, после чего высушиваются до постоянной массы.
Процедура измерения выглядит таким образом:
- Подготовленные образцы взвешивают на воздухе и фиксируют массу g.
- Затем их погружают в воду комнатной температуры, выдерживают 30 минут и взвешивают в воде, а затем на воздухе. Записывают массы g1 и g2 соответственно. Часто исследователи не проводят эти замеры специально, а берут значения, полученные в ходе определения средней плотности. Подробнее о методе ее измерения вы можете прочитать в статье Плотность и масса асфальта.
- Взвешенные образцы или керны помещают в емкость с водой так, чтобы она покрывала их не менее чем на 3 см. Ее помещают в вакуумную установку под давлением до 2000 Па.
- Образцы, приготовленные из горячих смесей, держат под вакуумом в течение часа, холодный асфальт – 30 мин.
- Затем вакуум сбрасывают, и образцы выдерживают еще 30 мин в воде под атмосферным давлением.
- Асфальт извлекают из вакуумной установки, убирают излишки воды тряпкой и взвешивают на воздухе. Получают массу g5.
- Водонасыщение W вычисляют по формуле:
Такие расчеты осуществляются для всех испытываемых образцов – обычно их три. За итоговое значение берется среднеарифметическое всех измерений.
При исследовании кернов добавляется еще один шаг – подготовка переформованных образцов. Это вырубки из готового асфальтового слоя, которые переуплотняют заново – уже в лаборатории. Сравнение показателей обычных и переформованных образцов позволяет оценить качество дорожных работ. В идеале они должны быть если не одинаковыми, то очень близкими.
Процедура переформовки выглядит так:
- Вырубки разогреваются до температуры около 150°С. В результате битум плавится, а асфальт превращается в сыпучую смесь – как при укладке.
- Смесь размельчают вручную. Мелкие зерна отделяют от крупных, а комки материала разрыхляют.
- Пробы размельченной смеси загружают в гидравлический пресс и уплотняют под давлением 40 МПа в течение 3 минут.
Полученные образцы используются в качестве эталона. Для них проводятся все те же испытания, что и для обычных вырубок. Затем результаты сравниваются.
Если водонасыщение лабораторного образца соответствует норме , а у керна из покрытия оно завышено – значит, при укладке были допущены серьезные ошибки. Если же показатель в обоих случаях выходит за рамки нормы, то проблема в самом материале.
Для асфальтобетона нормируются оба значения водонасыщения: для обычных образцов и переформованных. Давайте остановимся на этом подробнее.
Подготовительные работы
Испытания асфальтобетона по ГОСТ проводятся в несколько этапов, первый из которых предполагает отбор образцов и их подготовку. С этого мы и начнем.
Отбор проб и приготовление смеси
При рассмотрении данного вопроса, мы будем руководствоваться требованиями ГОСТ 12801-84. В процессе подбора состава, смесь готовится в специальной лабораторной мешалке, которая оборудована устройством обогрева.
Песок, щебень и минеральный порошок предварительно высушивают, а после помещения в емкость — нагревают до определенной температуры. В последнюю очередь добавляется вяжущее, также в нагретом виде.
Температура, до которой следует нагревать материал, зависит от вида смеси (горячие, теплые, холодные). Она должна соответствовать значению, указанному в таблице 1.
Лабораторные испытания асфальтобетонного покрытия: требования к температуре нагрева сырья для смеси разного вида:
| Вид асфальтобетонной смеси | Температура минерального сырья | Температура вяжущего | Температура смеси в процессе изготовления образца |
| Холодная | 100-120 | 80-90 | 18-22 |
| Горячая | 100-110 | 80-90 | 90-100 |
| Теплая | 120-130 | 100-120 | 120 |
Обратите внимание! В случае, если применяются поверхностно-активные вещества или минеральные порошки, температура вяжущего и смеси может быть снижена примерно на 15-20 градусов.
Перемешивание сырья производится в течение 3-6 минут, точное время, как правило, устанавливают опытным путем. Смесь считают готовой в случае, если минеральный наполнитель полностью покрыт вяжущим и в растворе отсутствуют сгустки. На последнем этапе производится формовка.
Уплотнение будущих образцов, которые будут испытываться на прочность, набухание и водонасыщение, производят несколькими методами, которые зависят от процентного содержания щебня в растворе.
Варианта может быть два:
- Содержание щебня – менее 35%. В этом случае прессование производят под давлением в 40 МПа;
- В случае, если щебня – более 35%, уплотнение производят путем вибрирования, а в последующем при помощи прессования под давлением в 20 Мпа.
Уплотнение образца, взятого из холодной смеси, который будет в последующем испытан на слеживаемость, производят под значительно меньшим давлением, составляющим всего 0,5 Мпа. Образцы, отобранные из смеси, должны быть изготовлены в течение первых 30 минут.
При контроле качества готового покрытия, образцы изымают путем вырубки или высверливания. При этом применяют пневмомолоток (вырубка) или буровую установку (высверливание).
Изготовление образцов
Как уже говорилось выше, испытания физико-механических свойств асфальтобетона проводят на образцах цилиндрической формы, которые получают посредством уплотнения раствора в специальных формах. Также могут использоваться образцы-вырубки или керны.
Уплотнение прессованием производится следующим образом:
- Пресс может быть механическим или гидравлическим. Он должен обеспечивать давление до 40 Мпа;
- Пресс оборудуется специальным приспособлением, которое позволяет одновременно готовить 3 образца-цилиндра;
- Формы располагаются в коробке, которая оборудована механизмом подогрева;
- Для извлечения образцов подобное оборудование для испытания асфальтобетона оснащено упорным устройством;
- В случае, если мощности пресса недостаточно для одновременного изготовления трех образцов, в нем располагают только одну форму;
- Электродвигатель включают, давление доводят до 40 Мпа. На последнем этапе готовые образцы извлекаются.
Пресс для испытаний
Уплотнение посредством комбинированного метода подразумевает следующее:
- Уплотнение производится при помощи вибрирование с последующим уплотнением;
- Изготовление образцов происходит в одиночных формах;
- Форма заполняется смесью и отправляется на виброплощадку, на которой закрепляется;
- Вибрирование длится в течение примерно 3-х минут, затем образец отправляют на доуплотнение под давлением в 20 Мпа. Время воздействия – такое же;
- При помощи выжимного устройства образец извлекают.
Виброплощадка для уплотнения асфальтобетона
Образцы, изготавливаемые их холодной смеси, которые будут в последующем проверены на слеживаемость, готовят следующим образом:
- Смесь подогревается до температуры, указанной в таблице 1:
- Раствор заливают в форму;
- На верхний вкладыш устанавливается груз, способный обеспечить давление в 0,5 Мпа;
- Время воздействия – те же 3 минуты;
- В последующем образец выдерживают еще около четырех часов.
Размер образца и количество необходимой смеси также установлены ГОСТ и зависят от свойства, которое будет испытываться.
Требования к водонасыщению асфальта
Технические характеристики горячих (теплых) и холодных АБС нормируются в соответствии с ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон для автодорог и аэродромов». Для литого асфальта применяется отдельный стандарт – ТУ 5718-002-04000633-2006.
Но прежде чем мы перейдем к разговору о водонасыщении, давайте вспомним две важные классификации асфальтобетона: по остаточной пористости и содержанию щебня.
Выделяются четыре вида АБС по пористости:
- Высокопористые (остаточная пористость 10-18%)
- Пористые (5-10%)
- Плотные (2,5-5%)
- Высокоплотные (1-2,5%)
По содержанию щебня асфальт делится на типы:
- Тип А: 50-60% щебня
- Тип Б (Бх): 40-50% щебня или гравия
- Тип В (Вх): 30-40% щебня или гравия
- Тип Г (Гх): песчаный (с отсевом дробления)
- Тип Д (Дх): песчаный (с природным песком)
Больше узнать об этих и других классификациях материала вы можете в нашей статье Виды асфальта.
Конкретные значения разнятся в зависимости от вида асфальта. Например, у высокоплотного материала водонасыщение должно быть минимальным. А для пористых смесей, которые не используются в ответственном дорожном строительстве , требования менее жесткие.
Для горячих плотных и высокоплотных смесей показатели нормируются таким образом:
| Вид асфальта | Тип асфальта | Водонасыщение вырубки, % | Водонасыщение переформованного образца, % |
| Высокоплотный | Любой | До 3 | От 0,5 до 2,5 |
| Плотный | А | До 5 | От 1,5 до 5 |
| Б, В, Г | До 4,5 | От 1 до 4 | |
| Д | До 4 | От 0,5 до 4 |
Для вашего удобства, ниже мы разместили ту же самую таблицу в виде картинки:
Для остальных видов асфальта нормы такие:
- Горячие пористые смеси – от 4% до 10%
- Горячие высокопористые смеси – от 10% до 18%
- Холодный асфальт – от 5% до 9%
Жесткие требования предъявляются к литому асфальту. Ведь этот дорогой материал в России применяется в основном там, где нужны покрытия высшего качества – на автомагистралях и мостах.
Литые АБС делятся на пять типов по следующим критериям:
| Тип | Максимальный размер зерен, мм | Содержание фракций более 5 мм, % | Содержание битума и минерального порошка, % | Область применения |
| I | 15 | 45-55 | 25-30 | Обустройство верхних покрытий автомобильных дорог |
| II | 20 | 35-50 | 20-25 | |
| III | 40 | 45-65 | 15-20 | Обустройство оснований автомобильных дорог |
| IV | 5 | — | 17-23 | Обустройство тротуаров и пешеходных дорожек |
| V | 20 | 35-50 | 22-28 | Текущий ремонт дорожных покрытий |
Для вашего удобства, ниже мы разместили ту же самую таблицу в виде картинки:
Значения водонасыщения у них нормируются таким образом:
- Типы I, II – не более 1%
- Тип III – не более 5%
- Тип IV – не более 7%
- Тип V – не более 0,5%
Как видите, чем качественнее асфальт, тем ниже должно быть его водонасыщение.
В заключительном разделе статьи мы поговорим о том , какие дополнительные меры принимают производители для создания наилучших составов.
Методы испытаний
Поскольку в отборе и изготовлении образцов мы разобрались, пришло время, непосредственно, перейти к рассмотрению методов испытаний и показателей, которые будут им подвергаться.
Сущность методов контроля основных показателей качеств
Любое испытание содержит следующие этапы:
- Подготовка к испытанию;
- Проведение его;
- Обработка результатов.
Рассмотрим с использованием таблицы сущность основных методов контроля соответствия показателей.
Асфальтобетон: методы испытаний ГОСТ:
| Наименование показателя | Приборы для испытания асфальтобетона | Кратко о сущности метода |
| Средняя плотность (объемная масса) | Весы, оборудованные устройством взвешивания (гидростатического); сосуд, объемом в 1-3 литра. | Сущность заключается в определении значения плотности, учитывая содержащиеся поры в образцах, изготовленных в лабораторных условиях или в образцах, изъятых из покрытия. Краткая инструкция выглядит так:
Помимо объемной массы асфальтобетона, контролю подвергаются объемная масса минеральной части с учетом пор и удельный вес остова без учета пор. Используют при этом расчетный метод. |
| Определение удельного веса посредством пикнометрического метода | Колоба, объемом 250-500 м3; Весы, прибор-вакуум; ртутный термометр; капельница, сосуд. | Подготовленный, измельченный материал отвешивают с использованием весов. Колба взвешивается без воды и с водой. В процессе проведения испытания, асфальтобетон высыпают в колбу, заливают водой и взвешивают. После отправляют в сушильный шкаф без подогрева и воздействуют при помощи давления примерно в 2000 Мпа. Далее давление снижают до нормального и, спустя получаса, колбу с материалом взвешивают. Результаты обрабатываются. |
| Определение пористости остова (минеральной части) | Оборудование не требуется, определение производят методом расчета на основании известных данных. | Сущность метода заключается в расчете объема пор, находящихся в минеральной части. Процедура проводится после определения средней и истинной плотности остова, а, точнее говоря, на основании этих данных. |
| Остаточная пористость асфальтобетона | Оборудование не требуется. | Устанавливается на основании данных, полученных при выявлении истинной и средней плотности расчетным методом по формуле. |
| Водонасыщение | Весы; прибор-вакуум; Ртутный термометр, сосуд объемом 2-3- литра. | За водонасыщение принимается величина, определяющая количество жидкости, которое поглощает образец, при определенном режиме (заданном) насыщения. Образцы помещают в сосуд с водой и отправляют в сушильный шкаф, где должно поддерживаться давление, составляющее не менее 2000 Мпа. В последствии образцы извлекают и взвешивают. Результаты фиксируют и обрабатывают. Увеличенное количество массы – и есть результат водопоглощения. То есть разница в весе – количество поглощенной влаги. |
| Набухание | Оборудование не требуется, определение производят путем вычислений по формуле. | Для определения данного показателя используются данные, полученные в результате проверки средней плотности и числового значения водопоглощения посредством расчетных вычислений |
| Прочность на сжатие | Пресс; ртутный термометр; сосуды. | Сущность метода сводится в расчете нагрузки, которая оказывается на образец вплоть до разрушения. Образец помещают под пресс и оказывают на него давление, которое поступательно увеличивают до значения, при котором происходит разрушение образца. Максимальный показатель измерителя – есть разрушающая нагрузка. |
| Коэффициент водостойкости, в том числе при длительном воздействии влаги. |
| Сущность метода сводится в определении снижения прочности материала после воздействия влаги. При этом образец находится в условиях вакуума. При определении водостойкости при длительном воздействии воды, образец выдерживают 15 суток. После этого образцы извлекают из воды и измеряют прочность на сжатие. |
| Состав материала |
| Метод заключается в определении состава асфальтобетона, в точности минеральной части и вяжущего. Изготавливается патрон, в который помещается асфальтобетонная смесь или измельченный материал. Патрон помещают в экстракционную насадку. С одной стороны, размещают холодильник, с другой – колбу с растворителем. Последний нагревают. Растворитель провоцирует выход вяжущего. Проба минеральной части производится путем просеивания ее через сито, после промывания и растирания в чашке, носик которой смазан вазелином. Также существует ускоренный метод контроля и способ выжигания. |
| Коэффициент уплотнения | Оборудование не требуется. Расчеты проводятся на основании данных, полученных при определении средней плотности. | Коэффициент уплотнения вычисляется отношением плотности образцов, взятых из покрытия к средней плотности переформованных образцов в лабораторных условиях. |
Протокол испытаний асфальтобетона
Видео в этой статье: «Методы контроля и испытаний» содержит актуальную информацию о процессах проведения испытаний, и рассказывает о некоторых хитростях, позволяющих проверить некоторые показатели качества своими руками.
Сопроводительные документы, выдающиеся после проведения испытаний
На каждую партию материала выдается паспорт качества асфальтобетонной смеси.
Паспорт на асфальтобетонную смесь содержит следующую информацию:
- Тип, вид, марка смеси;
- Наименование производителя и его адрес;
- Номер стандарта;
- Дата выдачи документа;
- Масса продукции;
- Сроки хранения;
- Предел прочности;
- Водоустойчивость;
- Пористость как минеральной части, так и остаточной;
- Водонасыщение;
- Сдвигоустойчивость;
- Эффективность радионуклидов;
- Трещиностойкость;
Образец паспорта на асфальтобетон
Паспорт и накладная на асфальтобетонную смесь – основные документы, которыми сопровождается отгружаемая продукция. Последняя содержит следующую информацию: цена на продукцию, информация о перевозчике, место назначения и отгрузки, вес товара, дата и время доставки, температура смеси, количество и тип смеси.
Обратите внимание! Несмотря на наличие документации, такой как сертификат соответствия на асфальтобетонную смесь, в соответствии с ГОСТ, потребитель имеет право на контрольную (повторную) проверку продукции.
Сертификат на асфальтобетонную смесь выдается каждому изготовителю, продукция которого прошла проверку по всем показателям.
Сертификат на асфальтобетон, пример
