wсм— массовая доля воды в смеси или укрепленных грунтах, % (сверх 100 % минеральной части).
9 Определение истинной плотности минеральной части (остова)
Сущность метода заключается в определении расчетным путем плотности минеральной части (остова) смеси без учета имеющихся в ней пор.
Истинную плотность минеральной части (остова) определяют на основании предварительно установленных истинных плотностей отдельных минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка и др.).
Истинную плотность минеральной части rм, г/см3, вычисляют по формуле
(7)
где q1, q2, ... , qn— массовая доля отдельных минеральных материалов, %;
r1, r2, ... , rn — истинная плотность отдельных минеральных материалов, г/см3.
10 Определение истинной плотности смеси
Сущность метода заключается в определении плотности смеси без учета имеющихся в ней пор.
Истинную плотность при подборе составов определяют расчетным или пикнометрическим методом.
Истинную плотность смесей из покрытия и смесей, отобранных из смесителя, определяют только пикнометрическим методом.
10.1 Определение истинной плотности расчетным методом
На основании предварительно установленных истинных плотностей минеральной части смеси по разделу 9, вяжущего и их массовых соотношений вычисляют истинную плотность смеси r, г/см3, по формуле
(8)
где qм— массовая доля минеральных материалов в смеси, % (принимают за 100%);
qб— массовая доля вяжущего в смеси, % (сверх 100 % минеральной части);
rм — истинная плотность минеральной части смеси, рассчитанная по формуле (7), г/см3;
rб — истинная плотность вяжущего, г/см3.
10.2 Определение истинной плотности пикнометрическим методом
10.2.1 Средства контроля и вспомогательное оборудование
Колба коническая, колба мерная или пикнометр, который представляет собой колбу с пришлифованной пробкой, имеющей капиллярное отверстие. Вместимость колб должна быть не менее 500 см3, а диаметр горлышка — от 10 до 50 мм в зависимости от наибольшего размера зерен минеральных материалов смеси.
Весы лабораторные по ГОСТ 24104 4-го класса точности.
Установка вакуумная.
Термометр химический ртутный стеклянный с ценой деления шкалы 1 °С по ГОСТ 400.
Раствор смачивателя. В качестве смачивателя применяют порошкообразные, пастообразные и жидкие моющие средства. Смачиватель вводят в дистиллированную воду в следующем количестве на 1 л воды: жидкий — 15 г, пастообразный (в виде раствора в дистиллированной воде 1:1) — 10 г, порошкообразный — 3 г.
10.2.2 Порядок проведения испытания
Взвешивают чистую и сухую колбу. Из смеси, подготовленной по 6.1.1, отбирают среднюю пробу методом квартования. Для этого смесь распределяют на металлическом противне и делят шпателем на четыре равные части. Из двух противоположных частей отбирают в колбу не менее 200 г смеси. Колбу со смесью охлаждают до комнатной температуры и взвешивают. Затем в колбу со смесью наливают дистиллированную воду с температурой (20±2) °С в таком количестве, чтобы уровень воды был выше уровня смеси не менее чем на 3 см. Колбу помещают на 1 ч в вакуумную установку, где поддерживают давление не более 2000 Па (15 мм рт. ст.).
По истечении указанного времени давление доводят до атмосферного и в колбу добавляют 10 мл раствора смачивателя для удаления пузырьков воздуха с поверхности смеси. Воду в колбе осторожно взбалтывают круговыми движениями до удаления пузырьков воздуха. Когда все пузырьки воздуха всплывут, добавляют дистиллированную воду и доводят воду в колбе до температуры (20±2) °С. Уровень воды фиксируют в зависимости от вида колбы.
В мерную колбу воду доливают до метки. В коническую колбу воду доливают до самого края горлышка, на которое кладут покровное часовое стекло так, чтобы излишки воды вытекли, а под стеклом не оставалось пузырьков воздуха. Колбу пикнометра, заполненную водой, закрывают пробкой, при этом излишек воды вытесняется через капиллярное отверстие. После заполнения водой колбу тщательно обтирают фильтровальной бумагой и взвешивают.
Затем колбу освобождают от воды и смеси, тщательно промывают, заполняют дистиллированной водой с температурой (20±2) °С так, как указано выше, и взвешивают.
10.2.3 Обработка результатов испытания
Истинную плотность смеси р, г/см3, вычисляют по формуле
(9)
где g — масса колбы со смесью, г;
g1 — масса пустой колбы, г;
g2— масса колбы с водой, г;
g3 — масса колбы со смесью и водой, г;
rв — плотность дистиллированной воды (принимается равной 1 г/см3).
За результат определения истинной плотности смеси принимают округленное до второго десятичного знака среднеарифметическое значение результатов двух определений. Расхождение между результатами двух параллельных определений не должно быть более 0,02 г/см3. В случае больших расхождений истинную плотность определяют вторично и принимают для расчета среднеарифметическое значение результатов четырех определений.
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;
rм — 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 rm — средняя плотность уплотненной смеси по разделу 7, г/см3;
r — 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
