ОДМ 218.3.063-2016. Отраслевой дорожный методический документ. Рекомендации по выбору битумных вяжущих материалов на основе определения их реологических свойств для повышения устойчивости к колееобразованию асфальтобетонов
(издан на основании Распоряжения Росавтодора от 27.04.2016 № 664-р)
Примечание
Текст документа приведен в соответствии с публикацией на сайте http://rosavtodor.ru по состоянию на 17.01.2020. Документ рекомендован к применению с 27.04.2016 Распоряжением Росавтодора от 27.04.2016 № 664-р.
Издан на основании Распоряжения Федерального дорожного агентства от 27 апреля 2016 г. № 664-р
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ БИТУМНЫХ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ К КОЛЕЕОБРАЗОВАНИЮ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью «Центр Метрологии, Испытаний и Стандартизации» (ООО «ЦМИиС»).
2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства.
3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 27.04.2016 № 664-р.
4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.
1 Область применения
1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее — методический документ) содержит рекомендации по методам определения реологических свойств битумного вяжущего материала и критерии его выбора для повышения устойчивости к колееобразованию различных асфальтобетонов.
1.2 Настоящий методический документ распространяется на битумный дорожный вяжущий материал (далее — битумное вяжущее), предназначенный в качестве вяжущего при строительстве и ремонте дорожных покрытий и оснований.
2 Нормативные ссылки
В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.014-84 Система стандартов безопасности труда. Воздух рабочей зоны. Метод измерения концентраций вредных веществ индикаторными трубками
ГОСТ 12.1.044-89 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 12.4.131-83 Халаты женские. Технические условия
ГОСТ 12.4.132-83 Халаты мужские. Технические условия
ГОСТ 12.4.252-2013 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты рук. Перчатки. Общие технические требования. Методы испытаний
ГОСТ 2517-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб
ГОСТ 3134-78 Уайт-спирит. Технические условия
ГОСТ 22245-90 Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия
ГОСТ 33133-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования
ГОСТ 33140-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения старения под воздействием высокой температуры и воздуха (метод RTFOT)
ГОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
ГОСТ Р 52056-2003 Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия
3 Термины, определения и сокращения
В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями и сокращения:
3.1 битумное вяжущее: Органический вяжущий материал, который производится из продуктов переработки нефти с добавлением при необходимости органических модифицирующих добавок.
3.2 реологические свойства: Свойства, характеризующие процессы деформации битумных вяжущих под действием внешних нагрузок.
3.3 напряжение сдвига \tau : Отношение силы, производящей сдвигающее действие, к единице площади.
3.4 заданное напряжение: Напряжение сдвига, приложенное к поверхности образца при испытании.
3.5 комплексный модуль сдвига G*: Величина, определяемая отношением максимального абсолютного напряжения сдвига \tau , к максимальной абсолютной деформации сдвига \gamma .
3.6 фазовый угол \delta : Угол, определяющий запаздывание между синусоидальной деформацией и синусоидальным напряжением при испытаниях с контролируемой деформацией или между синусоидально приложенным напряжением и деформацией при испытаниях с контролируемым напряжением.
3.7 деформация сдвига \gamma : Отношение произведения максимального угла поворота и радиуса плиты к величине зазора между поверхностями плит.
3.8 заданная деформация: Максимальная деформация сдвига, выраженная в процентах.
3.9 коррекционный температурный датчик: Температурный датчик, помещаемый между плитами динамического сдвигового реометра DSR, применяемый для определения величины температурной коррекции.
3.10 величина температурной коррекции: Разница между температурой, которую показывает DSR, и температурой образца, которую фиксирует коррекционный температурный датчик, помещенный между плитами.
3.11 нагрузочный цикл: Промежуток времени, равный периоду приложения синусоидальной нагрузки при определенной частоте и заданном напряжении или заданной деформации.
3.12 испытательная система: Техническое устройство, состоящее из двух горизонтальных, параллельно расположенных поверхностей — плит, между которыми помещается образец битумного вяжущего и которые подвержены вращательной знакопеременной нагрузке.
3.13 сдвиговая нагрузка: Нагрузка, создающая сдвиговое напряжение или сдвиговую деформацию, в результате чего они меняют синусоидально свое значение.
3.14 линейность вязкоупругих свойств: Такое поведение образца, при котором комплексный модуль сдвига не зависит от сдвигового напряжения или сдвиговой деформации.
Примечание - Если комплексный модуль сдвига изменяется менее чем на 15% при изменении величины деформации от 2% до 12%, то битумное вяжущее признается обладающим линейными вязкоупругими свойствами.
3.15 температурное равновесие: Состояние, при котором температура битумного вяжущего, расположенного между плитами, остается постоянной в течение требуемого периода времени.
3.16 стерическое затвердевание: Процесс ассоциации молекул битумного вяжущего во время хранения при комнатной температуре в результате молекулярной ассоциации.
Примечание - Стерическое затвердевание может увеличить комплексный модуль сдвига битумных вяжущих. Величина стерического затвердевания зависит от сорта битума и может быть весьма значительной даже после нескольких часов хранения.
3.17 цикл ползучести и восстановления (далее — цикл): Деформация образца битумного вяжущего под действием постоянной сдвиговой нагрузки в течение фиксированного периода времени с последующим восстановлением деформации при нулевой постоянной сдвиговой нагрузке в течение фиксированного периода времени; цикл ползучести и восстановления состоит из двух последовательных фаз (ползучести и восстановления).
3.18 фаза ползучести: Часть цикла, когда происходит деформация образца под действием постоянной нагрузки в течение фиксированного периода времени.
3.19 фаза восстановления: Часть цикла, когда происходит частичное восстановление деформации при нулевой постоянной нагрузке в течение фиксированного периода времени.
3.20 сдвиговая устойчивость битумного вяжущего: Показатель, определяемый значением отношения комплексного модуля сдвига G* к синусу фазового угла \delta .
3.21 устойчивость к многократным сдвиговым деформациям: Показатель, определяемый значением относительной необратимой деформации J3,2 и изменением величины относительной необратимой деформации J.
3.22 G*/sin\delta : Показатель, определяющий сдвиговую устойчивость битумного вяжущего.
3.23 J3,2: Относительная необратимая деформация.
3.24 J: Изменение величины относительной необратимой деформации.
3.25 T: Максимальная расчетная температура слоя дорожного покрытия.
3.26 X: Температура, при которой достигается предельная сдвиговая устойчивость битумного вяжущего.
4 Общие положения
При испытании по определению реологических свойств для оценки применимости битумного вяжущего, повышающего устойчивость к колееобразованию асфальтобетонов, необходимо использовать битумное вяжущее стабильного качества, имеющее однородный состав и соответствующее требованиям ГОСТ 33133-2014, либо ГОСТ Р 52056-2003, либо ГОСТ 22245-90. Перед началом испытаний по определению реологических свойств необходимо убедиться, что используемое битумное вяжущее отвечает требованиям указанных стандартов для соответствующей марки.
5 Требования безопасности, охраны окружающей среды
5.1 Битумное вяжущее является горючим веществом с температурой вспышки выше 220 °C и минимальной температурой самовоспламенения 368 °C (ГОСТ 12.1.044-89).
5.2 Содержание паров углеводородов в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.014-84 не должно превышать предельно допустимой величины 300 мг/м3 в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88.
5.3 Битумное вяжущее является малоопасным веществом и по степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности (ГОСТ 12.1.007-76).
5.4 При попадании расплавленного битумного вяжущего на кожу человека необходимо пораженное место охлаждать под проточной водой. Битумное вяжущее с кожи не удалять, так как оно образует защитный стерильный барьер на пораженной коже, а пострадавшего немедленно отправить в лечебное медицинское учреждение. При его попадании на слизистую оболочку глаз следует обильно их промыть водой и немедленно обратиться к врачу.
5.5 Помещение, в котором производится работа с битумным вяжущим, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.
5.6 При загорании небольшого количества битумного вяжущего его следует тушить песком, кошмой или пенным огнетушителем. Развившиеся пожары битумного вяжущего можно тушить пенной струей.
5.7 При работе с битумным вяжущим используют специальную защитную одежду (ГОСТ 12.4.131-83 или ГОСТ 12.4.132-83), а для защиты рук — перчатки (ГОСТ 12.4.252-2013).
5.8 При выполнении измерений соблюдают правила по электробезопасности по ГОСТ Р 12.1.019-2009 и инструкции по эксплуатации оборудования.
5.9 Эффективными мерами защиты природной среды являются герметизация оборудования и предотвращение разливов битумного вяжущего. В целях обеспечения защиты природной окружающей среды рекомендуется принимать меры для предотвращения разливов битумного вяжущего, включая его хранение в изолированных емкостях (таре, предотвращающей утечку).
5.10 Испытанное битумное вяжущее утилизируют в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, в том числе указанными в стандарте организации на этот материал.
6 Определение реологических свойств битумного вяжущего
6.1 Отбор проб битумного вяжущего производят в соответствии с ГОСТ 2517-2012.
6.2 При определении реологических свойств битумного вяжущего требуется не менее 100 г исходного материала для проведения испытаний.
6.3 Для испытаний необходимо использовать состаренное в соответствии с ГОСТ 33140-2014 битумное вяжущее (RTFOT-вяжущее).
6.4 Испытания RTFOT-вяжущего выполняют в соответствии с приложением А при различных температурах, на основе полученных результатов осуществляют расчет значения G*/sin\delta для каждой температуры испытания. Начальная температура испытания выбирается равной 58 °C. Если значение G*/sin\delta , полученное при начальной температуре испытания, меньше 2,20 кПа, дальнейшие температуры выбирают пошагово, уменьшая их значение с интервалами по 6 °C до тех пор, пока при очередной выбранной температуре испытания полученное значение G*/sin\delta не превысит 2,20 кПа. Если значение G*/sin\delta , полученное при начальной температуре испытания, больше 2,20 кПа, дальнейшие температуры выбирают также пошагово, увеличивая их значения с интервалами по 6 °C до тех пор, пока при очередной выбранной температуре испытания значение G*/sin\delta не окажется ниже 2,20 кПа.
Температуру X принимают равной максимальному значению температуры испытания, когда значение G*/sin\delta больше либо равно 2,20 кПа.
Испытания RTFOT-вяжущего выполняют в соответствии с приложением А, выбирая температуру 60 °C, и проводят расчет значения G*/sin\delta для данной температуры испытания.
6.5 Испытания RTFOT-вяжущего проводят в соответствии с приложением Б при температуре 60 °C и максимальной расчетной температуре слоя дорожного покрытия T. При этом фиксируют значения относительной необратимой деформации J3,2 и изменение величины относительной необратимой деформации J.
7 Рекомендации по выбору битумного вяжущего для повышения устойчивости к колееобразованию асфальтобетонов
7.1 Для района строительства объекта, где предполагается использовать проектируемую асфальтобетонную смесь для устройства слоя покрытия, необходимо определить его максимальную расчетную температуру T с 98% надежности (приложение В).
7.2 Для повышения устойчивости к колееобразованию асфальтобетонов рекомендуется применять битумное вяжущее, значение X которого более чем на 6 °C выше максимальной расчетной температуры Т, т.е. (X — T) > 6.
7.3 В случае если значение X менее чем на 6 °C выше максимальной расчетной температуры T, т.е. 0 <= (X — T) <= 6, рекомендуется для повышения устойчивости к колееобразованию асфальтобетонов использовать битумное вяжущее, значение J3,2 которого при температуре испытания, равной максимальной расчетной температуре Т, не более 1 кПа-1 и значение изменения величины J не более 75%.
7.4 Не рекомендуется применять битумное вяжущее, значение X которого ниже максимальной расчетной температуры T, т.е. (X — T) < 0, в связи с возможной недостаточной устойчивостью к колееобразованию асфальтобетонов, полученных на основе таких битумных вяжущих, и, как следствие, с повышенным риском развития интенсивного колееобразования асфальтобетонных покрытий.
7.5 Если для района строительства объекта, где предполагается применять проектируемую асфальтобетонную смесь для устройства слоя покрытия, невозможно определить его максимальную расчетную температуру T, то рекомендуется выбрать битумное вяжущее, у которого значение X более 66 °C, либо значение J3,2 при температуре испытания 60 °C не более 1 кПа-1 и значение J при той же температуре испытания не более 75%.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКОГО СДВИГОВОГО РЕОМЕТРА
А.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы
А.1.1 Динамический сдвиговый реометр DSR состоит из следующих элементов.
\cdot Плита испытательного устройства, изготовленная из нержавеющей стали или алюминия в виде дисков высотой не менее 1,5 мм. Диаметр плиты должен быть (25,00 +/- 0,05) мм для несостаренного (оригинального) и состаренного битумного вяжущего в соответствии с требованиями ГОСТ 33140-2014. Схема испытательной системы показана на рисунке А.1.
1 — верхняя плита (подвижная); 2 — нижняя плита (неподвижная)
Рисунок А.1 — Схема испытательной системы
\cdot Устройство, создающее и обеспечивающее поддержание температуры испытания в диапазоне от 3 °C до 88 °C с точностью 0,1 °C.
Примечание - В случае необходимости проведения испытаний при температурах, не входящих в данный диапазон, устройство должно поддерживать рекомендуемую температуру испытания с точностью 0,1 °C от измеряемой величины, погрешность измерения температуры в образце должна быть не более 0,1 °C.
\cdot Устройство, обеспечивающее осцилляционную синусоидальную знакопеременную нагрузку с частотой (10,0 +/- 0,1) рад/с на подвижную плиту испытательной установки. Данное устройство должно создавать нагрузку с контролируемым напряжением или контролируемой деформацией. Если выбирается режим с контролируемой деформацией, нагрузочное устройство должно создавать циклический вращающий момент, достаточный для появления угловой деформации сдвига с точностью до 100 мкрад от задаваемой деформации, а если с контролируемым напряжением, то циклический вращающий момент с точностью до 10 мН·м от заданного вращающего момента. Производитель устройства гарантирует возможность регулирования частоты, напряжения и деформации и определение данных величин с точностью до 1% от измеряемой величины.
Примечание - В случае необходимости проведения испытаний в диапазоне частот данное устройство должно обеспечивать осцилляционную синусоидальную знакопеременную нагрузку с частотами, соответствующими необходимому диапазону с точностью до 1% от измеряемой величины, с погрешностью ее измерения не более 1%.
\cdot Система сбора и регистрации данных, выполняющая регистрацию температур с точностью 0,1 °C, частот с точностью 1%, углов поворота с точностью 100 мкрад и вращающих моментов с точностью 10 мН·м. Кроме того, данная система должна обеспечивать автоматическое получение значений комплексного модуля сдвига G* и фазовых углов \delta и регистрировать G* в диапазоне от 100 Па до 10 МПа с точностью до 1,0% и \delta в диапазоне от 0° до 90° с точностью до 0,1°.
А.1.2 Формы из силикона для подготовки образцов битумного вяжущего, выполненные в виде цилиндра высотой (6 +/- 1) мм и внешним диаметром не менее 35 мм. В форме предусмотрено цилиндрическое углубление диаметром (18,0 +/- 0,5) мм и глубиной (2,0 +/- 0,1) мм для испытательной системы диаметром 25 мм.
А.1.3 Шпатель для обрезки образца шириной (5 +/- 1) мм.
А.1.4 Растворитель уайт-спирит для очистки элементов испытательной системы (ГОСТ 3134-78).
Примечание - Допускается использовать другой растворитель, обеспечивающий удаление остатков битумного вяжущего с элементов испытательной системы.
А.1.5 Сушильный шкаф, способный создавать и поддерживать температуру до 175 °C с точностью 1 °C.
Сущность метода заключается в оценке сопротивления битумного вяжущего сдвиговым нагрузкам путем приложения к образцу знакопеременной синусоидальной сдвиговой нагрузки и в определении комплексного модуля сдвига и фазового угла.
А.3 Требования безопасности, охраны окружающей среды
А.3.1 Битумные вяжущие согласно ГОСТ 12.1.007-76 относятся к 4-му классу опасности и являются малоопасными веществами по степени воздействия на организм человека.
А.3.2 При работе с ними используют одежду специальную защитную по ГОСТ 12.4.131-83 или ГОСТ 12.4.132-83, для защиты рук — перчатки по ГОСТ 12.4.252-2013.
При выполнении измерений соблюдают правила по электробезопасности (ГОСТ Р 12.1.019-2009) и инструкции по эксплуатации оборудования.
А.3.3 Битумы согласно ГОСТ 12.1.044-89 относятся к трудногорючим жидкостям. Работы с их применением должны производиться с соблюдением требований пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91.
Испытанный материал утилизируют в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, указанными в стандарте организации на этот материал.
А.4 Требования к условиям измерений
При выполнении измерений соблюдают следующие условия для помещений, в которых испытываются образцы:
А.5 Подготовка к выполнению измерений
А.5.1 Перед проведением измерений производят следующие работы:
А.5.2 Подготовка к испытаниям заключается в настройке прибора DSR в соответствии с инструкцией и рекомендациями изготовителя.
Необходимо осмотреть поверхности плит испытательной системы и убедиться в отсутствии остатков битумного вяжущего. При наличии загрязнения следует очистить поверхность растворителем, затем протереть мягкой тканью.
Установить нулевой зазор, если это предписано инструкцией по эксплуатации DSR.
А.5.3 При подготовке образцов битумного вяжущего необходимо довести его до подвижного состояния, сначала нагревая в сушильном шкафу при температуре не выше 163 °C, затем при постоянном перемешивании, не допуская локальных перегревов, до такой температуры, при которой его динамическая вязкость составит (0,28 +/- 0,03) Па·с. Время нагревания при указанных условиях не должно превышать 50 мин.
Примечание - Если температура, при которой динамическая вязкость битумного вяжущего равна (0,28 +/- 0,03) Па·с, выше 163 °C, допускается его разогрев в сушильном шкафу до температуры 175 °C. Для RTFOT-вяжущего температуру нагрева можно принимать равной температуре нагрева не состаренного битумного вяжущего. Чтобы разогреть за заявленное время образец объемом более 1 л, его рекомендуется сначала разделить на образцы каждый объемом менее 1 л, например с помощью разогретого ножа.
Битумное вяжущее следует залить в соответствующую форму из силикона в количестве, достаточном для того, чтобы перед установкой испытательного зазора и формированием выпуклости надлежащей формы потребовалась его обрезка.
А.5.4 Дождаться, пока форма с битумным вяжущим остынет при комнатной температуре. Испытание необходимо начинать не позднее чем через 2 ч после его заливки в форму. Во избежание загрязнения материала на время остывания форма с образцом может быть накрыта. Битумное вяжущее перед испытанием помещается на верхнюю или нижнюю плиту. При укладке на нижнюю плиту его необходимо извлечь из формы и поместить в центр плиты, при укладке на верхнюю плиту — прижать к ней, не извлекая из формы, затем убрать форму, выдавив из нее битумное вяжущее, и оставить в таком состоянии.
Примечание - Если битумное вяжущее невозможно извлечь из формы при комнатной температуре, допускается непосредственная его заливка на плиту, либо заполненную форму следует охладить в течение не более 10 мин для облегчения извлечения из формы.
Для испытательной системы диаметром 25 мм выбирается испытательный зазор, равный 1 мм, для испытательной системы диаметром 8 мм — 2 мм.
Сразу после укладки образца на одну из плит вышеописанными способами необходимо установить зазор между плитами на 0,05 мм больше зазора при использовании испытательной системы диаметром 25 мм и на 0,10 мм для системы диаметром 8 мм.
Установка испытательного зазора должна проводиться при начальной температуре испытаний.
Далее следует обрезать кромки образца слегка разогретым шпателем так, чтобы образец не выступал за наружный диаметр плит, и уменьшить зазор до величины испытательного зазора.
Визуально необходимо убедиться, что на обрезанной поверхности образца образовалась небольшая выпуклость радиусом, равным 25% от величины испытательного зазора между плитами. Пример выпуклости надлежащей формы представлен на рисунке А.2.
Рисунок А.2 — Примеры (а, б) выпуклости надлежащей формы
А.6 Порядок выполнения измерений
А.6.1 Подготовить оборудование, а затем образец битумного вяжущего в соответствии с разделом 8.
А.6.2 Установить температуру испытания с учетом температурной коррекции с точностью до 0,1 °C.
А.6.3 Выдержать образец при температуре испытания в течение (10,0 +/- 0,1) мин.
А.6.4 Допускается проведение испытаний с контролируемой величиной деформации образца или с контролируемой величиной напряжения, прикладываемого к образцу битумного вяжущего.
Если испытание проводится с контролируемой деформацией, то задается деформация в соответствии с таблицей А.1.
| Наименование материала | Рекомендованная заданная деформация, % | Допустимая заданная деформация, % |
|---|---|---|
| Исходное битумное вяжущее | 12 | От 9 до 15 |
| RTFOT-вяжущее | 10 | От 8 до 12 |
Если испытание проводится с контролируемым напряжением, то задается напряжение в соответствии с таблицей А.2.
| Наименование материала | Рекомендованное заданное напряжение, кПа | Допустимое заданное напряжение, кПа |
|---|---|---|
| Исходное битумное вяжущее | 0,12 | От 0,09 до 0,15 |
| RTFOT-вяжущее | 0,22 | От 0,18 до 0,26 |
А.6.5 Приложить знакопеременную синусоидальную вращательную нагрузку к испытательной системе (десять циклов при частоте (10,0 +/- 0,1) рад/с) без регистрации данных. Затем повторно приложить такую же нагрузку. При этом система сбора и регистрации данных автоматически фиксирует показания датчиков, измеряющих вращающий момент, угловое смещение и температуру в каждый момент времени, и на их основании производит расчет фазового угла \delta и комплексного модуля сдвига G*.
А.7 Обработка результатов испытаний
А.7.1 При обработке результатов проведенных испытаний используют комплексный модуль сдвига G* и фазовый угол \delta .
Расчет комплексного модуля сдвига G*, Па, система автоматического сбора и регистрации данных производит по формуле
G^{*} = (\frac{2h}{\pi r^{4}})(\frac{\tau}{\theta}), (А.1)
где \tau — вращающий момент, Н·м;
\theta — максимальное угловое смещение, град.;
h — толщина испытуемого образца, м;
За результат испытания принимается среднее арифметическое от значений модуля G* и фазового угла \delta , вычисленных в каждом из десяти циклов испытания.
А.7.2 Сходимость результатов испытаний обеспечивается при условии, что два результата испытания, полученные на образцах из одной пробы битумного вяжущего, одним исполнителем, в одной лаборатории, на одном оборудовании, признаются корректными, если отклонение от среднего значения не превышает значений, представленных в таблице А.3.
| Наименование материала | Показатель | Сходимость результатов, % от среднего арифметического результата |
| Исходное битумное вяжущее | Сдвиговая устойчивость G*/sin\delta , кПа | 3,2 |
| RTFOT-вяжущее | 4,5 |
А.7.3 Воспроизводимость результатов испытаний обеспечивается при условии, что два результата испытания, полученные на образцах из одной пробы битумного вяжущего, в разных лабораториях, двумя разными исполнителями, признаются корректными, если отклонение от среднего значения не превышает значений, представленных в таблице А.4.
| Наименование материала | Показатель | Воспроизводимость, % от среднего арифметического результата |
| Исходное битумное вяжущее | Сдвиговая устойчивость G*/sin\delta , кПа | 8,5 |
| RTFOT-вяжущее | 11,1 |
А.8 Оформление результатов испытаний
Результаты испытаний оформляются в виде протокола, который должен содержать:
\cdot идентификацию испытуемого образца;
\cdot название организации, проводившей испытание;
\cdot ссылку на настоящий методический документ и отклонения от его требований;
\cdot ссылку на тип испытательного оборудования;
\cdot ссылку на акт отбора проб;
- комплексного модуля сдвига G*, кПа,
- фазового угла \delta , град.,
- частоты, рад/с,
- сдвиговой устойчивости G*/sin\delta , кПа,
- температуры испытания, °C.
А.9 Контроль точности результатов испытаний
А.9.1 Точность результатов испытаний обеспечивается:
- соблюдением требований настоящего методического документа;
- проведением периодической оценки метрологических характеристик средств измерений;
- выполнением периодической калибровки и проверки оборудования в соответствии с подразделом А.10;
- проведением периодической аттестации оборудования.
А.9.2 Лицо, проводящее измерения, должно быть ознакомлено с требованиями настоящего методического документа.
А.10 Калибровка и проверка оборудования
А.10.1 Необходимо выполнять температурную коррекцию не реже одного раза в полгода.
А.10.2 Температурную коррекцию следует определять с помощью коррекционного температурного датчика с шагом 6 °C на всем диапазоне испытательных температур. Температуру испытания необходимо устанавливать с учетом температурной коррекции, полученной для ближайшего температурного значения.
А.10.3 Следует проводить калибровку измерительных систем не реже одного раза в полгода.
А.10.4 Калибровку динамического сдвигового реометра DSR необходимо выполнять не реже одного раза в полгода, а также при пусконаладке нового оборудования или плит, после транспортирования и при возникновении сомнений в точности измерений. При калибровке оцениваются действительные метрологические и технические характеристики следующих устройств DSR:
- испытательного;
- определяющего вращающий момент;
- измеряющего угловое смещение;
- определяющего температуру.
А.10.5 Калибровку датчика вращающего момента необходимо выполнять после калибровки температурного датчика.
А.10.6 Измеряют диаметр плит с точностью до 0,01 мм. Если диаметры верхней и нижней плит отличаются, за окончательное расчетное значение принимают диаметр наименьшей из них.
Калибровку датчика вращающего момента проводят с использованием эталонной калибровочной жидкости или при помощи рекомендованных изготовителем специальных приборов. Расхождение показаний DSR и значений вязкости эталонной жидкости не должно превышать 3%.
При проверке с использованием эталонной калибровочной жидкости ее комплексная вязкость, замеренная с помощью DSR, не должна отличаться более чем на 3% от величины вязкости, заявленной производителем этой жидкости.
Калибровка датчика углового смещения производится при помощи специальных приборов, рекомендованных изготовителем оборудования, при отсутствии таких рекомендаций со стороны изготовителя оборудования проверка датчика является необязательной.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ СВОЙСТВ БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКОГО СДВИГОВОГО РЕОМЕТРА
Настоящая методика распространяется на битумное вяжущее, предназначенное для использования при строительстве и ремонте дорожных покрытий и оснований, и позволяет определять их упругие свойства.
Б.2 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы
При выполнении испытаний применяют средства измерений, вспомогательные устройства и реактивы, рассмотренные в приложении А.
Сущность метода заключается в многократном циклическом воздействии на образец битумного вяжущего путем приложения и снятия сдвиговой нагрузки в течение определенного времени и в измерении деформации и упругого восстановления образца в каждом цикле.
Б.4 Требования безопасности, охраны окружающей среды
Б.4.1 Битумные вяжущие согласно ГОСТ 12.1.007-76 относятся к 4-му классу опасности и являются малоопасными веществами по степени воздействия на организм человека.
Б.4.2 При работе с ними используют одежду специальную защитную по ГОСТ 12.4.131-83 или ГОСТ 12.4.132-83, для защиты рук — перчатки по ГОСТ 12.4.252-2013.
Б.4.3 При выполнении измерений соблюдают правила по электробезопасности по ГОСТ Р 12.1.019-2009 и инструкции по эксплуатации оборудования.
Битумные вяжущие согласно ГОСТ 12.1.044-89 относятся к трудногорючим жидкостям. Работы с их применением должны производиться с соблюдением требований пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91.
Испытанный материал утилизируют в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, указанными в стандарте организации на этот материал.
Б.5 Требования к условиям измерений
При выполнении измерений в помещениях, в которых испытываются образцы, соблюдают условия, указанные в подразделе А.4.
Б.6 Подготовка к выполнению измерений
Б.6.1 Перед проведением измерений производят следующие работы:
Б.6.2 Подготовка образцов заключается в состаривании битумного вяжущего по ГОСТ 33140-2014.
Образцы для испытания подготавливают в соответствии с приложением А с использованием плит диаметром 25 мм.
Примечание - Для достижения достаточной адгезии образца битумного вяжущего и плит измерительной системы рекомендуется нагреть плиты до температуры 64 °C и выше до помещения образца в динамический сдвиговый реометр.
Б.6.3 Выбор температур испытаний необходимо производить в соответствии с разделом 6 настоящего методического документа.
Б.6.4 Подготовка к испытаниям выполняется путем настройки оборудования в соответствии с учетом рекомендаций изготовителя.
Б.7 Порядок выполнения измерений
Б.7.1 Испытание состоит из двух последовательных этапов.
\cdot На первом этапе образец битумного вяжущего проходит десять циклов испытаний. В каждом цикле необходимо приложить в течение 1 с постоянную нагрузку 0,1 кПа (фаза ползучести), которая должна достигаться за 0,03 с после его начала, а затем снизить нагрузку до нуля и оставить образец без нагрузки в течение 9 с (фаза восстановления). В ходе испытания нагрузку и деформацию рекомендуется фиксировать не реже чем через каждые 0,1 с во время действия приложенной нагрузки и не реже чем через каждые 0,45 с, когда образец находится без нагрузки. Помимо этого следует фиксировать значения деформации образца в конце каждой фазы. Если оборудование не позволяет это сделать, то оно должно обеспечивать автоматическое определение данного значения с помощью экстраполяции, используя величины, полученные перед этим моментом времени. Данные, используемые при экстраполяции, включают результат измерений, полученный не ранее чем за 0,05 с до начала цикла ползучести и не ранее чем за 0,30 с до начала цикла восстановления. После завершения цикла необходимо сразу начинать следующий цикл.
\cdot На втором этапе образец битумного вяжущего проходит десять циклов испытаний аналогично первому этапу, используя вместо постоянной нагрузки 0,1 кПа нагрузку 3,2 кПа.
Б.7.2 Время испытания, состоящего из двух последовательных этапов, должно составлять 200 с.
Б.8 Обработка результатов испытаний
Б.8.1 Для каждого из проведенных циклов необходимо рассчитать величину деформации \epsilon_{1} , мм, за время фазы ползучести по формуле
\epsilon_{1} = \epsilon_{c} - \epsilon_{0}, (Б.1)
где \epsilon_{c} — величина деформации в конце фазы ползучести цикла;
\epsilon_{0} — значение деформации в момент начала цикла и фазы ползучести.
Б.8.2 Для каждого из проведенных циклов следует определить величину деформации \epsilon_{10} за время всего цикла по формуле
\epsilon_{10} = \epsilon_{r} - \epsilon_{0}, (Б.2)
где \epsilon_{r} — величина деформации в конце цикла и фазы восстановления.
Б.8.3 Для каждого цикла необходимо найти упругое восстановление E, %, по формуле
E = \frac{(\epsilon_{1} - \epsilon_{10})100}{\epsilon_{1}} . (Б.3)
Далее следует рассчитать среднюю величину упругого восстановления R0,1 для циклов первого этапа и среднюю величину упругого восстановления R3,2 для циклов второго этапа.
Средняя величина упругого восстановления для первого этапа R0,1 определяется как среднее арифметическое десяти значений упругого восстановления E, полученных для циклов первого этапа.
Средняя величина упругого восстановления для второго этапа R3,2 рассчитывается как среднее арифметическое десяти значений упругого восстановления E, полученных для циклов второго этапа.
Изменение величины упругого восстановления R, %, между первым и вторым этапом находят по формуле
R = \frac{(R_{0,1} - R_{3,2}) \cdot 100}{R_{0,1}} . (Б.4)
Б.8.4 Относительную необратимую деформацию J1 для каждого цикла первого этапа рассчитывают по формуле
J_{1} = \frac{\epsilon_{10}}{k_{1}} , (Б.5)
где k1 — нагрузка, равная 0,1 кПа.
Относительную необратимую деформацию J2 для каждого цикла второго этапа определяют по формуле
J_{2} = \frac{\epsilon_{10}}{k_{2}} , (Б.6)
где k2 — нагрузка, равная 3,2 кПа.
Далее рассчитывают среднюю величину относительной необратимой деформации J0,1 как среднее арифметическое десяти значений относительной необратимой деформации J1, полученных для циклов первого этапа, и среднюю величину относительной необратимой деформации J3,2 как среднее арифметическое десяти значений относительной необратимой деформации J2, полученных для циклов второго этапа.
Изменение величины относительной необратимой деформации J, %, между первым и вторым этапом определяют по формуле
J = \frac{(J_{3,2} - J_{0,1})100}{J_{0,1}} . (Б.7)
Б.9 Оформление результатов испытаний
Результаты испытаний оформляются в виде протокола, который должен содержать:
- идентификацию испытуемого образца;
- дату проведения;
- название организации, проводившей испытание;
- ссылку на настоящий методический документ;
- ссылку на тип испытательного оборудования;
- температуру проведения испытаний с точностью до 0,1 °C;
- среднюю величину относительной необратимой деформации J3,2, кПа-1, с точностью до 0,01 кПа-1;
- изменение величины относительной необратимой деформации J, %, между первым и вторым этапами с точностью до 0,1%.
Б.10 Контроль точности результатов испытаний
Б.10.1 Точность результатов испытаний обеспечивается:
- соблюдением требований настоящего методического документа;
- выполнением периодической оценки метрологических характеристик средств измерений;
- проведением периодической аттестации оборудования.
Б.10.2 Лицо, проводящее измерения, должно быть ознакомлено с требованиями настоящего методического документа.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ МАКСИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ СЛОЯ ПОКРЫТИЯ
В.1 Для определения максимальной расчетной температуры слоя покрытия необходимы данные о температурах воздуха в районе строительства за 20 лет либо за период времени, превышающий проектный срок службы покрытия.
В.2 Исходными данными для нахождения максимальной расчетной температуры слоя покрытия является массив значений максимальных ежедневных температур воздуха, зафиксированных в районе строительства в течение периода времени, превышающего проектный срок службы покрытия.
В.2 Для определения максимальной расчетной температуры слоя покрытия рассчитывают максимальные средние семидневные температуры воздуха для каждого года наблюдений. Чтобы найти среднюю максимальную годовую семидневную температуру (далее — семидневная температура Ti, °C), для каждого дня в году вычисляют среднее значение максимальных температур за семь дней, включающих в себя этот день, трое предыдущих и трое последующих дней. Далее выбирают большее из полученных значений. Используя массив средних максимальных годовых семидневных температур за максимально возможный срок наблюдений, вычисляют среднее значение данных температур (далее — средняя температура Tср, °C) и стандартное отклонение.
В.4 Стандартное отклонение семидневных температур s, °C, определяют по формуле
s = \sqrt{\sum^{n} i = 1 \frac{(T_{i} - T_{cp})}{n - 1}} , (В.1)
где n — количество лет наблюдений.
Максимальная расчетная температура слоя покрытия определяется на глубине 20 мм от поверхности слоя.
Максимальная расчетная температура слоя покрытия T, °C, при 98% надежности вычисляется по формуле
T = 54,32 + 0,78Tср — 0,0025(Lat)2 — 15,14log10(H + 25) +
- 2,055(9 + 0,61s2)0,5, (В.2)
где Lat — географическая широта, град.;
H — глубина от поверхности дороги до уровня на 20 мм ниже поверхности слоя, мм.
Примечание - Для верхних слоев покрытий максимальная расчетная температура определяется на глубине 20 мм от поверхности дороги (H = 20).
В.5 По итогам проведенных расчетов оформляется протокол, содержащий:
- идентификацию района, для которого был произведен расчет;
- дату проведения;
- название организации, выполняющей расчет;
- ссылку на настоящий методический документ;
- период времени, за который были использованы исходные данные, лет;
- средние максимальные годовые семидневные температуры, °C, и календарные даты этих дней;
- значение средней температуры воздуха Tср, округленное до десятых, °C;
- значение стандартного отклонения семидневных температур s, округленное до десятых, °C;
- значение максимальной расчетной температуры покрытия, округленное до десятых, °C.
| ОКС 93.080.20 Ключевые слова: битумное вяжущее, асфальтобетон, деформации, колееобразование, реологические свойства |
|---|
Руководитель организации-разработчика ООО «ЦМИиС» Генеральный директор А. Н. Симчук