Метод составления смесей «суперпейв»

Метод составления смесей «суперпейв» подробно излагается в работе (7).

Метод составления смесей «суперпейв» является прямым результатом осуществления Программы исследований стратегических магистралей. Первоочередной целью этой программы была разработка общенациональной методики составления смесей. Для уплотнения был выбран гироскопический уплотнитель «суперпейв» (SGC), так как он ориентирует частицы заполнителя аналогично тому, как это происходит в натурных условиях.

В этом методе составления смесей для выбора оптимального содержания битума используются объёмные подсчёты. Смеси уплотняются так, чтобы обеспечить в лаборатории получение значений плотности, аналогичных оценкам натурной плотности после транспортных воздействий различных уровней интенсивности. Количество гирационных циклов варьируется для моделирования предполагаемых транспортных нагрузок.

Для оценки качества смеси измеряются объемы воздушных пор при N_initial (исходное), N_design (расчетное) и N_maximum (максимальное). Смесь должна содержать, как минимум, 11 % воздушных пор при N_initial, 4 % воздушных пор при N_design и не менее 2 % воздушных пор при N_maximum. Число оборотов для N_initial, N_design и N_maximum определяется ниже в этой главе.

Этот метод составления смесей будет введен в действие министерствами транспорта штатов в конце 1990-х годов. Ожидается, что в первые несколько лет его действия, по мере проведения дальнейших исследований, в него будут вноситься некоторые изменения.

Цели и основы составления смесей

Цели

При составлении смесей HMA должны преследоваться следующие цели:

Устойчивость к постоянной деформации. Под воздействием транспорта смесь не должна деформироваться или смещаться. Устойчивость к постоянной деформации (или образованию колеи) становится критическим фактором при повышенных температурах в летние месяцы, когда вязкость битумного вяжущего низка и транспортную нагрузку несет, в основном, структура минерального заполнителя. Устойчивость к постоянной деформации регулируется выбором качества заполнителя надлежащей гранулометрии и выбором битумного вяжущего, обеспечивающим надлежащий процент пор в смеси. Для предсказания устойчивости к постоянной деформации наиболее пригодными могут быть методы испытаний на статическую или динамическую ползучесть, описываемые в главе 5.

Усталостная стойкость. В смеси, подвергнутой повторным нагрузкам в течение некоторого периода времени, не должно образовываться трещин. Для оценки числа циклов нагрузки, вызывающего разрушение (растрескивание) смесей HMA, могут проводиться испытания на сложное повторное нагружение (с контролируемыми постоянными напряжениями или постоянными деформациями), описываемые в главе 5.

Устойчивость к низкотемпературному растрескиванию. Это свойство смеси важно для холодных регионов с низкими температурами окружающей среды. Как описано в главе 2, низкотемпературное растрескивание покрытий из HMA в первую очередь определяется низкотемпературными свойствами битумного вяжущего. Таким образом, надлежащим выбором вяжущего можно минимизировать возникающие проблемы.

Долговечность. Смесь должна содержать достаточное количество битума, чтобы обеспечить надлежащую толщину пленки вокруг частиц заполнителя; это минимизирует твердение битумаа и его отверждение в процессе производства и эксплуатации. В уплотненной смеси не должно быть слишком много воздушных пор (она не должна демонстрировать повышенной проницаемости), ускоряющих процесс твердения.

Влагостойкость. Некоторые смеси HMA, подвергнутые воздействию влажности или воды, теряют адгезию между поверхностью заполнителя и битумным вяжущим. Это явление прежде всего связано со свойствами заполнителя, хотя некоторые битумные вяжущие более склонны к повреждению под воздействием влаги (отслоению), чем другие. Если смесь HMA демонстрирует склонность к отслоению, должны применяться реагенты, препятствующие отслоению. Сделав смесь водонепроницаемой, вы также минимизируете эту проблему. Влагостойкость смесей HMA обсуждается ниже.

Устойчивость к заносам (Коэффициент сцепления). Это требование применимо только для смесей дорожных покрытий, состав которых должен обеспечить достаточное сопротивление заносу, позволяющее нормально поворачивать и тормозить. Устойчивость к заносам прежде всего зависит от таких свойств заполнителя, как текстура, форма, размер и полируемость. Тем не менее смесь не должна содержать избыточного количества битумного вяжущего, вызывающего выпотевание смеси HMA и создающего скользкую поверхность. Устойчивость к заносам подробно рассматривается в главе 8. Краткое обсуждение будет также дано ниже в настоящей главе.

Удобоукладываемость. Смесь должна допускать укладку и уплотнение с приложением разумных усилий. На сегодняшний день не существует количественных методов оценки удобоукладываемости на стадии лабораторного составления смеси. Проблемы с удобоукладываемостью возникают чаще всего уже в процессе сооружения покрытия. Однако их можно преодолеть оперативными мерами подгонки смеси.