Материалы, подбор составов смесей

И СТРОИТЕЛЬСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

 

Национальный центр по

Асфальтовой технологии

(NCAT)

Второе издание

Copyright © 1991

Научно-исследовательский и образовательный фонд Национальной Ассоциации по Асфальтовому Покрытию

 

Данную книгу или какую-либо её часть нельзя воспроизводить без соответствующего разрешения издательства.

 

Номер каталога Библиотеки Конгресса: 91-60083

 

Напечатано в США

 

Первое издание (1991)

Первый выпуск – 2/91

Второй выпуск – 5/91

Третий выпуск – 3/92

Четвертый выпуск – 3/94

 

Второе издание (1996)

Первый выпуск – 11/96

Второй выпуск – 10/97

Третий выпуск – 4/00

Четвертый выпуск – 3/03

 

 

Научно-исследовательский и образовательный фонд Национальной Ассоциации по Асфальтовому Покрытию

5100 Forbes Boulevard

Lanham, Maryland 20706-4407

 

Предисловие к первому изданию

 

Это руководство было подготовлено в помощь профессорам колледжей по обеспечению технической информацией по горячей асфальтовой смеси (ГАС или HMA) студентов технических факультетов. В прошлом профессора должны были добывать информацию из различных источников даже при преподавании краткого курса, включающего HMA. Многие факультеты, не имевшие формального обучения по HMA, полностью снимали предмет из курса изучения материалов или подвергали его значительному сокращению, что приносило мало пользы студентам. Эта книга призвана значительно облегчить эти проблемы.

Данная книга была написана с тем, чтобы охватить как можно больше тем, имеющих значение для тех, кто планирует работать в индустрии HMA. Книга предназначалась, как для среднего специального образования, так и для основного учебного курса. Главной целью данной книги является обеспечение полной информацией, необходимой для обучения по HMA студентов младших курсов, что позволило бы улучшить качество инженеров в этой индустрии. Обширный начальный курс позволяет студентам познакомиться с частью материалов, содержащихся в главах 2, 3, 4 и 6. Очевидно, что весь материал невозможно представить студентам в одном курсе. Например, главы 4,5 и 6 использовались как основа для обучения студентов старших курсов.

Данная книга также несомненно может быть полезна и для практикующего инженера, до некоторой степени вовлеченного в отрасль HMA. Это включает персонал, который работает с Федеральным управлением шоссейными дорогами, штатными департаментами транспорта, Федеральным авиационным управлением, инженерными войсками, ВВС, инженерами графств, инженерами городов, инженерами-консультантами и подрядчиками.

Большая часть научно-исследовательской деятельности проводится в настоящее время по горячей асфальтовой смеси по Программе Стратегических Исследований Развития Автомагистралей (SHARP). Только на одни эти научно-исследовательские работы за период свыше 5 лет было затрачено свыше 50 миллионов долларов для изучения асфальтового цемента и асфальтовых смесей. Предполагается, что после завершения этих исследований к данному руководству потребуется издать много дополнений и обновлений. В связи с этим предполагается, что второе издание этой книги выйдет в течение ближайших 5 лет.

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

 

 

Второе издание это книги было опубликовано в 1996 году. Основной целью второго издания было включение информации по каменному матричному асфальту, асфальтным вяжущим для асфальта с классификационными характеристиками (PG) Superpave, подбору состава смеси Superpave и асфальтовым модификаторам. Также были пересмотрены и другие части этой книги для того, чтобы привести каждую главу в соответствие с последними технологическими достижениями.

Изменения был подготовлены E. Ray Brown и Prithvi S. Kandhal. Редактирование главных изменений выполняли Jon Epps, Dale Decker и John Bukowski. Lois Flowers перепечатал отредактированную рукопись и произвел необходимые корректировки. Rajib Mallick переработал указатель.

В настоящее время проводятся интенсивные научно-исследовательские работы с целью оценки исследований по Программе Стратегических Исследований Развития Автомагистралей (SHARP). Также проводятся научно-исследовательские работы по оценке лабораторных и полевых колесных следящих систем. Предполагается, что после завершения этих работ, руководство придется снова редактировать. Ожидается, что третье издание этой книге будет предпринято в течение ближайших пяти лет.

 

ПРИЗНАНИЯ

 

Авторы выражают благодарность всем лицам и организациям, оказавшим им помощь при подготовке книги. Все те, кто оказал существенную поддержку в подготовке книги, перечисляются ниже.

 

Все средства на подготовку и публикацию этой книге обеспечивались образовательным фондом Национальной Ассоциации по Асфальтовому Покрытию (NAPA). Общее руководство осуществлялось Советом директоров Национального центра по асфальтовой технологии (NCAT) и комитетом по прикладным исследования NCAT.

 

Вся печать, редактирование, ксерокопирование и составление координировались Joyce Woodfin. Она также напечатала часть оригинальной рукописи и произвела необходимые корректировки. В напечатание рукописи также были вовлечены Mary Kathryn Gaylor, Mary Lin и Helene Cross. Различные части книги многократно копировались до того, как их отправляли редакторам. Для облегчения ссылок рисунки и таблицы должны были вставляться в нужные места. В копировании, отправке рукописей и при вставке рисунков и таблиц неоценимую помощь оказали Leigh Anne Bumgardner, Missy Bridges и Shannon Jones, помогавших в копировании и рассылке рукописей для редактирования и вставке рисунков и таблиц.

 

Все рисунки были подготовлены под руководством Willy Ridgeway, который спроектировал обложку и обертку книги. Следует также отметить других лиц, участвовавших в подготовке рисунков, это: Robert Stroud, Julia Freeman, Mike Cole и Hugh Smith.

 

Много людей участвовало в редактировании как частей книги, так и полного текста на предмет его технического содержания. Так в редактировании отдельных глав участвовали следующие лица: Глава 1 – John Gray и Ronald Kenyon, Глава 2 – Woodrow Halstead, R.D. Pavlovich, Claine Petersen и Don Beck; Глава 3 – Truman Jones, Frank Nichols Jr. и Charles Marek; Глава 4 – Paul Meng, John Carrol, Maqbool Khatri и Dick Smith; Глава 5 – Harold Von Quintus; Глава 6 – Mark Geller, Stuart Murray, Jay Winford, Jay Gabrielson и Ted Rapallo; Глава 7 – Leonard Wood и Charles Hughes; Глава 8 – Fred Finn и Marvyn Taylor; Глава 9 – Donald Jordison и Mohammed Shahin.

 

Следующие лица редактировали несколько разделов: Richard Davis, Fred Fehsenfeld, Gail Jensen, Charles Potts и G.E. Ramey.

 

Специальную благодарность следует выразить Ronald Terrel, Jon Epps и Campbell Crawford за редактирование всей книги. Их комментарии очень помогли по техническому содержанию, организации и читабельности текста.

 

Окончательная рукопись редактировалась на грамматику и точность Wallace Whatley, Anne Morton, Kim Toney и Kristy Jones.

 

Благодарим Brown Printing Company за тесное сотрудничество с группой NCAT по типографскому набору и печати. Непосредственно вовлеченные в это работники: Charles McDevitt, Betsy Beale и Eddy Hudson, типографский набор, и Barbey Storey, дизайн и художественное оформление.

 

Также следует выразить благодарность Джуди, Уме и Ширли за их поддержку во время подготовки этой книги.

 

 

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ

Происхождение этой книги

Это руководство возникло как прямое следствие озабоченности американских производителей горячих асфальтовых смесей (HMA-HOT MIX ASPHALT) и американской Национальной ассоциации асфальтовых покрытий (NAPA) отсутствием пособия по технологии асфальта для студентов американских университетов и колледжей и для обучающихся в технических училищах. В самом деле, две основных образовательных программы Национального центра асфальтовых технологий (NCAT) были направлены на 1) обеспечение возможности для преподавателей, работающих сегодня в США на факультетах гражданского строительства, узнать больше об асфальтовых технологиях, посещая ежегодные летние курсы, организованные NCAT, и 2) подготовку книги, которую можно было бы использовать в качестве университетского учебника по технологии асфальта.

Технология, как она понимается в настоящей книге, предполагает систематическую обработку объектов. Первым из объектов, рассматриваемых в этой книге, является HMA. Рассматриваются вопросы производства битума и заполнителей, составление HMA, описание HMA в терминах технических свойств, строительство, эксплуатация, техобслуживание и восстановление покрытий из отвердевшей HMA. Книга предназначена дл инженеров, однако она будет полезна и техникам для углубления их понимания рассматриваемых в руководстве вопросов.

Эта книга является первой за много лет всеобъемлющей монографией по указанным вопросам. Беглый обзор библиотеки NCAT создает впечатление, что это первый учебник, выходящий за последние 20 лет. Предшествующий учебник по HMA Уоллеса и Мартина (Wallace and Martin) был выпущен в США в 1967 году под названием «Технология асфальтовых покрытий» (1). Незадолго до того, в 1962 году, сотрудниками Лаборатории по исследованию дорог была выпущена в Великобритании книга «Битумные материалы в дорожном строительстве» (2). Вообще, 1960-е годы были последним десятилетием, когда выходили фундаментальные справочные издания по битумным материалам.

В качестве примера книг и многотомных руководств, выходивших в 60-е годы, можно привести следующие издания:

1. 6-е издание пятитомного справочника Эбрахама (H. Abraham) по асфальту и битумным материалам (3):
   Том 1. Исторический обзор и природное сырье
   Том 2. Промышленное сырье
   Том 3. Технологические продукты
   Том 4. Методы испытаний. Часть 1. Битумное сырье
   Том 5. Методы испытаний. Часть 2. Производственные продукты
2. Трэкслер (R.N.Traxler). Асфальт, его состав, свойства и применение. 1961 (4)
3. Барт (E.J.Barth). Асфальт: наука и технология. 1962 (5)
4. Трехтомный справочник по битумным материалам под ред. Хойберга (A.J.Hoiberg): «Асфальт, битумы и смолы». 1965 (6)
   Том 1. Общие сведения
   Том 2. Асфальты
   Том 3. Битумы и смолы

Хотя все эти книги и многотомные издания были прекрасны в качестве справочников для опытных специалистов асфальтовых технологий, написаны они были не для использования в университетских аудиториях.

Эти замечания не должны создать у читателя впечатления, что ощущается недостаток информации по битумным материалам. В Информационной службе транспортных исследований (TRIS) Комитета по транспортным исследованиям (TRB) Национальной академии наук США можно найти десятки тысяч справочников, статей и отчетов по технологии асфальта. В самом деле, каждый год в TRB представляется и Комитетом публикуется множество статей; и Ассоциация технологов асфальтовых покрытий публикует труды своих ежегодных собраний, содержащие, как правило, от 20 до 30 самых свежих статей по технологии асфальта. Кроме того, Международное общество асфальтовых покрытий (ISAP) финансирует международные конференции и раз в пять лет публикует их труды, концентрируя внимание на тех или иных аспектах создания и эксплуатации асфальтовых покрытий. Далее, NAPA и Институт асфальта регулярно выпускают и пересматривают множество публикаций (затрагивающих все аспекты проектирования, создания и испытаний асфальтовых покрытий), а также специальных выпусков для индивидуальных подписчиков. Тем не менее, при наличии всей этой информации, изданий, специально предназначенных для целей обучения, было немного. Настоящая книга рассчитана именно для использования в учебной аудитории. Поэтому при подготовке данного руководства авторы извлекли из текущей литературы образцы самой передовой современной технологии и представили их в форме, пригодной для освоения в процессе обучения.