Гармонизация требований европейских норм к гранулометрическому составу SMA-11(ЩМА-11) c учетом требований российских стандартов


В статье представлены основные положения работы по гормонизации таких европейских норм как TL Asphalt-StB 07 и финских норм на асфальт PANKry с требованиями нормативной базы РФ и приведены разработанные составы асфальтобетонных смесей ЩМА-11, а также их физико-механические характеристики.

Ключевые слова: Асфальтобетон, щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь, слой износа, зерновой состав, сито, фракция, колея, прочность, сдвигоустойчивость, шероховатость.

Содержание

Анализ современных методов устройства тонких шероховатых слоев покрытий и слоев износа, и опыт их использования в дорожном строительстве, показал, что большинство смесей в течение 2-5 лет эксплуатации теряют свои преимущества, а недостатки их наоборот начинают проявляться: исчезает шероховатость, проявляются отраженные или температурные трещины, происходит частичное разрушение слоя, появляются выбоины, различные пластические деформации: наплывы, волны, колея. В связи с этим для предотвращения от преждевременного разрушения верхнего слоя покрытия важно задачей является разработка составов защитных слоев износа, обеспечивающих высокий уровень эксплуатационной надежности и устойчивости к пластическим деформациям.

Проведенный анализ литературы показывает, что наибольший интерес, в условиях РФ, представляет использование смесей SMA-11 (ЩМА-11). Большое значение имеют их высокие прочностные и эксплуатационные свойства, а также стабильность этих свойств во времени при воздействии транспорта и погодно-климатических факторов.

По данным исследований немецких ученых Korner M. и Veldkamp L. J.T. [1], применение таких смесей дает возможность устраивать покрытия различной толщины, минимизировать объем работ, что положительно отражается на стоимости дороги.

В нашей стране с 2000 года развивается индустрия устройства покрытий из ЩМА. Основные их преимущества - это высокий уровень шероховатости и устойчивости к износу, сравнительно меньший шум от движения, водонепроницаемость, долговечность.

Для повышения работоспособности покрытий следует гармонизировать требования европейских норм к гранулометрическому составу SMA-11(ЩМА-11) c учетом требований российских стандартов тем более, что в настоящее время происходит активное внедрение нормативной базы таможенного союза, где в качестве исходных минеральных материалов применяются материалы узких фракций 8/11 мм, 4/8 мм, 2/4 мм, 0/2 мм, а также при рассевах данных фракций используются сита с квадратной ячейкой по ISO 565. гармонизация асфальтобетонная европейская российская

В данной работе была проведена гармонизация таких европейских норм как TL Asphalt-StB 07 и Финских норм на асфальт PANKry с требованиями нормативной базы РФ и разработаны составы асфальтобетонных смесей ЩМА-11.

В рамках работы были запроектированы зерновые составы асфальтобетонных смесей ЩМА-11 с использованием сит с круглой и квадратной ячейкой и минеральных материалов стандартных фракций (0-5мм, 5-10мм) и узких фракций. На начальном этапе лабораторных исследований при подборе составов смесей варьировалось процентное содержание щебня, после чего были выбраны два оптимальных состава ЩМА-11, в том числе с применением узких фракций. Для проведения исследований в работе использовали минеральные материалы кислого характера (гранитный щебень и отсев дробления) и активированный минеральный порошок марки МП-1. В качестве вяжущего применялся битум нефтяной дорожный марки БНД 60/90.

Зерновые составы и физико-механические характеристики разработанных и подобранных смесей, представлены в таблицах 1-3.

Таблица 1. Зерновой состав разработанного ЩМА-11 с использованием стандартных фракций минеральных материалов по действующим ГОСТам РФ

Содержание минеральных зерен, %, мельче данного размера, мм

15

10

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

0,071

100

95-100

28-40

18-28

14-24

12-20

11-18

9-16

8-13

Таблица 2. Зерновой состав разработанного ЩМА-11 с использованием узких фракций минеральных материалов по нормативам таможенного союза

Содержание минеральных зерен, %, мельче данного размера, мм

16

11,2

8,0

5,6

4,0

2,0

0,5

0,125

0,063

100

90-100

45-64

33-45

25-36

18-28

12-20

9-16

8-12

Таблица 3. Сводная таблица физико-механических показателей ЩМА-11

Наименование показателей

Требования

Фактические значения

ГОСТ 31015 к ЩМА-10 II, III ДКЗ

Рецепт№1 (фракции по ГОСТам РФ)

Рецепт№2 (узкие фракции)

Средняя плотность, г/см 3

Не нормируется

2,41

2,43

Остаточная пористость, %

От 1,5 до 4,5

3,22

3,10

Пористость минеральной части, %

От 15 до 19

16,8

16,1

Водонасыщение, % по объему

От 1,0 до 4,0

2,28

2,19

Предел прочности при сжатии, МПа

При температуре 20єС

При температуре 50єС

Не менее 2,2

Не менее 0,65
    4,43 1,31
    4,98 1,52

Водостойкости при длительном водонасыщении

Не менее 0,85

0,87

0,87

Трещиностойкость по пределу прочности на растяжении при расколе при t=00С, МПа

От 2,5 до 6,0

4,51

4,98

Сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего трения

Не менее 0,93

0,96

0,97

Сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге при t=500С, МПа

Не менее 0,18

0,23

0,25

Стекание вяжущего, % по массе

Не более 0,20

0,10

0,09

Анализируя полученные физико-механические показатели испытанных асфальтобетонных смесей (табл. 3), можно сделать вывод о том, что они существенно превышают требования ГОСТ 31015-2002 к ЩМА-10. Как показали экспериментальные исследования, ЩМА-11 полученный с применением узких фракций минеральных материалов имеет предел прочности при сжатии при 20 °C равный 4,98 МПа, а у смесей подобранных с применением стандартных фракций минеральных материалов по ГОСТам РФ он составил 4,43 МПа, что на 11 % ниже.

Похожая ситуация наблюдается с показателем предела прочности при сжатии при температуре 50 °C (1,52 МПа в смеси с применением узких фракций 1,31 МПа у смесей с использованием стандартных фракций минеральных материалов по ГОСТам РФ). Остальные показатели имеют равные, либо очень близкие между собой значения.

Для определения устойчивости к колееобразованию разработанного ЩМА-11 в рамках отчета были проведены испытания на приборе УК-1 путем прокатывания нагруженного колеса в соответствии с методикой ОДМ 218.3.017-2011. Результаты испытаний асфальтобетона на колееобразование представлены на рис. 1.

графики деформирования щебеночно-мастичного асфальтобетона щма-10 и щма-11 при температуре 60 &;#63;c

Рис. 1 - Графики деформирования щебеночно-мастичного асфальтобетона ЩМА-10 и ЩМА-11 при температуре 60 ?C

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что наибольшую устойчивость к образованию пластических деформаций показали разработанные составы ЩМА-11. Так их устойчивость к колеообразованию на 20-24 % выше, чем у ЩМА-10 приготовленных по ГОСТ 31015.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что разработанные щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси ЩМА-11 показали высокие физико-механические свойства. Проведенные исследования на установке УК-1 показали высокую устойчивость составов ЩМА-11 к образованию колеи.

Таким образом, разработанные составы ЩМА-11 обладают высокой прочностью, сдвигоустойчивостью и высокой стабильностью физико-механических свойств, что приближает их качество к требованиям европейских норм. Это позволяет сделать вывод о возможности увеличении межремонтных сроков и общего срока службы асфальтобетонных покрытий и их устойчивости к образованию пластических деформаций при использовании разработанных составов.

Литература

    1. Scherockman J., Walker D. Construction factors for long - Lasting Asphalt pavements // Asphalt. 2004. №1. pp. 14-16. 2. Grдtz B. Langzeitwirkung von dыnnen Schichten bezыglich der Erhaltung relevanter Oberflдchenmerkmale // Bitumen. 1998. №2. ss. 67-70. 3. Arand W. Prognostizierung des Haftverhaltens von Asphalten mittels Spaltzugfestigkeitsabfall // Asphalt (BRD). 1998. №6. ss. 18-19. 4. Нормы на асфальтобетон 2011: Совещательная комиссия по покрытиям PANK ry (Финляндия). С-П.: Петербург-Дорсервис, 2011. 138 с. 5. ZTV Asphalt-StB 07 Дополнительные технические условия договора и положения для строительства дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием проезжей части. М.: Стандартинформ, 2007. 74 с. 6. Арутюнов В. Новые технологии в дорожном строительстве // Автомобильные дороги. 2001. №2. С. 44-46. 7. Гладков В. Ю. Макрошероховатые слои дорожных покрытий из битумоминеральных открытых смесей (БМО) // Автомобильные дороги. 2001. №1. С. 1-14. 8. Иваньски М., Урьев Н. Б. Асфальтобетон как композиционный материал. М.: Техполиграфцентр, 2007. 668 с. 9. Руденский А. В. Дорожные асфальтобетонные покрытия. М.: Транспорт, 1992. 254 с. 10. Черных Д. С., Строев Д. А., Задорожний Д. В. и др. Оценка влияния количества асфальтогранулята и технологии его подачи на свойства приготавливаемых асфальтобетонных смесей // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2197. 11. Николенко М. А., Бессчетнов Б. В. Повышение длительной трещиностойкости асфальтобетона дорожных покрытий // Инженерный вестник Дона, 2012, №2 URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n2y2012/856.

References:

    1. Scherockman J., Walker D. Construction factors for long - Lasting Asphalt pavements. Asphalt. 2004. №1. pp. 14-16. 2. Grдtz B. Langzeitwirkung von dыnnen Schichten bezыglich der Erhaltung relevanter Oberflдchenmerkmale. Bitumen. 1998. №2. pp. 67-70. 3. Arand W. Prognostizierung des Haftverhaltens von Asphalten mittels Spaltzugfestigkeitsabfall. Asphalt (BRD). 1998. №6. pp. 18-19. 4. Normy na asfal'tobeton 2011: Soveshchatel'naya komissiya po pokrytiyam PANK ry (Finlyandiya) [Specifications for asphalt 2011: Advisory commission on pavements PANKry, (Finland)]. S-P.: Peterburg-Dorservis, 2011. 138 p. 5. ZTV Asphalt-StB 07 Dopolnitel'nye tekhnicheskie usloviya dogovora i polozheniya dlya stroitel'stva dorozhnykh odezhd s asfal'tobetonnym pokrytiem proezzhey chaste [Additional technical terms of contract and regulations for the construction of road pavements with asphalt concrete pavement roadway]. M.: Standartinform, 2007. 74 р. 6. Arutyunov V. М. Avtomobil'nye dorogi. 2001. №2. pp. 44-46. 7. Gladkov V. Y. Avtomobil'nye dorogi. 2001. №1. pp. 1-14. 8. Ivan'ski M., Ur'ev N. B. Asfal'tobeton kak kompozitsionnyy material [Asphalt as a composite material]. M.: Tekhpoligraftsentr, 2007. 668 p. 9. Rudenskiy A. V. Dorozhnye asfal'tobetonnye pokrytiya [Road asphalt pavement]. M.: Transport, 1992. 254 p. 10. Chernykh D. S., Stroev D. A., Zadorozhniy D. V. i dr. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №4 URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2197. 11. Nikolenko M. A., Besschetnov B. V. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №2 URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n2y2012/856.

Похожие статьи




Гармонизация требований европейских норм к гранулометрическому составу SMA-11(ЩМА-11) c учетом требований российских стандартов

Предыдущая | Следующая