Лабораторне ущільнення крупнозернистих асфальтобетонних сумішей з використанням гіраторного ущільнювача

Опубліковано:
Номер: Випуск 31(2025)
Розділ: Будівництво та цивільна інженерія
Cторінковий інтервал статті: 69-88
Ключові слова: асфальтобетон, асфальтобетонна суміш, бітум, гіраторне ущільнення, заповнювач, механічні властивості, об’ємні властивості, оптимальний вміст бітуму, ущільнення стисненням.
Як цитувати статтю: Копинець І. В., Желтобрюх А. Д., Соколов О. В., Соколова О. Б., Юнак А. Л. Лабораторне ущільнення крупнозернистих асфальтобетонних сумішей з використанням гіраторного ущільнювача. Дороги і мости. Київ, 2025. Вип. 31. С. 69–88.
Як цитувати статтю (references): Ivan Kopynets, Anton Zheltobriukh, Oleksii Sokolov, Oksana Sokolova, Alina Yunak. Laboratory compaction of coarse-grained asphalt mixtures using a gyratory compactor. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2025. Issue 31. P. 69–88 [in Ukrainian].

Автори

Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0003-0764-8793
Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-0908-4795
Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-4694-9647
Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0003-4202-8661
Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-5294-5554

Анотація

Вступ. В Україні процедурою проєктування складу асфальтобетонних сумішей передбачено підбирання співвідношення між мінеральними матеріалами, підбирання оптимального вмісту бітуму, випробування асфальтобетону з підібраним вмістом бітуму та, за потреби, уточнення складу асфальтобетонної суміші. Відповідну процедуру застосовують в Сполучених Штатах Америки, країнах Європейського Союзу, Австралії тощо. Однак відмінність полягає у обладнанні, яке використовують для виготовлення зразків асфальтобетону.

Проблематика. В останні роки використовуваний в Україні метод виготовлення зразків асфальтобетону за ущільнення асфальтобетонної суміші стисненням піддають ґрунтовній критиці, оскільки наразі чітко не визначено швидкість навантажування, під час виготовлення зразків можливим є подрібнення зерен мінерального матеріалу, а також у ряді випадків ущільнення асфальтобетонних сумішей в шарі дорожнього одягу є більшим за їх ущільнення в лабораторних умовах. Ці чинники можуть стати причиною неоптимальності підібраного складу асфальтобетонних сумішей та передчасного утворення дефектів під час експлуатування. Вищенаведене вимагає проведення досліджень з оптимізування лабораторного ущільнення асфальтобетонних сумішей, зокрема з використанням гіраторного ущільнювача.

Мета. Впровадити гіраторний ущільнювач для лабораторного ущільнення крупнозернистих асфальтобетонних сумішей.

Матеріали і методи. Аналізування літературних джерел та проведення лабораторних досліджень.

Результати. Об’ємні властивості асфальтобетонів залежать від вмісту бітуму в асфальтобетонній суміші. Збільшення вмісту бітуму призводить до зменшення найбільшої густини асфальтобетонної суміші, зменшення вмісту повітряних пор та обсягу пор в мінеральному заповнювачі, а також збільшення об’ємної густини асфальтобетону та вмісту пор, заповнених в’яжучим. Об’ємні властивості асфальтобетонів суттєво залежать від ущільнювального зусилля. Із збільшенням кількості обертів має місце збільшення об’ємної густини асфальтобетону та вмісту пор, заповнених в’яжучим, а також зменшення вмісту повітряних пор та обсягу пор в мінеральному заповнювачі. Зміна показників об’ємних властивостей асфальтобетонів має згасаючий характер із збільшенням кількості обертів. Потрібний уміст повітряних пор може бути досягнуто в широкому діапазоні вмісту бітуму та ущільнювального зусилля. Використання принципу «точки блокування» дозволило визначити оптимальну кількість обертів на рівні 80. Порівняльні дослідження асфальтобетонів, виготовлених ущільненням за 80 обертів та стисненням за тиску 30 МПа, показали що отримувані асфальтобетони типу А-Б мають близькі показники об’ємних та механічних властивостей, при цьому гіраторне ущільнення є дещо ефективнішим. У випадку асфальтобетонів типу А1 має місце суттєвіша відмінність в показниках об’ємних властивостей, при цьому гіраторне ущільнення також є ефективнішим. Метод ущільнення практично не впливає на показники механічних властивостей асфальтобетонів.

Висновки. Для виготовлення зразків асфальтобетону під час підбирання складу крупнозернистих асфальтобетонних сумішей та контролювання їх вироблення доцільно використовувати ущільнювальне зусилля у 80 обертів, яке є ефективнішим за ущільнення пресуванням під тиском 30 МПа, сприятиме отримуванню більш «жорстких» асфальтобетонних сумішей та належному ущільненню асфальтобетонних сумішей у виробничих умовах, яке не буде ефективнішим за лабораторне ущільнення та не буде призводити до отримання асфальтобетону з низьким умістом повітряних пор. Ураховуючи загальні тенденції щодо зменшення ущільнювального зусилля із зменшенням кількості прикладань розрахункової навантаги, для підбирання складу крупнозернистих асфальтобетонних сумішей для влаштування шарів дорожнього одягу автомобільних доріг з незначною кількістю прикладань розрахункової навантаги може бути використано ущільнювальне зусилля у 60 обертів.

Посилання

  1. Копинець І. В., Соколов О. В., Желтобрюх А. Д., Головченко В. С. Огляд методів проєктування складу асфальтобетонних сумішей. Дороги і мости. Київ, 2023. Вип. 27. С. 81–90. DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2023.27.081.
  2. Asphalt Design Mix Methods. 7th Edition. USA, 2014. 188 p.
  3. The Shell Bitumen Handbook, Sixth edition, Dr Robert N. Hunter, Andy Self and Professor John Read, Shell International Petroleum Company Ltd, 2015.
  4. AASHTO R 35-22 Standard Practice for Superpave Volumetric Design for Asphalt Mixtures. American Association of State Highway and Transportation Officials, 2022. (Інформація та документація).
  5. AP-T376-24 Validation of Superpave™ Method of Asphalt Compaction for Australasia. ISBN: 978-1-922994-24-0. (Інформація та документація).
  6. Копинець І. В., Соколов О. В., Желтобрюх А. Д., Головченко В. С., Залежність об’ємних властивостей асфальтобетону від найбільшого номінального розміру зерен заповнювача та методу ущільнення. Дороги і мости. Київ, 2023. Вип. 27. С. 91–110. DOI: https://doi.org/10.36100/ dorogimosti2023.27.091.
  7. T. W. Kennedy et al., Superior performing asphalt pavements, superpave: the product of the SHRP asphalt research program. Washington, DC, USA: Strategic Highway Research Program, National Research Council, 1994.
  8. ДСТУ EN 12697-35:2019 Бітумомінеральні суміші. Методи випробування. Частина 35. Лабораторне змішування. Київ, 2019. (Інформація та документація).
  9. ДСТУ EN 12697-31:2021 Бітумомінеральні суміші. Методи випробування. Частина 31. Підготування зразка гіраторним ущільнювачем. Київ, 2022. 19 с. (Інформація та документація).
  10. ДСТУ EN 12697-6:2019 Бітумомінеральні суміші. Методи випробування гарячих асфальтобетонних сумішей. Частина 6. Визначення об’ємної щільності бітумомінеральних зразків. Київ, 2019. 13 с. (Інформація та документація).
  11. ДСТУ Б В.2.7-319:2016 Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний. Методи випробувань. Київ, 2016. 87 с. (Інформація та документація).
  12. ДСТУ Б В.2.7-119:2011 Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний. Технічні умови. Київ, 2012. 49 с. (Інформація та документація).
  13. Vavrik, W. R. 2000. Asphalt mixture design concepts to develop aggregate interlock. Champaign, IL: Univ. of Illinois at Urbana-Champaign.