CC BY
36
разработка и производство стандартных образцов
DEVELOPMENT AND PRODUCTION OF REFERENCE MATERIALS
Статья поступила в редакцию 15 . 07 . 2014 УДк 53.089.68: 625.85
разработка стандартных образцов
плотности асфальтобетона (имитаторов)
Губайдуллин Г . А ., Копп А . И ., Запорожец А . С ., Парфенова Е . Г ., Гущина М . О .
В статье представлены материалы по разработке стандартных образцов плотности асфальтобетона (имитаторов). Представлены результаты расчетов метрологических характеристик стандартных образцов с применением аттестованной методики измерений, основанной на методе гидростатического взвешивания. Показана возможность их применения для оценки метрологических характеристик вновь разработанных плотномеров асфальтобетона ПАБ-1.
ключевые слова: стандартный образец, плотность асфальтобетона, метод гидростатического взвешивания, плотномер .
Авторы:
ГУБАЙДУЛЛИН ГА
Генеральный директор, канд . техн . наук ООО НПП «Интерприбор», 454126, г . Челябинск, ул . Тернопольская, 6 Тел . /факс: 8 (351) 211-54-30 (31) E-mail: info@interpribor. ru
кОпп А.И.
Технический директор ООО НПП «Интерприбор»
запорожец А.С.
Ведущий научный сотрудник ФГУП «УНИИМ», канд. хим . наук 620000, г. Екатеринбург, ул . Красноармейская, 4 Тел . : (343) 350-16-98 E-mail: vlaga@uniim . ru
ПАРФЕНОВА Е.Г.
Старший научный сотрудник ФГУП «УНИИМ», помощник ученого хранителя ГЭТ 173-2008
ГУЩИНА М.О.
Младший научный сотрудник ФГУП «УНИИМ»
Дорожное покрытие является важнейшим элементом дороги, оказывающим непосредственное влияние на условия движения . Качество и надежность автомобильных дорог зависит от технического и транспорт-но-эксплуатационного состояния составляющих ее элементов . Поэтому вопросы качества и надежности покрытий имеют первостепенное значение . Срок службы такого инженерного сооружения, как автомобильная дорога, определяется многими факторами, среди которых качество уплотнения дорожно-строительных материалов является определяющим [1].
В соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог» [2] оценка соответствия автомобильных дорог проводится на всех этапах их жизненного цикла посредством операционного и приемочного контроля
В соответствии со СНиП 3 . 06 . 03-85 [3] одним из важных контролируемых параметров при строительстве дорог является плотность асфальтобетона в покрытии, так как она влияет на механические показатели и эксплуатационные характеристики дорожного полотна
В настоящее время для оперативного контроля плотности в процессе укладки дорожного полотна применяют экспрессные плотномеры асфальтобетона отечественного и зарубежного производства, основанные на различных принципах действия .
Появление в практике измерений плотномеров асфальтобетона, основанных на разных физических методах измерений, вызывает необходимость в достоверности определения плотности асфальтобетонных покрытий и обеспечения единства измерений на международном уровне [4] .
Для реализации задач метрологического обеспечения экспрессных влагомеров был разработан СО плотности асфальтобетона на основе асфальтобетонных смесей (ГСО 9726-2010) . Однако выпуск таких образцов ограничен и не может обеспечить практическую потребность для вновь разрабатываемых плотномеров .
В связи с разработкой нового измерителя плотности (плотномера) асфальтобетона ПАБ-1 (ООО НПП «Интерприбор», г. Челябинск) и необходимостью его обеспечения средствами поверки нужно было создать СО плотности асфальтобетона
В связи с этим фирмой ООО НПП «Интерприбор» совместно с ФГУП «УНИИМ» проводилась разработка стандартных образцов - имитаторов плотности асфальтобетона на основе природных материалов, имитирующих плотность асфальтобетона, предназначенных для поверки, калибровки и градуировки плотномеров ПАБ-1
Правомерность применения имитаторов для поверки плотномеров основана на том, что прибор фактически измеряет не саму плотность, а физический параметр, функционально связанный с ней . Исходя из этого СО-имитатор должен воспроизводить физические параметры вещества, информативные для данного типа плотномера и соответствующие его физической модели
Стандартные образцы должны обеспечивать плотность в диапазоне от 2000 до 2700 кг/м3 .
В качестве материала для изготовления стандартного образца был выбран минерал природной плотности талькомагнезит кусковой (блок)
Выбор материала основан на том, что:
- материал является носителем основного свойства природной плотности в диапазоне от 2500 до 3000 кг/м3;
- материал является достаточно прочным и легко подвергается механической обработке
СО изготавливаются в виде прямоугольного параллелепипеда и представляют собой неразборную трехслойную (трехпластинчатую) конструкцию
Для получения заданной плотности в основании средней пластины перед сборкой сверлятся сквозные отверстия установленного диаметра по шаблону, рассчитанному для каждого образца . Удаление при сверлении части материала основания обеспечивает получение расчетной массы образца при постоянном его объеме . Объем и количество отверстий в средней пластине варьируется, что позволяет моделировать значения плотности в требуемом диапазоне
Верхняя и нижняя пластины имеют высоту Н = 10 мм и соединены по периметру со средней пластиной высотой Н = 50 мм при помощи эпоксидной смолы ЭД-20 .
Все операции обработки поверхностей производятся на промышленном оборудовании - фрезерных станках с числовым программным управлением, что обеспечивает постоянство заданных размеров и получение стабильных характеристик .
Окончательная шероховатость поверхностей достигается чистовым фрезованием . После чистовой обработки все поверхности СО покрываются гидрофобизирующим составом, предохраняющим образец от водопоглощения, сколов и истирания при контакте образца с датчиком плотномера
Каждый экземпляр СО имеет технические характеристики, указанные в табл . 1.
Таблица 1
Технические характеристики СО
Геометрические размеры экземпляра СО, мм длина L = (255 ± 5) мм ширина В = (255 ± 5) мм высота Н = (70 ± 2) мм
Масса, кг СО-1 СО-2 СО-3
9,3 ± 0,2 10,7 ± 0,2 11,7 ± 0,3
Определение плотности полученных образцов проводилось расчетным путем по геометрическим размерам и по методике, основанной на методе гидростатического взвешивания . Сводные данные приведены в табл . 2 .
Анализ полученных экспериментальных данных показал, что расхождение между методами не превышает предполагаемой погрешности стандартного образца Таким образом, полученные результаты измерений плотности двумя методами сопоставимы и применимы для установления метрологических характеристик стандартных образцов .
Однако в практике автодорожного строительства для определения плотности асфальтобетонных покрытий применяют метод гидростатического взвешивания по ГОСТ 12801-84 [5]. Поэтому было принято решение для установления метрологических характеристик СО
Таблица 2
Сопоставление результатов измерений плотности двумя методами
Наименование параметра комплект № 1 комплект № 2
СО-1И-1 СО-1И-2 СО-1И-3 СО-2И-1 СО-2И-2 СО-2И-3
Плотность, кг/м3 (гидр . взвеш . ) 2064 2412 2623 2067 2418 2617
Плотность, кг/м3 (по геом . размерам) 2057 2403 2609 2062 2403 2605
использовать метод гидростатического взвешивания . Поскольку в указанном выше стандарте отсутствуют показатели точности, то необходимо было разработать методику измерений плотности и установить характеристики погрешности на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 - 5725-6-2002 .
Поэтому в рамках проведения работ по установлению метрологических характеристик СО была разработана и аттестована методика измерений М № 243 . 0040/01. 00258/2014 «ГСИ Асфальтобетон и стандартные образцы (имитаторы) асфальтобетона . Методика измерений плотности методом гидростатического взвешивания» . Разработанная методика зарегистрирована в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений под номером ФР .1. 31. 2014 .17465 .
При проведении аттестации стандартных образцов имитаторов плотности асфальтобетона устанавливали следующие метрологические характеристики СО:
- аттестованное значение;
- погрешность аттестованного значения
Оценивание метрологических характеристик СО
с принятой доверительной вероятностью Р = 0,95 проводили в соответствии с ГОСТ Р 8 . 736-2011.
В табл . 3 приведены результаты расчета - метрологические характеристики двух комплектов ГСО .
Одним из важных критериев при разработке СО является установление срока годности на основании расчета критериев стабильности [6].
Исходя из результатов расчета критериев стабильности по программе [6] был установлен минимальный срок годности СО В течение установленного интервала повторных определений метрологических характеристик аттестованное значение СО не должно изменяться в пределах установленной погрешности
В результате проведенных работ стандартные образцы-имитаторы плотности асфальтобетона были утверждены и внесены в Государственный реестр утвержденных типов стандартных образцов под № ГСО 10409-2014 со следующими метрологическими характеристиками: интервал допускаемых аттестованных значений СО - от 2000 до 2700 кг/м3; границы допускаемых значений относительной погрешности аттестованного значения СО (Р = 0,95) ± 1,0 % .
Опробование разработанных и утвержденных СО при проведении поверки плотномеров ПАБ-1 показало, что СО-имитаторы могут применяться для оценки МХ плотномеров наравне со стандартными образцами на
Таблица 3
Аттестованные значения СО и характеристики погрешности
Индекс СО Аттестованное значение, кг/м3 кг/м3 0£, кг/м3 £, кг/м3 50, кг/м3 5£, кг/м3 K Границы абсолютной погрешности ДСО, кг/м3 Границы относительной погрешности, 5, %
СО-1И-1 2064 0,28 13,00 0,90 7,51 7,51 1,78 ±13,4 ±0,65
СО-1И-2 2412 0,10 13,00 0,33 7,51 7,51 1,75 ±13,2 ±0,55
СО-1И-3 2623 0,42 13,00 1,35 7,51 7,52 1,81 ±13,6 ±0,52
СО-2И-1 2067 0,15 13,00 0,48 7,51 7,51 1,76 ±13,2 ±0,64
СО-2И-2 2418 0,37 13,00 1,17 7,51 7,51 1,80 ±13,5 ±0,56
СО-2И-3 2617 0,17 13,00 0,55 7,51 7,51 1,76 ±13,3 ±0,51
Таблица 4
Результаты измерений плотности, полученные на плотномере ПАБ-1
Обозначение СО Индекс СО Аттестованное значение, кг/м3 Зав. № Ср. значение плотности, рпр, кг/м3 Абсолютная погрешность ДСО, кг/м3 Относительная погрешность, 5, %
Комплект № 1 СО-1И-1 2064 266 2058,2 -5,8 -0,3
267 2061,3 -2,7 -0,1
СО-1И-2 2412 266 2401,3 -10,7 -0,4
267 2393,2 -18,8 -0,8
СО-1И-3 2605 266 2633,5 28,5 1,1
267 2615,3 10,3 0,4
Комплект № 2 СО-2И-1 2067 266 2056,0 -11,0 -0,5
267 2055,5 -11,5 -0,6
СО-2И-2 2418 266 2404,5 -13,5 -0,6
267 2395,3 -22,7 -0,9
СО-2И-3 2617 266 2606,0 -11,0 -0,4
267 2600,8 -16,2 -0,6
ГСО 9726-2010 СПА-02 . 001 2060 266 2108,3 48,3 2,3
267 2102,5 42,5 2,1
ГСО 9726-2010 СПА-02 . 002 2205 266 2250,7 45,7 2,1
267 2256,7 51,7 2,3
ГСО 9726-2010 СПА-02 . 003 2592 266 2535,3 -56,7 -2,2
267 2534,7 -57,3 -2,2
основе натурального асфальтобетона № ГСО 9726-2010 . Результаты опробования представлены в табл . 4 .
Применение разработанных СО позволяет контролировать техническое состояние и метрологические характеристики плотномеров при проведении их градуировки, поверки или калибровки . В свою очередь, применение плотномеров с метрологическим обеспечением позволяет:
- оперативно подбирать технологию производства работ по уплотнению смесей при выполнении пробной укатки;
- оперативно контролировать и корректировать технологию работ в процессе строительства;
- уменьшить количество контрольных вырубок (кернов) . Тем самым стандартные образцы опосредованно
вносят вклад в усовершенствование системы контроля качества дорожного строительства в России .
ЛИТЕРАТУРА
1. Шестопалов А . А . Операционный экспресс-контроль качества дорожных покрытий // СтройПрофиль . 2009. № 6 . С . 16-22 .
2 . ТР ТС-014-2011. Технический регламент Таможенного союза . Безопасность автомобильных дорог.
3 . СНиП 3 . 06 . 03-85 . Автомобильные дороги . Правила производства и приемки работ, актуализированная редакция .
4 . Родовский Б . С . Методы и приборы контроля качества строительства дорожных покрытий в США // Дорожная техника
и технология: каталог-справочник . СПб . : Славутич, 2005 .
5 . ГОСТ 12801-98 . Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства . Методы
испытаний .
6 . Р 50 . 2 . 031-2003 . ГСИ . Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов . Методика оценивания характери-
стики стабильности .
DEVELOPMENT OF CERTIFIED REFERENCE MATERIALS OF ASPHALT CONCRETE DENSITY (SIMULATORS)
G . A . Gubaidullin, A . I . Kopp, A . S . Zaporozhets, E . G . Parfenova, M . O . Guschina
The article presents materials on the development of reference materials of asphalt concrete density (simulators). The results of calculations of certified reference material metrological characteristics with the use of certified measurement procedure, based on the method of hydrostatic weighing, are presented. The possibility of their use for evaluation of metrological characteristics of newly developed density meters of asphalt concrete PAB-1 is shown.
Key words: certified reference materials, asphalt concrete density, method of hydrostatic weighing, density meter .
ulitsa Ternopolskaia, 6 Cheliabinsk, 454126, Russia
A.S. Zaporozhets
Ural Research Institute for Metrology ulitsa Krasnoarmeiskaia, 4 Ekaterinburg, 620000, Russia Tel . : (343) 350-16-98 E-mail: vlaga@uniim . ru
Authors: G.A. Gubaidullin
NPP "Interpribor" ulitsa Ternopolskaia, 6 Cheliabinsk, 454126, Russia Tel . :/Fax: +7 (351) 211-54-30 (31) E-mail: info@interpribor. ru
E.G. Parfenova
Ural Research Institute for Metrology ulitsa Krasnoarmeiskaia, 4 Ekaterinburg, 620000, Russia
M.O. Guschina
Ural Research Institute for Metrology ulitsa Krasnoarmeiskaia, 4 Ekaterinburg, 620000, Russia
A.I. Kopp
NPP "Interpribor'
