CC BY
23Сравнительный анализ методик испытаний асфальтобетонных покрытий по ГОСТ 12801-98 и группе ГОСТ Р 58401
Веюков Евгений Валерианович
к.т.н., доцент кафедры «Строительных технологий и автомобильных дорог» Поволжского государственного технологического университета, [email protected]
Веюкова Анастасия Венедиктовна
магистрант Поволжского государственного технологического университета, Veukovа[email protected]
В последние годы произошли кардинальные изменения как в системе проектирования, так и в контроле качества асфальтобетонных смесей. До 2019 года выпускаемая продукция асфальтобетонных заводов ис-пытывалась по ГОСТ 12801-98. Контроль качества проводились в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 9128-2013 и ГОСТ 31015-2002 для горячих асфальтобетонов и щебеночно-мастичных асфальтобетонов соответственно. С июля 2023 года прекращается применение межгосударственных стандартов ГОСТ 31015-2002 и ГОСТ 9128-2009 в части автомобильных дорог общего назначения. Фактически с отменой этих стандартов уходит годами наработанная методика испытаний асфальтобетонов ГОСТ 12801-98. В статье анализируется необходимость обязательного внедрения новых стандартов и отмены старых.
В работе представлены результаты сравнения спроектированных асфальтобетонных смесей по старому ГОСТ 12801-98 и по группе новых ГОСТ Р 58401. Целью работы является сравнительный анализ эффективности внедренных методик испытаний асфальтобетонов с классической методикой. Для достижения цели решены задачи: анализ методик испытаний; сравнение запроектированных составов по методике ГОСТ 12801-98 и испытание их по новым методикам на предмет их соответствия техническим условиям; установление зависимостей показателей по разным методикам. Испытаны смеси типа Б по ГОСТ 12801-98 и смеси А16ВН, поскольку они относительно идентичны по гранулометрическому составу. В результате исследований установлено: 1. Подобранный состав смеси по старому стандарту удовлетворяет требованиям новых стандартов; 2. Состав смеси А1бВн идентичен составу смеси типа Б; 3. Показатель содержания воздушных пустот увязан с показателем водонасыщения; 4. Показатель глубины колеи линейно зависит от показателя прочности при температуре 50 °С. Установлено, что фактически не было необходимости радикального перехода проектирования смесей новым (зарубежным) методикам. Ключевые слова: Асфальтобетоны, методики испытаний асфальтобетонов, проектирование асфальтобетонных смесей, новые материалы в строительстве.
Введение. В 2019 году произошёл переломный момент в сфере дорожного строительства в РМЭ. Началась реализация национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». Этот проект упирался на требования Технического регламента Таможенного союза 014/2011 «Безопасность автомобильных дорог». Требования к проектированию и контролю качества по классической методике не удовлетворяли этим требованиям. В следствие этого появляется предварительный национальный стандарт ПНСТ 184-2019, в котором указываются новые технические требования для асфальтобетонных смесей. Так же ГОСТ 120801-98 [1] заменяют на целую группу ГОСТ Р 58401 -2019 [2]. В 2020 году вместо ПНСТ 184-2019 уже вводят в действие новые требования, описанные в ГОСТ Р 58406.2 -2020 и ГОСТ Р 58406.1 для горячих асфальтобетонов и щебеночно-мастичных асфальтобетонов. Весь переходный период от классической методики до новой заимствованной занял 4 года. С июля 2023 года прекращается применение межгосударственных стандартов ГОСТ 31015-2002 [3] и ГОСТ 9128-2013 [4] в части автомобильных дорог общего назначения.
Ключевыми недостатками известного метода проектирования являлись те факторы, что в проектировании смесей много, что не учитывалось и не испытывалось. Это и колея, классификация битума, низкая стойкость асфальта к трещинам и др. Считалось, что классическая методика формования смесей не соответствовало реальным условиям уплотнения на объекте и др.
С целью исключения этих недостатков, был перенят опыт зарубежных стран, претерпели изменения ряд нормативов, переоснастили лаборатории и производственные базы.
Целью настоящей работы является сравнительный анализ эффективности внедренных методик испытаний асфальтобетонов с классической методикой.
Задачи исследования: Анализ методик испытаний; сравнение запроектированных составов по методике ГОСТ 1280198 и испытание их по новым методикам ГОСТ Р 58401-2019 на предмет их соответствия техническим условиям; установление зависимостей показателей по разным методикам.
Материалы и методики исследований. В качестве материалов использовались следующие: щебень из изверженных пород широкой фракции (свыше 4,0 до 8 мм; свыше 8 до 16 мм, 16 до 22,4 мм), полученный путем дробления щебня Баже-новского месторождения хризотил-асбеста фракции св. 20 до 40 мм М 1400 ПАО «Ураласбест», соответствующих требованиям ГОСТ 32703-2014; песок дробленый, полученный дробления фракции св. 20 до 40 мм М 1400 ПАО «Ураласбест», соответствует ГОСТ 32730-2014, минеральный порошок неактивированный МП-2 ООО поставщик - «Компания «Строй-Мастер», соответствует ГОСТ 32761-2014, битум БНД 70/100 производитель: АО «Сызранский нефтеперерабатывающий завод», соответствует ГОСТ 33133-2014.
Составы асфальтобетонных смесей представлены в таблицах 1 и 2.
X X
о
го А с.
X
го т
о
О
м «
Таблица 1
Состав асфальтобетонный смеси типа Б по ГОСТ 12801-98
№ п/п Наименование материалов Состав минеральной части асфальтобетонной смеси, % (вяжущее сверх 100%)
1 Щебень М 1400 фр. 4-16 мм 44,0
2 Песок из отсевов дробления щебня М 1400 фр. 0-5 мм 38,0
3 Песок мелкий ООО «М-ГЛАСС» 6,0
4 Минеральный порошок неактивированный МП-2 12,0
5 Битум БНД 70/100 5,9
Итого 105,9
Таблица 2 Состав асфальтобетонный смеси А16ВН по ГОСТ Р 58401-2019
№ п/п Наименование материалов Состав минеральной части асфальтобетонной смеси, % (вяжущее сверх 100%)
1 Щебень фр. 8-16мм М1400 40,4
2 Щебень фр. 4-8мм М1400 14,4
3 Песок дробленый из щебня М1400 38,6
4 Минеральный порошок неактивированный МП-2 6,6
5 Битум БНД 70/100 5,5
Адгезионная добавка 0,5
Итого 106,0
Проведение экспериментов и анализ результатов. В
анализируемых методиках последовательность проектирования в целом идентична. Сначала подбираются соотношения заполнителей, далее вяжущего, проводятся испытания на предмет соответствия материала требованиям нормативов и делают соответствующее заключение [5, 6].
На рисунке 1 приведены и сведены вместе требования ГОСТ-ов по гранулометрическому составу для анализируемых смесей. Видно, что кривые асфальтобетона типа Б фактически вписываются в требования типа А16 и предполагается, что подобранный состав по старому ГОСТ может вполне удовлетворять требованиям нового ГОСТ.
боре проб возможна сегрегация смеси. В-четвертых, при испытании материала возможно изменение его гранулометрического состава. Таким образом заранее правильно подобранный состав может в последующем не пройти контроль по таким жестким рамкам показателей.
В части подбора по количеству вяжущего по старому ГОСТ ведут проверку на водонасыщение, прочность и водостойкость, по новому - содержание воздушных пустот, водостойкость и стойкость к колееобразованию.
Фактически в обоих ГОСТах первые показатели - характеризуют содержание пустот в асфальтобетоне, вторые прочностные показатели. Относительно новым является третий показатель.
Для установления соответствия смесей, подобранных по старому ГОСТ техническим условиям новым стандартам смеси были испытаны на ряд показателей. На рисунках 2-4 представлены результаты проведенных лабораторных испытаний.
Содержание воздушных пустот Р,
Рисунок 2. - График соответствия показаний воздушных пустот и водонасыш/эния асфальтобетонной смеси А16ВН
2,56 2,54 2,52 2,50 2,48 2,46 2,44 2.42 2,40 2.38
•
..............
•
%
2.48
150 2.52 2.54 2,56 2,58 2,60 2,62 2,64 2,66 2, Максимальная плотность, г/см3
100,0 100,0 100,0 100,0
3
<
со о
60,0 50,0
20,0 10,0 0,0
90 ,0 N ( ч
8С •о^ч > N \ А16ВН
7С V \л ,0
70 ,0
5С ,0 3" ,0
V} ,0
к. 20 ,0
2С
14 10,0 Т 7 ■— н 0 6.0 <
22,4 20,0 16,0 15,0 11,2 10,0 5,0 4,0 2,5 2,0 1,25 0,63 0,315 0,160 0,125 0,071 0,063 Размер зерен минерального материала, мм
Рисунок 1. - Требования ГОСТ по гранулометрическому составу для исследуемых смесей
По гранулометрическому составу в новых стандартах установлен контроль по отклонению подобранных составов от запроектированных. В результате производители смесей столкнулись с рядом проблем. Следует понимать, что заполнители это в первую очередь природные материалы и готовить из них узкую фракцию сложно. Во-вторых, возникают проблемы при дозировании таких материалов на заводе. В-третьих, при от-
Рисунок 3. - График зависимости показаний объемной плотности и максимальной плотности асфальтобетонной смеси А16ВН
Рисунок 4. - График зависимости показаний воздушных пустот от содержания битума асфальтобетонной смеси А16ВН
В результате установлено, что все эти зависимости носят в основном линейный характер. С увеличением содержания вяжущего увеличивается плотность, максимальная плотность смеси зависит от истинной плотности. С ростом показателя во-донасыщение увеличивается показатель содержания воздушных пустот.
Анализ опыта ведущих лабораторий показал, что если смесь приготовлена из пород прочных камней как в части
песка и щебня и она удовлетворяет требованиям по гранулометрическому составу и содержанию воздушных пустот, то по показателю колеи такая смесь всегда удовлетворяет требованиям.
В старой методике основным показателем сдвигоустойчи-вости асфальтобетона являлся показатель предела прочности при температуре 50 °C [7]. Сопоставление результатов испытаний показателя предела прочности при температуре 50 °C и глубины колеи также дает картину линейной зависимости. С увеличением прочности уменьшается глубина колеи.
Общие выводы.
1. Подобранный состав смеси по старому стандарту удовлетворяет требованиям новых стандартов.
2. Состав смеси А16ВН идентичен составу смеси типа Б.
3. Показатель содержания воздушных пустот увязан с показателем водонасыщения.
4. Показатель глубины колеи линейно зависит от показателя прочности при температуре 50 °С.
Установленное позволяет утверждать, что фактически не было необходимости радикального перехода проектирования смесей по зарубежным методикам. Переход на новые требования вызвал большие финансовые затраты на переоснастку лабораторий, баз и повышение квалификации персонала. В конечном итоге мы имеем тот же самый асфальтобетон, который и проектировали ранее. Автор не видят целесообразности отмены ГОСТ 9128-2013.
Благодарности. Авторы благодарят магистрантку Поволжского государственного технологического университета Толстову А.Г. за неоценимый вклад в настоящие исследования.
Литература
1. ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний / Введен в действие Постановлением Госстроя России 24.11.1998 г., №16 с 01.01.1998 г. - М.: ГУП ЦПП, 1999. - 39 с.
2. ГОСТ Р 58401.1-2019. Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Система объемно-функционального проектирования. Технические требования. - М.: Стандартинформ, 2019. - 14 с.
3. ГОСТ 31015-2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия. -М.: Стандартинформ, 2002. - 14 с.
4. ГОСТ 9128-2013. Смеси асфальтобетонные, полиме-расфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия - М.: Стандартинформ, 2014.
5. Горячие асфальтобетонные смеси, материалы, подбор составов смесей и строительство автомобильных дорог: передовой зарубежный опыт / E. R. Brown; Росавтодор, Национальный центр по асфальтовой технологии, NAPA. - 2009. - 411 с.
6. Хребто А.О. Повышение качества материалов дорожного и строительного назначения. - Омск: Изд-во СибАдИ, 2001. - С. 15-21.
7. Траутваин А.И., Акимов А.Е., Денисов В.П., Лашин М.В. Особенности метода объемного проектирования асфальтобетона по технологии Superpave // Вестник БГТУ имени В. Г. Шухова. 2019. №3.
Comparative analysis of testing methods for asphalt concrete pavements according to GOST 12801-98 and GOST R 58401
Veyukov E.V., Veyukova A.V.,
Volga State Technological University
JEL classification: L61, L74, R53
Asphalt concretes in the process of preparation and operation undoubtedly and irrevocably reduce their mechanical properties. This process is called aging. Currently, there are no methods for establishing aging processes for asphalt concrete mixtures. Solutions are known only for studying the aging processes of the binder itself, which is bitumen and its modifications. Therefore, it seems interesting to study the aging processes of asphalt concrete and mixtures themselves. To implement such studies, the staff of the Department of Construction Technologies and Highways of the Volga State Technological University also proposed a methodology protected by a patent of the Russian Federation. One of its advantages and differences from the known ones is that it allows us to study the aging processes of bitumen both as part of complex and monomineral bitumen-mineral mixtures, which makes it possible to assess the role of each of the components in the aging of the entire bitumen-mineral mixture.
In recent years, there have been dramatic changes in both the design system and quality control of asphalt mixes. Until 2019, the manufactured products of asphalt concrete plants were tested in accordance with GOST 12801-98. Quality control was carried out in accordance with the technical requirements of GOST 91282013 and GOST 31015-2002 for hot asphalt concrete and crushed stone mastic asphalt concrete, respectively. From July 2023, the application of interstate standards GOST 31015-2002 and GOST 9128-2009 in terms of general purpose highways will cease. In fact, with the abolition of these standards, the well-established methodology for testing asphalt concrete GOST 12801-98 goes away for years. The article analyzes the need for the mandatory introduction of new standards and the abolition of old ones.
The paper presents the results of a comparison of the designed asphalt concrete mixtures according to the old GOST 12801-98 and according to the group of new GOST R 58401. The purpose of the work is a comparative analysis of the effectiveness of the introduced asphalt concrete testing methods with the classical method. To achieve the goal, the following tasks were solved: analysis of test methods; comparison of the designed compositions according to the GOST 12801-98 method and testing them according to new methods for their compliance with technical specifications; establishment of dependences of indicators by different methods. Type B mixtures according to GOST 12801-98 and A16VN mixtures were tested, since they are relatively identical in particle size distribution. As a result of the research, it was established: 1. The selected composition of the mixture according to the old standard satisfies the requirements of the new standards; 2. The composition of the mixture A16VN is identical to the composition of the mixture type B; 3. The air void content index is linked to the water saturation index; 4. The rut depth index linearly depends on the strength index at a temperature of 50 °C. It has been established that in fact there was no need for a radical transition in the design of mixtures to new (foreign) methods.
Keywords: Asphalt concrete, asphalt concrete testing methods, design of asphalt concrete mixtures, new materials in construction.
References
1. GOST 12801-98. Materials based on organic binders for road and airfield construction. Test methods / Put into effect by the Decree of the Gosstroy of Russia on 11/24/1998, No. 16 from 01/01/1998 - M.: GUP TsPP, 1999. - 39 p.
2. GOST R 58401.1-2019. Public automobile roads. Mixes asphalt concrete road and asphalt concrete. Volumetric-functional design system. Technical requirements. - M.: Standartinform, 2019. - 14 p.
3. GOST 31015-2002. Asphalt-concrete mixtures and crushed stone-mastic asphalt concrete. Specifications. - M.: Standartinform, 2002. - 14 p.
4. GOST 9128-2013. Mixes of asphalt concrete, polymer asphalt concrete, asphalt concrete, polymer asphalt concrete for highways and airfields. Specifications -M.: Standartinform, 2014.
5. Hot asphalt mixes, materials, selection of mixture compositions and construction of highways: advanced foreign experience / E. R. Brown; Rosavtodor, National Center for Asphalt Technology, NAPA. - 2009. - 411 p.
6. Khrebto A.O. Improving the quality of road and construction materials. - Omsk: SibADI Publishing House, 2001. - P. 15-21.
7. Trautvain A.I., Akimov A.E., Denisov V.P., Lashin M.V. Features of the method of volumetric design of asphalt concrete using Superpave technology // Bulletin of BSTU named after V. G. Shukhov. 2019. №3.
X X О го А С.
X
го m
о
2 О
м
CJ
