Лабораторная работа Испытания крупного заполнителя для асфальтобетонов (ГОСТ 8267–93) 1. Определение истинной плотности зерен щебня (гравия) Цель: закрепить теоретические знания по теме материалы асфальтобетона, научиться определять истинную плотность щебня. для Оборудование и материалы: проба щебня (гравия) массой 2,0 кг при размере фракции 5–10 мм, 4 кг – при 10–20 мм, 10,0 кг – при 20–40 мм, 20,0 кг – при 40–70 мм; щетка металлическая; металлическая пластинка и молоток; весы технические и лабораторные; сита с отверстиями 5,0 и 2,5 мм; стаканчик или чашка для взвешивания; шкаф сушильный; прибор Ле Шателье; стеклянная воронка; эксикатор с безводным хлористым кальцием или серной кислотой. Подготовка к испытаниям. Отбирают пробу щебня (гравия) массой 0,5 кг при наибольшей крупности зерен D = 10 мм, 1,0 кг при D=20 мм, 2,5 кг при D=40 мм, 5,0 кг при D = 70 и более мм. Зерна очищают от пыли щеткой, дробят до размеров 5 мм, сокращают квартованием до 150 г и затем повторно измельчают до зерен размером 1,25 мм. Из приготовленной пробы отбирают две навески по 50 г и истирают в чугунной или фарфоровой ступе в порошок, затем высушивают в сушильном шкафу при температуре 105–110°С до постоянной массы и охлаждают в эксикаторе. Проведение испытаний. Определение истинной плотности выполняют в приборе Ле Шателье. Прибор наполняют водой до нижней нулевой риски и всыпают через воронку истертый в порошок щебень (гравий) до тех пор, пока уровень воды не поднимется до риски с делением 20 см3. Для удаления пузырьков воздуха объемометр следует поворачивать вокруг вертикальной оси. Обработка результатов. Остаток измельченной пробы взвешивают и определяют истинную плотность порошка по формуле: ρщ(гр) =(m1-m)/Vа, (1) где ρщ(гр) – истинная плотность щебня (гравия); m1 – масса высушенной навески порошка щебня (гравия), г; m – масса остатка, г; Vа – объем порошка, равный объему вытесненной воды, см3. Испытания выполняют два раза и вычисляют среднее арифметическое значение из двух. Результаты испытаний записывают в табл. 1. Таблица 1. Определение истинной плотности Номер испытания Масса высушенной навески m1, г Масса остатка m, г Объем порошка, равный объему вытесненной воды, Vа, см3 Истинная плотность каждой навески порошка щебня r и, г/см3 1 2 Средняя истинная плотность щебня (гравия) ρ, г/см3, перевести в кг/м3 Пример расчета истинной плотности щебня Номер испытания Масса высушенной навески m1, г Масса остатка m, г Объем порошка, равный объему вытесненной воды, Vа, см3 Истинная плотность каждой навески порошка щебня r и, г/см3 1 50 1 20 2,45 2 50 1,5 20 2,425 Средняя истинная плотность щебня (гравия) ρ=2,4375 г/см3=2437,5кг/м3 2. Определение насыпной плотности щебня (гравия) Цель: закрепить теоретические знания по теме материалы асфальтобетона, научиться определять насыпную плотность щебня. для Оборудование и материалы: проба щебня (гравия) массой 10 кг при размере фракций 5–10, 10–20, 20–40 мм; массой 20,0 кг при размере фракций 40–70 и более 70 мм; весы технические; шкаф сушильный; цилиндры мерные вместимостью 5; 10; 20 и 50 л. Проведение испытаний. Насыпную плотность щебня (гравия) определяют взвешиванием определенного объема щебня (гравия) в мерном цилиндре. При D щебня (гравия) до 10 мм берут мерный цилиндр объемом 5 л, при D 20 мм – 10 л, при D 40 мм – 20 л, при D свыше 40 мм – 50 л. Щебень (гравий) высушивают до постоянной массы при температуре 105– 110°С и всыпают с избытком до образования конуса с высоты 10 см в предварительно взвешенный мерный цилиндр. Затем конус срезают вровень с краями цилиндра и взвешивают цилиндр вместе с материалом. Насыпную плотность щебня (гравия) вычисляют по формуле: ρнщ(гр)=(m1-m)/V, (2) где ρ нщ(гр) – насыпная плотность щебня (гравия), г/см3; m – масса мерного цилиндра, г; m1 – масса мерного цилиндра со щебнем (гравием), г; V – объем мерного цилиндра, см3. Опыт повторяют два раза на новой порции материала. За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение из двух определений. Результат испытаний записывают в табл.2. Таблица 2. Определение насыпной плотности Номер испытания Масса мерного цилиндра m, г Масса мерного цилиндра со щебнем (гравием) m1, г Объем мерного цилиндра V, см3 Насыпная плотность определенного объема щебня (гравия) ρн, г/см3 1 2 Среднее значение насыпной плотности ρ н, г/см3, перевести в кг/м3 Пример расчета насыпной плотности щебня Номер испытания Масса мерного цилиндра m, г Масса мерного цилиндра со щебнем (гравием) m1, г Объем мерного цилиндра V, см3 Насыпная плотность определенного объема щебня (гравия) ρн, г/см3 1 312 7312 5000 1,4 2 312 7588 5000 1,4552 Среднее значение насыпной плотности ρ н =1,4276 г/см3 = 1427,6кг/м3 3. Определение пустотности щебня (гравия) Цель: закрепить теоретические знания по теме материалы асфальтобетона, научиться определять пустотность щебня. для Пустотность щебня влияет на процентное содержание компонентов минеральной смеси и определяет её зерновой состав. Между зерновым составом смеси и плотностью асфальтобетона существует прямая зависимость, а от плотности зависит водостойкость и морозостойкость асфальтобетона, что определяет его долговечность. Пустотность щебня (гравия) вычисляют по ранее определенной насыпной плотности и истинной плотности зерен щебня (гравия) по формуле Пщ(гр) = (1 - ρн/ρ)×100, (3) где Пщ(гр) – пустотность щебня (гравия), %; рн – насыпная плотность щебня (гравия), г/см3; р – истинная плотность зерен щебня (гравия), г/см3. Пустотность качественного щебня не должна превышать 44%. Пример расчета пустотности щебня Значение насыпной плотности ρ н =1,4276 г/см3; истинная плотность щебня (гравия) ρ=2,4375 г/см3 Пщ = (1 – 1,4276/2,4375)×100 = 41,4% - пустотность щебня соответствует требованиям ГОСТа 4. Определение содержания пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен в щебне Цель: закрепить теоретические знания по теме материалы для асфальтобетона, научиться определять содержание лещадных и игловатых зерен в щебня. Форма зерен щебня должна приближаться к тетраэдной и кубовидной, что повышает плотность и морозостойкость, прочность и трещиностойкость асфальтобетона, а значит, увеличивает его долговечность. Кубовидная форма зерен позволяет снизить расход битума и щебня в асфальтобетонной смеси и снизить время и трудозатраты на укладку смеси в покрытие до 50%. Поверхность зерен должна быть шероховатой, что повышает внутреннее трение и прилипание вяжущего.Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм ограничивается 15-35%. Оборудование и материалы: проба щебня (гравия) массой 1 кг для фракции 5–10 мм, 4 кг для фракции 10–20 мм, 20 кг для фракции 20–40 мм, 80 кг для фракции 40–70 мм, 140 кг для фракции более 70 мм; весы технические; штангенциркуль; стандартный набор сит. Проведение испытаний. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм в щебне (гравии) определяют для каждой фракции в отдельности, для этого пробу рассеивают при необходимости на фракции. Для испытания от средней пробы, высушенной до постоянной массы, берут навески массой 0,25 кг при размере фракции 5–10 мм, 1,0 кг – для 10–20 мм, 5,0 кг – для 20–40 мм, 15,0 кг – для 40–70 мм и 35 кг – для фракции более 70 мм. Из пробы щебня (гравия) каждой фракции отбирают визуально зерна, длина которых превышает ширину или толщину в три и более раза. В сомнительных случаях размеры проверяют штангенциркулем. Содержание пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен для каждой фракции вычисляют по формуле: Ппл = m1/m × 100, (4) где Ппл – содержание пластинчатых и игловатых зерен в щебне (гравии), %; m – масса зерен каждой фракции, г; m1 – масса зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм, г. Общее содержание в щебне (гравии) зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм по пробе определяют как средневзвешенное значение результатов испытаний отдельных фракций. Результаты испытаний записывают в табл. 3. Таблица 3 Определение содержания пластичных и игловатых зерен Номер испытания Масса зерен каждой фракции m, г Масса зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм m1, г Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм во фракции П, % 1 2 3 Общее содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм в пробе Ппл, % Пример расчета содержания лещадных и игловатых зерен Номер испытания Масса зерен каждой фракции m, г Масса зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм m1, г Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм во фракции П, % 1 250 15 6 2 1000 250 25 Общее содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм в пробе Ппл = (6+25)/2=15,5 % - соответствует требованиям ГОСТа.