Назначение прибора для определения прочностных характеристик низкотемпературных асфальтовых материалов

Назначение прибора для определения прочностных характеристик низкотемпературных асфальтовых материалов

Прибор для определения прочностных характеристик низкотемпературных асфальтовых материалов — это новое испытательное оборудование, предназначенное для оценки устойчивости асфальтовых вяжущих веществ или асфальтовых смесей к низкотемпературному трещинообразованию. Основное назначение — определение температурно-деформационной кривой асфальтового вяжущего по методу испытания на трещинообразование AASHTO T387 (ABCD), что позволяет непосредственно получить температуру низкотемпературного трещинообразования.

Испытание ABCD на прочностные характеристики низкотемпературных асфальтовых материалов заключается в том, что образец асфальта помещается в кольцевую испытательную форму, состоящую из силиконового материала и внутреннего стального кольца. На внутренней поверхности стального кольца прикреплены тензометры и датчики температуры. В месте прикрепления тензометров имеется силиконовый выступ, проникающий сквозь образец асфальта. Испытательную форму, заполненную образцом асфальта, помещают в термокамеру и начинают испытание. Начальная температура испытания составляет 20℃; в диапазоне от 0 до 20℃ температура снижается с постоянной скоростью 40℃/ч. В диапазоне от –60℃ до 0℃ температура снижается равномерно со скоростью 20℃/ч. Во время охлаждения деформация образца асфальта, вызванная его сжатием при низкой температуре, более чем в 100 раз превышает деформацию внутреннего стального кольца, что оказывает давление на это кольцо. С помощью тензометров регистрируется изменение деформации в зависимости от температуры. По мере дальнейшего понижения температуры в кольцевой зоне, образованной выступом силиконовой мембраны, возникает концентрация напряжений, которая сначала приводит к образованию трещин. Когда трещины появляются, давление асфальта на внутреннее стальное кольцо резко уменьшается, что вызывает изменение деформации. Таким образом, по зависимости температура–деформация можно точно определить температуру начала трещинообразования асфальта. Таким образом, в отличие от испытаний BBR на низкотемпературную изгибную реологию и прямого растяжения DT, предусмотренных классификацией Superpave PG, метод испытания ABCD не требует никаких предположений и расчетов и позволяет более непосредственно получить температуру начала трещинообразования асфальта. Для проверки эффективности метода ABCD в процессе разработки этого метода в США приняли участие 23 лаборатории, которые провели оценку и подтверждение результатов испытаний. Из них 11 лабораторий сравнили свои результаты с данными испытаний BBR, а также провели сравнительный анализ результатов на двух экспериментальных участках: на дороге Элк-Кантри в штате Пенсильвания, США, и на автодороге №17 в провинции Онтарио, Канада.

В ходе сравнительных испытаний, проведённых в 23 лабораториях с использованием прибора для определения прочностных характеристик низкотемпературных асфальтовых материалов, асфальт был разделён на три категории по модулю упругости: высокий (H), средний (M) и низкий (L). В целом, результаты испытаний продемонстрировали хорошую согласованность. При отборе проб, транспортировке и перемещении асфальта с низким модулем упругости наблюдались большие колебания в результатах испытаний; асфальт с высоким модулем упругости подвергался меньшим изменениям, и его результаты были более стабильными. Сравнивая результаты оценки низкотемпературных испытаний SBS-модифицированного асфальта по методам ABCD и BBR, было обнаружено, что результаты испытания ABCD показывают, что с увеличением содержания SBS температура начала трещинообразования асфальта при низких температурах снижается, то есть повышаются его низкотемпературные характеристики. Однако результаты испытания BBR обычно дают противоположные выводы — экспериментальные данные расходятся с теоретическими. Таким образом, по сравнению с испытанием BBR, метод испытания ABCD лучше подходит для оценки низкотемпературных характеристик SBS-модифицированного асфальта (определение температуры начала трещинообразования и предела прочности при низких температурах). Прибор для определения прочностных характеристик низкотемпературных асфальтовых материалов также позволяет проводить испытания низкотемпературных характеристик асфальтовых смесей двумя различными методами, известными как «Устройство для испытания трещинообразования асфальтобетона, испытание ACCD» и «Устройство для измерения коэффициента теплового расширения/сжатия штата Огайо, испытание OCD».

Испытание ACCD, предназначенное для оценки прочностных характеристик низкотемпературных асфальтовых материалов, разработано как упрощённая версия испытания TSRST (испытание на температурные напряжения в закреплённом образце). Образцы ACCD могут быть изготовлены с помощью ротационного пресса, а также просверлены и вырезаны. Центр стального кольца служит местом установки образца. Во время охлаждения стальное кольцо ограничивает усадку асфальтовой смеси, при этом сама асфальтовая смесь оказывает давление на тензодатчики, установленные на кольце. Тензодатчики и датчики температуры регистрируют кривую температура-деформация образца и позволяют рассчитать температуру низкотемпературного трещинообразования асфальтовой смеси.