ГОСТ Р 58401.3-2019
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Дороги автомобильные общего пользования
СМЕСИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫЕ ДОРОЖНЫЕ И АСФАЛЬТОБЕТОН. СИСТЕМА ОБЪЕМНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Правила проектирования
Automobile roads of general use. Asphalt mixtures and asphalt concrete for road pavement. Volumetric-functional design system. Design rules
ОКС 93.080.20
Дата введения 2019-06-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Центр метрологии испытаний и стандартизации" (ООО "ЦМИиС") совместно с Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса" (АНО "НИИ ТСК")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 "Дорожное хозяйство"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 мая 2019 г. N 257-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 ДЕЙСТВУЕТ ВЗАМЕН ПНСТ 115-2016
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
Введение
Настоящий стандарт разработан на основе системы объемного проектирования асфальтобетонных смесей "Superpave" и входит в комплекс стандартов, нормирующих систему объемно-функционального проектирования асфальтобетонных смесей в Российской Федерации.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на асфальтобетонные дорожные смеси и асфальтобетон и устанавливает правила проектирования асфальтобетонных смесей по системе объемно-функционального проектирования.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 33029-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение гранулометрического состава
ГОСТ Р 58401.1-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Система объемно-функционального проектирования. Технические требования
ГОСТ Р 58401.7 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения ползучести и прочности при непрямом растяжении (IDT)
ГОСТ Р 58401.10 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Методы определения объемной плотности
ГОСТ Р 58401.11 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения усталостной прочности при многократном изгибе
ГОСТ Р 58401.13 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод приготовления образцов вращательным уплотнителем
ГОСТ Р 58401.16 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Методы определения максимальной плотности
ГОСТ Р 58401.18 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения водостойкости и адгезионных свойств
ГОСТ Р 58401.21-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Методы определения динамического модуля упругости и числа текучести с использованием установки динамического нагружения (AMPT)
ГОСТ Р 58402.1 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы минеральные для приготовления асфальтобетонных смесей. Система объемно-функционального проектирования. Методы определения плотности и абсорбции песка
ГОСТ Р 58402.6 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы минеральные для приготовления асфальтобетонных смесей. Система объемно-функционального проектирования. Метод определения плотности и абсорбции щебня
ГОСТ Р 58402.8 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы минеральные для приготовления асфальтобетонных смесей. Система объемно-функционального проектирования. Методы определения максимальной плотности минерального порошка
ГОСТ Р 58406.3 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения стойкости к колееобразованию прокатыванием нагруженного колеса
ГОСТ Р 58407.1 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы минеральные. Методы отбора проб песка
ГОСТ Р 58407.2 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы минеральные. Методы отбора проб щебня
ГОСТ Р 58407.3 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы минеральные. Методы отбора проб минерального порошка
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения национального стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1
асфальтобетонная смесь: Рационально подобранная смесь, состоящая из минеральной части (щебня, песка и минерального порошка или без него) и битумного вяжущего, взятых в определенных соотношениях и перемешанных в нагретом состоянии. [ГОСТ Р 58401.1-2019, пункт 3.1] |
3.2
расчетная нормативная нагрузка АК-11,5 (design standart load): Модель нагрузки от транспортных средств, равная 115 кН, установленная по наибольшим значениям временных нагрузок нормальной эксплуатации с учетом перспективы. [ГОСТ Р 58400.2-2019, пункт 3.6] |
3.3
воздушные пустоты [ГОСТ Р 58401.1-2019, пункт 3.3] |
3.4
пустоты в минеральном заполнителе; ПМЗ, %: Общее количество пустот между зернами минерального заполнителя в уплотненной асфальтобетонной смеси, выраженное в процентах от объема. [ГОСТ Р 58401.1-2019, пункт 3.4] |
3.5
пустоты выполненные битумным вяжущим; ПНБ, %: Общее количество пустот, заполненных вяжущим, выраженное в процентах от объема пустот в минеральном заполнителе. [ГОСТ Р 58401.1-2019, пункт 3.5] |
3.6
отношение пыль/вяжущее Н: Коэффициент, выраженный как отношение между количеством минерального материала, прошедшего через сито с размером ячеек 0,063 мм, и эффективным количеством битумного вяжущего в смеси. [ГОСТ Р 58401.1-2019, пункт 3.6] |
3.7
номинально максимальный размер минерального заполнителя, мм: Размер минерального заполнителя в асфальтобетонной смеси, соответствующий размеру ячейки сита, которое на один размер больше первого сита, полный остаток минерального заполнителя на котором составляет более 10%. [ГОСТ Р 58401.1-2019, пункт 3.8] |
3.8
максимальный размер минерального заполнителя, мм: Размер минерального заполнителя в асфальтобетонной смеси, который на один размер больше, чем номинально максимальный размер минерального заполнителя. [ГОСТ Р 58401.1-2019, пункт 3.9] |
3.9 объем абсорбированного вяжущего
3.10 эффективный объем вяжущего
4 Правила проектирования
4.1 Подготовка минеральных заполнителей
4.1.1 Отбирают щебень, песок и минеральный порошок, которые планируют применять при приготовлении асфальтобетонной смеси в соответствии с ГОСТ Р 58407.1, ГОСТ Р 58407.2 и ГОСТ Р 58407.3.
4.1.2 Каждую фракцию щебня, песка и минерального порошка промывают через сито с размером ячеек 0,063 мм и определяют ее зерновой состав в соответствии с ГОСТ 33029-2014 (раздел 9), с использованием следующего набора сит: 0,063; 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 11,2; 16,0; 22,4, 31,5; 45,0 мм.
4.1.3 Определяют качество применяемых минеральных материалов на соответствие требованиям ГОСТ Р 58401.1-2019 (подраздел 5.1).
4.1.4 Определяют объемную плотность и максимальную плотность каждой фракции щебня в соответствии с ГОСТ Р 58402.6 и песка в соответствии с ГОСТ Р 58402.1 (основной метод А), а также определяют максимальную плотность минерального порошка в соответствии с ГОСТ Р 58402.8.
4.2 Подбор первоначального зернового состава
4.2.1 Смешивают все минеральные материалы, которые планируют применять при приготовлении щебеночно-мастичной смеси таким образом, чтобы зерновой состав минеральной части смеси удовлетворял требованиям ГОСТ Р 58401.1-2019 (таблица 3).
Для построения кривой зернового состава рассчитывают полные проходы на каждом сите. Полный проход материала на заданном сите Р, %, вычисляют по формуле
где А, В, С,... - количество зерен от каждой фракции минерального материала А, В, С,..., прошедшее через заданное сито, %;
а, b, c,...- количество материала А, В, С,., в долях, применяемое в составе смеси, сумма которых равна 1,00.
4.2.2 Для выбора оптимального зернового состава на применяемых материалах готовят не менее трех различных составов минеральной части асфальтобетонной смеси одного типа. Графический пример подготовки трех различных составов смеси приведен в приложении А.
4.2.3 Рекомендуется путем просеивания проверить все запроектированные составы на соответствие требованиям ГОСТ Р 58401.1-2019 (таблица 3).
4.3 Определение первоначального количества вяжущего
Для каждого из трех запроектированных зерновых составов минеральной части смеси рассчитывают первоначальное количество вяжущего в соответствии с приложением Б.
4.4 Приготовление образцов
4.4.1 В соответствии с ГОСТ Р 58401.13 готовят не менее трех образцов от каждой запроектированной смеси. Число оборотов при уплотнении должно быть равным проектному
При уплотнении оборудование должно автоматически определять высоту образца после каждого оборота вращательного уплотнителя с точностью 0,1 мм и фиксировать ее (записывать) в контрольных точках -
Таблица 1 - Требования к числу оборотов вращательного уплотнителя в зависимости от условий движения
Условия движения по количеству приложений АК-11,5 | Число оборотов вращательного уплотнителя | Категория и класс автомобильной дороги | ||
Л | 7 | 75 | 115 | Дороги обычного типа, категории V с минимальной интенсивностью движения |
Н | 8 | 100 | 160 | Дороги обычного типа, категории III и IV со средней интенсивностью движения |
Т | 8 | 100 | 160 | Дороги обычного типа, категории IB, II и III с высокой интенсивностью движения |
Э | 9 | 125 | 205 | Скоростные дороги и автомагистрали категории IБ и IА |
Примечания 1 Указаны ориентировочные данные. Данные могут не совпадать с фактической интенсивностью движения в месте строительства. 2 В настоящей таблице применены следующие обозначения: Л - легкие условия движения (до 0,5 млн приложений расчетной нормативной нагрузки АК-11,5 за расчетный срок службы конструктивного слоя дорожной одежды); Н - нормальные условия движения (от 0,5 до 1,8 млн приложений расчетной нормативной нагрузки АК-11,5 за расчетный срок службы конструктивного слоя дорожной одежды); Т - тяжелые условия движения (от 1,8 до 5,6 млн приложений расчетной нормативной нагрузки АК-11,5 за расчетный срок службы конструктивного слоя дорожной одежды); 3 - экстремально тяжелые условия движения (более 5,6 млн приложений расчетной нормативной нагрузки АК-11,5 за расчетный срок службы конструктивного слоя дорожной одежды); |
4.4.2 Определяют объемную плотность каждого приготовленного образца в соответствии с ГОСТ Р 58401.10.
4.4.3 У асфальтобетонной смеси каждого запроектированного состава определяют максимальную плотность в соответствии с ГОСТ Р 58401.16.
4.5 Определение объемных свойств асфальтобетона
4.5.1 Воздушные пустоты
где
где
Примечание - За объемную плотность минерального порошка принимают его максимальную плотность.
4.5.2 Определяют объемные свойства для каждого уплотненного образца с учетом того, что образец должен иметь 4% воздушных пустот.
4.5.2.1 Отклонение среднего содержания воздушных пустот
где
4.5.2.2 Ориентировочное изменение количества вяжущего
4.5.2.3 Изменение содержания пустот в минеральном заполнителе
4.5.2.4 Для каждой проектируемой смеси содержание пустот в минеральном заполнителе
4.5.2.5 Содержание пустот каждого образца
где
4.5.2.6 Расчетную плотность минерального заполнителя
где
4.5.2.7 Сравнивают полученные данные всех проектируемых смесей с требованиями ГОСТ Р 58401.1 и выбирают тот состав, который максимально удовлетворяет этим требованиям.
Пример выбора оптимального состава асфальтобетонной смеси на основе расчетных данных представлен в приложении В.
4.6 Определение оптимального количества вяжущего для асфальтобетонной смеси
4.6.1 На выбранном составе минеральных заполнителей в соответствии с ГОСТ Р 58401.13 готовят четыре пробы асфальтобетонных смесей с различным количеством вяжущего: с предполагаемым количеством
От каждой смеси готовят не менее трех образцов. Число оборотов вращательного уплотнителя должно быть равным
4.6.2 У асфальтобетонных смесей с различным количеством вяжущего определяют объемную плотность каждого приготовленного образца в соответствии с ГОСТ Р 58401.10.
4.6.3 У асфальтобетонных смесей с различным количеством вяжущего определяют максимальную плотность в соответствии с ГОСТ Р 58401.16.
4.6.4 Для каждой асфальтобетонной смеси по формулам (2) и (3) определяют
4.6.5 Отношение пыль/вяжущее Н для каждой смеси вычисляют по формуле
где
4.6.6 Для каждой из четырех смесей содержание воздушных пустот
4.6.7 По средним значениям
Пример построения графиков и зависимости объемных свойств от количества вяжущего и сводной таблицы объемных свойств представлен в приложении Г.
4.6.8 Методом интерполяции по графикам определяют оптимальное количество вяжущего с точностью 0,1%, при котором содержание пустот равно 4%, при числе оборотов вращательного уплотнителя, равного
4.6.9 На выбранном составе минеральных заполнителей с оптимальным количеством вяжущего в соответствии с ГОСТ Р 58401.13 готовят не менее трех образцов. Число оборотов вращательного уплотнителя в данном случае должно быть равным
4.6.10 Определяют объемную плотность приготовленных образцов в соответствии с ГОСТ Р 58401.10.
4.6.11 Определяют максимальную плотность смеси в соответствии с ГОСТ Р 58401.16.
4.6.12 Содержание воздушных пустот
где
4.6.13 Вычисляют среднее арифметическое значение
4.6.14 В случае несоответствия каких-либо показателей требованиям ГОСТ Р 58401.1 следует руководствоваться рекомендациями, приведенными в приложении Д.
4.7 Определение физико-механических и эксплуатационных характеристик
4.7.1 Водостойкость асфальтобетона определяют на образцах с содержанием воздушных пустот, равным (7±0,5)%, в соответствии с ГОСТ Р 58401.18 и устанавливают соответствие с требованием ГОСТ Р 58401.1-2019 (пункт 5.2.3).
4.7.2 При проектировании асфальтобетонных смесей для тяжелых (Т) и экстремально тяжелых (Э) условий движения рекомендуется оценить стойкость к пластическим деформациям в соответствии с ГОСТ Р 58401.21-2019 (приложение Б) или ГОСТ Р 58406.3 и установить соответствие рекомендуемым значениям из ГОСТ Р 58401.1-2019 (таблица 5).
4.7.3 Для набора статистических данных рекомендуется у асфальтобетонов для тяжелых (Т) и экстремально тяжелых (Э) условий движения определять ползучесть, прочность при непрямом растяжении в соответствии с ГОСТ Р 58401.7 и усталостные свойства в соответствии с ГОСТ Р 58401.11 или другим нормативным документом.
5 Оформление результатов проектирования
Результаты проектирования оформляют в виде рецепта асфальтобетонной смеси, который должен содержать следующее:
- наименование организации, выполнившей проектирование;
- дата проведения проектирования;
- тип смеси;
- данные о транспортном движении в районе строительства;
- идентификация применяемых минеральных заполнителей с указанием источника получения, фактических физико-механических характеристик и зернового состава;
- марка применяемого вяжущего с указанием организации изготовителя и качественных характеристик, а также диапазон температуры смешивания и уплотнения;
- данные запроектированной асфальтобетонной смеси, такие как: зерновой состав смеси; количество вяжущего; содержание воздушных пустот при числе оборотов вращательного уплотнителя, равном
- коэффициент водостойкости;
- стойкость к пластическим деформациям (при необходимости);
- низкотемпературные свойства (при необходимости);
- усталостные свойства (при необходимости).
Приложение А
(рекомендуемое)
Пример построения кривых трех различных зерновых составов асфальтобетонной смеси одного типа
А.1 Пример построения кривых трех различных зерновых составов асфальтобетонной смеси с номинальным максимальным размером заполнителя 16,0 мм приведен на рисунке А.1.
1 - первичное контрольное сито; 2 - зерновой состав смеси 1; 3 - зерновой состав смеси 2; 4 - зерновой состав смеси 3
Рисунок А.1 - Пример построения кривых трех различных зерновых составов асфальтобетонной смеси с номинальным максимальным размером заполнителя 16,0 мм
Приложение Б
(обязательное)
Расчет первоначального количества вяжущего
Б.1 Общую объемную плотность минерального заполнителя
где
Примечание - За объемную плотность минерального порошка принимают его максимальную плотность.
Б.2 Плотность заполнителя асфальтобетонной смеси
где 0,8 - коэффициент, учитывающий абсорбцию минерального заполнителя.
Б.3 Объем вяжущего, абсорбированного в минеральный заполнитель,
где
где
Б.4 Эффективный (расчетный) объем вяжущего
где
Примечание - Данная формула устанавливает эмпирическое соотношение между ПМЗ и
Б.5 Первоначальное количество вяжущего в асфальтобетонной смеси
Приложение В
(рекомендуемое)
Пример выбора оптимального зернового состава асфальтобетонной смеси
В.1 Пример выбора оптимального зернового состава асфальтобетонной смеси с номинально максимальным размером заполнителя 16,0 мм для нормальных условий движения представлен в таблице В.1.
Таблица В.1 - Выбор оптимального зернового состава асфальтобетонной смеси на примере объемных свойств трех пробных зерновых составов
Объемные свойства | Состав 1 | Состав 2 | Состав 3 | Требования ГОСТ Р 58401.1 |
Асфальтобетонные смеси с первоначальным количеством вяжущего | ||||
Первоначальное количество битума | 4,4 | 4,4 | 4,4 | - |
Содержание воздушных пустот при | 11,7 | 12,0 | 12,7 | |
Содержание воздушных пустот при | 4,4 | 5,1 | 5,5 | 4±0,3 |
Содержание ПМЗ, % | 13,0 | 13,6 | 14,1 | |
Рассчитанные отклонения | ||||
Отклонения от требуемого количества воздушных пустот | -0,4 | -1,1 | -1,5 | - |
Рассчитанное изменение в количестве вяжущего | 0,2 | 0,4 | 0,6 | - |
Изменение содержания пустот в минеральном заполнителе | -0,1 | -0,2 | -0,3 | - |
Предполагаемые значения свойств асфальтобетонных смесей | ||||
Предполагаемое количество вяжущего | 4,6 | 4,8 | 5,0 | - |
Предполагаемое значение ПМЗ, % | 12,9 | 13,4 | 13,8 | |
Предполагаемое содержание воздушных пустот при | 11,3 | 10,9 | 11,2 | |
Приложение Г
(рекомендуемое)
Пример построения графиков зависимостей объемных свойств от количества вяжущего
Г.1 Пример построения графиков зависимостей объемных свойств от количества вяжущего и сводная таблица с данными представлены на рисунке Г.1 и в таблице Г.1.
Рисунок Г.1 - Пример построения графиков для выбора оптимального количества вяжущего
Таблица Г.1
ПМЗ, % | ПНБ, % | Объемная плотность при | ||
4,5 | 5,8 | 14,6 | 60,3 | 2,420 |
5,0 | 4,6 | 14,0 | 67,1 | 2,436 |
5,5 | 2,7 | 13,2 | 79,5 | 2,459 |
6,0 | 1,4 | 12,9 | 89,1 | 2,483 |
Примечания 1 Предполагаемое количество вяжущего равно 5,0%. Содержание ПНБ должно быть от 65% до 75%, а значение ПМЗ должно быть не менее 13,0%. 2 По представленным данным видно, что содержание воздушных пустот, равное 4%, достигается при количестве вяжущего 5,2%. 3 При количестве вяжущего, равном 5,2%, содержание ПНБ и ПМЗ будет удовлетворять требованиям. |
Приложение Д
(рекомендуемое)
Рекомендации по изменению состава смеси для повышения качественных характеристик
Д.1 Изменение ПМЗ
Для увеличения значения ПМЗ рекомендуется выполнять следующие операции:
- изменять соотношение минеральных заполнителей в составе смеси;
- уменьшать количество зерен размером менее 0,063 мм в случае их высокого содержания, но не менее допустимого значения для данной смеси;
- проводить дополнительное дробление или замену одного или более минеральных заполнителей, входящих в состав асфальтобетонной смеси.
Д.2 Изменение ПНБ
Содержание ПНБ напрямую зависит от содержания ПМЗ. Если содержание ПМЗ соответствует установленным требованиям ГОСТ Р 58401.1, то минимальное значение ПНБ подбирают под требуемые 4,0% воздушных пустот в асфальтобетонной смеси.
Содержание ПНБ более допустимого по верхней границе диапазона говорит о высоком содержании ПМЗ и необходимости их снижения. Снижение ПМЗ возможно за счет изменения зернового состава минеральной части смеси, а также увеличения количества зерен менее 0,063. В случае если данные действия не изменили значения ПНБ, то необходимо заменить применяемый минеральный заполнитель.
Д.3 Изменение коэффициента водостойкости
Увеличение значения коэффициента водостойкости асфальтобетона возможно достигнуть за счет введения в вяжущее адгезионных добавок.
УДК 625.7/.8:006.3/.8:006.354 | ОКС 93.080.20 | ||
Ключевые слова: система объемно-функционального проектирования, асфальтобетон, SP, правила проектирования, минеральный заполнитель, ПМЗ, ПНБ |
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2019