ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
|
|
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
|
ПНСТ
(проект)
|
Дороги автомобильные общего пользования
Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон
Метод определения усталостной прочности при многократном изгибе
Настоящий проект стандарта не подлежит применению до его утверждения
Москва
Стандартинформ
2015
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Инновационный технический центр» (ООО «ИТЦ»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации № 418 «Дорожное хозяйство»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
от №
4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений AASHTO T321 «Test for Determining the Fatigue Life of Compacted Hot-Mix Asphalt (HMA) Subjected to Repeated Flexural Bending» (AASHTO T321 «Определение предела усталости уплотнённой асфальтобетонной смеси при многократном изгибе»).
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16—2011 (разделы 5 и 6).
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее, чем за девять месяцев до истечения срока его действия, разработчику настоящего стандарта по адресу: tk418@bk.ru и в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: Ленинский просп., д. 9, Москва В-49, ГСП-1, 119991.
В случае отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемых информационном указателе «Национальные стандарты» и журнале «Вестник технического регулирования». Уведомление будет размещено также на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии сети Интернет.
Стандартинформ, 2015
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
Содержание
1 Область применения 4
2 Нормативные ссылки 4
3 Термины и определения 6
4 Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам, материалам, реактивам 6
5 Метод измерений 9
6 Требования безопасности, охраны окружающей среды 9
7 Требования к условиям измерений 9
8 Подготовка к выполнению измерений 9
9 Порядок выполнения измерения 12
10 Обработка результатов испытаний 14
11 Оформление результата испытания 19
12 Контроль точности результата испытания 20
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ
|
|
Дороги автомобильные общего пользования
смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон
Метод определения усталостной прочности при многократном изгибе
Automobile roads of general use
HOT ASPHALT MIXTURES AND ASPHALT
The method of determining the fatigue strength under repeated bending
|
Срок действия предстандарта – с
по
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон, предназначенные для устройства конструктивных слоев дорожной одежды.
Настоящий стандарт устанавливает метод определения усталостной прочности асфальтобетонных образцов прямоугольного сечения при многократном изгибе.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.4.131-83 Халаты женские. Технические условия
ГОСТ 12.4.132-83 Халаты мужские. Технические условия
ГОСТ 12.4.252-2013 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты рук. Перчатки. Общие технические требования. Методы испытаний
ГОСТ 166-89 Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия.
ГОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
ПНСТ «Дороги автомобильные общего пользования смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения максимальной плотности»
ПНСТ «Дороги автомобильные общего пользования. Материалы минеральные для приготовления асфальтобетонных смесей. Метод отбора проб»
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 ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 образец-плита (slab sample): Уплотненная асфальтобетонная смесь в плитном уплотниетеле или отобранная из асфальтобетонного покрытия.
3.2 испытуемый образец (test sample): Балка прямоугольного сечения, выпилинная из образца-плиты.
3.3 момент разрушения (failure point): Цикл нагрузки, при котором жесткость испытуемого образца снижается на 50% по отношению к начальной жесткости.
4 Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам, материалам, реактивам
При выполнении испытаний применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства и реактивы.
4.1 Установка для приготовления асфальтобетонных образцов-плит, состоящая из металлического корпуса, гладкого секторного вальца и металлической формы для асфальтобетонной смеси, размещенной на столике. Валец должен двигаться возвратно поступательно по асфальтобетонной смеси внутри формы и создавать статическую нагрузку, необходимую для уплотнения смеси в форме. Допускается возвратно поступательное движение столика с формой под вращающимся вальцом. Так же испытательная установка должна быть оборудована системой нагрева и контроля температуры вальца и формы. Установка должна создавать статическую нагрузку, достаточную для уплотнения образца-плиты с требуемым количеством пустот.
Внутренние размеры формы для асфальтобетонной смеси должны быть достаточными для получения испытуемого образца требуемого размера. Форма должна быть оснащена устройством для извлечения из нее готовых образцов-плит.
4.2 Установка для распила образцов плит.
4.3 Испытательная установка на изгиб. Испытательная установка на изгиб должна включать в себя нагрузочное устройство, систему управления и сбора данных. Испытательная установка на изгиб должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.
Таблица 1 – Минимальные требования к испытательной установке на изгиб
Параметр
|
Диапазон
|
Цена деления
|
Погрешность
|
Нагрузка, Н
|
0 – 5000
|
2
|
5
|
Перемещение, мм
|
0 – 5
|
0,002
|
0,005
|
Частота, Гц
|
5 – 10
|
0,005
|
0,01
|
Температура, °C
|
от минус 10 до плюс 25
|
0,25
|
0,5
|
4.3.1 Нагрузочное устройство. Нагрузочный устройство замкнутого цикла с компьютерным управлением, которое в ходе каждого цикла нагружения должно быть способно регулировать прилагаемую нагрузку таким образом, чтобы уровень деформации образца оставался постоянным.
Нагрузочное устройство должно быть способно прикладывать на испытуемый образец многократную синусоидальную нагрузку в диапазоне частот от 5 до 10 Гц, подвергать образец четырехточечному изгибу при свободном вращении и горизонтальном поступательном движении во всех точках нагружения и приложения реакции, а также возвращать образец в исходное положение (т.е. с нулевым отклонением) в конце каждого цикла нагружения. Схема нагружения приведена на рисунке 1.
Для нагрузочного устройства требуются винт, гайка (рекомендуемый размер M8 на 1) и блок установки с линейно регулируемым дифференциальным датчиком.
Рисунок 1 –Схема нагружения
4.3.2 Система управления и сбора данных. Система управления и сбора данных должна быть способна при каждом цикле нагружения:
измерять деформацию образца;
регулировать нагрузку, прикладываемую на образец нагрузочным устройством, так чтобы при каждом цикле нагружения уровень деформации образца оставался постоянным;
фиксировать число циклов нагружения и прилагаемые нагрузки;
рассчитывать и фиксировать максимальное растягивающее усилие, максимальную деформацию растяжения, сдвиг фаз, жесткость, рассеянную энергию и суммарную рассеянную энергию при периодичности циклов нагружения, заданной пользователем оборудования.
4.4 Климатическая камера. Климатическая камера должна быть достаточного размера для размещения в ней образца и должна позволять поддерживать температуру образца (20,0 ± 0,5)°С в течение всего времени испытания.
4.5 Эпоксидный клей.
4.6 Штангенциркуль по ГОСТ 166
5 Метод измерений
Сущность метода заключается в определении усталостной прочности асфальтобетонного образца после приложения многократной синусоидальной нагрузки с постоянной деформацией.
6 Требования безопасности, охраны окружающей среды
При работе с асфальтобетонами используют одежду специальную защитную - по ГОСТ 12.4.131 или ГОСТ 12.4.132. Для защиты рук используют перчатки - по ГОСТ 12.4.252.
При выполнении измерений соблюдают правила по электробезопасности - по ГОСТ Р 12.1.019 и инструкции по эксплуатации оборудования.
7 Требования к условиям измерений
При выполнении измерений соблюдают следующие условия для помещений, в которых испытываются образцы:
температура (22 ± 3) °С;
относительная влажность (55 ± 15) %.
8 Подготовка к выполнению измерений
8.1 При подготовке к выполнению измерений проводят следующие работы:
приготовление образцов-плит;
приготовление испытуемых образцов;
подготовка к испытаниям.
8.2 Приготовление образцов-плит
8.2.1 Приготовление образцов-плит из асфальтобетонной смеси.
Для проведения испытаний необходимо использовать не менее трех испытуемых образцов.
Из асфальтобетонной смеси приготавливают образец-плиту требуемой толщины или с необходимым содержанием воздушных пустот.
Для получения образцов-плит требуемой толщины и с требуемым содержанием воздушных пустот, рассчитывают массу навески асфальтобетонной смеси m, кг, по формуле:
m = 10-6*L*B*h*ρмакс* , (1)
где ρмакс - максимальная плотность асфальтобетонной смеси, определенная в соответствии с ПНСТ «Дороги автомобильные общего пользования смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон Метод определения максимальной плотности», кг/м3;
L - внутренняя длина формы, мм;
B - внутренняя ширина формы, мм;
h – требуемая толщина образца, мм;
v – требуемое содержания воздушных пустот, %.
В разогретую форму помещают горячую асфальтобетонную смесь массой m, рассчитанной по формуле 1, равномерно распределяют в форме и производят уплотнение.
После окончания уплотнения, образец-плита извлекается из формы таким образом, чтобы избежать его повреждения или деформации. Для этого, может быть необходимо, предварительно выдержать его в форме при температуре (22±3) °С.
Затем образец-плиту кладут на ровную поверхность и дают остыть до температуры (22±3) °С.
8.2.2 Приготовление образцов-плит полученных из дорожного покрытия.
Из покрытия образцы-плиты отбираются длинной не менее 390 мм, высотой не менее 60 мм и шириной не менее 70 мм.
8.3 Приготовление испытуемых образцов
Из образца-плиты с помощью распиловочной установки отпиливают не менее 6 мм от каждой грани образца так, чтобы грани были параллельными, а конечные размеры испытуемого образца составляли:
длина (380 ± 6) мм;
высота (50 ± 6) мм;
ширина (63 ± 6) мм.
В случае попадания на испытуемый образец воды, их высушивают при температуре (40 ± 5) °С до постоянной массы.
8.4 Подготовка к испытаниям
8.4.1 Штангенциркулем измеряют высоту и ширину испытуемого образца с точностью до 0,1 мм в трех точках равноудаленных друг от друга по длине испытуемого образца. Определяют среднее значение трех измерений каждого габарита и фиксируют это значение с точностью до 0,1 мм.
8.4.2 Перед испытанием закрепляют гайку на центральную ось испытуемого образца. Для этого определяют центральную точку боковой стороны образца. Наносят эпоксидный клей вокруг этой центральной точки и прикрепляют гайку на клеевой слой, так чтобы центр гайки приходился на центральную точку боковой стороны испытуемого образца (см. рисунок 2). После этого необходимо дождаться схватывания эпоксидного клея.
Рисунок 2 – Расположение гайки
9 Порядок выполнения измерения
9.1 В климатической камере предварительно термостатируют испытуемый образец в течение не менее 2 часов при температуре (20,0 ± 0,5) °C.
9.2 По окончании периода термостатирования открывают зажимы испытательной установки и устанавливают испытуемый образец таким образом, чтобы расстояние между центрами зажимов составляло (119 ± 1) мм (см. рисунок 3). Когда испытуемый образец и зажимы будут приведены в требуемое положение, сначала закрывают внешние зажимы, а потом закрывают внутренние зажимы.
Рисунок 3 – Процедура размещения образца в зажимах
Рисунок 4 – Схема устройства испытательного оборудования для проведения испытаний на усталость при изгибе, вид сбоку
9.3 После того как испытуемый образец был размещен в зажимах к нему прикрепляют блок установки с линейно регулируемым дифференциальным датчиком, ввинтив винт в гайку, приклеенную к образцу. Далее фиксируют дифференциальный датчик в требуемом положении, так чтобы щуп датчика находился наверху блока установки, а показание дифференциального датчика было приближено к нулю.
9.4 Выбирают необходимый исходный уровень деформации от 250 до 750 мкм/м и частоту нагружения от 5 до 10 Гц, а также периодичность циклов нагружения, при которой будут записываться и обрабатываться результаты испытаний. Выбранные данные вводят в программу управления.
9.5 Для определения начальной жесткости на испытуемый образец прикладывают 50 циклов нагружения при постоянном уровне деформации испытуемого образца в диапазоне от 250 до 750 мкм/м. Определяют жесткость испытуемого образца на 50-м цикле нагружения. Это значение будет рассматриваться как начальная жесткость испытуемого образца, и использоваться как начальное значение при определении момента разрушения испытуемого образца.
9.6 После определения начальной жесткости испытуемого образца выбирают уровень деформации, которому будет подвергаться испытуемый образец в течение не менее 10 000 циклов до тех пор, пока его жесткость не снизится на 50 % и более от начальной жесткости. Снижение жесткости на 50 % и более считается моментом разрушения образца. До момента разрушения на образец прикладывается не менее 10 000 циклов нагружения, в противном случае падение жесткости образца считается слишком быстрым.
9.7 После выбора соответствующих параметров тестирования начинают испытания. Включают испытательную установку, устанавливают необходимую периодичность записи результатов испытаний и начинают испытание. Испытания завершают, как только жесткость образца снизится на 50 %.
10 Обработка результатов испытаний
10.1 Рассчитывается максимальное растягивающее давление σ1, Па, по формуле:
 (2)
где P – нагрузка при испытании, Н;
L – длина балки между внешними зажимами, 0,357 м;
b – средняя ширина образца, м;
h– средняя высота образца, м.
10.2 Рассчитывается максимальная деформация при растяжении ε1, м/м, по формуле:
 (3)
где δ – максимальное отклонение в центре балки, м;
α – расстояние между внутренними зажимами, равное 0,119 м.
10.3 Рассчитывается жесткость на изгиб S, Па, по формуле
 (4)
10.4 Рассчитывается сдвиг фаз, φ, градус по формуле
 (5)
где f – частота нагружения, Гц;
s –время одного цикла до достижения Pмакс и δмакс, с.
10.5 Рассчитывается рассеянная энергия, D, Дж/м3 по формуле
 (6)
10.6 Рассчитывается суммарная рассеянная энергия, DΣ, Дж/м3 по формуле
 (7)
где Di – рассеянная энергия для i-го цикла нагружения, Дж/м3.
Примечание – В случае если рассеянная энергия считалась не для каждого цикла нагружения, то строится график зависимости рассеянной энергии от количества циклов нагружения. График строится по требуемому циклу нагружения, как показано на рисунке 6.
Рисунок 6 - Зависимость рассеянной энергии от количества циклов нагружения
9.7 Определение начальной жесткости, А, Па. Начальная жесткость определяется путем построения графика жесткости (S) в зависимости от количества циклов нагружения (n) и аппроксимацией данных на кривой такой формы, которая указана в формуле
 (8)
где А – постоянная (начальная жесткость, А, Па);
e – натуральный логарифм;
b – постоянная;
n - количество циклов нагружения.
Примечание - Пример графика зависимости жесткости от циклов нагружения приведен на Рисунке 7.
Рисунок 7 - Зависимость жесткости от количества циклов нагружения
9.8 Определение количества циклов до разрушения, nf,50. Разрушение определяется как точка, в которой жесткость образца снижается на 50% относительно начальной жесткости. Цикл нагружения, в который происходит разрушение, рассчитывается как n из формулы 7 или по формуле
 (9)
где  – жесткость, 50 процентов от начальной жесткости, Па;
 – 0,5, по определению.
9.9 Рассчитывается суммарная рассеянная энергия до разрушения, DΣ,50, Дж/м3 по формуле
 (10)
11 Оформление результата испытания
Результат испытания оформляется в виде протокола, который должен содержать:
обозначение настоящего стандарта;
дату проведения испытания;
название организации, проводившей испытание;
тип вяжущего, содержание вяжущего, гранулометрический состав минеральных заполнителей и процентное содержание воздушных пустот;
тип образцов (лабораторный образец или образец, выбуренный из дорожного полотна);
длину образца, среднюю высоту образца и среднюю ширину образца в метрах до четырех значащих цифр;
температуру испытания с точностью до 0,2°C;
результаты испытаний, согласно таблице 2, для каждой периодичности циклов нагружения, установленной оператором, до трех значащих цифр;
начальная жесткость на изгиб, Па;
количество циклов до разрушения;
график зависимости жесткости от циклов нагружения;
график зависимости рассеянной энергии от циклов нагружения.
Таблица 2 – Результаты испытаний
Цикл нагружения
|
Приложенная нагрузка
|
Отклонение балки
|
Растягивающее усилие
|
Деформация при растяжении
|
Жесткость на изгиб
|
Сдвиг фаз
|
Рассеянная энергия
|
Суммарная рассеянная энергия
|
Н
|
м
|
Па
|
м/м
|
Па
|
градусы
|
Дж/м3
|
Дж/м3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 Контроль точности результата испытания
Точность результата испытания обеспечивается:
соблюдением требований настоящего стандарта;
проведением периодической оценки метрологических характеристик средств измерений;
проведением периодической аттестации оборудования.
Лицо, проводящее измерения, должно быть ознакомлено с требованиями настоящего стандарта.
УДК 625.856:006.354 ОКС 93.080.20 ОКП 57 1840
Ключевые слова: асфальтобетон, усталостная прочность, частота, максимальная разрушающая нагрузка, деформация, испытуемый образец.
Руководитель разработки
Генеральный директор
ООО «ИТЦ» _______________ Оверин Д,И,
подпись
Исполнитель ________________ Дедковский И.А
подпись
|
