1 РАЗРАБОТАН автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса" (АНО "НИИ ТСК") совместно с Белгородским государственным технологическим университетом им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова).

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства.

3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 25.11.2019 N 3536-р.

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ распространяется на асфальтобетонные смеси и асфальтобетон, приготовленные с использованием вязких дорожных нефтяных битумов (далее - битумы) с адгезионными добавками, применяемые для устройства покрытий автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц и площадей, дорог промышленных предприятий.

1.2 Настоящий методический документ устанавливает рекомендации по оценке эффективности адгезионных добавок в составе асфальтобетона. Под эффективностью адгезионных добавок понимается улучшение адгезионных характеристик вяжущего без снижения его качественных характеристик и характеристик асфальтобетона.

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 6259-75 Реактивы. Глицерин. Технические условия

ГОСТ 6613-86 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия

ГОСТ 6823-2017 Глицерин натуральный сырой. Общие технические условия

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний

ГОСТ 32703-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Технические требования

ГОСТ 33133-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования

ГОСТ 33136-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения глубины проникания иглы

ГОСТ 33138-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения растяжимости

ГОСТ Р 58401.13-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод приготовления образцов вращательным уплотнителем

ГОСТ Р 58401.18-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Метод определения водостойкости и адгезионных свойств

ГОСТ Р 58406.1-2020 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси щебеночно-мастичные асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия

ГОСТ Р 58406.2-2020 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси горячие асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 битум: Органическое вяжущее вещество, получаемое окислением продуктов прямой перегонки нефти и селективного разделения нефтепродуктов, а также компаундированием указанных окисленных и неокисленных продуктов или в виде остатка прямой перегонки нефти.

3.2 адгезионные добавки: Химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела битум - минеральный материал, вызывают снижение поверхностного натяжения и способствуют увеличению адгезии.

3.3 асфальтобетонная смесь: Рационально подобранная смесь минеральных материалов (щебня (гравия) и песка с минеральным порошком или без него) с битумом, взятых в определенных соотношениях и перемешанных в нагретом состоянии.

3.4 асфальтобетон: Уплотненная асфальтобетонная смесь.

3.5 адгезия: Сцепление между вяжущим и минеральными материалами. Характеризуется способностью битумного вяжущего удерживаться на предварительно покрытой им поверхности минерального материала.

3.6 глубина проникания иглы (пенетрация): Показатель, характеризующий твердость битумов и выраженный как расстояние в десятых долях миллиметра, на которое стандартная вертикально расположенная пенетрационная игла проникает в пробу битума при заданной нагрузке, температуре и времени погружения.

3.7 растяжимость (дуктильность): Показатель, характеризующий расстояние, при котором растягиваемый с постоянной скоростью образец битума вытягивается в нить до разрыва.

3.8 глубина колеи: Уменьшение толщины образца относительно начального значения, вызванное повторяющимися прокатываниями нагруженного колеса.

3.9 испытуемый образец: Образец установленных размеров, получаемый из вырубки или образца-плиты.

4.1 Целью оценки эффективности адгезионных добавок в составе асфальтобетона является подбор компонентов асфальтобетонной смеси с вяжущим, модифицированным адгезионными добавками, для получения асфальтобетона оптимальной структуры со свойствами, которые должны обеспечить в конечном итоге требуемые эксплуатационные характеристики устраиваемого дорожного покрытия.

4.2 Сущность анализа эффективности использования адгезионных добавок в составе асфальтобетона состоит в подборе битумного вяжущего, адгезионной добавки и минеральных материалов исходя из их состава, физико-механических свойств и интенсивности взаимодействия между ними, что в результате обеспечивает оптимальную структуру асфальтобетона, его работоспособность и долговечность.

4.3 Анализ эффективности использования адгезионных добавок в составе асфальтобетона содержит методы испытаний, охватывающие условия, в которых должна работать адгезионная добавка не снижая своих характеристик - от стадии приготовления вяжущего и транспортировки до стадии работы в асфальтобетонном покрытии. Из-за большого разнообразия минеральных материалов и вяжущих, применяемых при производстве асфальтобетонных смесей, сложных условий, в которых должен "работать" асфальтобетон, и большого перечня адгезионных добавок, различающихся составом, рекомендуемой концентрацией и воздействием на вяжущее и процессы на границе раздела фаз битум - минеральный материал, в каждом конкретном случае применение адгезионных добавок влияет на адгезию и физико-механические характеристики асфальтобетона индивидуально. Таким образом, адгезионные добавки, используемые в составе асфальтобетонных смесей, кроме непосредственно увеличения адгезии, должны не ухудшать свойства вяжущего и асфальтобетона, в том числе и во времени.

4.4 Для всех компонентов асфальтобетонной смеси должна быть выполнена процедура типового тестирования на соответствие требованиям, определенным в стандарте продукта.

4.5 Положительный эффект от использования адгезионных добавок достигается лишь при их оптимальной концентрации, которую уточняют в каждом конкретном случае с учетом применяемого битума, природы и свойств применяемых минеральных материалов.

4.6 Критерием назначения оптимального содержания адгезионных добавок служат показатели свойств асфальтобетонов, в первую очередь водостойкость.

4.7 Обязательным условием достижения объективных результатов является равномерное распределение адгезионной добавки в битуме.

4.8 Для равномерного распределения адгезионной добавки в битуме рекомендуется применять принудительное перемешивание с помощью механических мешалок любого типа или специализированную линию для принудительной подачи добавки в битум. С этой целью также могут быть использованы существующие установки для приготовления полимерно-битумных вяжущих.

4.9 Эффективность адгезионных добавок в составе асфальтобетона оценивают по их влиянию: на адгезионные свойства вяжущего, сохранение стабильности его свойств при производстве битума и асфальтобетона, водостойкость асфальтобетона и его эксплуатационные характеристики.

4.10 Адгезию вяжущего к минеральным материалам определяют методом "перекатывания в бутылке" в течение 6 ч.

4.11 Добавка считается эффективной, если обеспечивает покрытие зерен минеральных материалов вяжущим не менее чем на 80%.

4.12 Сохранение стабильности свойств вяжущего оценивают по изменению глубины проникания иглы, растяжимости вяжущего при температуре 13 °C и адгезии после 24 ч прогрева вяжущего в объемном состоянии при температуре 163 °C. Вяжущее прогревают в сушильном шкафу в емкости вместимостью 1 л.

4.13 Рекомендуется считать вяжущее с адгезионной добавкой в достаточной степени стабильным и устойчивым к старению, если изменение показателей его свойств будет не выше, чем битума без добавок.

4.14 Водостойкость асфальтобетона определяется по ГОСТ Р 58401.18-2019.

4.15 Рекомендуется считать адгезионную добавку эффективной по критерию оказываемого влияния на водостойкость асфальтобетона, если значение водостойкости асфальтобетона с битумом с добавками будет выше, чем асфальтобетона с битумом без добавок.

4.16 Влияние адгезионных добавок на эксплуатационные характеристики асфальтобетона оценивают по изменению устойчивости к колееобразованию в водной среде при температуре 40 °C для асфальтобетонов на битумах марок БНД 35/50, БНД 50/70, БНД 70/100, БНД 100/130, соответствующих требованиям ГОСТ 33133-2014. Для асфальтобетонов на битумах менее вязких марок рекомендуется применять температуру испытания на 10 °C ниже температуры размягчения вяжущего.

4.17 Рекомендуется считать адгезионную добавку эффективной по критерию оказываемого влияния на устойчивость асфальтобетона к колееобразованию, если глубина колеи такого асфальтобетона будет не выше, чем асфальтобетона с битумом без добавок.

5.1.1 Адгезию вяжущего к минеральным материалам оценивают методом "перекатывания в бутылке".

5.1.2 Адгезию вяжущего при использовании метода "перекатывания в бутылке" оценивают на основании визуальной оценки степени покрытия вяжущим зерен неуплотненного заполнителя (щебня), обработанного вяжущим, после его механического перемешивания под водой. Заполнитель (щебень) рассеивают по фракциям от 8 до 11,2 мм (от 5,6 до 8 мм или от 6,3 до 10 мм), промывают, высушивают и смешивают с вяжущим до полного, однородного покрытия им зерен. Указанные фракции соответствуют размерам сит с квадратными ячейками, соответствующими требованиям ГОСТ 32703-2014. При испытаниях используют заполнитель, применение которого предполагается для производства асфальтобетонных смесей.

5.1.3 Заполнитель, обработанный вяжущим, свободно раскладывают на металлической пластинке или силиконизированной бумаге, выдерживают не менее 12 ч при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C, а затем разделяют на три образца. Каждый образец помещают в бутылку, заполненную водой. Бутылку закупоривают и помещают в аппарат для перекатывания бутылок. Бутылки перекатывают при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C, а затем разделяют на три образца. Каждый образец помещают в бутылку, заполненную водой. Бутылку закупоривают и помещают в аппарат для перекатывания бутылок. Бутылки перекатывают при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C с заданной скоростью. Оценку степени покрытия вяжущим зерен заполнителя выполняют через 6 ч.

5.2.1 Берут не менее 600 г промытого заполнителя, проходящего через сито с отверстием 11,2 мм и остающегося на сите с отверстием 8 мм.

5.2.2 Заполнитель помещают в сушильный шкаф с принудительной циркуляцией воздуха, установив температуру (110 +/- 5) °C, и сушат до достижения постоянной массы. Далее порцию заполнителя массой (510 +/- 2) г помещают в чашку для смешивания.

5.2.3 Заполнитель разогревают в чашке для смешивания до температуры смешивания по ГОСТ Р 58401.13-2019, ГОСТ Р 58406.1-2020, ГОСТ Р 58406.2-2020, поместив ее в сушильный шкаф с принудительной циркуляцией воздуха, установленный на температуру смешивания +/- 5 °C, и поддерживают эту температуру в течение 3 ч.

5.2.4 Вяжущее нагревают до температуры смешивания по ГОСТ Р 58401.13-2019, ГОСТ Р 58406.1-2020, ГОСТ Р 58406.2-2020, поместив емкость с вяжущим в сушильный шкаф с принудительной циркуляцией воздуха, установленный на температуру смешивания +/- 5 °C, и поддерживают температуру в течение (3 +/- 1) ч.

5.2.5 Если в вяжущее вводится жидкая адгезионная добавка, ее следует добавлять в образец битума массой не менее 100 г, подогретый до температуры смешивания, затем осторожно перемешать вяжущее и адгезионную добавку. Приготовленное модифицированное вяжущее смешивают с заполнителем.

Примечание - При необходимости определения термической устойчивости адгезионной добавки смешивать заполнитель с вяжущим непосредственно после введения адгезионной добавки не нужно.

5.2.6 В случае применения заполнителя фракции от 8 до 11 мм к нему добавляют вяжущее в количестве (16,0 +/- 0,2) г, для фракций от 6 до 10 мм - (17,0 +/- 0,2) г вяжущего, для фракций от 5 до 8 мм - (18,0 +/- 0,2) г вяжущего. Смесь помещают в чашку для смешивания.

5.2.7 Заполнитель интенсивно перемешивают с вяжущим шпателем до получения массы с однородным покрытием. Пинцетом удаляют смешанный материал, который не был полностью (100%) покрыт вяжущим. Образование любого покрытия (тонкого, полупрозрачного, коричневого оттенка) на поверхности зерен заполнителя считается полным покрытием.

5.2.8 Высыпают смешанный материал на плоскую металлическую пластину или силиконизированную бумагу, избегая образования комков заполнителя, обработанного вяжущим, и свободно распределяют материал по поверхности в виде отдельных зерен.

5.2.9 Смешанный материал выдерживают от 12 до 64 ч при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C. Материал должен быть защищен от воздействия прямых солнечных лучей и попадания пыли.

Смешанный материал делится на три части массой (150 +/- 2) г каждая.

5.2.10 Для испытаний используют бутылку из боросиликатного стекла, имеющую высокую износостойкость. Вместимость бутылки (500 +/- 20) мл, диаметр (80 +/- 10) мм, высота (175 +/- 10) мм. Высота цилиндрической части бутылки (110 +/- 10) мм (рисунок 1). Внутренний диаметр горлышка бутылки (30 +/- 5) мм, закупоривается водонепроницаемой крышкой.

5.2.11 Бутылки с минеральным материалом для испытаний наполняют до 50% объема дистиллированной или деионизированной водой, имеющей температуру (5 +/- 2) °C.

Порцию образца массой (150 +/- 2) г перекладывают в каждую бутылку по одному зерну. Бутылку заполняют дистиллированной или деионизированной водой до уровня утолщения бутылки.

В каждую бутылку вставляют стеклянную палочку диаметром (6 +/- 1) мм, как показано на рисунке 1, и плотно закручивают крышкой. Стеклянная палочка с резиновой трубкой должна быть зафиксирована между дном бутылки и крышкой.

Примечание - Во избежание образования комков бутылку незамедлительно помещают в аппарат для вращения бутылок.

5.3.1 Аппарат для вращения бутылок должен обеспечивать одновременное вращение трех и более бутылок в горизонтальном положении. Скорость вращения должна регулироваться и обеспечивать достижение двух скоростей: 40 мин^-1 и 60 мин^-1 с точностью +/- 10%.

5.3.2 Для проведения испытания устанавливают следующую скорость вращения:

- для вяжущих с глубиной проникания иглы более 100 x 10^-1 мм при температуре (20 +/- 5) °C - 40 мин^-1 +/- 10%;

- для более вязких вяжущих с глубиной проникания иглы меньшей или равной 100 x 10^-1 мм, а также при использовании адгезионных добавок, улучшающих адгезию, и модифицированного вяжущего при температуре (20 +/- 5) °C скорость вращения должна составлять 60 мин^-1 +/- 10%.

5.3.3 Бутылки помещают в аппарат для вращения бутылок и начинают вращение.

Испытание проводят при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C, избегая воздействия прямых солнечных лучей. На момент начала испытания вода в бутылках должна иметь температуру (5 +/- 2) °C. Через (360 +/- 15) мин вращения аппарат для вращения бутылок останавливают, воду сливают.

5.3.4 Зерна заполнителя высыпают из бутылки в чашку для испытаний и заливают свежей дистиллированной водой так, чтобы она полностью покрыла заполнитель. Чашку для испытаний помещают на белую поверхность.

5.3.5 Проводят визуальную оценку степени покрытия вяжущим зерен заполнителя, округляя до 5%. Наличие любого покрытия (тонкого, коричневого, полупрозрачного оттенка) на поверхности зерен заполнителя считается полным покрытием.

Примечание - Если после (360 +/- 15) мин вращения отслаивания битумной пленки не произошло, процедуру испытания можно продолжать до получения результатов через 24, 48, 96 и 168 ч.

5.3.6 При выявлении комкования заполнителя, превышающего 10% от общего количества зерен заполнителя, результаты испытаний аннулируют.

5.3.7 Рассчитывают среднее значение результатов степени покрытия зерен заполнителя битумом, зафиксированных каждым оператором для трех порций образца (трех бутылок), с округлением до 5%.

Достигаемая точность может зависеть от уровня полученных результатов, т.к. результаты, близкие к 0 или 100, легче поддаются визуальной оценке, чем результаты из диапазона средних значений, между 25% и 75%.

Стабильность свойств вяжущих рекомендуется определять по изменению показателей их физико-механических свойств - глубине проникания иглы и растяжимости при 13 °C, а также адгезии к минеральным материалам после прогрева в течение 24 ч при температуре 163 °C.

Глубину проникания иглы вяжущего определяют согласно ГОСТ 33136-2014.

Сущность метода заключается в определении максимальной длины, на которую может растянуться без разрыва вяжущее, залитое в специальную форму, раздвигаемую с постоянной скоростью при заданной температуре.

При определении растяжимости вяжущего применяют:

- дуктилометр со скоростью салазок 5 см/мин;

- формы латунные для битума - "восьмерки" по ГОСТ 33138-2014;

- термометр ртутный стеклянный по ГОСТ 28498-90 с интервалом измеряемых температур от 0 до 50 °C с ценой деления шкалы 0,5 °C;

- нож для среза битума с прямым лезвием;

- сито с металлической сеткой N 07 по ГОСТ 6613-86;

- пластинку полированную металлическую или термостойкую стеклянную;

- тальк;

- глицерин по ГОСТ 6823-2017 или по ГОСТ 6259-75.

Перед испытанием вяжущее при наличии влаги обезвоживают осторожным нагреванием без перегрева до температуры на (90 +/- 10) °C выше температуры размягчения, но не выше 160 °C при помешивании стеклянной палочкой. Обезвоженное и расплавленное до подвижного состояния вяжущее процеживают через металлическое сито и тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха.

Полированную металлическую или стеклянную пластинку и внутренние боковые стенки вкладышей "восьмерки" покрывают смесью талька с глицерином в соотношении (1:3). Затем собирают форму на пластинке.

Вяжущее, подготовленное согласно пункту 6.3.3, расплавляют и наливают в три формы тонкой струей от одного конца формы до другого, пока она не наполнится выше краев. Залитое в форму вяжущее оставляют охлаждаться на воздухе в течение (35 +/- 5) мин при комнатной температуре, но не ниже 18 °C, а затем гладко срезают излишек вяжущего горячим острым ножом от середины к краям так, чтобы вяжущее заполняло формы вровень с их краями.

Формы с вяжущим, не снимая с пластинки, помещают в водяную баню, объем воды в которой должен быть не менее 10 дм³ (можно использовать ванну дуктилометра). Высота слоя воды над вяжущим должна быть не менее 25 мм; в ванне поддерживают температуру испытания (13,0 +/- 0,5) °C, добавляя горячую или холодную воду.

По истечении 1 ч формы с вяжущим вынимают из воды, снимают с пластинки и закрепляют в дуктилометре, для чего кольца зажимов формы надевают на штифты, находящиеся на салазках и на стойке дуктилометра. После этого снимают боковые части форм. Если образцы выдерживались не в дуктилометре, а в другой ванне, то прежде чем переносить их в дуктилометр, его также наполняют водой, имеющей температуру испытания, в таком количестве, чтобы вода покрывала штифты не менее чем на 25 мм. После того как температура воды в дуктилометре установится (13,0 +/- 0,5) °C, включают мотор дуктилометра и наблюдают за растяжением вяжущего.

Скорость растяжения при испытаниях должна быть 5 см/мин.

За растяжимость вяжущего принимают длину нити битума в сантиметрах, отмеченную указателем в момент ее разрыва. Для каждого образца проводят три определения. За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение трех параллельных испытаний.

При растяжимости до 10 см результат округляют до 0,1 см, при большем значении - до целого числа.

При определении стабильности свойств вяжущих по изменению адгезии к минеральным материалам адгезию определяют согласно разделу 5. Используют вяжущее, разогретое до рабочей температуры без длительного термостатирования, и это же вяжущее после прогрева в течение 24 ч при температуре 163 °C.

7.1 Сущность метода заключается в определении отношения предела прочности при непрямом растяжении серии образцов после воздействия воды и цикла "замораживание-оттаивание" и предела прочности при непрямом растяжении серии образцов, выдержанных на воздухе при температуре (22 +/- 3) °C.

7.2 После определения отношения предела прочности при непрямом растяжении по поверхности разлома визуально оценивают степень адгезии битума с минеральной частью смеси.

7.3 Испытание проводят в соответствии с ГОСТ Р 58401.18-2019.

8.1 Чувствительность асфальтобетонных материалов к деформации оценивают по величине колеи, возникающей в результате многократного воздействия нагруженного колеса при постоянной температуре.

8.2 Установка для определения глубины колеи состоит из нагруженного колеса, которое перемещается по образцу, прикрепленному к столу. Колесо над столом движется возвратно-поступательно, создавая условия для возникновения колеи на поверхности испытуемого образца. Допускается возвратно-поступательное движение столика под колесом для возникновения колеи на поверхности образца.

8.3 Испытания проводят на образцах, приготовленных в лаборатории или отобранных из асфальтобетонного покрытия.

8.4 Измеряют толщину образца в четырех взаимно перпендикулярных точках. Четыре измерения не должны отличаться друг от друга более чем на 5%. Записывают среднее арифметическое из этих четырех значений как толщину испытуемого образца. Испытание нужно проводить по меньшей мере на двух образцах.

8.5 Перед началом испытания испытуемые образцы помещают в воду при заданной температуре, поддерживаемой с точностью +/- 1 °C, и термостатируют в течение не менее 2 ч.

8.6 Температура испытаний должна быть 40 °C для образцов на битумах марок БНД 35/50, БНД 50/70, БНД 70/100, БНД 100/130. Для образцов на других вяжущих температура испытаний должна быть на 10 °C ниже температуры размягчения вяжущего, но не более 60 °C.

8.7 Далее испытательную установку приводят в действие. Испытание продолжают в течение 10 000 циклов нагрузки (20 000 прокатываний колеса) или до образования глубины колеи на одном из испытуемых образцов, равной 15 мм.

8.8 Для каждого образца фиксируют:

- его среднюю плотность перед началом испытаний;

- температуру, при которой проводилось испытание;

- его среднюю толщину до испытаний;

- угол наклона кривой увеличения колееобразования;

- среднюю относительную глубину колеи после 10 000 циклов нагрузки;

- среднюю глубину колеи после 10 000 циклов нагрузки.

9.1 В зависимости от влияния адгезионных добавок на адгезию вяжущих к минеральным материалам, сохранение стабильности свойств во времени, эксплуатационные характеристики асфальтобетона добавки классифицируют на эффективные и неэффективные по каждому показателю.

Добавки, классифицируемые как эффективные (см. разделы 5, 6, 7), могут быть использованы в составе асфальтобетонной смеси. Если установлено, что адгезионная добавка по какому-либо критерию неэффективна, то необходимо подобрать добавку, соответствующую указанным критериям эффективности.

Руководитель организации-разработчика

АНО "НИИ ТСК"

Генеральный директор ________________________ Е.Н.Симчук