МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ РСФСР

Утверждено

Министерством строительства

и эксплуатации автомобильных

дорог РСФСР

8 июля 1976 г.

ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ БИТУМНЫХ ШЛАМОВ
ДЛЯ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТНЫХ СЛОЕВ
НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

ВСН 27-76

Минавтодор РСФСР

МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1977

Технические указания по применению битумных шламов для устройства защитных слоев на автомобильных дорогах. ВСН 27-76. Министерство строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР. М., «Транспорт», 1977.

В настоящих Технических указаниях рассмотрены вопросы проектирования, приготовления, применения и оценки качества пастовых и анионных битумных шламов. Катионные шламы в настоящем документе не рассматриваются.

Битумные шламы являются разновидностью эмульсионно-минеральных смесей, отличающихся жидкой консистенцией, благодаря которой они легко распределяются тонким слоем по поверхности покрытия и могут частично или полностью проникать в его поры. Это позволяет применять их для устройства практически водонепроницаемых и достаточно износостойких защитных слоев на проезжей части и обочинах автомобильных дорог. При необходимости защитным слоям из битумных шламов может быть придана требуемая шероховатость.

Технические указания разработаны в Гипродорнии взамен «Временных технических указаний по применению дорожных литых эмульсионно-минеральных смесей (битумных шламов) для устройства защитных слоев при строительстве и ремонте автомобильных дорог» ВСН 14-73 на основе исследований, проведенных Гипродорнии и его филиалами в 1973 - 1975 гг., а также обобщения отечественного и зарубежного опыта применения битумных шламов.

Технические указания составлены канд. техн. наук Г.С. Бахрахом (научный руководитель работы) и инж. Л.Г. Паниной (ответственный исполнитель). В написании отдельных разделов принимали участие: канд. техн. наук Л.А. Горелышева (п. 3, 4.2) и п. 1, 2 приложения 1; инж. Н.А. Вайнберг, канд. техн. наук В.П. Сорока и инж. В.П. Гомонов (приложение 5); канд. техн. наук Т.Г. Ямпольская (приложение 7); инж. Б.Н. Уткин (п. 7).

В проведении исследований и обобщении имеющегося опыта, результаты которых нашли отражение в настоящем документе, принимали участие: Г.С. Бахрах, Л.Г. Панина, Л.А. Горелышева, Л.В. Гладкова, В.П. Гомонов, В.М. Карамышева и С.М. Акиншин (Гипродорнии), П.П. Давыдова и Б.Д. Волкова (Ростовский филиал Гипродорнии), В.П. Леонтьев в Н.Г. Ехлакова (Свердловский филиал Гипродорнии).

Большую помощь в обобщении опыта дорожных подразделений Главдорюга оказал инж. В.А. Раков. При составлении указаний учтены опыт и замечания производственных Главков Минавтодора РСФСР и его подразделений: Ставропольавтодора, Волгоградавтодора, Краснодаравтодора, Белгородавтодора, Астраханьавтодора, Челябинскавтодора, Омскавтодора, Курганавтодора, Кемеровавтодора, Свердловскавтодора, а также Росдороргтехстроя.

Научный консультант работы д-р техн. наук проф. И.М. Руденская.

Общее редактирование выполнено канд. техн. наук А.В. Михайловым.

Ил. 22, табл. 23.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Настоящие Технические указания распространяются на производство работ по устройству защитных слоев на автомобильных дорогах с применением пастовых и анионных битумных шламов.

1.1. Классификация

1.1.1. Битумным шламом называют эмульсионно-минеральную смесь литой консистенции, состоящую из песка, минерального порошка, эмульгатора, воды и дисперсного битума.

1.1.2. По виду применяемого эмульгатора различают пастовые, анионные и катионные шламы. Пастовые шламы содержат битумную пасту, образованную диспергированным в воде битумом и твердым эмульгатором. Анионные шламы содержат битумную эмульсию, образованную диспергированным в воде битумом и анионактивным эмульгатором. Катионные шламы содержат битумную эмульсию, образованную диспергированным в воде битумом и катионактивным эмульгатором.

1.1.3. По скорости распада эмульсий в смесях их подразделяют на медленно-, средне- и быстрораспадающиеся. К медленнораспадающимся относятся анионные шламы, в которых эмульсия распадается не ранее чем через 2 ч. К среднераспадающимся относятся анионные шламы, в которых эмульсия распадается через 1 - 2 ч. К быстрораспадающимся относятся катионные и анионные шламы, в которых эмульсия распадается не позднее, чем через 30 мин.

1.1.4. По скорости возвращения битуму клеющих свойств смеси подразделяются на быстро- и медленнотвердеющие. К быстротвердеющим, которые затвердевают сразу после распада эмульсии, относятся катионные шламы. К медленнотвердеющим, которые затвердевают по мере испарения воды, относятся пастовые и анионные шламы.

1.1.5. По виду и содержанию зерен крупнее 1,25 мм в % по массе в 100 % минеральной части смеси подразделяют на типы А, Б, В и Г. Тип А - песчаная крупнозернистая, содержащая дробленый песок или его смесь с природным, в том числе зерна крупнее 1,25 мм - не менее 40 %. Тип Б - песчаная крупно- и среднезернистая, содержащая природный песок, в том числе зерна крупнее 1,25 мм - 20 - 39 %. Тип В - песчаная мелкозернистая, содержащая природный песок, в том числе зерна крупнее 1,25 мм - менее 20 %. Тип Г - мастичная, не содержащая песка.

1.1.6. По структуре высохшего неуплотненного материала смеси подразделяют на малопористые (М), среднепористые (С) и пористые (П). К малопористым относятся смеси, образующие материал с остаточной пористостью менее 20 %. К среднепористым относятся смеси, образующие материал с остаточной пористостью от 20 до 25 %. К пористым относятся смеси, образующие материал с остаточной пористостью более 25 %.

1.1.7. По технологии приготовления различают смеси, получаемые одностадийным и двустадийным способом. По одностадийному способу получают пастовые шламы путем интенсивного принудительного перемешивания одновременно всех компонентов смеси, включая битум, в мешалках циклического действия со скоростью вращения лопастей более 60 об/мин, минуя стадию приготовления пасты.

По двустадийному способу получения пастовых шламов вначале готовят пасту в мешалках циклического действия со скоростью вращения лопастей более 30 об/мин, а затем шлам в тех же мешалках или в мешалках с принудительным или свободным перемешиванием со скоростью вращения лопастей или барабана не менее 20 об/мин.

При двустадийном совмещенном способе пасту и шлам готовят последовательно в одной и той же мешалке. При двустадийном раздельном способе пасту и шлам готовят в разных мешалках или в одной и той же мешалке, но с перегрузкой пасты в промежуточную емкость. Анионные шламы готовят по двустадийному раздельному способу. Вначале готовят эмульсию на специальных базах или в специальных цехах, а затем - шлам по двустадийному способу.

1.2. Область и условия применения битумных шламов

1.2.1. Битумные шламы применяют для устройства защитных слоев: замыкающих, заполняющих и закупорочных на автомобильных дорогах, не требующих усиления проезжей части.

1.2.2. Замыкающие слои (слои износа) толщиной 3 - 8 мм (в уплотненном состоянии) устраивают путем укладки жидкой смеси на обрабатываемую поверхность покрытий дорог с интенсивностью движения не более 3000 авт./сут (рис. 1, а). Замыкающие слои предусматривают на покрытиях с закрытой поверхностью (асфальто- и цементобетонных, черно- и белощебеночных) с целью: возобновления изношенной части старых покрытий; предотвращения проникания атмосферной влаги в обрабатываемое покрытие (с повышенной против допустимой пористостью); ликвидации повреждений в виде выкрашивания как отдельных щебенок, так и растворной части; повышения сцепных свойств обрабатываемого покрытия; улучшения эстетического вида покрытия.

1.2.3. Если требуется возобновить изношенную часть старого покрытия более чем на 8 мм, то обработку выполняют в два или несколько слоев (рис. 1, б).

1.2.4. Заполняющие слои износа устраивают путем укладки жидкой смеси вровень с обрабатываемой поверхностью покрытий дорог с любой интенсивностью движения (рис. 1, а). При этом смесь заполняет имеющиеся на поверхности углубления и крупные поры.

Заполняющие слои (рис. 1, в, д, з) предусматривают на покрытиях с открытой поверхностью и замкнутыми порами (на поверхностной обработке с применением горячего битума или эмульсии и щебня, на асфальто- и цементобетонных покрытиях с шелушащейся поверхностью и др.) с целью: увеличения износостойкости; закрепления щебенок в поверхностном слое; возобновления растворной части; возобновления или увеличения первоначальных сцепных свойств.

Рис. 1. Типы защитных слоев из битумных шламов:

а, б - одно- и двухслойные замыкающие слои (износа); в - заполняющий слой (износа); г - закупорочный слой; д - з - комбинированные слои;

1 - замыкающий слой толщиной 3 - 8 мм; 2 - обрабатываемое покрытие с закрытой поверхностью; 3 - заполняющий или закупорочный слой; 4 - обрабатываемое покрытие с открытой поверхностью и замкнутыми порами; 5 - обрабатываемое покрытие с открытой поверхностью и сквозными порами; 6 - поверхностная обработка с применением горячего битума или эмульсии и щебня; 7 - черный и белый щебень, втапливаемый в замыкающий слой

1.2.5. Закупорочные (водоупорные) слои (рис. 1, г) предусматривают на покрытиях и обочинах с открытой поверхностью и со сквозными порами (черно- или белощебеночных, черно- или белогравийных и др.) с целью: предотвращения проникания атмосферной влаги в обрабатываемое покрытие; закрепления щебенок в поверхностном слое.

1.2.6. В зависимости от назначения поверхностной обработки и состояния обрабатываемой поверхности наряду с одиночными защитными слоями устраивают комбинированные слои.

1.2.6.1. Комбинированные слои, сочетающие заполняющий или закупорочный слой и замыкающий слой (рис. 1, д), предусматривают на дорогах с интенсивностью движения не более 3000 авт./сут, когда наряду с необходимостью проведения одного или нескольких мероприятий по п. 1.2.4 требуется также возобновить изношенную часть старого покрытия или улучшить его эстетический вид.

1.2.6.2. Комбинированные слои, сочетающие поверхностную обработку (с применением горячего битума или эмульсии и щебня) и заполняющий слой (рис. 1, е) или сочетающие замыкающий слой и втапливаемый в него черный или белый щебень (рис. 1, ж), предусматривают с теми же целями, что и замыкающие слои по п. 1.2.2, но на дорогах с интенсивностью движения более 3000 авт./сут и при более высоких требованиях к сцепным свойствам покрытия (коэффициент сцепления j > 50).

1.2.6.3. Комбинированные слои, сочетающие заполняющий или закупорочный слой, замыкающий слой и втапливаемый в него черный или белый щебень (рис. 1, з), предусматривают в тех же случаях, что и комбинированные слои по п. 1.2.6.1, но на дорогах с интенсивностью движения более 3000 авт./сут и при более высоких требованиях к сцепным свойствам покрытия (j > 50).

Последние два типа комбинированных слоев устраивают: тип 1.2.6.2 (рис. 1, е) вместо замыкающих слоев по п. 1.2.2 и тип 1.2.6.3 вместо комбинированных слоев по п. 1.2.6.1, когда из-за недостатка или отсутствия дробленого песка не удается достичь требуемых сцепных свойств покрытия.

1.2.7. При наличии повреждений, связанных с потерей прочности дорожной одежды (трещины, просадки и др.), устройство защитных слоев может замедлить, но не предотвратить дальнейшее ее разрушение.

1.2.8. Замыкающие слои из битумных шламов повторяют все неровности обрабатываемого покрытия и потому не применяются в качестве выравнивающих слоев.

1.2.9. Тип защитного слоя и смеси для его устройства в зависимости от вида и состояния обрабатываемого покрытия с учетом интенсивности и условий движения рекомендуется выбирать в соответствии с табл. 1.

Таблица 1

Рекомендуемые типы защитных слоев и смесей для их устройства с учетом характеристики обрабатываемого покрытия, интенсивности и условий движения

^* При интенсивности движения менее 3000 авт./сут.

Примечания. 1. Условия движения и значения коэффициентов сцепления шин автомобилей с увлажненной поверхностью покрытия при скорости 60 км/ч (j) приняты в соответствии со СНиП II-Д.5-72 (табл. 27).

2. А, Б, В, Г - типы смесей по п. 1.1.5, а М, С, П - соответственно малопористые, среднепористые и пористые смеси по п. 1.1.6.

3. В числителе приведены типы смесей для верхнего, а в знаменателе - для нижнего слоев двухслойных обработок по п. 1.2.3 и 1.2.6.

Учитывая необходимость получения близких по значению показателей физико-механических свойств материала для замыкающих и заполняющих слоев покрытий, подверженных различной степени уплотнения, тип смеси назначают в зависимости от интенсивности движения:

Интенсивность движения, авт./сут............ > 1000 - 3000          200 - 1000       < 200

Тип смеси..................................................... П или С                   С или М          М

Смеси типа П для интенсивности движения 1000 - 3000 авт./сут и типа С для интенсивности 200 - 1000 авт./сут позволяют получить более высокий коэффициент сцепления колеса с покрытием, чем смеси типов С и М соответственно.

1.2.10. Защитные слои с применением битумных шламов устраивают на покрытиях и обочинах дорог во II - V дорожно-климатических зонах (по СНиП II-Д.5-72) при благоприятных погодных условиях в период формирования слоя (отсутствие дождей, средняя температура воздуха не ниже +10 °С).

1.2.11. При устройстве защитных слоев на обочинах необходимо наносить краевую линию в соответствии с «Указаниями по разметке автомобильных дорог» (ВСН 23-75) Минавтодора РСФСР.

2. ТРЕБОВАНИЯ К БИТУМНЫМ ШЛАМАМ

2.1. Показатели свойств битумных шламов, предназначенных для устройства замыкающих и заполняющих слоев, должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 2, за исключением п. 2.2 этой таблицы.

2.2. Показатели свойств битумных шламов, предназначенных для устройства закупорочных или нижних слоев двухслойных или комбинированных обработок, должны удовлетворять только пп. 1.1; 1.2; 2.1; 2.2 и 2.3 требований табл. 2.

3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ, ПРИМЕНЯЕМЫМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БИТУМНЫХ ШЛАМОВ

3.1. Битумы и разжижители

3.1.1. Для приготовления битумных шламов применяют нефтяные дорожные вязкие битумы по ГОСТ 22245-76 марок БНД-60/90, БНД-90/130 и БНД-130/200 во II и III дорожно-климатических зонах и марок БНД-40/60, БНД-60/90 и БНД-90/130 в IV и V дорожно-климатических зонах (см. п. 1 приложения 3).

Таблица 2

Требования к битумным шламам

^* При устройстве замыкающих слоев принимаются значения, близкие к нижнему, а при устройстве закупорочных слоев - близкие к верхнему пределу показателей свойств.

3.1.2. Разрешается применять нефтяные строительные битумы по ГОСТ 6617-56 при условии разжижения их до марок, указанных в п. 3.1.1.

3.1.3. Для нефтяных, дорожных и строительных битумов в качестве разжижителей применяют жидкие битумы по ГОСТ 11955-74 (см. п. 2 приложения 3), каменноугольное масло по ГОСТ 2770-59 (см. п. 3 приложения 3), мазуты по ГОСТ 10565-75, каменноугольные дегти по ГОСТ 4641-74 (см. п. 4 приложения 3), вяжущие нефтяные по ТУ 38001200-74 Миннефтехимпрома СССР (см. п. 5 приложения 3) и гудроны, отвечающие техническим требованиям Гипродорнии [«Технические указания по применению нефтяных гудронов (остаточных битумов) в дорожном строительстве», Гипродорнии, Минавтодор РСФСР, Москва, 1975], моторное топливо по ГОСТ 1667-68, экстракты селективной очистки масел.

Ориентировочное количество разжижителя для получения битума заданной вязкости приведено в п. 6 приложения 3.

3.2. Песок

3.2.1. Для приготовления битумных шламов применяют природные или дробленые пески, фракционированные или нефракционированные, отвечающие требованиям ГОСТ 8736-67.

3.2.2. Дробленый песок получают из изверженных, метаморфических и осадочных некарбонатных горных пород не ниже марки «800» по ГОСТ 8267-75 или из гравия с показателем дробимости не выше Др-8 по ГОСТ 8268-74.

Содержание в песке зерен крупнее 1,25 мм должно быть не менее 50 % по массе. Наличие в песке зерен крупнее 10 мм не должно превышать 0,5 % по массе, а зерен размером от 5 до 10 мм - 5 % по массе.

3.2.3. При устройстве слоев износа на дорогах с интенсивностью движения более 2000 авт./сут следует применять дробленые пески, полученные из изверженных, метаморфических и осадочных некарбонатных горных пород не ниже марки «1000», а также из гравия с показателем дробимости не выше Др-8.

3.2.4. Если в состав битумного шлама входит известь, то количество пылевидных, глинистых и илистых частиц в песке, определяемых отмучиванием, не должно превышать 5 % по массе, в том числе содержание глины не более 1,5 % по массе.

3.3. Минеральный порошок

3.3.1. Минеральные порошки, применяемые в качестве заполнителя, должны отвечать требованиям ГОСТ 16557-71 (см. п. 7 приложения 3).

Применение активированных минеральных порошков не допускается.

3.3.2. В случае применения порошкообразных отходов промышленности они должны отвечать требованиям табл. 15 ГОСТ 9128-76 (см. п. 8 приложения 3).

3.4. Эмульгаторы. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) и другие добавки

3.4.1. Минеральные порошки, применяемые в качестве эмульгаторов для паст, делят на собственно эмульгаторы и порошки-носители.

3.4.2. К собственно эмульгаторам относят порошки, проходящие через сито 1,25 мм (100 %), имеющие активность не менее 10 мг CaO + MgO на 1 мл водной вытяжки эмульгатора, что составляет 20 % по массе CaO + MgO в пересчете на сухое вещество. Указанным требованиям могут отвечать такие порошки, как известь молотая негашеная, известь-пушонка, фильтрпрессная грязь (свежая), некоторые известняковые минеральные порошки и порошкообразные отходы промышленности и др.

3.4.3. Активность порошка определяют методом титрования его водной вытяжки соляной кислотой (по п. 1.2 - 1.4 приложения 1).

3.4.4. К порошкам-носителям относят порошки, содержащие не менее 60 % по массе частиц мельче 0,071 мм, имеющие активность менее 10 мг/мл. Указанным требованиям могут отвечать известняковые порошки, известь-пушонка ниже II сорта, фильтрпрессная грязь лежалая, порошки асбестового происхождения, порошкообразные отходы промышленности, отходы от дробления некарбонатных пород, золы уноса ТЭС и др.

3.4.5. Порошки-носители могут применяться в качестве эмульгатора для паст, как правило, в присутствии активаторов.

3.4.6. К активаторам относят вещества, повышающие активность порошка-носителя. В качестве активаторов могут применяться собственно эмульгаторы по п. 3.4.2 и некоторые ПАВ как анионного, так и катионного типа, указанные в ВСН 59-68 Минтрансстроя СССР.

3.4.7. При применении в качестве активатора собственно эмульгатора его минимальное содержание в смеси с порошком-носителем должно обеспечить требования, предъявляемые к собственно эмульгаторам (см. п. 3.4.2). Пригодность того или иного ПАВ в качестве активатора проверяют экспериментально при приготовлении паст или смесей (см. п. 1 приложения 2).

3.4.8. Наряду с применением ПАВ в качестве активаторов по п. 3.4.6 их назначают: для повышения дисперсности битума в пастах или смесях; для улучшения при необходимости сцепления битума с поверхностью минерального материала; для сокращения времени высыхания и формирования защитного слоя; для уменьшения расхода порошкообразных эмульгаторов.

3.4.9. Выбор ПАВ и его расход определяются назначением добавки, свойствами применяемого битума и минеральных материалов, а также способом и временем производства работ. Эффективность добавки в каждом конкретном случае проверяется экспериментально по свойствам смесей.

3.4.10. Если в пастовых шламах эмульгаторы по п. 3.4.2 не обеспечивают необходимого сцепления битума с поверхностью минерального материала (низкие показатели водоустойчивости по табл. 2), то добавляются активаторы с активностью более высокой, чем у используемых в данной смеси, или ПАВ, или сочетание указанных активаторов с ПАВ.

3.4.11. В анионные шламы для обеспечения необходимого сцепления битума с поверхностью минеральных материалов следует вводить активаторы, являющиеся одновременно собственно эмульгаторами для пастовых шламов по п. 3.4.2.

3.4.12. Увеличение подвижности смесей и сокращение времени их высыхания одновременно с улучшением отдельных физико-механических свойств достигаются путем введения добавок гидравлических вяжущих (извести гидравлической по ГОСТ 9179-70, портландцемента по ГОСТ 10178-62, сланцевой золы и т.д.). Во избежание получения скользкого покрытия количество добавок в составе сухой смеси не должно превышать 2 % по массе.

3.5. Вода

3.5.1. Для приготовления битумных шламов применяют питьевую воду любой жесткости.

3.5.2. Не допускается применять сточные, болотные и соленые (морские) воды.

3.6. Паста

3.6.1. При приготовлении смесей по двустадийному способу паста должна отвечать требованиям, приведенным в табл. 3.

Таблица 3

Требования к битумным пастам

3.7. Эмульсия

3.7.1. Для приготовления анионных медленно- и среднераспадающихся шламов рекомендуется применять дорожные медленнораспадающиеся эмульсии прямого типа, отвечающие требованиям ГОСТ 18659-73 (см. п. 9 приложения 3), ВСН 25-63 Минавтошосдора РСФСР и ВСН 140-68 Минтрансстроя СССР.

3.7.2. Допускается применение также быстро- и среднераспадающихся эмульсий при условии введения стабилизаторов (например, триполифосфата натрия, жидкого стекла и др.) в количестве 1,5 - 2 % по отношению к массе эмульсии. В этом случае необходимо тщательно проверять свойства получаемых смесей, особенно их водоустойчивость.

При введении стабилизаторов необходимо следить, чтобы распад эмульсии на портландцементе был не менее 10 мин.

3.7.3. Наряду с требованиями, изложенными в п. 9 приложения 3, необходимо определять скорость распада эмульсии в шламах (по п. 3.2 - 3.6 приложения 1).

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА

4.1. Выбор материалов для приготовления смесей

4.1.1. Для приготовления смесей выбирают компоненты в соответствии с типом смеси и имеющимися в наличии материалами с учетом требований к ним по п. 3.

4.1.2. При проектировании смесей типа А содержание частиц крупнее 1,25 мм рекомендуется принимать не менее 40 % по массе (в том числе дробленых зерен не менее 30 %) в 100 % сухой смеси¹ (включая битум).

¹ В дальнейшем под cyxoй смесью подразумевается смесь минерального материала и битума без воды.

4.1.3. При проектировании смесей типа Б содержание частиц крупнее 1,25 мм рекомендуется принимать не менее 20 % по массе в 100 % сухой смеси.

4.2. Расчет количественного соотношения компонентов смеси

Сухая смесь

4.2.1. Для выбранного типа смеси по табл. 4 назначают: коэффициент содержания битума К₁, представляющий собой отношение количества битума (% по массе), приходящегося на частицы мельче 0,071 мм к количеству этих же частиц в 100 % сухой смеси, количество асфальтового вяжущего вещества ABB (% по массе), представляющего собой смесь битума и частиц мельче 0,071 мм в 100 % сухой смеси.

Таблица 4

Ориентировочные данные для расчета состава битумных шламов

Примечание. При применении малопористых смесей для устройства закупорочных слоев значение K₁ следует увеличить на 50 % и содержание ABB на 30 % по отношению к рекомендуемому.

Первоначально назначают минимальное из указанных в табл. 4 значений ABB и три значения К₁, включая минимальное и максимальное.

4.2.2. Рассчитывают содержание частиц мельче 0,071 мм М_ш и битума Б_ш (в % по массе) в 100 % сухой смеси для трех составов с разным К₁ по формулам¹

                                                    (1)

Б_ш = АВВ - М_ш.                                                       (2)

¹ При выводе этих формул считали, что содержание битума в шламе Б_ш слагается из части битума, приходящегося на зерна мельче 0,071 мм М_ш, и части, приходящейся на зерна песка (крупнее 0,071 мм), принимаемой равной 0,05П или 0,05 (100 - ABB), где П - содержание песка (в % по массе).

4.2.3. Рассчитывают содержание песка (в % по массе) в 100 % сухой смеси по формуле

                                            (3)

где М_мп и М_п - содержание частиц мельче 0,071 мм в 100 % соответственно минерального порошка и песка, % по массе.

Если П + Б_ш превышает 90 %, т.е. на долю минерального порошка и эмульгатора остается менее 4 %, то песок из-за высокого содержания в нем зерен мельче 0,071 мм не пригоден для приготовления шлама.

4.2.4. Рассчитывают содержание минерального порошка МП (в % по массе) в 100 % сухой смеси по формуле

МП = 100 - Б_ш - П.                                                      (4)

4.2.5. Рассчитывают для смеси типа А и Б содержание частиц крупнее 1,25 мм С_к (в % по массе) в 100 % сухой смеси по формуле

                                                         (5)

где С_кп - содержание частиц крупнее 1,25 мм в 100 % песка, % по массе.

4.2.6. Рассчитывают для типа А содержание дробленых зерен крупнее 1,25 мм Др (в % по массе) в 100 % сухой смеси по формуле

                                                        (6)

где Др_п - содержание дробленых зерен крупнее 1,25 мм в песке, % по массе.

4.2.7. При несоответствии содержания С_к и Др требованиям п. 4.1.2 и 4.1.3 корректируют состав за счет применения песка с большим содержанием зерен крупнее 1,25 мм и дробленых зерен.

4.2.8. При приготовлении пастовых шламов по одностадийному или двустадийному совмещенному способу рассчитывают коэффициент содержания битума в пасте К_бп для запроектированной смеси по формуле

                                                             (7)

и сравнивают полученное значение со значением К_бп для применяемого минерального порошка (эмульгатора) по табл. 5.

Если значение К_бп запроектированной смеси превышает минимальное значение по табл. 5, то приготавливают опытные образцы пасты с полученным значением К_бп для проверки возможности применения порошка данного вида в качестве эмульгатора.

4.2.9. Если по п. 4.2.8 при экспериментальном приготовлении пасты произошло расслоение компонентов, необходимо повысить активность порошка путем замены части его активатором по п. 3.4.6 или увеличения содержания активатора в порошках, составленных из порошков-носителей (или порошков эмульгаторов) и активаторов.

Таблица 5

Ориентировочные пределы значений коэффициентов концентрации вяжущего и воды в пасте

Количество порошка-активатора МП_а, добавляемого вместо минерального порошка-носителя (в % по массе) в 100 % сухой смеси, рассчитывают по эмпирической формуле

                                                        (8)

где М_мп и М_п - содержание частиц мельче 0,071 мм в 100 % соответственно минерального порошка (носителя) и порошка-активатора, % по массе;

А_а и А_мп - активность соответственно минерального порошка и порошка активатора, мг/мл определяют по п. 1.2 - 1.4 приложения 1.

Оставшуюся часть порошка-носителя МП_п определяют как разницу между общим содержанием минерального порошка МП и содержанием порошка-активатора МП_а.

Скорректированный состав сухой смеси

П + МП_п + МП_а + Б_ш = 100 %.

4.2.10. Если паста, приготовленная в соответствии со скорректированным составом, не получилась (произошло расслоение компонентов), то вновь увеличивают содержание порошка-активатора в смеси до полной замены им минерального порошка.

Жидкая смесь

4.2.11. Рассчитывают ориентировочное содержание воды в жидкой смеси В_ш (в % по массе) сверх 100 % сухой смеси по формуле

В_ш = (25П + W_мпМП) : 100,                                                (9)

где W_мп - полная влагоемкость минерального порошка в 100 % сухой смеси, % по массе, определяется по эмпирической формуле:

W_мп = (1/g₀ - 1/g_у)100 + 10,                                              (10)

g₀ и g_у - соответственно насыпная объемная масса и плотность минерального порошка.

Полная влагоемкость минерального порошка обычно колеблется от 30 до 80 % по массе в 100 % увлажненного порошка. Значение В_ш уточняют при приготовлении смеси, добиваясь требуемой по табл. 2 консистенции.

4.2.12. Рассчитывают состав жидкой смеси так, чтобы сумма всех компонентов составила 100 %, и получают новые значения содержания всех компонентов смеси, которые обозначены принятыми ранее буквами с индексами «1»:

Б_ш1 + МП₁ + П₁ + В_ш1 = 100 % или с учетом п. 4.2.9,

Б_ш1 + МП_м1 + МП_а1 + П₁ + В_ш1 = 100 %.

Для приготовления смеси рассчитывают содержание смеси, идущей для образования теста перед введением битума.

4.2.13. При приготовлении смеси одностадийным способом содержание воды в тесте В_т (в % по массе) в 100 % жидкой смеси рассчитывают по формуле

                                                (11)

где g₀ и g_у - соответственно насыпная объемная масса и плотность минеральной части смеси.

4.2.14. При приготовлении смеси двустадийным совмещенным способом содержание воды в тесте В_т (в % по массе) в 100 % жидкой смеси рассчитывают по формуле

                                              (12)

где g₀ и g_у - соответственно насыпная объемная масса и плотность минерального порошка.

4.2.15. При приготовлении смеси двустадийным раздельным способом рассчитывают:

а) содержание компонентов пасты (минерального порошка МП_п, битума Б_п, воды В_п) по формулам:

                                                 (13)

Б_п= МП_пК_бп;                                                       (14)

В_п = МП_пК_вп,                                                       (15)

где К_вп - коэффициент общего содержания воды в пасте (принимают нижнее значение для данного минерального порошка по табл. 5);

б) содержание воды в тесте В_т в 100 % пасты по формуле (12) с учетом МП₁ = МП_п;

в) содержание пасты П_ш (в % по массе) в 100 % жидкого шлама - по формуле

                                                          (16)

г) содержание воды пасты В_пш в 100 % жидкой смеси и дополнительное количество воды В_шд по формулам:

                                                         (17)

В_шд = В_ш1 - В_пш.                                                      (18)

4.2.16. Для сокращения трудоемкости лабораторных работ при приготовлении смеси двустадийным раздельным способом все три смеси по п. 4.2.1 приготавливают на пасте одного состава с максимальным из трех выбранных значений К_бп. При этом рассчитывают состав жидкого шлама на пасте с максимальным значением К_бп (см. п. 4.2.15), а для составов с другими значениями К_бп дополнительно определяют содержание (в % по массе) минерального порошка в пасте шлама МП_пш и его добавку DМП в 100 % жидкого шлама по формулам:

                                                          (19)

DМП = МП₁ - МП_пш.                                                   (20)

Таким образом, первый состав шлама выражается формулой

П_ш + П₁ + В_шд = 100 %,

а два других состава - формулой

П_ш + П₁ + DМП + В_шд = 100 %,

причем в каждом составе значения П_ш, П₁ и В_шд разные.

4.2.17. Если при оценке показателей свойств образцов из запроектированных смесей оказалось, что коэффициент водоустойчивости не отвечает требованиям, приведенным в табл. 2, то в состав пасты вводят вместо части минерального порошка добавку активатора МП_ас, например извести пушонки в количестве 1 - 3 % по массе в 100 % сухой смеси.

Содержание активатора МП_аш (в % по массе) в 100 % жидкого шлама определяют по формуле

                                                      (21)

Содержание активатора МП_ап в 100 % пасты определяют по формуле

                                                   (22)

Тогда состав пасты выражается формулой

МП_п + МП_ап + Б_п + В_п = 100 %.

4.2.18. В результате приведенных расчетов получают три состава смесей, отличающихся в сухом состоянии содержанием битума и минерального порошка при одинаковом содержании ABB.

В соответствии с этими составами готовят три смеси по п. 1 приложения 2.

4.2.19. Размеры образцов, их количество и способ изготовления (в зависимости от интенсивности движения) устанавливают по п. 3 приложения 2.

4.2.20. Показатели свойств изготовленных образцов определяют в соответствии с перечнем испытаний по табл. 1 приложения 2.

4.3. Выбор производственного состава

4.3.1. Для смесей, предназначенных для устройства замыкающих слоев и заполняющих слоев однослойных обработок, выбирают состав по трем показателям в твердом уплотненном состоянии: коэффициенту сцепления j, водонасыщению W и износу водонасыщенных под вакуумом образцов-балочек И_в.

Строят графики зависимости этих показателей от содержаний битума, принятых по трем составам сухой смеси.

Выбирают такой состав, который при требуемом значении j для назначенного по табл. 1 защитного слоя обеспечивает значение водонасыщения не ниже требуемого по табл. 2 и минимальный износ.

Показатели свойств для выбранного состава должны отвечать требованиям табл. 2.

4.3.2. Если для выбранного состава значение j отвечает требуемому для защитного слоя, назначенного по табл. 1, а значения одного или нескольких других параметров не отвечают требованиям табл. 2, то увеличивают содержание ABB в смеси на 2 - 5 % и вновь подбирают состав.

4.3.3. Если для выбранного состава значения набухания Н и коэффициента длительной водоустойчивости К_дви не соответствуют требованиям табл. 2, причем увеличение содержания ABB в смеси не дает желаемых результатов, необходимо ввести в смесь активатор по п. 3.4.6 для увеличения сцепления битума с минеральным материалом смеси.

4.3.4. Если для выбранного состава значение j не отвечает требуемому для защитного слоя, назначенному по табл. 1, уменьшают содержание ABB в смеси до предела, при котором остальные параметры отвечают требованиям табл. 2, или назначают комбинированные слои по п. 1.2.6.

4.3.5. Если состав предназначен для замыкающего слоя, укладываемого на покрытие с повышенной пористостью (см. п. 1.2.2), но значение К_п не соответствует, а остальные параметры соответствуют требованиям табл. 2, необходимо предусмотреть подгрунтовку обрабатываемого покрытия битумной пастой или эмульсией.

4.3.6. Для смесей, предназначенных для устройства закупорочных или нижних слоев двухслойных или комбинированных обработок, состав выбирают по двум показателям: водонасыщению W и объемной массе g₀ в сформировавшемся состоянии.

Выбирают состав с максимальной объемной массой при значениях W и К_п, отвечающих требованиям табл. 2. Все остальные показатели свойств выбранного состава должны также отвечать требованиям табл. 2 с учетом п. 2.2.

В противном случае меняют содержание ABB или вводят активаторы.

4.3.7. Для выбранного по п. 4.3.1 или 4.3.6 состава уточняют опытным путем общее содержание воды в шламе, при котором консистенция смеси соответствует требуемой по табл. 2, и с учетом этого окончательно корректируют состав.

Пример расчета состава битумного шлама приведен в приложении 4.