Сопротивление хрупкому излому и стойкость к истиранию

Заполнители, с помощью внутренних сил трения, должны передавать нагрузку от колеса к нижележащим слоям и противостоять истиранию во время движения транспортного средства. Заполнители подвергаются дроблению и абразивному износу при производстве, укладке и уплотнении АГС. Они должны быть твердыми и упругими, чтобы противостоять дроблению, деградации и разрушению при хранении на складе, подаче с завода АГС, укладки на дороге, уплотнении катками, и транспортировке самосвалами.

Наиболее часто используют испытание на истирание по методу Лос-Анжелеса (метод Л-А), для получения желаемых характеристик прочности и трения.

Доступные методы включены в ASTM CI31 для крупных заполнителей меньше чем 1,5 дюйма (38 мм) и ASTM C535 для испытаний заполнителей больше 0,75 дюйма (19 мм) и до максимального размера в 3 дюйма (76 мм) ASTM C131. Испытание выполняют смешиванием 5 000 г заполнителя, смешанного из нескольких фракций, с 6 или 12 стальными шарами, каждый из которых имеет приблизительно 2 дюйма (51 мм) в диаметре и приблизительно 400 г по весу. Эту смесь перемешивают в стальном барабане в течение 500 оборотов при скорости 30-33 оборота в минуту. Такой метод используют обычно для заполнителей АГС. ASTM C535 выполняют с 10 000 г смешанного заполнителя, 12 стальных шаров, и 1 000 оборотов. После перемешивания, мелкие частицы, которые проходят через сито № 12 (1,68 мм) взвешивают и процент потери в весе от веса начального образца рассчитывают как истирание по методу Л-А. Первоначально ни один из материалов не проходит через сито № 12 Следовательно, если 40 % материала проходят через сито № 12 после испытания, истирание по Л-А будет равно 40.

Типичные значения колеблются от 10 % для максимально твердых вулканических пород до 60 % для мягких известняков и песчаников. Очевидно, что многие заполнители превышают этот типичный диапазонe. Максимальный износ для крупных заполнителей, используемых в АГС высшего класса обычно ограничен требованием от 40 % на некоторых предприятиях и до 60 % на других предприятиях. ASTM D1073 не устанавливает максимальное значение для потерь на истирание для мелких заполнителей любого назначения.

Метод Л-А испытания на истирание является, прежде всего, мерой стойкости крупных заполнителей по отношению к деградации при трении и ударе, однако, полевые наблюдения не показали хорошего соответствия между Л-А потерями на истирание и эксплуатационными характеристиками. По-видимому, этот метод оптимален для шлаков, коксов и других легковесных заполнителей. Опыты показали, что многие заполнители, такие как шлак и мягкий известняк проявляют блестящие характеристики даже в том случае, когда Л-А истирание высокое. Обычно при производстве АГС с заполнителем, имеющим высокое Л-А истирание приходится иметь дело с образованием пыли при обработке заполнителей и изготовлении АГС. Высокое содержание пыли создает экологические проблемы, а также трудности контроля смеси.

Долговечность и надежность

Заполнители должны быть устойчивы к разлому или разрушению под действием смачивания и сушки и/или замораживанию и размораживанию (выветривание). Испытание на надежность (ASTM C88) представляет собой опытное просеивание, которое предназначено для получения указания о долговечности при выветривании и полезно для оценки новых источников заполнителей, для которых не доступны эксплуатационные документы. Это испытание включает погружение заполнителя в раствор сульфата натрия или магния. Во время этого испытания в порах заполнителя растут кристаллы соли, что для некоторых заполнителей вызывает разрушение частиц. Предполагается, что такое образование кристаллов имитирует кристаллы льда, и, следовательно, в некоторой мере имитирует эффекты замораживания и размораживания. При сушке в печи образцы заполнителя разделяются на заданные размеры и погружаются в насыщенный раствор сульфатов натрия или магния. Заполнители выдерживают в растворе при постоянной температуре в течение приблизительно 18 часов. Затем образцы извлекают из раствора, сушат до постоянного веса при 230 ± 9 °F (110±5 °C) и охлаждают. Этот цикл повторяют 5 раз, после чего образцы промывают для удаления соли и сушат. Потерю в весе для каждой из размерных фракций определяют просеиванием, и вычисляют средний процент потери в весе для всего образца (образец расчета приведен в ASTM C88).

Было предложено несколько методов испытаний для оценки влияния замораживания и размораживания. Обычная процедура подобна методике ASTM C88, за исключением того, что образцы различных размеров погружаются в воду или в 0,5 % водно-спиртовый раствор, а затем попеременно подвергают раствор замораживанию и размораживанию требуемое число циклов (от 16 до 50). одно из таких методик является AASHTO T103.

Если технические условия для заполнителя содержат требование к прочности при испытании в сульфатах натрия или магния, то в технических условиях нормируют как число циклов, так и максимально допустимый процент потери в весе. Например, ASTM D692 устанавливает максимальный процент потерь – 12 % через 5 циклов, если используется сульфат натрия 18 % потерь при использовании сульфата магния, поскольку действие сульфата магния более сильно. Сульфатное испытание на надежность в течение многих лет был общепринятой методикой. Несмотря на это признание, этот метод часто критиковали, появилось несколько сообщений, в которых указывалось на неспособность этого метода точно предсказать полевые характеристики отдельных заполнителей. Многие инженеры полагают, что циклы замораживания – размораживания не создают никаких проблем для заполнителей в АГС. Сначала при производстве заполнитель сушат, а, следовательно, непосредственно после изготовления в порах содержится мало влаги, или ее нет совсем. (Заполнители с высокой величиной поглощения, вероятно, содержат в порах некоторое количество влаги). При производстве АГС заполнитель покрывается пленкой вяжущего, которая защищает заполнитель от поглощения значительного количества влаги во время жизни смеси. Так как в заполнителе мало или совсем нет влаги, замораживание и размораживание не могут создать никаких проблем.