Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Плотность и масса асфальтобетона (асфальта)

Асфальт в полной мере демонстрирует свои физико-механические свойства только после качественного уплотнения. Поэтому плотность – это одна из важнейших его характеристик. Хоть этот показатель и не нормируется в ГОСТах, он очень важен при проведении лабораторных испытаний дорожного покрытия.

В этой статье мы рассмотрим такие вопросы:

  • Какие применяются методы определения плотности асфальта
  • Для чего нужно знать плотность асфальта
  • Как рассчитать массу асфальта

Давайте остановимся на каждом подробнее.

Плотность асфальта
Насыпная плотность асфальта
Плотность асфальта

Методы определения плотности асфальта

Асфальт – это сложный композитный материал, в состав которого входят минеральный наполнитель (щебень, гравий, песок, отсев, минеральный порошок) и битум. Каждый из этих компонентов обладает своими физическими характеристиками. Кроме того, свойства асфальтобетонной смеси (АБС) изменяются в ходе технологических процессов производства, транспортировки, укладки и уплотнения. Материал утрамбовывается под влиянием сил гравитации или внешнего воздействия, набирает плотность и жесткость. Этот процесс нужно как-то контролировать.

Следовательно, для асфальтобетона определяется не один, а несколько показателей плотности – в разных состояниях и на разных этапах производства.

К ним относятся:

  • Насыпная плотность
  • Максимальная (истинная) плотность
  • Максимальная (истинная) плотность минеральной части (остова)
  • Объемная (средняя) плотность
  • Объемная (средняя) плотность минеральной части (остова)

Давайте поговорим о том, как вычисляются эти значения.

Насыпная плотность асфальта

Этот показатель характеризует плотность материала при свободной засыпке – то есть без дополнительной трамбовки или уплотнения. Он относится не к асфальту в готовом дорожном покрытии, а к сыпучей асфальтобетонной смеси до ее укладки.

Измеряется свойство очень просто: определенный объем материала засыпается в тару и взвешивается. Затем полученную массу делят на объем и получают значение плотности. Она выражается в кг/м3 или г/см3.

Насыпная плотность асфальта и других сыпучих материалов не нормируется ГОСТами. Но она имеет большое значение при заказе. Исходя из этого показателя подбираются самосвалы для транспортировки с нужной грузоподъемностью и рассчитывается цена доставки.

Насыпная плотность зависит от:

  • Массы зерен
    1 м3 асфальта на щебне из плотной и тяжелой породы будет весить больше, чем тот же объем материала на легком заполнителе (например, керамзите).
  • Размера зерен
    Мелкие частицы плотно прилегают друг другу при засыпке, тогда как между крупными образуются воздушные пустоты.

В таблице вы можете ознакомиться с примерными значениями насыпной плотности для разных видов асфальта:

Вид асфальта Насыпная плотность
Асфальт литой 1500 кг/м3
Асфальт песчаный 1500 кг/м3
Асфальт мелкозернистый 1300 кг/м3
Асфальт крупнозернистый 1100 кг/м3
Асфальтовая крошка (срезка асфальта) 1700 кг/м3

Для вашего удобства, ниже размещена та же самая таблица в виде картинки:

Значения насыпной плотности для разных видов асфальта

Естественно, эти цифры носят ориентировочный характер. Конкретные значения будут разниться от состава к составу. Их нужно узнавать непосредственно у производителя или поставщика.

Хотя насыпная плотность важна на этапе заказа и оплаты строительного материала, она мало что говорит о его качестве. Для этого нужны другие показатели, которые определяются в лабораторных условиях. Ниже мы о них поговорим.

Максимальная (истинная) плотность асфальта

Этот показатель характеризует плотность материала без учета пор. Представьте, что 1 м3 асфальтобетонной смеси спрессовали так, что в ней совершенно не осталось воздушных пустот. Отношение полученной массы к объему – это и есть ее максимальная плотность.

Естественно, при укладке дороги добиться такого уплотнения невозможно. Так что этот показатель имеет скорее теоретический характер.

Нормативные методы определения максимальной плотности приведены в следующих документах:

Ниже мы в общих чертах опишем вторую методику, поскольку она была принята позднее и, следовательно, более актуальна. При желании, вы можете самостоятельно ознакомиться с обоими документами.

Определение плотности начинается с подготовки материала. Для этого из массы асфальтобетонной смеси отбирают не менее двух проб массой примерно 1500-4000 г. Затем их высушивают и измельчают, вручную отделяя крупные зерна от мелких так, чтобы в образце не оставалось комков.

Дальнейший алгоритм действий зависит от конкретного метода измерения:

  • Взвешивание в воде
  • Взвешивание на воздухе

Давайте рассмотрим их отдельно.

При взвешивании в воде делают следующее:

  1. АБС засыпают в вакуумную чашу, взвешивают и записывают полученный результат, вычитая из него массу самой чаши. Это масса сухой смеси A.
  2. АБС в чаше заливают водой так, чтобы ее уровень был на 25 мм выше уровня смеси. Это делается для полного удаления воздуха из материала. Для облегчения процесса можно также добавить 5-10 мл раствора поверхностно-активных веществ – смачивателя.
  3. К чаше подключают насос и удаляют из нее весь воздух под давлением 27,5 мм рт.ст. и при постоянной вибрации. В лабораториях, где нет вибрационного оборудования, чашу с водой и смесью просто периодически встряхивают.
  4. Через 15 минут вакуум сбрасывают, а чашу с ее содержимым погружают в воду и взвешивают. Результат фиксируют – это масса чаши со смесью в воде B.
  5. Затем из чаши достают асфальтобетонную смесь, а саму чашу взвешивают в воде. Это значение фиксируется как масса чаши C.
  6. Значение максимальной плотности Gmm вычисляется для каждого испытанного образца по формуле:
    Формула для вычисления максимальной плотности для каждого образца
  7. За итоговый показатель берут среднеарифметическое всех полученных значений.

Этот метод является основным. Но лаборатории могут использовать и альтернативный – взвешивание на воздухе.

Порядок действий при этом следующий:

  1. Начинают с того, что пустую чашу наполняют водой до краев и накрывают крышкой. При этом следят, чтобы в жидкости не оставалось пузырьков воздуха. Емкость с водой взвешивают, и полученное значение фиксируют как массу D.
  2. Воду из чаши выливают, а саму ее сушат. Затем в пустую емкость засыпают подготовленную АБС и взвешивают. Определяют массу сухой смеси A.
  3. Далее из чаши со смесью и водой выкачивается воздух описанным в пунктах 2-3 выше образом.
  4. Через 15 минут сбрасывают вакуум, а в чашу доливают воды до краев и замеряют массу чаши со смесью и водой на воздухе E.
  5. Для каждого образца определяют максимальную плотность Gmm по формуле:
    Формула для вычисления максимальной плотности для каждого образца при взвешивании в воздухе
  6. За показатель Gmm для смеси в целом берут среднеарифметическое всех полученных значений.

Значение максимальной (истинной) плотности используется при определении других важных характеристик асфальтобетона – например, плотности минеральной части или коэффициента уплотнения. Мы подробно рассмотрим их ниже.

Максимальная (истинная) плотность минеральной части (остова)

Эта характеристика аналогична описанной выше, только касается уже непосредственно минеральных компонентов смеси без учета битума: щебня (гравия) и песка (отсева).

Максимальная плотность остова получается расчетным способом.

Для этого нужно знать:

  • Процентное соотношение компонентов в составе конкретной АБС
  • Истинную плотность каждого минерального материала

Последний показатель можно узнать у производителя сырья, измерить в лаборатории или вычислить на основании данных о пористости материала, если они есть.

В таблице ниже вы можете ознакомиться с примерными значениями истинной и насыпной плотности материалов, использующихся для производства асфальта:

Материал Насыпная плотность Истинная плотность
Гранитный щебень 1400-1600 кг/м3 2600-2800 кг/м3
Природный песок 1300-1600 кг/м3 2000-2800 кг/м3
Отсев 1300-1900 кг/м3 2000-4700 кг/м3
Минеральный порошок 900-1200 кг/м3 1400-2700 кг/м3

Для вашего удобства, ниже мы разместили ту же самую таблицу в виде картинки:

Таблица примерных значений истинной и насыпной плотности материалов

Из нее видно, что истинная плотность сыпучих компонентов обычно в 1,5-2 раза больше насыпной. Эти цифры, конечно, носят чисто информационный характер. В реальных лабораторных испытаниях используются точные значения.

Максимальная плотность минеральной части АБС вычисляется по следующей формуле:

Формула для вычисления максимальной плотности минеральной части АБС

Значения истинной плотности АБС и ее остова мало что скажут рядовому потребителю. Но они играют важную роль в определении качественных характеристик асфальта. Подробнее об этом мы поговорим чуть позже.

Объемная (средняя) плотность асфальта

Этот показатель характеризует массу 1 м3 асфальтобетонной смеси после укладки – то есть уже в виде готового покрытия.

Она отличается от рассмотренных выше видов плотности следующим:

  • В отличие от насыпной плотности, объемная характеризует уплотненный материал
  • В отличие от максимальной плотности, объемная учитывает воздушные поры в толще асфальта

Эта характеристика имеет более практический характер, потому что описывает реальное – а не теоретическое – состояние конкретного асфальтобетона.

Методы ее определения также описываются в двух нормативных документах:

Ниже мы рассмотрим процедуру измерения, которая предлагается в первом ГОСТе. Она достаточно простая, поэтому получила широкое распространение. На нее ссылаются многие другие стандарты и методические рекомендации. Если вам интересны более подробные технические инструкции, вы можете самостоятельно ознакомиться с обоими документами.

Для определения средней плотности используются:

  • Образцы проектируемой смеси, уплотненные под прессом в лабораторных условиях
  • Образцы, вырезанные из готового асфальтового покрытия – керны

Чтобы результат был более точным, одновременно исследуется не менее трех проб одной смеси. Их проверяют на наличие трещин и деформаций, а также посторонних включений: грунта, мусора, цементобетона и других. Затем образцы высушиваются до постоянной массы.

Процедура испытания выглядит таким образом:

    1. Пробу асфальта охлаждают до комнатной температуры и взвешивают. Результат записывают как массу сухого образца А.
    2. Образец погружают в воду и оставляют на полчаса. Затем его взвешивают в воде и фиксируют массу в воде C.
    3. Образец достают из воды и обтирают влажным полотенцем. Это делается для того, чтобы избавиться от излишков влаги, не высушив сам асфальт. Напитанный водой материал взвешивают на воздухе и записывают массу B.
    4. Объемную плотность ρm вычисляют по формуле:
      Формула для вычисления объемной плотности

Эти шаги повторяют для каждого образца, после чего вычисляют среднеарифметическое полученных значений. Оно и берется за итоговый показатель для всей смеси.

Объемная (средняя) плотность минеральной части (остова)

Этот показатель характеризует плотность минерального наполнителя с учетом воздушных пор. Как и максимальная плотность остова, он получается расчетным способом.

Для этого используется следующая формула:

Формула для вычисления средней плотности остова

Давайте подведем небольшой итог.

Для асфальтобетона и его минерального наполнителя определяются три вида плотности: насыпная, максимальная (истинная) и объемная (средняя).

Для потребителя материала наиболее важны две из них:

  • Насыпная плотность асфальтобетонной смеси
  • Объемная (средняя) плотность асфальта

Остальные же значения важны для определения качества асфальта в лабораторных условиях.

В следующем разделе мы остановимся на этом подробнее.

Для чего нужно знать плотность асфальта

Итак, значение плотности асфальта имеет большое практическое значение.

Во-первых, на основании этого показателя можно вычислить массу:

  • Асфальтобетонной смеси при заказе материала
  • Асфальтового лома при фрезеровании старого дорожного покрытия

Подробнее об этом мы поговорим в заключительной части статьи.

Во-вторых, значения плотности асфальтобетона используются в ряде лабораторных испытаний, предусмотренных ГОСТами.

К ним относятся:

  • Однородность
  • Коэффициент уплотнения (относительная плотность)
  • Уплотняемость
  • Пористость

Давайте их рассмотрим.

Однородность

Это технологическое свойство асфальта, которое характеризует равномерность распределения крупных и мелких зерен в его составе. Один из вариантов его оценивания – это сравнение средних плотностей нескольких проб из одной смеси. Они не должны расходиться более чем на 0,03 г/см3.

Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Однородность асфальта.

Коэффициент уплотнения (относительная плотность)

Эта характеристика показывает, насколько эффективными были работы по уплотнению дорожного покрытия. А при исследовании АБС в лаборатории она позволяет судить об уплотняемости материала.

Рассчитывается коэффициент уплотнения как отношение объемной плотности асфальта к максимальной. Полученное значение выражается в процентах.

Подробнее об этом свойстве мы рассказывали в нашей статье Однородность асфальта.

Уплотняемость

Это технологическое свойство показывает, насколько легко АБС поддается уплотнению при укладке. Для ее оценки применяются различные методы, в рамках которых исследователи изучают динамику относительной плотности и ее зависимость от разных факторов – например, температуры или количества энергозатрат на трамбовку.

Подробнее о том, что это за свойство, вы можете прочитать в нашей статье Коэффициент уплотнения грунтов и строительных материалов.

Пористость

Это показатель количества пустот (пор), оставшихся в асфальтобетоне после уплотнения. Он во многом определяет качество дорожного покрытия – в частности, показатели его водо-, морозо- и износостойкости.

Пористость рассчитывается с опорой на значения средней и максимальной плотности асфальта.

Подробнее об этом свойстве вы можете прочитать в статье Пористость асфальта.

Теперь вы имеете представление о том, где при лабораторных исследованиях асфальта может пригодиться значение его плотности. В заключительном разделе статьи мы ответим на вопрос о том, как можно посчитать массу асфальтобетонной смеси или готового покрытия из нее.

Как рассчитать массу асфальта

Зная определенную плотность асфальта, можно вычислить объем материала в соответствующем состоянии.

Это актуально в двух случаях:

  • При заказе асфальтобетонной смеси
  • При срезке асфальта

Давайте остановимся на них подробнее.

Масса асфальта при заказе

При покупке стройматериалов часто случается такая ситуация: вам известны размеры участка, который нужно заасфальтировать, но производитель или поставщик указывает цену за килограмм (или тонну). Особенно актуально это для холодного асфальта, который часто продается в мешках по 25, 30, 50 кг. А ведь АБС при уплотнении еще и уменьшается в объеме. Это тоже нужно учитывать.

Как же заказать правильное количество материала? Тут придется немного посчитать.

Для этого нужно знать:

  • Площадь асфальтируемого участка
  • Желаемую толщину покрытия
  • Насыпную плотность асфальта
  • Среднюю плотность асфальта

На основании этих данных можно посчитать количество материала двумя способами.

Обратите внимание, что во всех приведенных ниже формулах мы используем только килограммы и кг/м3. Если вы подставляете куда-то значение в сантиметрах (например, толщину слоя), то и все остальные измерения нужно будет перевести в сантиметры и г/см3.

Способ 1 – это расчет через массу асфальтобетонного покрытия:

  1. Посчитайте объем готового покрытия по формуле:
    Формула для вычисления объема готового покрытия

    Если вы не знаете, какой должна быть толщина асфальтового слоя в вашем случае, воспользуйтесь нашими рекомендациями ниже.

  2. Определите массу уложенного асфальта по формуле:
    Формула для вычисления массы уложенного асфальта

    Значение средней плотности смеси после уплотнения вы можете узнать у производителя или поставщика асфальта, к которому планируете обратиться. Если же вы пока не знаете, какую именно АБС будете заказывать, можете взять примерные значения, которые мы приведем ниже.

  3. Вычислите, какой объем сыпучего материала понадобится для укладки покрытия такой массы:
    Формула для вычисления объема сыпучего материала, который понадобится для укладки покрытия

    Насыпную плотность смеси вы также можете узнать у производителя или поставщика. Либо вы можете подставить примерное значение, которое мы приведем ниже.

  4. При необходимости, вы можете перевести этот объем в массу по формуле:
    Формула для перевода объема в массу

Для упрощения расчетов вы можете воспользоваться нашим калькулятором.

Способ 2 – расчет через коэффициент уплотнения:

  1. Определите, насколько изменяется плотность АБС при уплотнении, по формуле:
    Формула для вычисления изменения плотности асфальта при уплотнении

    Эти значения вы можете узнать у своего поставщика либо воспользуйтесь ориентировочными цифрами, которые мы приведем ниже.

  2. Рассчитайте объем готового покрытия:
    Формула для вычисления объема готового покрытия

    Рекомендации по выборе толщины асфальта приведены ниже.

  3. Найдите объем асфальтобетонной смеси, который понадобится для изготовления асфальта с заданными параметрами:
    Формула для вычисления объема смеси, которая понадобится для изготовления асфальта с заданными параметрами

    Он должен быть больше объема готового покрытия. Если он получился меньше – вероятно, вы перепутали местами среднюю и насыпную плотность в пункте 1.

Скорее всего, при заказе асфальта все это для вас рассчитает менеджер поставщика. Но знать, что к чему, тоже будет нелишним.

Если вы только прикидываете масштаб работ и еще не знаете, какой материал будете использовать, можете подставить в формулы примерные значения.

За значения насыпной и средней плотности можно взять такие цифры:

Вид асфальта Насыпная плотность Средняя плотность K
Асфальт крупнозернистый 1100 кг/м3 2300 кг/м3 0,48
Асфальт мелкозернистый 1300 кг/м3 2400 кг/м3 0,54
Асфальт песчаный 1500 кг/м3 2700 кг/м3 0,56
Асфальтовая крошка (срезка асфальта) 1700 кг/м3 2000 кг/м3 0,85

Для вашего удобства, ниже мы разместили эту же таблицу в виде картинки:

Таблица со значениями разных плотностей для различных видов асфальта

Если вы не уверены, какой толщины покрытие вам нужно, воспользуйтесь нашими рекомендациями:

  • Для тротуара, пешеходной дорожки, площадки на участке – 4 см (0,04 м)
  • Для подъезда к дому, парковки, пола в гараже – 6 см (0,06 м)
  • Для верхнего слоя дороги – не менее 8 см (0,08 м)

В любом случае толщина слоя должна быть в 1,5-2 раза больше максимального размера зерен в смеси. Поэтому для благоустройства придомового участка лучше брать мелкозернистый асфальт с частицами не больше 2 см в диаметре.

Масса асфальта при срезке

Еще один случай, когда нужно знать массу асфальтобетона – это работы по фрезерованию (то есть срезке) старого дорожного покрытия перед проведением ремонта.

В этом случае от массы зависят:

  • Подбор фрез для срезки асфальта
  • Количество и грузоподъемность транспорта, необходимого для вывоза лома

Все это определяет, во сколько обойдется проведение такого рода работ. А если старый асфальт снова пустят в оборот в виде асфальтовой крошки, то это скажется и на ее стоимости.

Вычислить массу покрытия можно по стандартной формуле:

Формула для вычисления массы покрытия

Средняя плотность определяется уже для конкретного покрытия. Здесь примерными значениями не обойтись. Для этого из покрытия вырезаются пробы (керны), которые отправляются на исследование в лабораторию. О том, как вычисляется объемная плотность асфальта, мы поговорили в первом разделе этой статьи.

Плотность асфальта – это масса одного его кубического метра. Асфальт – сложный строительный материал, который на разных этапах производства и эксплуатации проходит путь от рассыпчатой смеси до твердого монолитного слоя. Чтобы лучше описать этот процесс, выделяют разные виды плотности.

Для АБС и асфальтобетона определяются:

  • Насыпная плотность
  • Максимальная (истинная) плотность
  • Максимальная (истинная) плотность минеральной части (остова)
  • Объемная (средняя) плотность
  • Объемная (средняя) плотность минеральной части (остова)

Для каждого из этих показателей есть свои методы измерения. Они могут использоваться как сами по себе, так и для оценки других характеристик асфальта: содержания воздушных пустот, уплотняемости и степени уплотнения, однородности и так далее. Масса сыпучей АБС вычисляется как произведение ее объема на насыпную плотность. Чтобы узнать вес уложенного дорожного покрытия, нужно перемножить его объем и среднюю плотность.