СООБРАЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

Разработка обработанных при помощи цемента материалов на основе восстановленных материалов включает определение оптимального содержания цемента при условии изменения содержания RAP, что и являлось целью данного проекта, и типа материла основания или материала земляного полотна, которые будут смешиваться с регенерированным RAP-материалом. Так как уровень слоя асфальта на протяжении трассы обычно изменяется, то смешивание измельченного асфальта с материалом основания или материалом земляного полотна с целью получения постоянной глубины неизбежно приводит к различному содержанию RAP на протяжении трассы, и для материала с различающимся содержанием RAP может потребоваться различная обработка при помощи цемента. В дополнение к этому, общие материалы основания или грунта, которые имеют различный минералогический или гранулометрический состав, могут потребовать дополнительного содержания цемента. Таким образом, при тестировании в лабораторных условиях, представленные образцы материалов должны оцениваться при содержании RAP, которое соответствует реальным условиям, и для обеспечения требуемых характеристик при реальной эксплуатации необходимо исследовать как прочность, так и долговечность для каждой уникальной комбинации материалов.

Хотя необходимо использовать достаточное количество цемента, который обеспечивает необходимую структурную поддержку для поверхностного слоя дорожного покрытия и гарантирует соответствующую устойчивость обработанного при помощи цемента основания по отношению к воздействию окружающей среды, добавление чрезмерного количества цемента может привести к образованию трещин в обработанном слое; использование чрезмерной стабилизации для слоев может приводить к усадочному растрескиванию по причине обезвоживания материала при гидратации цемента, а также могут возникать трещины в конструкции при интенсивном дорожном движении по причине излишней жесткости или хрупкости материала (8, 9). Таким образом, хотя добавление некоторой доли цемента позволяет значительно улучшить свойства материала, слишком большое содержание цемента может приводить к преждевременному образованию трещин и неровности поверхности. Таким образом, исследования должны быть направлены на определение оптимального содержания цемента, которое обеспечивает как достаточную прочность, так и долговечность. Недавние исследования предполагают, что для данных целей может использоваться тестирование на прочность при неограниченном сжатии (UCS – unconfined compressive strength) и тестирование на всасывание в трубке (TST - tube suction test) (10).

По причине невысокой стоимости и простоты многие департаменты транспорта для определения содержания цемента, которое необходимо для стабилизации материала, обычно используют испытание прочности при неограниченном сжатии UCS (11). Ассоциация PCA предлагает проводить испытание UCS при давлении в диапазоне от 300 до 400 psi после отверждения в течение 7 дней (3). Содержание цемента, ниже которого не удается обеспечить данные значения UCS, может не обеспечивать необходимую конструкционную несущую способность, а при более высоком содержании цемента могут возникать трещины, как это описывалось выше.

Для изучения долговечности было предложено использовать метод TST в качестве улучшенного способа для оценки влагонепроницаемости и повреждения от повторных циклов замораживания-оттаивания для обработанных при помощи цемента материалов. Он отличается от методов, изложенных в стандартах ASTM D 559 или ASTM D 560 (12), которые требуют проведения приблизительно в течение одного месяца циклов смачивания и высушивания, или циклов замораживания и оттаивания. Метод TST был первоначально разработан Национальной дорожной администрацией Финляндии и Институтом транспорта Техаса для исследования чувствительности к влаге гранулированных оснований (3), однако также все чаще используется при разработке стабилизированных материалов (10).

Характеристики для чувствительности к влаге, определенные в методе TST, основываются на диэлектрических характеристиках образцов по истечении 10 дней капиллярного впитывания (13). Диэлектрическая постоянная отражает количество несвязанной воды вблизи поверхности образца. Для материалов с высоким всасыванием и достаточной проницаемостью в матрице заполнителя образуется значительные количество несвязанной воды, что приводит к высоким значениям диэлектрической постоянной вблизи поверхности. Материалы, которые не отличаются чувствительностью к влаге, при тестировании поддерживали резкий градиент по распределению влажности, на поверхности влажность была невысокой, что приводило к небольшим значениям диэлектрической постоянной в конце тестирования TST. Классификация по долговечности, или же по чувствительности к влаге, для материала производилась на основании усреднения окончательных значений диэлектрической постоянной, полученных в ходе тестирования TST. Если окончательное значение диэлектрической постоянной для материала было меньше 10, то такой материал считался невосприимчивым к влаге, тогда как материалы с окончательными значениями диэлектрической постоянной в диапазоне от 10 до 16 считались мало-восприимчивыми к влаге. Материалы с окончательным значением диэлектрической постоянной более 16 считались высоко чувствительными к влаге (14). Таким образом, при разработке обработанных цементом материалов необходимо добавлять достаточное количество цемента, обеспечивая окончательные значения диэлектрической постоянной менее 10 при тестировании по методу TST.