Автoр: Смушкoвич Бер Лейзерoвич
Изoбретение oтнocитcя к иcпытательнoй технике, а именнo к cпocoбам oпределения характериcтик механичеcких cвoйcтв дoрoжнocтроительных материалов. Техничеcким результатом изобретения являетcя повышение точноcти и воспроизводимости результатов испытаний, а также создание возможностей для автоматизации процесса. Для этого цилиндрический образец деформируют внедрением конусного наконечника в сквозное цилиндрическое отверстие меньшего диаметра до разрушения образца. При этом регистрируют диаграмму внедрения наконечника в координатах «нагрузка-перемещение». Из диаграммы определяют показатель слеживаемости как энергию, затраченную на разрушение образца. 1 ил.
Известны способы определения слеживаемости холодных асфальтобетонных смесей, заключающиеся в том, что образец формируют в нагретой цилиндрической форме под нагрузкой и через определенное время визуально оценивают целостность извлеченного из формы образца (см. ГОСТ 12801-98 «Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний», п.6.1.5). Эти способы не дают количественных показателей для оценки слеживаемости и могут применяться только для предварительной отбраковки образцов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ испытания асфальтобетонных смесей на слеживаемость, заключающийся в том, что цилиндрический образец деформируют путем внедрения конусного наконечника в сквозное цилиндрическое отверстие меньшего диаметра, расположенное в центре образца по его оси, до разрушения или внедрения наконечника на всю высоту образца и на основе принятых критериев определяют показатель слеживаемости (см. Материалы и изделия для строительства дорог./ Под ред. проф. Н.В.Горелышева. М.: Транспорт. 1986. 288 с. Стр.185-186). При данном способе указанные выше недостатки устраняются. Недостатком известного способа является низкая точность, обусловленная влиянием субъективных факторов на результат. Слеживаемость здесь оценивается условным показателем - количеством ударов падающего груза по наконечнику, необходимым для полного разрушения образца (см. ГОСТ 12801-98, п.25.4). При этом критерий окончания испытаний "до полного разрушения" объективно не определен, а сам показатель - количество ударов - допускает принципиальную возможность завышения результата вследствие того, что разрушение образца может произойти в самом начале последнего удара, который тем не менее будет засчитан полностью.
Само испытание является трудоемким, требует постоянного участия лаборанта и не может быть автоматизировано из-за отсутствия четкого объективного критерия его окончания (визуальная оценка разрушения).
Цель изобретения - повышение точности и воспроизводимости результатов испытаний, а также создание возможностей для автоматизации процесса за счет исключения субъективных факторов.
Указанная цель достигается тем, что способ испытания асфальтобетонных смесей на слеживаемость, заключающийся в том, что цилиндрический образец деформируют путем внедрения конусного наконечника в сквозное цилиндрическое отверстие меньшего диаметра, расположенное в центре образца по его оси, до разрушения или внедрения наконечника на всю высоту образца, и на основе принятых критериев определяют показатель слеживаемости, дополняют операциями, при которых измеряют нагрузку на образец и перемещение наконечника, в качестве критерия окончания испытания принимают спад нагрузки, а за показатель слеживаемости принимают работу (энергию) разрушения образца, разрушающую нагрузку или глубину внедрения наконечника.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что дополнительно измеряют нагрузку на образец и перемещение наконечника, в качестве критерия окончания испытания принимают спад нагрузки, а за показатель слеживаемости принимают работу (энергию) разрушения образца, разрушающую нагрузку или глубину внедрения наконечника.
На чертеже изображена схема осуществления способа. Она может быть реализована на любой машине (прессе) для испытания асфальтобетонных материалов или другом аналогичном испытательном оборудовании.
Испытание происходит следующим образом. При включении привода пресса опора 4 перемещается, и наконечник (индентор) 5 внедряется в центральное отверстие меньшего диаметра d0 образца 1, за счет разности диаметров принудительно деформируя его и возбуждая силу Р (испытательная нагрузка), которая воспринимается датчиком силы 3 и преобразуется в пропорциональный электрический сигнал, передаваемый блоком связи 8 на показывающий прибор или принтер. Аналогично от датчика 7 происходит передача сигнала, пропорционального перемещению (внедрению) l наконечника 5.
Для иллюстрации на чертеже показана примерная диаграмма внедрения наконечника в координатах Р-l.
В момент достижения разрушающей нагрузки Рр ее величина падает, что служит объективным критерием разрушения образца. Учитываемая величина падения может задаваться. Нагрузке Рр соответствует величина внедрения наконечника lp. Заштрихованная площадь диаграммы соответствует работе (энергии), затраченной на разрушение образца, и равна:
По своему физическому смыслу эта величина может быть принята в качестве объективного показателя слеживаемости.
Для повышения воспроизводимости результатов интегрирование может производиться не от 0, а начиная с конечного l0, соответствующего выбранной начальной измерительной нагрузке Р0.
Если диаграмма близка к линейной, то можно принять:
В общем случае измерение работы (интегрирование) может осуществляться с помощью программно-аппаратного устройства, реализуемого, например, с помощью компьютера (не показан).
Испытание можно также проводить до заданной глубины внедрения l3 наконечника, в частности, на всю высоту образца h (l3=h), для чего используется датчик перемещения, или до заданной величины нагрузки Р3, например, Р3=Рр.
Возможность корреляции между показателями слеживаемости, определяемыми предлагаемым и известным способом-аналогом, приближенно можно оценить следующим образом.
По известному методу при разрушении образца с помощью груза массой m, падающего с высоты H, и числе ударов n работа разрушения
АИ=nmgH
где g - ускорение силы тяжести.
При предлагаемом методе работа разрушения, определяемая площадью диаграммы Р-l, равна АП. Из равенства работ АП=АИ найдем:
АИ=nmgH
При принятых стандартных значениях (см. ГОСТ 12801-98, п.25.1):
m=0,5 кг; h=0,2 м имеем:
АП=n·1 Дж
т.е. работа (энергия) разрушения АП по предлагаемому методу, выраженная в Дж (Нм), численно равна числу ударов n до разрушения по известному методу.
Наличие связи между показателями слеживаемости позволяет использовать полученные ранее данные испытаний и нормы при одновременном накоплении новой статистики. При этом предлагаемый способ может применяться как в качестве основного, так и в качестве дополнительного или вспомогательного, с использованием уже имеющегося в лабораториях парка испытательных машин (прессов).
