Одним з важливих етапів проектування складу асфальтобетону є визначення оптимального змісту бітуму. Недолік або надлишок бітуму буде вирішальним чином впливати на довговічність асфальтобетону в доріжкою конструкції. Тому важливо точно визначити необхідну кількість в'яжучого в асфальтобетоні, яке залежить перш за все від щільності мінерального кістяка, розміру мінеральних часток, їх хіміко-мінералогічного складу і структурно-текстурних ознак.
Складність визначення бітумомісткості мінерального матеріалу розрахунковим методом полягає в тому, що необхідні дані про величину поверхні і товщині бітумної плівки на зернах. Якщо не відома питома поверхня мінерального матеріалу і товщина плівки на Зеон. бітумомісткості визначають експериментально, шляхом приготування та випробування; пробних сумішей.
Мал. 1. Залежність товщини бітумної плівки і бітумомісткості матеріалу від їх природи і розміру зерен:
1 - щільний вапняк; 2 - гравій, пісок; 3 - подрібнений гравій
Для визначення бітумомісткості третьої фракції (0,14 - 0,315 мм) в мінеральну суміш, розраховану за граничними кривими, вводять задану кількість розрахункової? фракції. Так, введенням наступних фракцій в суміш знаходять бітумомісткості всіх фракцій, що входять до складу асфальтобетону.
Мал. 2. Взаємозв'язок бітумоемкостк-матеріалів з їх природою і розміром зерен:
1 - вапняк; 2 - граніт; 3 - кварцовий-пісок
Середня щільність асфальтових систем поступово підвищується при додаванні в асфальтовяжущее піску і щебеню. Це цілком закономірно, оскільки із збільшенням розміру зерен зменшується їх бітумомісткості. Найбільшою міцністю при стисканні володіє асфальтовяжущее. Введення в асфальтовяжущее піщаних частинок фракцій 0,071-0,14 і 0,14 - 0,315 мм призводить до різкого падіння міцності системи, що пояснюється значним зниженням поверхні зазначених фракцій у порівнянні з частинками дрібніше 0,071 мм. Так, якщо питома поверхня частинок дрібніше 0,071 мм дорівнює 500 м2 / кг, то питома поверхня фракції 0,14 - 0,315 мм - всього лише 30м2 / кг.
Додавання в досліджувані склади частинок більше 0,315 мм аж до зерен 25 мм призводить до поступового зниження-міцності.
Найбільшою бітумомісткості мають частки дрібніше 0,071 мм. У міру збільшення розміру фракцій бітумомісткості зменшується по параболічного закону. В області дрібних частинок найбільшою бітумомісткості володіє обпалена доломітове пил (22,5%) і найменшою мелений кварцовий пісок (14%) - Як показали мікроскопічні дослідження, обпалена доломітове пил, володіє великою внутрішньою і зовнішньою поверхнею. Доломітове пил є продуктом помелу обпаленого доломіту, з якого вилучений вуглекислий газ. що становить до 44% маси вихідного продукту. Тому вона і має таку велику внутрішню поверхнею.
Друге місце за величиною бітумомісткості (20,5%) займають основні доменні шлаки, що містять до 50% продуктів силікатного розпаду. Ці частинки також з великою внутрішньою і зовнішньою поверхнею. У таких порошках неминуча фільтрація бітуму в глиб частинок. А якщо пори мають дуже маленький діаметр, обчислюваний частками мікрометра, відбуватиметься виборча дифузія компонентів бітуму. У найменші пори будуть проникати масла, в великі смоли. У цьому випадку плівка бітуму буде пересичені асфальті-нами, що неминуче призведе до її ущільнення і зміцнення. Бітум, профільтрувати в глиб зерна, не бере участі в склеюванні мінеральних зерен.
Кварцовий порошок, що складається з щільних кварцових частинок, має найменшу бітумомісткості (14%) з усіх вивчених матеріалів. Він має найменш розвинену поверхню, хімічну взаємодію з бітумом практично відсутня.
Оптимальна бітумомісткості для частинок дрібніше 0,071 мм знаходиться в межах 16-18%. Так, бітумомісткості 16% має порошок з щільного вапняку, прийнятий за еталон. Цей матеріал практично не фільтрує в глиб зерен бітум, утворює розвинений хемоадсорбціонний шар, що володіє високими адгезійними і когезіонньгмі властивостями.
Бітумомісткості всіх вивчених матеріалів знижується зі збільшенням крупності зерен і досягає значень 3-4% у фракції 15-25 мм.
Таким чином, наведені дані про бітумомісткості дозволяють при виборі матеріалів для асфальтобетону прогнозувати витрата бітуму, а також вибирати таке співвідношення між окремими матеріалами, при яких знижувався б його витрата.