Täitematerjalide külmakindluse määramise meetodite analüüs

Antud lõputöös antakse ülevaade neljast erinevast täitematerjalide külmakindluse määramise meetodist, millest kolm käsitlevad sideainega töötlemata proovide katsetamist ja üks stabiliseeritud kihi külmakindluse määramist proovikehade survetugevuse määramise kaudu. Lõputöö esimeses osas kirjeldatakse standardeid, antakse ülevaade katsetamiseks vajalikest katseseadmetest, proovide ettevalmistamisest ja katsetsüklite läbiviimisest, samuti tulemuste esitamiseks vajalikest valemitest. Lõputöö teine pool käsitleb külmakindluse määramise katsetulemusi ja täitematerjalide täiendavaks iseloomustamiseks läbi viidud katsetuste käigus saadud andmeid. Töö käigus analüüsitud nelja standardi ja varasemate uuringute ning kehtivate normide põhjal leiab lõputöö autor, et külmakindluse määramine naatriumkloriidi lahuses erinevate liiklussagedustega aluste üla- ja alakihtides ning stabiliseeritud alustes tuleks määrata ka veeimavuse 〖WA〗_24 ≤ 1 nõude täitmisel. Põhjuseks AS Teede Tehnokeskuse uuringu poolt välja toodud väide, et hea veeimavuse näitaja ei anna head tulemust külmakindluse määramisel NaCl lahuses [5]. Samas toimub talviste teeolude korral libeduse tõrjumine enamasti soolatamise näol ka väiksema kui 6000 autot ööpäevas teedel. GOST 8296.0-97 standardi analüüsimise ja katsetamise käigus leitud suurimaks erinevuseks teiste standarditega on täitematerjalide vastavuse määramine katsetamise käigus. Kui teistel katsetusmeetoditel selgub materjalide vastavus nõuetega katse lõpus, siis GOSTi kiirendatud meetodi järgi katsetamisel toimub juba suhteliselt algusfaasis täitematerjalide vastavuse kontroll. PANK-4305 standardi suurimaks puuduseks võib lugeda selle ajakulu. Proovide külmakindluse tulemuse saavutamine võtab võrrelduna teiste standarditega kordades rohkem aega, samuti on vaja katsetulemuste saavutamiseks lisaseadmete olemasolu. Katsemeetodite võrdlemiseks läbi katsetulemuste kasutati kolme standardit, millest esimene käsitleb täitematerjali allutamist külmutus-sulatustsüklitele destilleeritud vees, teine määrab täitematerjali külmakindluse läbi proovi immutamise kõrge soolasisaldusega lahuses, ning selle kuivatamise ja kolmas stabiliseeritud kehade külmutus-sulatustsüklite järgse survetugevuse kao läbi. Saadud tulemused näitasid seost täitematerjali veeimavuse ja külmakindluse määramise EVS-EN 1367-1 järgi. GOST standardi ja veeimavuse puhul seos puudus, kuna parima veeimavuse tulemuse saavutanud proov oli kõige kehvema näitajaga külmakindluse määramisel kiirendatud meetodi puhul. Teiste proovide puhul olid EVS-EN 1367-1 ja GOST 8296.0-97 näitajad seoses, kus proovil millel oli kehvem näitaja külmutus-sulatustsüklite puhul oli see ka kehvem immutus-kuumutustsüklite läbides. Lõputöö autori arvates oleks GOST 8296.0-97 väga hea täiendus hetkel kehtivatele EVS-EN 1367-1 ja EVS-EN 1367-6 just kiirendatud meetodi kasutamise poolest kuna antud meetod annab kiirelt ülevaate täitematerjali vastupidavusele ilma seda külmutus-sulatustsüklitele allutamata. Katsemeetodi kasutamine ei eelda ka lisaseadmete soetamist. Stabiliseeritud kihi külmakindluse määramine PANK-4305 standardi järgi näitasid proovikehad head survetugevust ka pärast katsetsüklite läbimist. Katsemeetodit oleks võimalik paralleelselt kasutada stabiliseeritud katendikihtide ehitamisel segule määratava survetugevuse leidmise käigus, kus valmistatakse valmis segust proovikehad.
Selleks, et neid katsemeetodeid Eestis kasutusele võtta oleks tarvis täiendavaid uurimusi suurema andmekogumiga, et leida tugevad seosed vastavate katsetusmeetodite vahel. Autori arvates on fraktsioneeritud või ridakillustikust aluste ehitamisel täitematerjalide külmakindluse määramiseks parimaks viisiks GOST 8296.0-97 kiirendatud meetod, mida integreerida hetkel kasutatavate standarditega. Samuti oleks PANK-4305 edasise uurimise tulemusena lootust kasutada stabiliseeritud katendikihtide ehitamisel ka kehvema külmakindluse näitajaga täitematerjale.

The aim of this graduation thesis „Analysis of Methods for Determining Frost Resistance of Aggregates“ is to analyse and compare different methods which are used to determin frost resistance of aggregates used in road construction. Aggregates used in road construction are tested constantly durning building process for different figures and values and one of them is frost resistance. Frost resistance is determined by laboratory tests where aggregates are usualy freezed and then thawed which imitates winter and early spring conditions where daytime plus degrees and nighttime cold weather with rain and snow cause disruption of aggregates. Bad frost resistance of aggregates have direct impact on pavement which in time leads to potholes and uneven road. The graduation thesis is composed of six chapters. Chapter 1 is introductory on frost resistance and reviews regulations set on aggregates used in base course and stabilised course. This chapter includes tables for mimimum requirements of aggregates used in base course and stabilised course as well as previous studies. Chapters 2 to 5 provide overview of four methods used to determin frost resistance of aggregates and give a precise explanation on how each method works, how to prepear specimen for testing and which extra equipment is needed. Two of these methods are currently used in Estonia. These two methods include freezing and thawing of aggregates in order to examine the weight loss after certain amout of cycles. Aggregates are freezed in water. For an accurate result three samples are put in use. One of the methods which is used in Russia determins frost resistance by impregnation and heating cycles where again weight loss is measured in order to find the result. This method includes impregnating aggregates samples in sodium sulfate solution. The fourth method depicts frost resistance of stabilised course, where test specimens are freezed and thawed after which compared to other specimens that did not undergo freezing and thawing. Comparison includes finding compressive strenght of specimens. Conclusions of results are provided in Chapter 6. Analysis of these standards give an overview of differences with each methods. Author of this thesis finds standard used in Russia to be the most efficient way of determining frost resistance of aggregates. Efficiency comes out durning testing because samples are examined durning testing period and quick results are found. When aggregates are not in accordance with the requirements appointed then further testing is not neccessary. Also standard used for stabilised course gives promise in taking aggregates with worse water absorption into use. The author of this graduation thesis suggests that methods described in Chapter 4 and 5 should be considered to be taken into use for determining frost resistance of aggregates but finds further testing very improtant for integrating these methods into use.