Дорожно-строительные материалы

УДК 625.861
ББК 39.311-03

Г-15

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от
информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» 
данная продукция маркировке не подлежит.

Рецензенты:

канд. техн. наук, доц. Е.А. Андреева (СибАДИ, г. Омск, Россия);
канд. техн. наук, доц. О.А. Рычкова (СибАДИ, г. Омск, Россия)

Работа одобрена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве ла-

бораторного практикума.

Г-15

Галдина, Вера Дмитриевна.
Дорожно-строительные 
материалы 
: 
лабораторный 
практикум 
/ 

В.Д. Галдина, Е.В. Гурова. – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2022. – Режим 
доступа: http://bek.sibadi.org/MegaPro, для авторизованных пользователей. – 
Загл. с экрана.

Содержит общие сведения о свойствах дорожно-строительных материалов, мето-

дах определения свойств в соответствии с действующими нормативными документами, 
включает справочные данные и вопросы, необходимые для закрепления изучаемого 
материала.

Предназначен для студентов всех форм обучения направления «Строитель-

ство» при проведении лабораторных занятий по дисциплинам «Дорожно-
строительные материалы», «Строительные материалы», «Строительные материалы 
для транспортного строительства».

Имеет интерактивное оглавление в виде закладок.
Работа выполнена на кафедре «Организация, технологии и материалы в 
строительстве». 

Текстовое (символьное) издание (2,86 МБ) 
Системные требования : Intel, 3,4 Пряж 150 МБ ; Windows XP/Visa/7 /10
1 ГБ свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: 
Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader 

Редактор О.А. Соболева 
Верстка – Е.В. Садиной 

Издание первое. Дата подписания к использованию 27.07.2022

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ
644080, г. Омск, пр. Мира, 5
РИО ИПК СибАДИ
644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2022

~ 3 ~ 

Введение 

Д

~ 4 ~

С течением времени под влиянием сложного комплекса механи-

ческих, физических и химических факторов дорожно-строительные 
материалы постепенно разрушаются. Пригодность материалов для 
конкретных условий определяют по их свойствам. Общими требованиями 
к свойствам дорожно-строительных материалов являются повышенные 
значения прочности, износостойкости, водостойкости, морозостойкости, 
химической стойкости.

Наиболее используемыми органическими вяжущими для до-

рожного строительства являются вязкие нефтяные дорожные битумы, 
которые применяются для приготовления горячих асфальтобетонных 
смесей, литых и щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей. 
Для приготовления холодных асфальтобетонных смесей используются 
жидкие нефтяные битумы. 

При строительстве верхних слоев дорожных покрытий на доро-

гах I, II технических категорий, мостах, путепроводах все более широкое 
применение находят полимерно-битумные вяжущие. 

Эмульсии битумные и битумно-полимерные используются для 

подгрунтовки, при устройстве поверхностной обработки, для приготовления 
литых эмульсионно-минеральных смесей. 

Оценка качества и проведение испытаний органических вяжу-

щих материалов является важным фактором квалифицированного и 
правильного их применения. В лабораторном практикуме рассмотрены 
методы определения свойств вязких дорожных битумов, жидких 
дорожных битумов и полимерно-битумных вяжущих. 

Ведущим материалом для устройства слоев оснований и покры-

тий автомобильных дорог являются асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны. 
Асфальтобетонные покрытия и основания применяют 
на автомобильных дорогах любой грузонапряженности. Асфальтобетонным 
покрытиям присущи многие положительные свойства: достаточная 
механическая прочность, способность к допускаемым упругим 
и пластическим деформациям, высокая демпфирующая способность, 
т.е. к поглощению колебаний, сравнительная простота ремонта покрытий 
и возможность восстановления изношенных покрытий или 
повторного использования снимаемого старого асфальтобетона.

Лабораторные испытания асфальтобетонных образцов должны 

отражать реальные условия эксплуатации асфальтобетона в дорожном 
покрытии. С учетом американских и европейских стандартов в России
разработаны и введены новые стандарты на технические требования и 

~ 5 ~

методы испытаний асфальтобетонов и стандарты на методы проектирования 
составов асфальтобетонных смесей: ГОСТ Р 58406.2–2020, 
ГОСТ Р 58406.1–2020, ГОСТ Р 58406.9–2019, ГОСТ Р 58406.10–2020, 
ГОСТ Р 58401.1–2019 и другие стандарты. Общее количество разработанных 
новых стандартов более 50, включая технические требования 
и методы испытания материалов для асфальтобетона.

Новые стандарты на асфальтобетоны разработаны с использова-

нием методов испытаний, приближающихся к реальным условиям 
эксплуатации асфальтобетона в дорожной конструкции.

Изготовление лабораторных образцов и определение эксплуата-

ционных свойств асфальтобетона на соответствие требованиям 
ГОСТ Р 58406.2–2020 достаточно трудоемко для студенческой аудитории. 
Поэтому в связи с отсутствием испытательного оборудования в 
настоящем лабораторном практикуме рассматриваются
методики

определения свойств минеральных материалов (щебня, песка, минерального 
порошка) для асфальтобетона, приводится расчет состава 
асфальтобетонной смеси и асфальтобетона и методики определения
свойств горячих асфальтобетонных смесей и асфальтобетона в соответствии 
с требованиями ГОСТ 9128–2013. Перечень нормативных 
документов и учебной литературы, в которых изложены технические 
требования и методы испытаний, приведены в библиографическом 
списке.

Каждая лабораторная работа выполняется в течение четырехча-

сового занятия. Защита лабораторной работы проводится на следующем 
занятии путем устного или письменного опроса по контрольным 
вопросам.

Авторы выражают благодарность рецензентам канд. техн. наук, 

доцентам Е.В. Андреевой и О.А. Рычковой за ценные советы при подготовке 
лабораторного практикума.

~ 6 ~ 

~ 7 ~

По консистенции при нормальной температуре битумы могут 

быть твердыми, вязкими и жидкими.

По области применения в строительстве нефтяные битумы де-

лятся на дорожные, строительные, кровельные и специальные. 

Нефтяные битумы широко применяются для строительства до-

рожных покрытий, тротуаров, полов, изготовления рулонных кровельных 
и гидроизоляционных материалов, защиты от коррозии бетонов, 
металла и других материалов.

Общие требования, предъявляемые к битумам, сводятся к тому, 

чтобы они легко объединялись с каменными материалами, образуя 
прочную и водостойкую пленку; обладали вязкостью, позволяющей в 
период объединения с каменными материалами хорошо его смачивать 
и обволакивать, а в период работы связывать минеральные частицы в 
прочный монолит; были стабильными во времени, т.е. не изменяли 
резко своих свойств в процессе эксплуатации [1].

Физико-химические, 
технологические 
и 
эксплуатационные 

свойства битумов определяются их составом и структурой.

Элементный химический состав битумов, % по массе: углерода 

80–86; водорода 8–12; кислорода 0,2–5; серы 0,5–7; азота 0,2–0,5.
Средняя молекулярная масса битумов равняется 700–800, истинная 
плотность – около 1000 кг/м3.

Элементный химический состав не дает представления о воз-

можных химических соединениях, входящих в состав битума. Поэтому 
определяют групповой химический состав, т.е. содержание отдельных 
групп углеводородов, характеризующихся более или менее 
близкими свойствами. Битумы обычно разделяют на следующие 
группы углеводородов: масла, смолы, асфальтены. Реже выделяют
карбены и карбоиды, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды, парафины.


Свойства и состав компонентов битумов приведены в табл. 1.
Масла состоят из смеси метановых (парафиновых), нафтеновых, 

моно-, би- и полициклических ароматических углеводородов. При 
комнатной температуре они подвижны, текучи, легко подвержены 
испаряемости и полимеризации при нагревании битума.

Увеличение содержания масел уменьшает вязкость и снижает 

температуру размягчения  битума. Их присутствие положительно отражается 
на трещиностойкости при отрицательных температурах.

~ 8 ~

Смолы состоят из высокомолекулярных ароматических, цикло-

парафиновых и гетероциклических соединений. По химическому составу 
и строению близки к асфальтенам, но отличаются меньшим содержанием 
водорода и суммарным содержанием серы, азота, кислорода 
и металлов. Смолы имеют темно-коричневый цвет и разную 
консистенцию – от тягучей липкой массы до твердых аморфных 
хрупких веществ. Смолы относятся к полярным и поверхностно-
активным веществам. Поэтому они улучшают адгезию (сцепление) 
битума с поверхностью зерен минеральных материалов, обеспечивая 
повышенную водостойкость асфальтобетону. Смолы повышают растяжимость 
и эластичность битума.

Таблица 1

Состав и свойства основных компонентов битумов

Компонент

битума

Молекулярная

масса

Плотность,

кг/м3

Консистенция,

цвет

Содержание,
% по массе

Масла
400–600
911–923
Вязкая жидкость, 

желтая

40–60 

Смолы
500–2000
990–1080

Высоковязкая

жидкость,

темно-

коричневая

20–40 

Асфальтены
900–6000 
1010–1240 

Твердые,

черного или 
бурого цвета

10–25 

Асфальтогено-
вые кислоты
и их ангидриды

500–1500
Более
1000

Высоковязкая

жидкость,

коричнево-серая

До 1

Карбены
и карбоиды

1500–10000
1100–1150
Твердые,
хрупкие,

черного цвета

1–3

Твердые
парафины

300–450
880–915
Твердые, воскообразные 
белого 

цвета

До 5

Асфальтены – наиболее высокомолекулярные соединения, яв-

ляющиеся дисперсной фазой битума. Асфальтены состоят из смеси 
высококонденсированных гетероциклических соединений. Представляют 
собой твердые тела черного цвета несовершенной кристаллопо-
добной и аморфной структуры. Пластификаторами и растворителями 
асфальтенов являются ароматические и гетероциклические соедине-

~ 9 ~

ния. С увеличением содержания асфальтенов повышается теплоустойчивость, 
вязкость и твердость, возрастает хрупкость битумов.

Карбены и карбоиды являются высокоуглеродистыми продук-

тами высокотемпературной переработки нефти и ее остатков (продукты 
крекинг-битумов). Увеличение содержания карбенов и карбоидов 
повышает вязкость и хрупкость битумов. По составу и свойствам кар-
бены похожи на асфальтены, но они не растворимы в бензоле, растворимы 
в сероуглероде.

Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды являются наиболее 

полярными компонентами битума. Их содержание определяет интенсивность 
прилипания битума к минеральным материалам, особенно к 
основным и карбонатным породам. О присутствии асфальтогеновых 
кислот и их ангидридов судят по кислотному числу (0,5–1 мг КОН) и 
числу омыления (10–30 мг КОН).

Парафины – твердые метановые углеводороды. При содержании 

в битуме до 3,0% парафины, как правило, не оказывают влияния на 
свойства битума. Повышенное содержание в битуме твердых парафинов 
снижает его растяжимость, повышает температуру затвердевания, 
увеличивает хрупкость при отрицательных температурах. При нагревании 
парафинистый битум переходит в жидкое состояние быстрее, 
чем малопарафинистый.

Химический состав и строение компонентов битума определяют 

его структуру и свойства. В изучении структуры битума существует 
несколько представлений [1].

Согласно теории, рассматривающей битумы как коллоидные си-

стемы мицеллярного строения, битумы разделяются на три типа 
структур: «золь», «гель» и «золь-гель». Мицеллы (частицы) битума 
состоят из пучка макромолекул асфальтенов, окруженных молекулами 
смол. Дальше от ядра асфальтенов располагаются слои меньшей 
молекулярной массы, которые переходят в среду из масел.

Битум структуры «золь» содержит мало асфальтенов и большое 

количество смол и масел (рис. 1, а). Мицеллы в таком битуме не создают 
пространственной системы. Они свободно перемещаются в маловязкой 
дисперсионной среде. Такую структуру имеют жидкие битумы 
при нормальной температуре. Вязкие и твердые битумы переходят 
в структуру «золь» при нагревании до текучего состояния.

Структура «гель» формируется у твердых битумов. Мицеллы 

создают пространственный каркас (рис. 1, б). При большой концен-

~ 10 ~

трации в битуме асфальтенов мицеллы соприкасаются одна с другой 
через тонкие прослойки среды из смол и масел. Пространственная 
решетка из мицелл придает битуму упругие свойства.

Промежуточную структуру «золь-гель» имеют при нормальной 

температуре (20–25 °С) вязкие битумы. В таких условиях они одновременно 
проявляют вязкие и упругие свойства.

а

б

Рис. 1. Схематическое изображение структур битумов:

а – типа «золь»; б – типа «гель»

~ 11 ~

А.С. Колбановская и В.В. Михайлов рассматривают битумы как 

пространственные дисперсные системы. Основными структурообразующими 
компонентами битумов – их дисперсной фазой – являются 
асфалътены, которые в зависимости от степени лиофильности набухают 
в углеводородной среде, в различной степени структурированной 
смолами. В зависимости от содержания асфальтенов, смол и масел 
выделяют три структурных типа битумов (табл. 2).

Таблица 2

Групповые химические составы битумов разных структурных типов

Компоненты
Структурно-реологический тип битума

I
II
III

Масла
Более 50%
Менее 40%
46–0%

Смолы
Менее 24%
Более 20%
30–34%

Асфальтены
Более 25%
Менее 18%
21–23%

Структура I типа (по европейской терминологии структура 

«гель») представляет собой коагуляционную сетку-каркас из асфаль-
тенов, находящихся в слабо структурированной смолами дисперсионной 
среде, которая состоит из смеси парафино-нафтеновых и ароматических 
углеводородов. Асфальтены, составляющие сетку, взаимодействуют 
друг с другом полярными лиофобными участками через 
тонкие прослойки дисперсионной среды. На внешней лиофильной 
поверхности асфальтенов адсорбируются смолы, обладающие в тонком 
пленочном слое повышенными механическими свойствами. Битумы 
I типа сохраняют пластичность в широком интервале температур, 
но имеют низкие показатели растяжимости и когезии, а также 
подвержены старению при высоких температурах.

Битумы II типа структуры («золь») содержат мало асфальте-

нов, расположенных в сильно структурированной смолами дисперсионной 
среде. Асфальтены не связаны и не взаимодействуют друг с 
другом. Они адсорбируют смолы и переводят их в пленочное состояние, 
что  обусловливает достаточную прочность и вязкость системы. 
Битумы II типа менее теплостойки, чем битумы I типа, но отличаются 
повышенными показателями когезии, растяжимости и устойчивости к 
старению.

Битумы III типа («золь-гель») по своей структуре являются 

промежуточным типом между первыми двумя и отличаются зароды-