Подбор состава асфальтобетонной смеси: Подбор состава асфальтобетонной смеси: необходимые ингридиенты

Пример подбора состава асфальтобетонной смеси

3.8. Необходимо подобрать состав мелкозернистой горячей асфальтобетонной смеси типа Б марки II для плотного асфальтобетона, предназначенного для устройства верхнего слоя покрытия в III дорожно-климатической зоне.

Имеются следующие материалы:

щебень гранитный фракции 5-20 мм;

щебень известняковый фракции 5-20 мм;

песок речной;

материал из отсевов дробления гранита;

материал из отсевов дробления известняка;

минеральный порошок неактивированный;

битум нефтяной марки БНД 90/130 (по паспорту).

Характеристика испытываемых материалов приведена ниже.

Щебень гранитный: марка по прочности при раздавливании в цилиндре — 1000, марка по износу — И-I, марка по морозостойкости — Мрз25, истинная плотность — 2,70 г/см3;

щебень известняковый: марка по прочности при раздавливании в цилиндре — 400, марка по износу — И-IV, марка по морозостойкости — Мрз15, истинная плотность — 2,76 г/см3;

песок речной: содержание пылеватых и глинистых частиц — 1,8%, глины — 0,2% массы, истинная плотность — 2,68 г/см3;

материал из отсевов дробления гранита марки 1000:

содержание пылеватых и глинистых частиц — 5%, глины — 0,4% массы, истинная плотность — 2,70 г/см3;

материал из отсевов дробления известняка марки 400: содержание пылеватых и глинистых частиц — 12%, глины — 0,5% массы, истинная плотность — 2,76 г/см3;

минеральный порошок неактивированный: пористость — 33% объема, набухание образцов из смеси порошка с битумом — 2% объема, истинная плотность — 2,74 г/см3, показатель битумоемкости — 59 г, влажность — 0,3% массы;

битум: глубина проникания иглы при 25°С — 94×0,1 мм, при 0°С — 31×0,1 мм, температура размягчения — 45°С, растяжимость при 25°С — 80 см, при 0°С — 6 см, температура хрупкости по Фраасу — минус 18°С, температура вспышки — 240°С, сцепление с минеральной частью асфальтобетонной смеси выдерживает, индекс пенетрации — минус 1.

По результатам испытаний пригодными для приготовления смесей типа Б марки II можно считать щебень гранитный, песок речной, материал из отсевов дробления гранита, минеральный порошок и битум марки БНД 90/130.

Таблица 7

Минеральный материал

Массовая доля, %, зерен мельче данного размера, мм

20

15

10

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

0,071

Исходные данные

Щебень гранитный

100

95

57

5

—

—

—

—

—

—

Песок речной

100

100

100

100

92,4

73

64

38

24

2,0

Материалы из отсевов дробления гранита

100

100

100

100

78

49

30

21

11

7,2

Минеральный порошок

100

100

100

100

100

100

98

93

83

74

Расчетные данные

Щебень гранитный (50%)

50

47,5

28,5

2,5

—

—

—

—

—

—

Песок речной (22%)

22

22

22

22

20,3

16,1

14,1

8,4

5,3

0,4

Материалы из отсевов дробления гранита (20%)

20

20

20

20

16,6

9,8

6

4,2

2,2

1,4

Минеральный порошок (8%)

8

8

8

8

8

8

7,8

7,4

6,6

5,9

Итого:

100

97,5

78,5

52,5

43,9

33,9

27,9

20,0

14,1

7,7

Требования ГОСТ 9128-84 для смесей типа Б

95-100

85-100

70-100

50-65

38-52

28-39

20-29

14-22

9-16

6-12

Щебень известняковый и материал из отсевов дробления известняка не отвечают требованиям табл.

10и 11ГОСТ 9128-84по показателям прочности.

Зерновые составы отобранных минеральных материалов приведены в табл. 7.

Расчет состава минеральной части асфальтобетонной смеси начинают с определения такого соотношения масс щебня, песка и минерального порошка, при котором зерновой состав смеси этих материалов удовлетворяет требованиям табл. 6 ГОСТ 9128-84.

Подбор состава асфальтобетонной смеси: расчеты

Определение и подбор оптимального состава асфальтобетонной смеси и всех исходных материалов обеспечивает получение строительного дорожного полотна высокого качества. Для этого проводят испытания асфальтобетона, чтобы оценить его характеристики по сдвигоустойчивости, трещиностойкости, влагостойкости, износостойкости и устойчивости к старению.

Содержание

  1. Состав раствора: что включает?
  2. Проектирование структуры
  3. По модулю насыщения
  4. По условиям эксплуатации
  5. По предельным кривым
  6. Подбор состава и расчеты

Состав раствора: что включает?

Количественный, качественный и фракционный состав определяет ГОСТ 9128–2009. Асфальтобетонную смесь разделяют на несколько групп по количеству заполнителей:

  • 1 — до 60%;
  • 2 — около 50%;
  • 3—40% и менее.

Посмотреть «ГОСТ 9128–2009» или cкачать в PDF (1.7 MB)

Для изготовления асфальтобетонной смеси применяется очищенный мелкозернистый песок.

Основные ингредиенты для асфальтобетона:

  • песок мелкозернистый речной либо очищенный, с добавлением гравия и примесей;
  • органические вяжущие, такие как битум или деготь.

Посмотреть «ГОСТ 22245–90» или cкачать в PDF (194.2 KB)

Битум обеспечивает материалу вязкость только в разогретом состоянии, которым покрывают всю площадь заполнителей. Однако важно следить, чтобы этот компонент не стекал с них, обеспечить стойкость, пластичность и противостояние механическим и химическим влияниям. Когда при изготовлении асфальтобетонной смеси добиваются вязкого материала, тогда опираются на ГОСТ 22245, а если жидкого — на ГОСТ 11955. При этом основываясь как на марку битума, так и на класс получаемого асфальта и температуру смеси. Плотность асфальтобетона считают одной из главных характеристик этого материала.

Посмотреть «ГОСТ 11955» или cкачать в PDF (148.8 KB)

Проектирование структуры

Чтобы подобрать состав асфальтобетона, необходимо четко понимать для каких целей и, в каких условиях он будет эксплуатироваться, например, это пешеходная дорожка, автомагистраль с небольшим потоком транспорта или же максимально загруженная трасса. Все эти подвиды дорог несут разную нагрузку и, соответственно, для каждой необходимо правильно определить состав материала, чтобы не допустить деформаций со стороны полотна. Для испытаний разработана специальная компьютерная программа автодорожных исследований SHRP и ручные труды профессоров. Выведенными формулами и графиками удобно пользоваться при проектировании.

По модулю насыщения

Модуль насыщения показывает содержание вяжущего вещества в минеральных компонентах.

Это значение для вяжущего вещества

асфальтобетона было определено научно-экспериментальным путем. Модуль отображает его содержание в минеральных компонентах с удельной поверхностью 1 м2/кг. Значения этого модуля равны m=3,0—5,0. Он определяет количество вяжущего вещества, которое крайне необходимо знать для получения прочного слоя.

По условиям эксплуатации

Этот метод проектирования подразумевает тесную связь структуры ингредиентов, входящих в состав, и получаемых свойств. Прочность материала зависит от структуры асфальтополотна и влияния на него (механического и температурного), в котором немаловажную роль играют показатели сцепления битума и остальных элементов, а также эластичность формы, реологические свойства, что изменяются в зависимости от температуры. Просчет слоя асфальтобетона путем подставления в выведенное уравнение проф. И.А.Рыбьевым исходных данных позволяет узнать до момента укладки, какую нагрузку будет нести полотно.

По предельным кривым

Суть этого метода заключается в сравнительной характеристике зернового состава, планируемого для использования. Он должен удовлетворять заявленным требованиям в нормативном документе относительно качества материалов. Проводят расчет гранулометрического состава и сравнивают с допустимыми показателями.

Если в таблице данные состава будут совпадать с разрешенными, в таком случае его считают правильным и переходят к следующему этапу строительства. Однако, если данные не отвечают нормативам, делают перерасчет минеральных заполнителей. Объемные доли (частные остатки) фракций переводят в полные, и строят графики предельных кривых плотных смесей. Гранулометрический состав плотной зернистой смеси задан уравнением, варианты которого соответствуют кривым, ограничивающим область допустимых зерновых составов.

Подбор состава и расчеты

Подбор состава включает оценку качества исходных ингредиентов и расчет составляющих.

Вычисление компонентного состава проводят по этапам:

  • оценка качества исходных ингредиентов;
  • проведение расчета минеральных составляющих;
  • подсчет необходимого количества вяжущего вещества;
  • распределение согласно полученным данным.

Если прочностные характеристики асфальтобетона не удовлетворяют требованиям нормативного документа, тогда разрешено повысить содержание минерального порошка или взять для основы битум более вязкой консистенции. Если же значения прочности меньше допустимого, в таком случае количество минеральных веществ значительно снижают, при этом следует понизить вязкость или даже добавить в смесь полимер.

Количество всех компонентов определяют в зависимости от всей массы по их процентному содержанию.

Водостойкость материала обеспечивают ПАВами. Не менее важное и главное условие, при котором смесь правильной пропорции должна верным образом храниться, исключая слеживаемость ингредиентов. Этот показатель для холодного плотного асфальтобетона отслеживается исходя из параметров остаточной пористости по ГОСТу. В итоге проектирование состава будет достигнуто, если пористость как минерального состава, так и остальные показатели отвечают необходимым требованиям государственного стандарта.

Исследование влияния термопластичных добавок в асфальтобетонных смесях на свойства асфальтобетонов различных марок Валерий Жданюк, Александр Воловик, Дмитрий Костин, Сергей Лисовин :: ССРН

Восточно-Европейский журнал корпоративных технологий, 2(6) (110)), 61–70, 2021, doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.227806

10 страниц Опубликовано: 12 мая 2021 г.

Посмотреть все статьи Валерия Жданюка