Технология приготовления асфальтобетонной смеси и контроль. ГОСТ 9128-97
— Для приготовления а/б смеси необходимо предварительно разработать в лабораторных условиях его состав (количества щебня, песка, минерального порошка и битума).
— Для обеспечения точного состава а/б смеси необходимо предварительная сортировка этих материалов (сортировочные устройства устанавливаются до холодного вертикального элеватора).
— Количество материалов, отпускаемых со складов завода в смеситель, должно соответствовать составу смеси, предложенного лабораторией.
— Для восстановления кровель применяется а/б смесь, используемая для всех типов дорог:
Тип А
Марки I,
где содержание щебня должно составлять 50-60% (гос. стандарт 9128-97)
— Для приготовления смеси в смеситель в первую очередь подается щебень, песок, минеральный порошок; после получения смеси подается соответствующее количество битума для последующего смешения.
— Температура щебня и песка в процессе смешивания должна составлять 165-185 С°
— Минеральный порошок подается в холодном виде.
— Температура битума должна составлять 140-160 С°
— После выпуска из смесителя температура смеси должна составлять 140-160 гр. С.
— Состав щебня должен быть таким, чтобы его зерна проходили:
через 20-мм сито – 90-100%,
через 15-мм сито – 75-100%.
— Допустимое отклонение в количестве материалов в процессе приготовления а/б смесей должно быть не более:
щебня – 3%,
песка – 3%,
битума – 1,5%,
мин. порошка – 1,5%.
— температура битума проверяется каждые 2 часа.
— Контроль за остальными компонентами смеси ведется непрерывно.
— Температура готовой смеси проверятся при каждой погрузке в самосвал.
— Качество а/б смеси проверяется в каждую смену в лабораторных условиях.
— Время доставки а/б смеси не должно превышать 1, 5 часа при температуре воздуха свыше 10 С°.
— Работа механизмов предварительной сортировки и устройств по взвешиванию компонентов проверяются каждые 2 недели, а при возникновении подозрений в неточности – немедленно.
— При визуальном осмотре а/б смесь должна выглядеть однородной, рыхлой, не должна прилипать к кузову автомобиля.
В случае возникновения сомнений она должна быть проверена в лабораторных условиях.
— Состав зерен а/б смеси проверяется раз в 3 смены, а содержание щебня – каждую смену, ускоренным методом.
— Прочность используемых в а/б смесях (тип А) щебня не должна быть ниже 1000.
— В щебне (тип А) допустимо наличие не более 15% плоских и игольчатых зерен.
— Содержание глинистых или пылевых частиц в щебне и песке не должно превышать 1%.
— Пористость минерального остова не должна превышать 23%.
— А/б смесь должна соответствовать следующим требованиям:
Наименование показателей | Климатические зоны | ||
l | ll, lll | lV, V | |
Водонасыщенность в % по объему Тип А Б и Г В и Д Остаточная пористость по % объема | 2.0-3.5 1.5-3.0 1.0-2.5 2.0-3.5 |
2.0-5.0 1.5-4.0 1.0-4.5 2.0-5.0 |
3.0-7.0 2.5-6.0 2.5-6.0 3.0-7.0 |
Состав зерен а/б смесей типа А марки I должен составлять:
Тип смеси | Состав зерен в % меньше мм | |||||||||
20 | 15 | 10 | 5 | 2.5 | 1.25 | 0.63 | 0.315 | 0.14 | 0.071 | |
А | 90-100 | 75-100 | 62-100 | 40-50 | 28-38 | 20-28 | 14-20 | 10-15 | 6-12 | 4-10 |
— Нагретый до рабочего состояния битум необходимо использовать в течение 5 часов.
— После готовности а/б смеси его необходимо загрузить в автомашины или в складское хранилище
— В зависимости от консистенции битума, используемые материалы в процессе приготовления а/б смеси должны иметь следующую температуру:
Вид смеси | Марка битума | Температура в С° | ||
Битум | Щебень и песок | А/б смесь | ||
горячий | БНД: 40/60 60/90 90/130 БН: 60/90, 90/130 | 130-150 | 165-185 | 140-160 |
Холодный | БНД: 130/200, 200/300, 130/200 БН: 200/300 | 110-130 | 145-165 | 120-140 |
АГ: 130/200 МГ: 130/200 | 80-100 | 115-135 | 90-110 |
— Для приготовления а/б смеси необходимо иметь необходимое количество щебня, песка, минерального порошка и битума.
— В ходе приготовления смеси необходимо произвести предварительное дозирование по объемам – в соответствии с зерновым составом, разработанным в лаборатории.
Влажный щебень и песок определенного зернового состава в установленных объемах поступает в сушильно-нагревочную печь. После печи поступает на сита двойной сортировки, а оттуда – в соответствующие бункеры.
Из этих бункеров щебень, песок и минеральный порошок в определенных дозах подаются в смеситель (битум подается отдельно).
— Цикл приготовления смеси считается завершенным, когда она поступает в машину по перевозке смеси или в заводское складское хранилище.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ «АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ. СНиП 3.06.03-85» (утв. Постановлением Госстроя СССР от 20.08.85 N 133)
действует Редакция от 20.08.1985 Подробная информацияНаименование документ | «АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ. СНиП 3.06.03-85» (утв. Постановлением Госстроя СССР от 20.08.85 N 133) |
Вид документа | постановление, нормы, правила |
Принявший орган | госстрой ссср |
Номер документа | СНИП 3.06.03-85 |
Дата принятия | 01.01.1970 |
Дата редакции | 20.08.1985 |
Дата регистрации в Минюсте | 01.01.1970 |
Статус | действует |
Публикация |
|
Навигатор | Примечания |
ПРИГОТОВЛЕНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
10.3. Асфальтобетонные смеси следует приготовлять в асфальтосмесительных установках, оборудованных смесителями принудительного перемешивания периодического или непрерывного действия.
10.4. Битум, нагретый до рабочей температуры, следует использовать в течение 5 ч. При необходимости болев длительного хранения температуру вязкого битума необходимо снизить до 80 °С, жидкого — до 60 °С и хранить не более 12 ч.
10.6. Битум с добавлением ПАВ, полимеров, разжижителей (пластификаторов) или структурообразующих компонентов следует перемешивать до получения однородной смеси в отдельной емкости, оборудованной паро-, электро- или маслоподогревом и насосной установкой. Готовое вяжущее перекачивают в расходную емкость и нагревают до рабочей температуры.
10.6. Температура битума, поступающего в смеситель, щебня, песка, отсевов дробления при выходе из сушильного барабана и асфальтобетонной смеси при выпуске из смесителя в зависимости от марки применяемого битума должна соответствовать указанной в табл. 13. Минеральный порошок для приготовления асфальтобетонных смесей разрешается вводить в смеситель без подогрева.
10.7. При применении активированных минеральных порошков или ПАВ температура битума, щебня, гравия, песка, отсевов дробления и готовой асфальтобетонной смеси должна быть снижена по сравнению с указанной в табл. 13:
на 20 °С при применении битумов марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130;
на 10 °С при применении битумов марок БНД 130/200, БНД 200/300, БН 130/200, БН 200/300.
10.8. В процессе приготовления смесей в смеситель периодического действия, как правило, сначала следует вводить взвешенные по фракциям минеральные материалы и перемешивать их между собой, а затем — битум.
10.9. Погрешность дозирования компонентов асфальтобетонной смеси должна соответствовать требованиям ГОСТ 9128-84.
10.10. Продолжительность перемешивания горячих, теплых и холодных асфальтобетонных смесей устанавливают в соответствии с техническими данными асфальтосмесительной установки.
10.11. Асфальтобетонную смесь после окончания перемешивания следует выгрузить из смесителя в накопительный бункер или транспортные средства.
10.12. Вместимость накопительного бункера должна составлять не менее объема часовой производительности смесительной установки. Время нахождения смесей для нижнего слоя и типа А для верхнего слоя в бункере должно быть не более 1,5 ч. Смеси других типов должны находиться в бункере не более 0,5 ч.
Для смесей с применением ПАВ и активированных порошков время нахождения в бункере может быть увеличено соответственно до 2 и 1 ч.
10.13. Продолжительность транспортирования асфальтобетонных смесей должна устанавливаться из условия обеспечения температуры при укладке, указанной в табл. 14.
Таблица 13
Вид смеси | Марка битума | Температура, ° С | ||
битума, поступающего в смеситель | щебня (гравия), песка, отсевов дробления при выходе из сушильного барабана | смеси при выпуске из смесителя | ||
Горячая | БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130 | 130 — 150 | 165 — 185 | 140 — 160 |
Теплая | БНД 130/200, БНД 200/300, БН 130/200, БН 200/300 | 110 — 130 | 145 — 165 | 120 — 140 |
СГ 130/200 | 80 — 100 | 115 — 135 | 90 — 110 | |
МГ 130/200, МГО 130/200 | 90 — 110 | 125 — 145 | 100 — 120 | |
Холодная | СГ 70/130, МГ 70/130, МГО 70/130 | 80 — 90 | 115 — 125 | 80 — 100 |
Таблица 14
Вид смеси | Марка битума | Температура смеси в начале уплотнения, °С, для | |
плотного асфальтобетона типов А и Б, пористого и высокопористого асфальтобетонов с содержанием щебня (гравия) более 40 % массы | плотного асфальтобетона типов В, Г и Д, пористого и высокопористого асфальтобетона с содержанием щебня (гравия) менее 40 % массы и высокопористого песчаного | ||
Горячая | БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130 | 120 — 160 | 100 — 130 |
Теплая | БНД 130/200, БНД 200/300, БН 130/200, БН 200/300 | 100 — 140 | 80 — 110 |
СГ 130/200, МГ 130/200, МГО 130/200 | 70 — 100 | ||
Холодная | СГ 70/130, МГ 70/130, МГО 70/130 | Не ниже 5 |
10.14. Допускается укладка холодных асфальтобетонных смесей непосредственно после приготовления, то есть в горячем виде.
10.15. Холодные асфальтобетонные смеси до укладки следует хранить петом на открытых площадках, а в осенне-зимний период — в закрытых складах или под навесом в течение 4 мес. при применении битумов класса СГ и 8 мес — классов МГ и МГО.
При хранении холодных асфальтобетонных смесей надлежит принимать высоту штабели не более 2 м. Свежеприготовленную смесь следует перелопачивать ковшом экскаватора до ее остывания.
Асфальт Щелково — АсфальтПро
Щелково – населенный пункт в Московской области. Население составляет 111 тысяч человек.
Асфальтобетонная смесь от надежного поставщика по доступным ценам.
Благодаря собственным мощностям и современным технологиям, мы производим качественный и доступный материал.
Стоимость асфальта в Щелково
Тысячи положительных откликов о сотрудничестве с нами этому подтверждение. Квалифицированный персонал четко соблюдает технологии изготовления и проверяет на качество используемое сырье.
Мы поставляем материал на указанный адрес в сжатые сроки. Оформление заказа не зависит от объемов. 1 тонна по лучшей цене на рынке.
Наш асфальтный завод обслуживает территорию Москвы и Московской области. Доставка без посредников. Собственный автопарк и производство, готовы к любым объемам асфальтобетона. Цена на доставку ниже, чем у посредников.
Асфальт в Щелково от производителя
Официальный сайт сконструирован по потребностям пользователя. Здесь вы можете ознакомиться с прайсом или изучить марки асфальта.
А наши менеджеры в любую минуту готовы прийти на помощь и проконсультировать по возникшим вопросам.
Купить материал можно двумя способами: выбрать тип материала, оформить заявку на сайте, позвонить по указанным телефонам.
Асфальт – это незаменимый материал на строительном рынке. При помощи данного материала обустраиваются дороги.
Классификация асфальта в Щелково
При изготовлении асфальтобетонной смеси используется такое сырье: песок, гравий, щебень, битум, минеральный песок, стабилизирующие добавки. Точная рецептура зависит от марки и типа афальта.
Классификация асфальтобетона:
- Горячий, холодный, теплый
- Литой
- Природный
- Песчаный
- Мелкозернистый, крупнозернистый
- Сухой, жидкий
- Наливной
- Вторичный
Сферы применения асфальта в Щелково
Сфера применения:
— устройство покрытия для объектов специального назначения )аэропорты, аэродромы, железнодорожные вокзалы)
— покрытие для тротуаров, пешеходных зон,
— асфальтирование автотранспортных дорог
Помощь по Теле2, тарифы, вопросы
Его во многом зависят от свойств ингредиентов смеси и их соотношением.
Различают несколько типов асфальтобетона, состав которых заметно отличается. В отдельных случаях состав и качества исходных ингредиентов оказываются связанными с методом производства.
- Так, для 1–3 климатического пояса плотные и высокоплотные АБ изготавливают из щебня, чей класс морозостойкости равен F50. Пористые и высокопористые – из камня классом F 15 и F25.
- Для зон 4 и 5 только высокоплотный горячий асфальт выполняют на основе щебня классом F 50
Про роль песка в составе асфальтобетона поговорим ниже.
Песок
Добавляется в любые виды АБ, но в некоторых – песчаный асфальтобетон, он выступает как единственная минеральная часть. применяют как природный – из карьеров, так и получаемый отсевом при дроблении. Требования к материалу диктует ГОСТ 8736.
- Так, для плотных и высокоплотных подходит песок с классом прочности в 800 и 1000. Для пористых — уменьшается до 400.
- Число глинистых частиц – в диаметре менее 0,16 мм, тоже регулируется: для плотных – 0,5%. Для пористых – 1%.
- увеличивает способность АБ к набуханию и снижает морозостойкость, поэтому за этим фактором следят особо.
Минеральный порошок
Эта часть формирует вместе с битумом вяжущее вещество. Также порошок заполняет поры между крупными каменными частицами, что снижает внутреннее трение. Размеры зерна крайне малы – 0, 074 мм. Получают их из системы пылеуловителей.
По сути дела, минеральный порошок производят из отходов цементных предприятий и металлургических – это пыль-унос цемента, золошлаковые смеси, отходы переработки металлургических шлаков. Зерновой состав, количество водорастворимых соединений, водостойкость и прочее регулирует ГОСТ 16557.
Дополнительные компоненты
Для улучшения состава или придания каких-то определенных свойств в исходную смесь вводят различные добавки. Разделяют их на 2 основные группы:
- компоненты, разработанные и изготавливаемые специально для улучшения свойств – пластификаторы, стабилизаторы, вещества, препятствующие старению и прочее;
- отходы или вторичное сырье – сера, гранулированная резина и так далее. Стоимость таких добавок, конечно, намного меньше.
Подбор и проектирование состава дорожного и аэродромного асфальтобетона рассмотрены ниже.
Про отбор проб для оценки состава и качества асфальтобетона расскажет видео ниже:
Проектирование
Состав устройства покрытия из асфальтобетона подбирают исходя из назначения: улица в небольшом городе, скоростное шоссе и велосипедная дорожка требуют разного асфальта. Чтобы получить лучшее покрытие, но при этом не перерасходовать материалы, используют следующие принципы подбора.
Основные принципы
- Зерновой состав минерального ингредиента, то есть, камня, песка и порошка, является базовым для обеспечения плотности и шероховатости покрытия. Чаще всего используют принцип непрерывной гранулометрии, и только в отсутствие крупного песка – метод прерывистой гранулометрии. Зерновой состав – диаметры частиц и правильное их соотношение, должны полностью соответствовать ТУ.
Смесь подбирают таким образом, чтобы кривая, помещалась на участке между предельными значениями и не включала переломов: последнее означает, что наблюдается избыток или недостаток какой-то фракции.
- Различные типы асфальта могут формировать каркасную и бескаркасную структуру минеральной составляющей. В первом случае щебня достаточно, чтобы камни соприкасались друг с другом и в готовом продукте образовывали четко выраженную структуру асфальтобетона. Во втором случае камни и зерна крупного песка не соприкасаются. Несколько условной границей между двумя структурами выступает содержание щебня в пределах 40–45%. При подборе это нюанс нужно учитывать.
- Максимальную прочность гарантирует щебень кубовидной или тетраэдральной формы. Такой камень наиболее износостоек.
- Шероховатость поверхности сообщает 50–60% щебня из труднополируемых горных пород или песка из них. Такой камень сохраняет шероховатость естественного скола, а это важно для обеспечения сдвигоустойчивости асфальта.
- В общем случае асфальт на основе дробленного песка более сдвигоустойчив, чем на основе карьерного благодаря гладкой поверхности последнего. По тем же причинам долговечность и стойкость материала на основе гравия, особенно морского меньше.
- Избыточное измельчение минпорошка ведет к повышению пористости, а, значит, к расходу битума. А таким свойством обладает большинство промышленных отходов. Чтобы снизить параметр, минеральный порошок активируют – обрабатывают ПАВ и битумом. Такая модификация не только снижает содержание битума, но и повышает водо- и морозостойкость.
- При подборе битума следует ориентироваться не только на его абсолютную вязкость – чем она выше, тем выше плотность асфальт, но и на погодные условия. Так, в засушливых районах подбирают состав, обеспечивающий минимально возможную пористость. В холодных смесях, наоборот, снижают объем битума на 10–15%, чтобы снизить уровень слеживаемости.
Подбор состава
Процедура подбора в общем виде одинакова:
- оценка свойств минеральных ингредиентов и битума. Имеется в виду не только абсолютные показатели, но их соответствие конечной цели;
- вычисляют такое соотношение камня, песка и порошка, чтобы эта часть асфальта обретала максимально возможную плотность;
- в последнюю очередь вычисляют количество битума: достаточное, чтобы на базе выбранных материалов, обеспечить нужные технические свойства готового продукта.
Сначала проводят теоретические расчеты, а затем – лабораторные испытания. В первую очередь, проверяют остаточную пористость, а затем – соответствие всех остальных характеристик предполагаемым. Расчеты и испытания проводят до тех пор, пока не будет получена смесь, полностью удовлетворяющая тех заданию.
Как и всякой сложный строительный материал АБ не имеет однозначных качеств – плотности, удельного веса, прочности и так далее. Его параметры определяют состав и метод приготовления.
О том, как происходит проектирование асфальтобетонного состава в США, расскажет следующий познавательный видеосюжет:
В России наибольшее распространение получил подбор составов минеральной части асфальтобетонных смесей по предельным кривым зерновых составов. Смесь щебня, песка и минерального порошка подбирают таким образом, чтобы кривая зернового состава расположилась в зоне, ограниченной предельными кривыми, и была по возможности плавной. Фракционный состав минеральной смеси рассчитывается в зависимости от содержания выбранных компонентов и их зерновых составов по следующей зависимости:
j — номер компоненты;
n — количество компонент в смеси;
При подборе зернового состава асфальтобетонной смеси, особенно с использованием песка из отсевов дробления, необходимо учитывать содержащиеся в минеральном материале зерна мельче 0,071 мм., которые при нагреве в сушильном барабане выдуваются и оседают в системе пылеулавливания.
Эти пылевидные частицы могут либо удаляться из смеси, либо дозироваться в смесительную установку вместе с минеральным порошком. Порядок использования пыли улавливания оговаривается в технологическом регламенте на приготовление асфальтобетонных смесей с учетом качества материала и особенностей асфальты смесительной установки.
Далее в соответствии сГОСТ 12801-98 определяют среднюю и истинную плотность асфальтобетона и минеральной части и по их значениям рассчитывают остаточную пористость и пористость минеральной части. Если остаточная пористость не соответствует нормируемому значению, то вычисляют новое содержание битума Б (% по массе) по следующей зависимости:
С рассчитанным количеством битума вновь готовят смесь, формуют из нее образцы и снова определяют остаточную пористость асфальтобетона. Если она будет соответствовать требуемой, то рассчитанное количество битума принимается за основу. В противном случае процедуру подбора содержания битума, основанную на приближении к нормируемому объему пор в уплотненном асфальтобетоне, повторяют.
Из асфальтобетонной смеси с заданным содержанием битума формуют стандартным методом уплотнения серию образцов и определяют полный комплекс показателей физико-механических свойств, предусмотренный ГОСТ 9128-97. Если асфальтобетон по каким-либо показателям не будет отвечать требованиям стандарта, то состав смеси изменяют.
При недостаточной величине коэффициента внутреннего трения следует увеличивать содержание крупных фракций щебня или дробленых зерен в песчаной части смеси.
При низких показателях сцепления при сдвиге и прочности при сжатии при 50°С следует увеличивать (в допустимых пределах) содержание минерального порошка или применять более вязкий битум. При высоких значениях прочности при 0°С рекомендуется снижать содержание минерального порошка, уменьшать вязкость битума, применять полимерно-битумное вяжущее или использовать пластифицирующие добавки.
При недостаточной водостойкости асфальтобетона целесообразно увеличивать содержание минерального порошка либо битума, но в пределах, обеспечивающих требуемые значения остаточной пористости и пористости минеральной части. Для повышения водостойкости эффективно применять поверхностно-активные вещества (ПАВ), активаторы и активированные минеральные порошки. Подбор состава асфальтобетонной смеси считают завершенным, если все показатели физико-механических свойств, полученные при испытании асфальтобетонных образцов, будут отвечать требованиям стандарта. Однако в рамках стандартных требований к асфальтобетону состав смеси рекомендуется оптимизировать в направлении повышения эксплуатационных свойств и долговечности устраиваемого конструктивного слоя дорожной одежды.
Оптимизацию состава смеси, предназначенной для устройства верхних слоев дорожных покрытий, до последнего времени связывали с повышением плотности асфальтобетона. В связи с этим в дорожном строительстве сформировались три метода, применяемые при подборе зерновых составов плотных смесей. Первоначально они назывались как:
- — экспериментальный (немецкий) метод подбора плотных смесей, заключающийся в постепенном заполнении одного материала другим;
- — метод кривых, основанный на подборе зернового состава, приближающегося к заранее определенным математически «идеальным» кривым плотных смесей;
- — американский метод стандартных смесей, основанный на апробированных составах смесей из конкретных материалов.
Эти методы были предложены около 100 лет назад и получили дальнейшее развитие.
Сущность экспериментального метода подбора плотных смесей заключается в постепенном заполнении пор одного материала с более крупными зернами другим более мелким минеральным материалом. Практически подбор смеси осуществляется в следующем порядке.
К 100 весовым частям первого материала добавляют последовательно 10, 20, 30 и т. д., весовых частей второго, определяя после их перемешивания и уплотнения среднюю плотность и выбирая смесь с минимальным количеством пустот в уплотненном состоянии.
Если необходимо составить смесь из трех компонентов, то к плотной смеси из двух материалов добавляют постепенно увеличивающимися порциями третий материал и также выбирают наиболее плотную смесь. Хотя данный подбор плотного минерального остова трудоемкий и не учитывает влияния содержания жидкой фазы и свойств битума на уплотняемость смеси, тем не менее он до сих пор применяется при проведении экспериментально-исследовательских работ.
Кроме того, экспериментальный метод подбора плотных смесей был положен в основу расчетных методов составления плотных бетонных смесей из сыпучих материалов различной крупности и получил дальнейшее развитие в методах планирования эксперимента. Принцип последовательного заполнения пустот использован в методике проектирования оптимальных составов дорожных асфальтобетонов, в которых используются щебень, гравий и песок с любой гранулометрией.
По мнению авторов работы, предлагаемая расчетно-экспериментальная методика позволяет оптимально управлять структурой, составом, свойствами и стоимостью асфальтобетона. В роли варьируемых структурно-управляющих параметров используются:
- — коэффициенты раздвижки зерен щебня, гравия и песка;
- — объемная концентрация минерального порошка в асфальтовом вяжущем;
- — критерий оптимальности состава, выраженный минимальной общей стоимостью компонентов на единицу продукции.
По принципу последовательного заполнения пустот в щебне, песке и минеральном порошке был рассчитан ориентировочный состав смеси для асфальтобетонов повышенной плотности на основе жидких битумов.
Содержание компонентов в смеси вычислялось на основании результатов предварительно установленных значении истинной и насыпной плотности минеральных материалов. Окончательный состав уточнялся экспериментально при совместном варьировании содержанием всех компонентов смеси методом математического планирования эксперимента на симплексе. Состав смеси, обеспечивающий минимальную пористость минерального остова асфальтобетона, считался оптимальным.
Второй метод подбора зернового состава асфальтобетона основывается на подборе плотных минеральных смесей, зерновой состав которых приближается к идеальным кривым Фуллера, Графа, Германа, Боломея, Тэлбот-Ричарда, Китт-Пеффа и других авторов. Эти кривые в большинстве случаев представляются степенными зависимостями требуемого содержания зерен в смеси от их крупности. Например, кривая гранулометрического состава плотной смеси по Фуллеру задается следующим уравнением:
D — наибольшая крупность зерен в смеси, мм.
Для нормирования зернового состава асфальтобетонной смеси в современном американском методе проектирования «Superpave» также принимаются гранулометрические кривые максимальной плотности, соответствующие степенной зависимости с показателем степени 0,45.
Причем, кроме контрольных точек, ограничивающих диапазон содержания зерен, приводится также внутренняя зона ограничения, которая располагается вдоль гранулометрической кривой максимальной плотности в промежутке между зернами размером 2,36 и 0,3 мм. Считается, что смеси с гранулометрическим составом, проходящим по ограничительной зоне, могут иметь проблемы с уплотнением и сдвиговая устойчивость, так как они более чувствительны к содержанию битума и становятся пластичными при случайной передозировке органического вяжущего.
Следует отметить, что ГОСТ 9128-76 также предписывал для кривых зернового состава плотных смесей ограничительную зону, расположенную между предельными кривыми непрерывной и прерывистой гранулометрии. На рис. 1 эта зона заштрихована.
Рис. 1. — Зерновые составы минеральной части мелкозернистой:
Однако в 1986 г. при переиздании стандарта это ограничение было отменено, как несущественное. Более того, в работах Ленинградского филиала Союздорнии (А.О. Саль) было показано, что проходящие по заштрихованной зоне так называемые «полупрерывистые» составы смесей в ряде случаев предпочтительней непрерывных из-за меньшей пористости минеральной части асфальтобетона, а прерывистых — из-за большей устойчивости к расслоению.
В основу отечественного метода построения кривых гранулометрического состава плотных смесей легли известные исследования В.В. Охотина, в которых было показано, что наиболее плотную смесь можно получить при условии, если диаметр частичек, составляющих материал, будет уменьшаться в пропорции 1:16, а весовые их количества — как 1:0,43. Однако, учитывая склонность к сегрегации смесей, составленных с таким соотношением крупных и мелких фракций, было предложено добавлять промежуточные фракции. При этом весовое количество фракции с диаметром, в 16 раз меньшим, совершенно не изменится, если заполнять пустоты не просто этими фракциями, а, например, фракциями с диаметром зерен в 4 раза меньшего размера.
Если при заполнении фракциями в 16 раз меньшим диаметром их весовое содержание равнялось 0,43, то при заполнении фракциями диаметром зерен, в 4 раза меньшим, их содержание должно быть равным к = 0,67. Если ввести еще одну промежуточную фракцию с диаметром, уменьшающимся в 2 раза, то соотношение фракций должно быть к = 0,81. Таким образом, весовое количество фракций, которые будут все время уменьшаться на одну и ту же величину, можно выразить математически как ряд геометрической прогрессии:
Y1 — количество первой фракции;
к — коэффициент сбега;
n — число фракций в смеси.
Из полученной прогрессии выводится количественное значение первой фракции:
Таким образом, коэффициентом сбега принято называть весовое соотношение фракций, размеры частиц которых относятся как 1:2, т. е., как соотношение ближайших размеров ячеек в стандартном наборе сит.
Хотя теоретически самые плотные смеси рассчитываются по коэффициенту сбега 0,81, на практике более плотными оказались смеси с прерывистым зерновым составом.
Это объясняется тем, что представленные теоретические выкладки составления плотных смесей по коэффициенту сбега не учитывают раздвижку крупных зерен материала более мелкими зернами. В связи с этим еще П.В. Сахаров отмечал, что положительные результаты с точки зрения увеличения плотности смеси получаются только при ступенчатом (прерывистом) подборе фракций.
Если же соотношение размеров смешиваемых фракций меньше, чем 1:2 или 1:3, то мелкие частицы не заполняют промежуток между крупными зернами, а раздвигают их.
Кривые гранулометрического состава минеральной части асфальтобетона с различными коэффициентами сбега показаны на рис. 2.
Рис. 2. — Гранулометрический состав минеральной части асфальтобетонных смесей с различными коэффициентами сбега:
Позже было уточнено соотношение диаметров частиц смежных фракций, исключающих раздвижку крупных зерен в много фракционной минеральной смеси. По данным П.И. Боженова, чтобы исключить раздвижку крупных зерен мелкими, отношение диаметра мелкой фракции к диаметру крупной фракции должно быть не более 0,225 (т. е., как 1:4,44). Учитывая проверенные на практике составы минеральных смесей, Н.Н. Иванов предложил применять для подбора смесей кривые гранулометрического состава с коэффициентом сбега в пределах от 0,65 до 0,90.
Гранулометрические составы плотных асфальтобетонных смесей, ориентированные на удобоукладываемость, были нормированы в СССР с 1932 по 1967 гг. В соответствии с этими нормами асфальтобетонные смеси содержали ограниченное количество щебня (26-45%) и повышенное количество минерального порошка (8-23%). Опыт применения таких смесей показал, что в покрытиях, особенно на дорогах с тяжелым и интенсивным движением, образуются волны, сдвиги и другие пластические деформации. При этом шероховатость поверхности покрытий была также недостаточной, чтобы обеспечить высокое сцепление с колесами автомобилей, исходя из условий безопасности движения.
Принципиальные изменения в стандарт на асфальтобетонные смеси были внесены в 1967 г. В ГОСТ 9128-67 вошли новые составы смесей для каркасных асфальтобетонов с повышенным содержанием щебня (до 65%), которые стали предусматривать в проектах дорог с высокой интенсивностью движения. В асфальтобетонных смесях также было снижено количество минерального порошка и битума, что обосновывалось необходимостью перехода от пластичных к более жестким смесям.
Составы минеральной части много щебенистых смесей рассчитывались по уравнению кубической параболы, привязанной к четырем контрольным размерам зерен: 20;5;1,25 и 0,071 мм.
При исследовании и внедрении каркасного асфальтобетона большое значение придавалось повышению шероховатости покрытий. Методы устройства асфальтобетонных покрытий с шероховатой поверхностью нашли отражение в рекомендациях, разработанных в начале 60-х годов прошлого столетия и получивших первоначальное внедрение на объектах Главдорстроя Минтрансстроя СССР. По данным разработчиков, созданию шероховатости должно было предшествовать образование пространственного каркаса в асфальтобетоне. Практически это достигалось уменьшением количества минерального порошка в смеси, увеличением содержания крупных дробленых зерен, полным уплотнением смеси, при котором зерна щебня и крупных фракций песка соприкасаются между собой. Получение асфальтобетона с каркасной структурой и шероховатой поверхностью обеспечивалось при содержании 50-65% по массе зерен крупнее 5 (3) мм. в мелкозернистых смесях типа А и 33-55% зерен крупнее 1,25 мм. в песчаных смесях типа Г при ограниченном содержании минерального порошка (4-8% в мелкозернистых смесях и 8-14% в песчаных).
Рекомендации по обеспечению сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий в результате применения каркасных асфальтобетонов за счет повышения внутреннего трения минерального остова присутствуют и в зарубежных публикациях.
Например, дорожные фирмы из Великобритании при строительстве асфальтобетонных покрытий в тропических и субтропических странах специально применяют зерновые составы, подбираемые по уравнению кубической параболы.
Устойчивость покрытий из таких смесей обеспечивается главным образом в результате механической заклинки частиц угловатой формы, которые должны быть либо прочным щебнем, либо дробленым гравием. Применять недробленый гравий в таких смесях не разрешается.
Сопротивление покрытий сдвиговым деформациям можно повысить увеличением крупности щебня. В стандарте СШАASTM D 3515-96 были предусмотрены асфальтобетонные смеси, дифференцированные на девять марок в зависимости от максимальной крупности зерен от 1,18 до 50 мм.
Чем выше марка, тем крупнее щебень и тем меньше содержание минерального порошка в составе смеси. Кривые зерновых составов, построенные по кубической параболе, обеспечивают при уплотнении покрытия жесткий каркас из крупных зерен, который оказывает основное сопротивление транспортным нагрузкам.
В большинстве случаев минеральная часть асфальтобетонной смеси подбирается из крупнозернистой, среднезернистой и мелкозернистой составляющих. Если истинная плотность составляющих минеральных материалов существенно различается между собой, то содержание их в смеси рекомендуется рассчитывать по объему.
Проверенные на практике зерновые составы минеральной части асфальтобетонных смесей стандартизованы во всех технически развитых странах с учетом области их применения. Эти составы, как правило, согласуются между собой.
В целом принято считать, что наиболее разработанным элементом проектирования состава асфальтобетона является подбор гранулометрического состава минеральной части либо по кривым оптимальной плотности, либо по принципу последовательного заполнения пор. Сложнее обстоит дело с выбором битумного вяжущего нужного качества и с обоснованием его оптимального содержания в смеси. До сих пор отсутствует единое мнение о надежности расчетных методов назначения содержания битума в асфальтобетонной смеси.
Действующие экспериментальные методы подбора содержания вяжущего предполагают разные методы изготовления и испытания асфальтобетонных образцов в лаборатории и, главное, не позволяют достаточно надежно прогнозировать долговечность и эксплуатационное состояние дорожных покрытий в зависимости от условий эксплуатации.
П.В. Сахаров предлагал проектировать состав асфальтобетона по предварительно подобранному составу асфальтового вяжущего вещества. Количественное соотношение битума и минерального порошка в асфальтовом вяжущем веществе подбиралось экспериментально в зависимости от показателя пластической деформации (методом водоупорности) и от предела прочности на растяжение образцов-восьмерок. Учитывалась также и термическая устойчивость асфальтового вяжущего вещества сопоставлением показателей прочности при температурах 30, 15 и 0°С. На основании экспериментальных данных было рекомендовано придерживаться величин отношения битума к минеральному порошку по массе (Б/МП) в пределах от 0,5 до 0,2.
В итоге составы асфальтобетона характеризовались повышенным содержанием минерального порошка. В дальнейших исследованиях И.А. Рыбьева было показано, что рациональные значения Б/МП могут быть равны 0,8 и даже выше. Основываясь на законе прочности оптимальных структур (правиле створа), был рекомендован метод проектирования состава асфальтобетона по заданным эксплуатационным условиям работы дорожного покрытия. Констатировалось, что оптимальная структура асфальтобетона достигается при переводе битума в пленочное состояние.
В то же время было показано, что оптимальное содержание битума в смеси зависит не только от количественного и качественного соотношения компонентов, но и от технологических факторов и режимов уплотнения.
Поэтому научное обоснование требуемых эксплуатационных показателей асфальтобетона и рациональных способов их достижения продолжает оставаться основной задачей, связанной с повышением долговечности дорожных покрытий.
Существуют несколько расчетных способов назначения содержания битума в асфальтобетонной смеси как по толщине битумной пленки на поверхности минеральных зерен, так и по количеству пустот в уплотненной минеральной смеси.
Первые попытки их применения при проектировании асфальтобетонных смесей часто заканчивались неудачей, что вынуждало совершенствовать расчетные методы определения содержания битума в смеси. Н.Н. Иванов предлагал учитывать лучшую уплотняемость горячей асфальтобетонной смеси и некоторый запас на температурное расширение битума, если расчет содержания битума ведется по пористости уплотненной минеральной смеси:
Б — количество битума, %;
Р — пористость уплотненной минеральной смеси, %;
с6 — истинная плотность битума, г/см. куб.;
с — средняя плотность уплотненной сухой смеси, г/см. куб.;
0,85 — коэффициент уменьшения количества битума за счет лучшего уплотнения смеси с битумом и коэффициента расширения битума, который принят равным 0,0017.
Следует отметить, что расчеты объемного содержания компонент в уплотненном асфальтобетоне, включая объем воздушных пор или остаточной пористости, выполняются в любом методе проектирования в форме нормировки объема фаз. В качестве примера на рис. 3 приведен объемный состав асфальтобетона типа А в виде круговой диаграммы.
Рис. 3. — Нормировка объема фаз в асфальтобетоне:
В соответствии с этой диаграммой содержание битума (% по объему) равно разности между пористостью минерального остова и остаточной пористостью уплотненного асфальтобетона. Так, М. Дюрье рекомендовал методику расчета содержания битума в горячей асфальтобетонной смеси по модулю насыщения. Модуль насыщения асфальтобетона вяжущим веществом был установлен по экспериментальным и производственным данным и характеризует процентное содержание вяжущего в минеральной смеси, имеющей удельную поверхность 1 м. кв/кг.
Эта методика принята для определения минимального содержания битумного вяжущего в зависимости от зернового состава минеральной части в методе проектирования асфальтобетонной смеси LCPC. разработанном Центральной лабораторией мостов и дорог Франции. Весовое содержание битума по этому методу определяется по формуле:
к — модуль насыщения асфальтобетона вяжущим.
- S — частный остаток на сите с отверстиями размером 0,315 мм., %;
- s — частный остаток на сите с отверстиями размером 0,08 мм., %;
Методику расчета содержания битума по толщине битумной пленки существенно усовершенствовал И.В. Королев. На основании экспериментальных данных им произведено дифференцирование удельной поверхности зерен стандартных фракций в зависимости от природы горной породы. Было показано влияние природы каменного материала, крупности зерен и вязкости битума на оптимальную толщину битумной пленки в асфальтобетонной смеси.
Следующим шагом является дифференцированная оценка битумоемкости минеральных частиц мельче 0,071 мм. В результате статистического прогноза зерновых составов минерального порошка и битумоемкости фракций размером от 1 до 71 мкм в МАДИ (ГТУ) была разработана методика, позволяющая получать расчетные данные, удовлетворительно совпадающие с экспериментальным содержанием битума в асфальтобетонной смеси.
Другой подход к назначению содержания битума в асфальтобетоне основан на зависимости между пористостью минерального остова и зерновым составом минеральной части. На основании изучения экспериментальных смесей из частиц различной крупности японскими специалистами была предложена математическая модель пористости минерального остова (VMA). Значения коэффициентов установленной корреляционной зависимости были определены для щебеночно-мастичного асфальтобетона, который уплотнялся во вращательном уплотнителе (гираторе) при 300 оборотах формы. Алгоритм расчета содержания битума, основанный на корреляции поровых характеристик асфальтобетона с зерновым составом смеси, был предложен в работе. По результатам обработки массива данных, полученных при испытании плотных асфальтобетонов различных типов, установлены следующие корреляционные зависимости для расчета оптимального содержания битума:
К — параметр гранулометрии.
Dкр — минимальный размер зерен крупной фракции, мельче которого содержится 69,1% по массе смеси, мм.;
D0 — размер зерен средней фракции, мельче которого содержится 38,1% по массе смеси, мм.;
Dмелк- максимальный размер зерен мелкой фракции, мельче которого содержится 19,1% по массе смеси, мм.
Однако в любом случае расчетные дозировки битума следует корректировать при приготовлении контрольных замесов в зависимости от результатов испытаний сформованных образцов асфальтобетона.
При подборе составов асфальтобетонных смесей остается актуальным следующее высказывание проф. Н.Н. Иванова: «Битума следует брать не больше, чем это обусловливается получением достаточно прочной и устойчивой смеси, но битума надо брать возможно больше, а ни в коем случае не возможно меньше». Экспериментальные методы подбора асфальтобетонных смесей обычно предполагают приготовление стандартных образцов заданными способами уплотнения и испытание их в лабораторных условиях. Для каждого метода разработаны соответствующие критерии, устанавливающие в той или иной степени связь между результатами лабораторных испытаний уплотненных образцов и эксплуатационными характеристиками асфальтобетона в условиях эксплуатации.
В большинстве случаев зги критерии определены и стандартизованы национальными стандартами на асфальтобетон.
Распространены следующие схемы механических испытаний образцов асфальтобетона, представленные на рис. 4.
Рис. 4. — Схемы испытания цилиндрических образцов при проектировании состава асфальтобетона:
а — по Дюрьезу;
б — по Маршаллу;
в — по Хвиму;
г — по Хаббарду-Филду.
Анализ различных экспериментальных методов проектирования составов асфальтобетона указывает на схожесть в подходах при назначении рецептуры и на различие как в методах испытания образцов, так и в критериях оцениваемых свойств.
Схожесть методов проектирования асфальтобетонной смеси основывается на подборе такого объемного соотношения компонентов, при котором обеспечиваются заданные величины остаточной пористости и нормируемые показатели механических свойств асфальтобетона.
В России при проектировании асфальтобетона проводят испытание стандартных цилиндрических образцов на одноосное сжатие (по схеме Дюрьеза), которые формуют в лаборатории по ГОСТ 12801-98 в зависимости от содержания щебня в смеси либо статической нагрузкой 40 МПа, либо способом вибрирования с последующим дополнительным уплотнением нагрузкой 20 МПа. В зарубежной практике наибольшее распространение получил метод проектирования асфальтобетонных смесей по Маршаллу.
В США до последнего времени применяются методы проектирования асфальтобетонных смесей по Маршаллу, Хаббарду-Фильду и Хвиму. но в последнее время в ряде штатов внедряется система проектирования «Superpave».
При разработке новых методов проектирования асфальтобетонных смесей за рубежом большое внимание уделялось совершенствованию методов уплотнения образцов. В настоящее время при проектировании смесей по Маршаллу предусмотрено три уровня уплотнения образца: 35, 50 и 75 ударов с каждой стороны соответственно для условий легкого, среднего и интенсивного движения транспортных средств. Инженерные войска Соединенных Штатов, проведя обширные исследования, усовершенствовали испытания по методу Маршалла и распространили его на проектирование составов смесей для аэродромных покрытий.
Проектирование асфальтобетонной смеси по методу Маршалла предполагает, что:
- — предварительно установлено соответствие исходных минеральных материалов и битума требованиям технических условий;
- — подобран гранулометрический состав смеси минеральных материалов, удовлетворяющий проектным требованиям;
- — определены значения истинной плотности вязкого битума и минеральных материалов соответствующими методами испытаний;
- — достаточное количество каменного материала высушено и разделено на фракции, чтобы приготавливать лабораторные замесы смесей с различным содержанием вяжущего.
Для испытаний по методу Маршалла изготавливают стандартные цилиндрические образцы высотой 6,35 см. и диаметром 10,2 см. при уплотнении ударами падающего груза. Смеси готовят с различным содержанием битума, обычно отличающимся одно от другого на 0,5%. Рекомендуется приготавливать, по крайней мере, две смеси с содержанием битума выше «оптимального» значения и две смеси с содержанием битума ниже «оптимального» значения.
Чтобы точнее назначить содержание битума для проведения лабораторных испытаний, рекомендуется вначале установить примерное «оптимальное» содержание битума.
Под «оптимальным» подразумевается содержание битума в смеси, обеспечивающее максимальную устойчивость по Маршаллу сформованных образцов. Ориентировочно для подбора необходимо иметь 22 юг каменных материалов и около 4 л. битума.
Результаты испытаний асфальтобетона по методу Маршалла приведены на рис. 5.
На основании результатов испытаний образцов асфальтобетона по методу Маршалла обычно приходят к следующим выводам:
- — Значение устойчивости возрастает при увеличении содержания вяжущего до определенного максимума, после которого значение устойчивости снижается;
- — Величина условной пластичности асфальтобетона возрастает при увеличении содержания вяжущего;
- — Кривая зависимости плотности от содержания битума подобна кривой устойчивости, однако для нее максимум чаще наблюдается при несколько более высоком содержании битума;
- — Остаточная пористость асфальтобетона снижается при увеличении содержания битума, приближаясь асимптотически к минимальному значению;
- — Процент заполнения пор битумом увеличивается с увеличением содержания битума.
Рис. 5. — Результаты (а, б, в, г) испытаний асфальтобетона по методу Маршалла:
Оптимальное содержание битума рекомендуется определять как среднее из четырех значений, установленных по графикам для соответствующих проектных требований. Асфальтобетонная смесь с оптимальным содержанием битума должна удовлетворять всем требованиям, предъявляемым в технических спецификациях. При окончательном выборе состава асфальтобетонной смеси могут учитываться также технико-экономические показатели. Обычно рекомендуют выбирать смесь, обладающую наиболее высокой устойчивостью по Маршаллу.
Однако при этом следует иметь в виду, что смеси с чрезмерно высокими значениями устойчивости по Маршаллу и низкой пластичностью бывают нежелательными, так как покрытия из таких смесей будут чрезмерно жесткими и могут растрескаться при движении большегрузных транспортных средств, особенно при непрочных основаниях и высоких прогибах покрытия. Часто в Западной Европе и в США метод проектирования асфальтобетонной смеси по Маршаллу подвергается критике. Отмечается, что ударное уплотнение образцов по Маршаллу не моделирует уплотнение смеси в покрытии, а устойчивость по Маршаллу не позволяет удовлетворительно оценить прочность асфальтобетона при сдвиге.
Также критикуется и метод Хвима, к недостаткам которого относят довольно громоздкое и дорогостоящее испытательное оборудование.
Кроме того, некоторые важные объем метрические показатели асфальтобетона, связанные с его долговечностью, в этом методе должным образом не раскрываются. По мнению американских инженеров, метод выбора содержания битума по Хвиму является субъективным и может привести к недолговечности асфальтобетона из-за назначения низкого содержания вяжущего в смеси.
Метод LCPC (Франция) основан на том, что горячая асфальтобетонная смесь должна быть спроектирована и уплотнена в процессе строительства до максимальной плотности.
Поэтому проводились специальные исследования расчетной работы уплотнения, которая была определена как 16 проходов катка с пневматическими шинами, с нагрузкой на ось 3 тс при давлении в шине 6 бар. На полномасштабном лабораторном стенде при уплотнении горячей асфальтобетонной смеси была обоснована стандартная толщина слоя, равная 5 максимальным размерам минеральных зерен. Для соответствующего уплотнения лабораторных образцов были стандартизованы угол вращения на лабораторном уплотнителе (гираторе), равный 1°, и вертикальное давление на уплотняемую смесь 600 кПа. При этом стандартное число вращений гиратора должно составлять величину, равную толщине слоя из уплотняемой смеси, выраженную в миллиметрах.
В американском методе системы проектирования «Superpave» принято уплотнять образцы из асфальт бетонной смеси также в гираторе, но при угле вращения 1,25°. Работа по уплотнению образцов асфальтобетона нормируется в зависимости от расчетной величины суммарной транспортной нагрузки на покрытие, для устройства которого проектируется смесь. Схема уплотнения образцов из асфальтобетонной смеси в приборе вращательного уплотнения представлена на рис. 6.
Рис. 6. — Схема уплотнения образцов из асфальтобетонной смеси в приборе вращательного уплотнения:
В методе проектирования асфальтобетонной смеси MTQ (Министерство транспорта Квебека, Канада) заимствован вращательный уплотнитель Superpave вместо гиратора LCPC. Расчетное число вращений при уплотнении принято для смесей с максимальным размером зерен 10 мм. равным 80, а для смесей крупностью 14 мм. — 100 оборотов вращения. Расчетное содержание воздушных нор в образце должно находиться в пределах от 4 до 7%. Номинальный объем пор обычно составляет 5%. Эффективный объем битума установлен для смесей каждого типа, как и в методе LCPC.
Примечательно, что при проектировании асфальтобетонных смесей из одних и тех же материалов по методу Маршалла, методу LCPC (Франция), методу системы проектирования «Superpave» (США) и методу MTQ (Канада) были получены примерно одинаковые результаты.
Несмотря на то, что каждый из четырех методов предусматривал различные условия уплотнения образцов:
- — Маршалл — 75 ударов с двух сторон;
- — «Superpave» — 100 оборотов вращения в гираторе под углом 1,25°;
- — MTQ — 80 оборотов вращения в гираторе под углом 1,25°;
- — LCPC — 60 оборотов вращения эффективного уплотнителя под углом 1°С были получены вполне сопоставимые результаты по оптимальному содержанию битума.
Поэтому авторы работы пришли к выводу, что важно не то, чтобы иметь «правильный» метод уплотнения лабораторных образцов, а то, чтобы иметь систему влияния уплотняющего усилия на структуру асфальтобетона в образце и на работоспособность его в покрытии.
Следует отметить, что вращательные методы уплотнения асфальтобетонных образцов также не лишены недостатков. Установлено заметное истирание каменного материала при уплотнении горячей асфальтобетонной смеси в гираторе.
Поэтому в случае использования каменных материалов, характеризующихся износом в барабане Лос-Анжелеса более 30%, нормируемое число оборотов уплотнителя смеси при получении образцов щебеночно-мастичного асфальтобетона назначают равным 75 вместо 100.
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 приведенаниже.
Щебень гранитный: марка по прочности при раздавливании в цилиндре — 1000, марка по износу — И-I, марка по морозостойкости — Мрз25, истинная плотность — 2,70 г/см 3 ;
щебень известняковый: марка по прочности при раздавливании в цилиндре — 400, марка по износу — И-IV, марка по морозостойкости — Мрз15, истинная плотность — 2,76 г/см 3 ;
песок речной: содержание пылеватых и глинистых частиц — 1,8%, глины — 0,2% массы, истинная плотность — 2,68 г/см 3 ;
материал из отсевов дробления гранита марки 1000:
материал из отсевов дробления известняка марки 400: содержание пылеватых и глинистых частиц — 12%, глины — 0,5% массы, истинная плотность — 2,76 г/см 3 ;
минеральный порошок неактивированный: пористость — 33% объема, набухание образцов из смеси порошка с битумом — 2% объема, истинная плотность — 2,74 г/см 3 , 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 | |||||||||
Исходные данные | ||||||||||
Щебень гранитный | ||||||||||
Песок речной | ||||||||||
Материалы из отсевов дробления гранита | ||||||||||
Минеральный порошок | ||||||||||
Расчетные данные | ||||||||||
Щебень гранитный (50%) | ||||||||||
Песок речной (22%) | ||||||||||
Материалы из отсевов дробления гранита (20%) | ||||||||||
Минеральный порошок (8%) | ||||||||||
Требования ГОСТ 9128-84 для смесей типа Б |
Щебень известняковый и материал из отсевов дробления известняка не отвечают требованиям табл. 10и 11ГОСТ 9128-84 по 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 .
Магистратура
О.А. КИСЕЛЕВА
РАСЧЕТ СОСТАВА асфальтоБЕТОННОЙ СМЕСИ
Для магистрантов, обучающихся по направлению 270100
«Строительство», методические указания к расчетно-графической работе
по дисциплине «Физические основы проектирования новых строительных
материалов»
Утверждено Редакционно-издательским советом ТГТУ
Печатный вариант электронного издания
Тамбов
РИС ТГТУ
УДК 625.855.3(076)
ББК 0311-033я73-5
Составители: к.т.н., доц. О. А. Киселева
Рецензент: д.т.н., проф. Леденев В.И.
Расчет состава асфальтобетонной смеси: Метод.указ. / Сост.: О.А. Киселева. Тамбов: ТГТУ, 2010 – 16 с.
Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Физические основы проектирования новых строительных материалов» для магистрантов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство».
Утверждено редакционно — издательским советом Тамбовского государственного технического университета
© ГОУ ВПО «Тамбовский государственный
технический университет» (ТГТУ), 2010
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания посвящены подбору состава асфальтобетона.
Для проектирования состава асфальтобетона необходимо знать следующее:
– зерновой состав заполнителей,
– марку битума,
– марку асфальтобетона.
Расчет состава асфальтобетона заключается в выборе рационального соотношения между составляющими материалами, обеспечивающего оптимальную плотность минерального остова при требуемом количестве битума и получение бетона с заданными техническими свойствами при определенной технологии производства работ.
МЕТОДЫ РАСЧЕТА СОСТАВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ
Наиболее широкое распространение получил метод расчета по кривым плотных смесей . Он гласит, что наибольшая прочность бетона достигается при условии максимальной плотности минерального состава путем расчета гранулометрического состава и определения содержания оптимального количества битума и минерального порошка.
Расчет состава асфальтобетона включает в себя следующие этапы :
– расчет гранулометрического состава минеральной смеси по принципу минимума пустот,
– определение оптимального количества битума,
– определение физико-механических свойств рассчитанных смесей,
– внесение корректив в полученные составы смесей.
1.Расчет гранулометрического состава минеральной смеси . С этой целью для мелкого и крупного заполнителя по данным о частных остатков на ситах находят остатки А i , % равные сумме частных остатков (а i) на данном сите и на всех ситах мельче данного . Полученные результаты с учетом марки асфальтобетона по крупности заполнителя вносятся в таблице 1.
2.Определяем количество заполнителя по фракциям. Расчет выполняется по предельным кривым, соответствующим выбранным коэффициентам сбега (рис. 1) . Кривые с коэффициентом сбега меньше 0,7 относят к составам минеральной части асфальтобетонной смеси с незначительным содержанием минерального порошка. Составы, рассчитанные по коэффициенту сбега 0,9, содержат повышенное количество минерального порошка.
С этой целью в зависимости от марки асфальтобетона определяется требуемое количество песка на сите с разметом ячейки 1,25 или щебня на сите с размером ячейки 5 мм (для мелкозернистого асфальтобетона). Например, для крупнозернистого асфальтобетона количество частиц песка мельче 1,25 мм находится в пределах от 23 до 46 %. Принимаем 40 %. После этого определяем коэффициент для корректировки зернового состава песка
Т а б л и ц а 1
Гранулометрический состав минеральной смеси
Вид заполнителя | Остатки | Размеры отверстий сит | ||||||||
2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | 0,07 | |||||
Щебень | а i | а 20 щ | а 10 щ | а 5 щ | ||||||
А i | А 20 щ | А 10 щ | А 5 щ | |||||||
Песок | а i | а 2,5 п | а 1,25 п | а 0,63 п | а 0,315 п | а 0,14 п | ||||
А i | А 2,5 п | А 1,25 п | А 0,63 п | А 0,315 п | А 0,14 п | |||||
Минеральный порошок | а i | а 0,63 м | а 0,315 м | а 0,14 м | а 0,07 м | |||||
А i | А 0,63 м | А 0,315 м | А 0,14 м | А 0,07 м |
Определяется требуемое количество минерального порошка на сите с разметом ячейки 0,071. Для крупнозернистого асфальтобетона количество частиц мельче 0,071 мм находится в пределах от 4 до 18 %. Принимаем 10 %. После этого определяем коэффициент для корректировки зернового состава минерального порошка .
Определяем коэффициент для корректировки зернового состава щебня (или песка) . И уточняем зерновой состав заполнителей (таблица 2).
Т а б л и ц а 2
Расчетный состав заполнителей
Вид заполнителя | Остатки | Размеры отверстий сит | ||||||||
2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | 0,07 | |||||
Щебень | а i | К щ × а 20 щ | К щ × а 10 щ | К щ × а 5 щ | ||||||
А i | ||||||||||
Песок | а i | К п × а 2,5 п | К п × а 1,25 п | К п × а 0,63 п | К п × а 0,315 п | К п × а 0,14 п | ||||
А i | ||||||||||
Минеральный порошок | а i | К м × а 0,63 м | К м × а 0,315 м | К м × а 0,14 м | К м × а 0,07 м | |||||
А i | ||||||||||
∑А |
|
По полученным данным строится кривая гранулометрического состава конкретной рассчитанной смеси, которая должна располагаться между предельными кривыми сбега. Уточняем количество компонентов наполнителя по фракциям с учетом типа асфальтобетона по таблица 3.
Т а б л и ц а 3
Оптимальный гранулометрический состав минеральной смеси
Тип смеси | Содержание зерен минерального материала, %, мельче данного размера, мм | Примерный расход битума, % по массе | |||||||||
2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | 0,071 | ||||||
Смеси непрерывной гранолуметрии | |||||||||||
Среднезернистые типов:А Б В | 95-100 95-100 95-100 | 78-85 85-91 91-96 | 60-70 70-80 81-90 | 35-50 50-65 65-80 | 26-40 40-55 55-70 | 17-28 28-39 39-53 | 12-20 20-29 29-40 | 9-15 14-22 20-28 | 6-10 9-15 12-19 | 4-8 6-10 8-12 | 5-6,5 5-6,5 6,5-7 |
Мелкозернистые типов:А Б В | 95-100 95-100 95-100 | 63-75 75-85 85-93 | 35-50 50-65 65-80 | 26-40 40-55 57-70 | 17-28 29-39 39-53 | 12-20 20-29 29-40 | 9-15 14-22 20-28 | 6-10 9-15 12-19 | 4-8 6-10 8-12 | 5-6,5 5,5-7 6-7,5 | |
Песчаные типов:Г Д | 95-100 95-100 | 75-88 80-95 | 45-67 53-86 | 28-60 37-75 | 18-35 27-55 | 11-23 17-55 | 8-14 10-16 | 7,5-9 7-9 | |||
Смеси прерывистой гранулометрии | |||||||||||
Среднезернистые типов:А Б | 95-100 95-100 | 78-85 85-91 | 60-70 70-80 | 35-50 50-65 | 35-50 50-65 | 35-50 50-65 | 35-50 50-65 | 17-28 28-40 | 8-14 14-22 | 4-8 6-10 | 5-6,5 5-6,5 |
П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы 3
3.Определяем расход битума. Перспективным является расчет количества битума в смеси по методу, разработанному ХАДИ и основанному на битумоемкости минеральных компонентов. Расчет производится в два этапа: определение битумоемкости каждой фракции минеральной части смеси и расчет содержания битума. Для определения битумоемкости просушенные материалы рассеивают на фракции менее 0,071, 0,071-0,14, 0,14-0,315, 0,315-0,63, 0,63-1,25, 1,25-3, 3-5, 5-10 мм и т.д. до наибольшей крупности щебня. Битумоемкость каждой фракции представлена в таблица 4 . Определяем содержание битума для каждой фракции (таблица 5).
Т а б л и ц а 4
Битумоемкость наполнителя
Размер фракций, мм | Битумоемкость, % | |||
Гранитный материал | Диоритовый материал | Материал из плотного, прочного известняка | Чистый окатанный кварцевый песок и гравий | |
20-40 | 3,9 | 3,3 | 2,9 | – |
10-20 | 4,7 | 3,5 | – | |
5-10 | 5,4 | 4,5 | 4,1 | 2,8 |
2,5-5 | 5,6 | 5,6 | 4,6 | 3,3 |
1,25-2,5 | 5,7 | 5,9 | 5,3 | 3,8 |
0,63-1,25 | 5,9 | 6,0 | 4,6 | |
0,315-0,63 | 6,4 | 7,9 | 7,0 | 4,8 |
0,14-0,315 | 7,4 | 7,3 | 6,1 | |
0,071-0,14 | 8,4 | 9,4 | ||
0,071 | 16,5 |
Т а б л и ц а 5
Определение содержания битума
Т а б л и ц а 6
Физико-механические характеристики асфальтобетонов
Показатели | Нормы на смеси для верхнего слоя | Нормы на смеси для нижнего слоя | |
I марка | II марка | ||
Пористость минерального остова, % по объему для смесей типов: А (многощебеночные, щебня 50-65 %) Б (среднещебеночные, щебня 35-50 %) В (малощебеночные, щебня 20-35 %) Г (песчаные из дробленого песка с содержанием фракции 1,25-5 мм >33 %) Д (песчаные из природного песка) | 15-19 15-19 18-22 – – | 15-19 15-19 18-22 18-22 | 16-22 |
Остаточная пористость, % по объему | 3-5 | 3-5 | 5-10 |
Водонасыщение, % по объему для смесей: А Б и Г В и Д | 2-5 2-3,5 1,5-3 | 2-5 2-3,5 1,5-3 | 3-8 |
Набухание, % по объему, не более | 0,5 | 1,5 | |
Предел прочности при сжатии, кгс/см 2 для смесей типов при температурах 20-50 0 С: А Б и Г В и Д при температуре 0 0 С | – | – | |
Коэффициент водостойкости, не менее | 0,9 | 0,85 | – |
Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, не менее | 0,8 | 0,75 | – |
Оптимальное содержание битума в смеси определяется по следующей формуле
где К – коэффициент, зависящий от марки битума (при БНД 60/90 – 1,05; БНД 90/130 – 1; БНД 130/200 – 0,95; БНД 200/300 – 0,9) ; Б i – битумоемкость фракции i; Р i – содержание фракции i в смеси в частях от целого.
4. Из таблицы 6 выписываем физико-механические показатели, характерные данному асфальтобетону .
ПРИМЕР РАСЧЕТА
Подобрать состав мелкозернистого асфальтобетона типа А. Наполнители: гранитный щебень, кварцевый песок, минеральный порошок полученный путем измельчения диорита.
Расчет полных остатков представлен в таблице 7.
Т а б л и ц а 7
Частные остатки
Вид заполнителя | Остатки | Размеры отверстий сит | |||||||||
2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | 0,071 | ||||||
Щебень | а i | ||||||||||
А i | |||||||||||
Песок | а i | ||||||||||
А i | |||||||||||
Минеральный порошок | а i | ||||||||||
А i |
Так как щебень мелкозернистый, то он просеивается через сито с размером ячейки 5 мм, и более крупные фракции удаляются.
Определяем количество заполнителя по фракциям. Для мелкозернистого асфальтобетона количество частиц щебня мельче 5 мм находится в пределах от 84 до 70 %. Принимаем требуемое содержание щебня крупнее 5 мм 25 %. Определяем коэффициент для корректировки зернового состава щебня К щ =25*100/(100-28)=34,7.
Требуемое количество минерального порошка на сите с разметом ячейки 0,071 находится в пределах от 10 до 25 %. Принимаем 15 %. Коэффициент для корректировки зернового состава минерального порошка равен К м =15*100/74=27,7.
Определяем коэффициент для корректировки зернового состава песка К п =100-35-28=37.
Уточняем зерновой состав заполнителей с учетом марки асфальтобетона по крупности заполнителя (таблица 8).
Т а б л и ц а 8
Зерновой состав заполнителей
Вид заполнителя | Остатки | Размеры отверстий сит | ||||||||
2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 | 0,071 | |||||
Щебень | а i | 28*0,35=9,8 | ||||||||
А i | 9,8 | |||||||||
Песок | а i | 16*0,37=5,9 | 22*0,37=8,2 | 20*0,37=7,4 | 30*0,37=11,1 | 12*0,37=4,4 | ||||
А i | 31,1 | 22,9 | 15,5 | 4,4 | ||||||
Минеральный порошок | а i | 7*0,28=2 | 10*0,28=2,8 | 9*0,28= 2,5 | 74*0,28=20,7 | |||||
А i | 23,2 | 20,7 | ||||||||
∑А | 74,8 | 59,1 | 50,9 | 41,5 | 27,6 | 20,7 |
Проверяем правильность выбора зернового состава минеральной смеси. Для этого строим график гранулометрического состава и наносим его на кривые сбега (рис. 5). Из рисунка видно, что график входит в допустимую область. Расчет выполнен правильно.
Зная битумоемкость отдельных фракций, определяем расход битума (таблица 9).
Определяем расчетное содержание битума марки БНД 90/130 Б=1*6,71=6,71 %. Проверяем содержание битума по табл. 3. Так как количество битума по расчету больше нормативного 5-6,5 % принимаем Б=6,71 % .
Выписываем физико-механические показатели, характерные данному асфальтобетону:
– пористость минерального остова –18-22 %,
– остаточная пористость – 3-5 %,
– водонасыщение – 1,5-3 %,
– набухание – 0,5 %,
– предел прочности при сжатии – 10 кгс/см 2 ,
– коэффициент водостойкости – 0,9,
– коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении – 0,8.
Т а б л и ц а 9
Определение содержания битума
Размер фракций | Частные остатки (в долях единицы) | Битумоемкость, % (из табл.4) | Общая битумоемкость, % | ||||
Щебень | Песок | Минеральный порошок | Щебень | Песок | Минеральный порошок | ||
2,5-5 | 0,098 | 4,6 | 0,45 | ||||
1,25-2,5 | 0,059 | 3,8 | 0,22 | ||||
0,63-1,25 | 0,082 | 4,6 | 0,38 | ||||
0,315-0,63 | 0,074 | 0,02 | 4,8 | 7,9 | 0,36+0,16 | ||
0,14-0,315 | 0,111 | 0,028 | 6,1 | 9,0 | 0,68+0,25 | ||
0,071-0,14 | 0,044 | 0,025 | 19,0 | 0,31+0,48 | |||
0,071 | 0,207 | 16,5 | 3,42 | ||||
Содержание битума=∑ | 6,71 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Глушко И.М. Дорожно-строительные материалы. Учебник для автомобильно-дорожных институтов / Глушко И.М., Королев И.В., Борщ И.М. и др.. – М. 1983.
2. Горелышев Н.В. Материалы и изделия для строительства дорог. Справочник. / Горелышев Н.В., Гурячков И.Л., Пинус Э.Р. и др. – М.: Транспорт, 1986. – 288 с.
3. Корчагина О.А. Расчет состава бетонных смесей: Метод. указ./Корчагина О.А., Однолько В.Г. – Тамбов: ТГТУ, 1996. – 28 с.
Т а б л и ц а П 1
Данные к заданию
Вариант | Вид асфальтобетона | Тип асфальтобетона | Вид асфальтобетона по методу производства | Назначение асфальтобетона | Марка битума БНД |
крупнозернистый | А | горячий | Верхнее покрытие | 60/90 | |
среднезернистый | Б | теплый | Нижнее покрытие | 90/130 | |
мелкозернистый | В | горячий | Верхнее покрытие | 130/200 | |
песчаный | Г | холодный | Нижнее покрытие | 200/300 | |
крупнозернистый | Б | теплый | Верхнее покрытие | 60/90 | |
среднезернистый | В | холодный | Нижнее покрытие | 130/200 | |
мелкозернистый | А | теплый | Нижнее покрытие | 90/130 | |
песчаный | Д | горячий | Верхнее покрытие | 60/90 | |
крупнозернистый | В | горячий | Нижнее покрытие | 90/130 | |
среднезернистый | А | теплый | Верхнее покрытие | 60/90 | |
мелкозернистый | Б | холодный | Нижнее покрытие | 200/300 | |
крупнозернистый | А | теплый | Нижнее покрытие | 90/130 | |
среднезернистый | Б | горячий | Верхнее покрытие | 60/90 | |
мелкозернистый | В | холодный | Верхнее покрытие | 130/200 | |
песчаный | Г | теплый | Нижнее покрытие | 90/130 | |
крупнозернистый | Б | холодный | Верхнее покрытие | 200/300 | |
среднезернистый | В | горячий | Нижнее покрытие | 90/130 | |
мелкозернистый | А | теплый | Нижнее покрытие | 60/90 | |
песчаный | Д | холодный | Верхнее покрытие | 130/200 | |
крупнозернистый | В | холодный | Верхнее покрытие | 200/300 | |
среднезернистый | А | теплый | Нижнее покрытие | 90/130 | |
мелкозернистый | Б | горячий | Верхнее покрытие | 60/90 | |
песчаный | Д | теплый | Нижнее покрытие | 90/130 | |
крупнозернистый | А | горячий | Нижнее покрытие | 60/90 | |
среднезернистый | Б | холодный | Верхнее покрытие | 130/200 |
Т а б л и ц а П 2
Данные к заданию
Вариант | Гранулометрия | Материал наполнителя | ||
щебень | песок | минеральный порошок | ||
Непрерывная | гранит | кварцевый | диорит | |
Непрерывная | диорит | кварцевый | диорит | |
Непрерывная | гравий | из известняка | гранит | |
Непрерывная | – | из известняка | из известняка | |
Прерывистая | диорит | из известняка | гранит | |
Непрерывная | гранит | кварцевый | из известняка | |
Непрерывная | гравий | кварцевый | диорит | |
Непрерывная | – | из известняка | диорит | |
Непрерывная | гравий | кварцевый | из известняка | |
Непрерывная | диорит | из известняка | из известняка | |
Непрерывная | гранит | кварцевый | гранит | |
Прерывистая | диорит | кварцевый | из известняка | |
Непрерывная | гравий | из известняка | из известняка | |
Непрерывная | гранит | из известняка | из известняка | |
Непрерывная | – | кварцевый | диорит | |
Непрерывная | гравий | кварцевый | гранит | |
Непрерывная | гранит | из известняка | диорит | |
Непрерывная | диорит | из известняка | диорит | |
Непрерывная | – | кварцевый | гранит | |
Прерывистая | гранит | из известняка | гранит | |
Непрерывная | гравий | кварцевый | диорит | |
Непрерывная | диорит | кварцевый | гранит | |
Непрерывная | – | кварцевый | из известняка | |
Непрерывная | гравий | из известняка | диорит | |
Прерывистая | диорит | кварцевый | гранит |
Состав асфальтобетонной смеси подбирают по заданию, составленному на основании проекта автомобильной дороги. В задании указываются тип, вид и марка асфальтобетонной смеси, а также конструктивный слой дорожной одежды, для которого она предназначена. Подбор состава асфальтобетонной смеси включает испытание и по его результатам выбор составляющих материалов, а затем установление рационального соотношения между ними, обеспечивающего получение асфальтобетона со свойствами, отвечающими требованиям стандарта. Минеральные материалы и битум испытывают в соответствии с действующими стандартами, а после проведения всего комплекса испытаний устанавливают пригодность материалов для асфальтобетонной смеси заданного типа и марки, руководствуясь положениями ГОСТ Выбор рационального соотношения между составляющими материалами начинают с расчета зернового состава. Минеральную часть крупно- и мелкозернистых асфальтобетонных смесей при наличии крупного или среднего песка, а также отсевов дробления рекомендуется подбирать по непрерывным зерновым составам, при наличии мелкого природного песка — по прерывистым составам, где остов из щебня или гравия заполняется смесью, практически не содержащей зерен размером 5-0,63 мм.
Минеральную часть горячих и теплых песчаных и всех видов холодных асфальтобетонных смесей подбирают только по непрерывным зерновым составам. Для удобства проведения расчетов целесообразно пользоваться кривыми предельных значений зерновых составов, построенными в соответствии с требованиями ГОСТ (рис). Смесь щебня (гравия), песка и минерального порошка подбирают таким образом, чтобы кривая зернового состава располагалась в зоне, ограниченной предельными кривыми, и была по возможности плавной. При подборе зернового состава смесей на дробленых песках и дробленом гравии, а также на материалах из отсевов дробления горных пород, для которых характерно высокое содержание тонкодисперсных зерен (мельче 0,071 мм), необходимо учитывать количество последних в общем содержании минерального порошка. При использовании материалов из отсевов дробления изверженных горных пород полная замена минерального порошка их тонкодисперсной частью допускается в смесях для плотных горячих асфальтобетонов марки III, a также в смесях для пористых и высокопористых асфальтобетонов марок I и II. В смесях для горячих, теплых и холодных асфальтобетонов марок I и II допускается только частичная замена минерального порошка; при этом в массе зерен мельче 0,071 мм, входящих в состав смеси, должно содержаться не менее 50% известнякового минерального порошка, отвечающего требованиям ГОСТ
При применении материалов из отсевов дробления карбонатных горных пород в состав горячих и теплых смесей для плотных асфальтобетонов марок II и III, а также холодных смесей марок I и II и смесей для пористых и высокопористых асфальтобетонов марок I и II минеральный порошок можно не вводить, если содержание зерен мельче 0,071 мм в отсевах обеспечивает соответствие зерновых составов требованиям ГОСТ, а свойства зерен мельче 0,315 мм в отсевах отвечают требованиям ГОСТ к минеральному порошку. Рис. Непрерывные зерновые составы минеральной части горячих и теплых мелкозернистых (а) и песчаных (б) смесей для плотных асфальтобетонов, применяемых в верхних слоях покрытий.
При использовании в асфальтобетоне продуктов дробления полиминерального гравия в IV-V дорожно-климатических зонах также допускается не вводить в асфальтобетонные смеси марки II минеральный порошок, если в массе зерен мельче 0,071 мм содержится не менее 40% карбонатов кальция и магния (СаСО3+МgСО3). В результате подбора зернового состава устанавливается процентное соотношение по массе между минеральными составляющими асфальтобетона: щебнем (гравием), песком и минеральным порошком. Содержание битума в смеси выбирают предварительно в соответствии с рекомендациями прил.1 ГОСТ и с учетом требований стандарта к величине остаточной пористости асфальтобетона для конкретного климатического региона. Так в IV-V дорожно-климатических зонах допускается применение асфальтобетонов с более высокой остаточной пористостью, чем в I-II, поэтому содержание битума в асфальтобетонах для этих зон назначают ближе к нижним рекомендуемым пределам, а в I-II — к верхним.
В лаборатории готовят три образца из асфальтобетонной смеси с предварительно выбранным количеством битума и определяют: среднюю плотность асфальтобетона, среднюю и истинную плотность минеральной части, пористость минеральной части и остаточную пористость асфальтобетона по ГОСТ Если остаточная пористость не соответствует выбранной, то из полученных характеристик рассчитывают требуемое содержание битума Б (%) по формуле: Б где V°пop — пористость минеральной части, % объема; Vпор — выбранная остаточная пористость, % объема, принимается в соответствии с ГОСТ для данной дорожно-климатической зоны; гб — истинная плотность битума, г/см 3; гб = 1 г/см 3; r°m — средняя плотность минеральной части, г/см 3.
Рассчитав требуемое количество битума, вновь готовят смесь, формуют из нее три образца и определяют остаточную пористость асфальтобетона. Если остаточная пористость совпадает с выбранной, то рассчитанное количество битума принимается. Асфальтобетонную смесь подобранного состава готовят в лаборатории: крупнозернистую кг, мелкозернистую кг и песчаную смесь кг. Из смеси изготавливают образцы и определяют соответствие их физико- механических свойств ГОСТ Если асфальтобетон подобранного состава не отвечает требованиям стандарта по некоторым показателям, например по прочности при 50°С, то рекомендуется увеличить (в допустимых пределах) содержание минерального порошка или применить более вязкий битум; при неудовлетворительных значениях прочности при 0°С следует снизить содержание минерального порошка, уменьшить вязкость битума или ввести добавку полимера.
При недостаточной водостойкости асфальтобетона целесообразно увеличить содержание либо минерального порошка, либо битума; при этом остаточная пористость и пористость минерального остова должны оставаться в пределах, предусмотренных вышеупомянутым стандартом. Для повышения водостойкости наиболее эффективны поверхностно- активные вещества и активированные минеральные порошки. При назначении содержания битума для холодных асфальтобетонных смесей дополнительно следует предусмотреть меры, чтобы смесь не слеживалась при хранении. Для этого после определения требуемого количества битума готовят образцы для испытания на слеживаемость. Если показатель слеживаемости превышает требования ГОСТ, то содержание битума снижают на 0,5% и испытание повторяют. Уменьшать количество битума следует до получения удовлетворительных результатов по слеживаемости, однако при этом необходимо следить, чтобы величина остаточной пористости холодного асфальтобетона не превышала требований ГОСТ После корректировки состава асфальтобетонной смеси следует вновь испытать подобранную смесь. Подбор состава асфальтобетонной смеси можно считать законченным, если все показатели свойств асфальтобетонных образцов отвечают требованиям вышеупомянутого ГОСТа.
Пример подбора состава асфальтобетонной смеси 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, марка по износу — И-I, марка по морозостойкости — Мрз 25, истинная плотность — 2,70 г/см 3; щебень известняковый: марка по прочности при раздавливании в цилиндре — 400, марка по износу — И-IV, марка по морозостойкости — Мрз 15, истинная плотность — 2,76 г/см 3; песок речной: содержание пылеватых и глинистых частиц — 1,8%, глины — 0,2% массы, истинная плотность — 2,68 г/см 3; материал из отсевов дробления гранита марки 1000:
Содержание пылеватых и глинистых частиц — 5%, глины — 0,4% массы, истинная плотность — 2,70 г/см 3; материал из отсевов дробления известняка марки 400: содержание пылеватых и глинистых частиц — 12%, глины — 0,5% массы, истинная плотность — 2,76 г/см 3; минеральный порошок неактивированный: пористость — 33% объема, набухание образцов из смеси порошка с битумом — 2% объема, истинная плотность — 2,74 г/см 3, 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.
Щебень известняковый и материал из отсевов дробления известняка не отвечают требованиям табл. 10 и 11 ГОСТ по показателям прочности. Зерновые составы отобранных минеральных материалов приведены в табл. 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 Таблица
Расчет количества щебня В соответствии с ГОСТ и рис. 2,а содержание частиц щебня крупнее 5 мм в асфальтобетонной смеси типа Б составляет 35-50%. Для данного случая принимаем содержание щебня Щ=48%. Поскольку зерен крупнее 5 мм в щебне содержится 95%, то щебня потребуется Щ= Полученное значение заносят в табл. 7 и рассчитывают содержание в смеси щебня каждой фракции (берут 50% количества каждой фракции щебня). Расчет количества минерального порошка В соответствии с ГОСТ и рис. 2,а содержание частиц, мельче 0,071 мм в минеральной части асфальтобетонной смеси типа Б должно быть в пределах 6-12%. Для расчета принимаем содержание частиц, например, ближе к нижнему пределу требований, т. е. 7%. Если количество этих частиц в минеральном порошке составляет 74%, то содержание минерального порошка в смеси МП =
Однако для наших условий следует принять 8% минерального порошка, так как в песке и материале из отсевов дробления гранита уже имеется небольшое количество частиц мельче 0,071 мм. Полученные данные заносят в табл.7 и рассчитывают содержание минерального порошка каждой фракции (берут 8%). Расчет количества песка Количество песка П в смеси составит: П =100 — (Щ + МП) = (50 + 8) = 42% Так как в данном примере использованы два вида песка (речной и материалы из отсевов дробления гранита), необходимо определить количество каждого из них в отдельности. Соотношение между речным песком Пр и материалом из отсева дробления гранита можно установить по содержанию в них зерен мельче 1,25 мм, которых согласно ГОСТ и рис. 2,а в асфальтобетонной смеси типа Б должно быть 28-39%. Мы принимаем 34%; из них 8%, как рассчитано выше, приходится на долю минерального порошка. Тогда на долю песка остается 34-8=26% зерен мельче 1,25 мм. Учитывая, что массовая доля таких зерен в речном песке — 73%, а в материале из отсевов дробления гранита — 49%, составляем пропорцию для определения массовой доля речного песка в минеральной части асфальтобетонной смеси:
Для расчета принимаем Пр = 22%; тогда количество материала из отсева дробления гранита составит = 20%. Рассчитав аналогично щебню и минеральному порошку количество каждой фракции в песке и материале, из отсевов дробления гранита, записываем полученные данные в табл. 7. Суммируя в каждой вертикальной графе количество частиц мельче данного размера, получаем общий зерновой состав смеси минеральных материалов. Сравнение полученного состава с требованиями ГОСТ показывает, что он удовлетворяет им. Аналогично рассчитываем минеральную часть асфальтобетонной смеси прерывистого зернового состава. Определение содержания битума Щебень, песок, материал из отсевов дробления гранита и минеральный порошок смешивают с 6% битума. Такое количество битума является средним значением из рекомендуемых в прил. 1. ГОСТ для всех дорожно-климатических зон. Из полученной смеси приготавливают три образца диаметром и высотой 71,4 мм.
Поскольку щебня в асфальтобетонной смеси содержится 50%, смесь уплотняют комбинированным методом: вибрированием на виброплощадке в течение 3 мин под нагрузкой 0,03 МПа (0,3 кгс/см 2) и доуплотнением на прессе в течение 3 мин под нагрузкой 20 МПа (200 кгс/см 2). Через ч определяют среднюю плотность (объемную массу) асфальтобетона (образцов), истинную плотность минеральной части асфальтобетона r° и на основании этих данных вычисляют среднюю плотность и пористость минеральной части образцов. Зная истинную плотность всех материалов и выбрав по ГОСТ остаточную пористость асфальтобетона Vпор = 4%, рассчитывают ориентировочное количество битума. Средняя плотность пробных асфальтобетонных образцов при содержании битума 6,0% (сверх 100% минеральной части) равна 2,35 г/см 3. В этом случае
Г/см 3 ; Из контрольной смеси с 6,2% битума изготавливают три образца и определяют остаточную пористость. Если она будет в пределах 4,0 ± 0,5% (как было принято для мелкозернистого асфальтобетона из смесей типа Б), то готовят новую смесь с таким же количеством битума, формуют 15 образцов и испытывают их в соответствии с требованиями ГОСТ (по три образца на каждый вид испытания). Если показатели свойств образцов, приготовленных из подобранной смеси, имеют отклонения от требований ГОСТа, то необходимо провести корректировку состава смеси и вновь ее испытать.
Зерновые составы минеральной части смесей и асфальтобетонов должны соответствовать указанным в таблице. Показатели физико-механических свойств асфальтобетонов, применяемых в конкретных дорожно-климатических зонах, должны соответствовать указанным в таблице.
Компоненты, рецептура и свойства Объективно оценить пригодность порошка для использования в литом асфальтобетоне можно лишь по результатам испытаний изготовленных на нем асфальтобетонных образцов. Учет этого важного обстоятельства позволяет использовать в некоторых типах литого асфальтобетона даже такие, малопригодные на первый взгляд, порошки, как лессовые, молотый мергель, гипсовый камень или гипс, фильтр-прессные отходы сахарной промышленности, отходы содовых заводов, феррохромовый шлак и др. Песок играет важную технологическую и экономическую роль в производстве литой асфальтобетонной смеси. При выборе песка предпочтение отдают природному песку. Чем плотнее и крупнее зерно, тем подвижнее и плотнее минеральная смесь и тем меньше она требует битума. В отличие от минерального порошка большинство природных морских, речных и озерных кварцевых песков в химическую реакцию с битумом не вступает. Для большинства литых смесей можно рекомендовать пески удовлетворяющие требованиям стандарта и табл.
Компоненты, рецептура и свойства Для смесей I и II типов не рекомендуется использование отсевов дробления, содержащих повышенное количество пылеватых частиц, во избежание ухудшения подвижности смесей и увеличения расхода битума. Дробленые пески желательно использовать лишь как добавку в природный окатанный песок при изготовлении смесей I и II типов. в чистом виде их можно применять только в смесях III, IV и V типов. Существенно улучшаются практически все свойства литого асфальтобетона при введении в смесь высевок фракции 3-5 мм из трудно полируемых горных пород. Соотношение фракции 3- 5 мм и фракции 5-10 в смеси следует принимать как 2:1 или 1,5:1. Щебень (гравий) для щебенистых (гравийных) литых смесей должен отвечать требованиям и табл. 3. Не рекомендуется применять щебень, получаемый дроблением слабых (марка по дробимости ниже 600) и пористых пород. Пористый щебень быстро впитывает битум, и для обеспечения необходимой подвижности смеси содержание битума приходится увеличивать.
Компоненты, рецептура и свойства В смесях для верхнего слоя требуется применять щебень из плотных и трудно полируемых горных пород, кубовидной формы максимальной крупностью до 15(20) мм. Причем для смесей I типа щебень рекомендуется фракции 3-15 с соотношением зерен размером 3-5, 5-10 и мм как 2,5:1,5:1,0. Для смесей V типа максимальный размер зерна может достигать 20 мм, а для III — 40 мм. В последнем случае прочность исходной горной породы может быть снижена на %.
Компоненты, рецептура и свойства Без особого ущерба для асфальтобетона из смесей II, III и V типов, но с большой выгодой для производства, может быть снижено требование к дробимости зерен щебня. Дробление зерен в этих асфальтобетонных смесях маловероятно, так как формирование структуры в монолит происходит под влиянием гравитации или вибрации и без участия тяжелых катков. В литых смесях II, III и V типом можно с успехом применять гравий. Благодаря окатанной форме и ультракислому характеру поверхности зерен смесь имеет повышенную подвижность при меньшем расходе битума. Битум определяет фазовым состав асфальтового вяжущего вещества в асфальтобетоне, подвержен наибольшим изменениям по сравнению с другими компонентами смеси и влияет на теплоустойчивость покрытия. Поэтому, ориентируются в основном на вязкие марки, имеющие свойства, указанные в табл. 4.
Компоненты, рецептура и свойства Если битум не обладает комплексом указанных свойств, его улучшают добавками природных битумов, битуминозных пород, эластомерами и т.п. К весьма эффективным добавкам относятся природные битумы, которые хорошо совместимы с нефтяными и просты в использовании. Природные битумы образовались из нефти в верхних слоях земной коры в результате потери легких и средних фракций — природной деасфальтизации нефти, а также процессов взаимодействия ее компонентов с кислородом или серой. На территории нашей страны природные битумы находятся в составе различных битуминозных пород и в чистом виде встречаются редко.
Компоненты, рецептура и свойства Месторождения битумов залегают в виде пластов, линз, жил и на поверхности. Наибольшее количество битума содержится в пластовых и линзовых месторождениях. Жильные месторождения в нашей стране встречаются редко. Значительное количество природного битума находится в поверхностных месторождениях. По своему химическому составу эти битумы сходны с нефтяными. Природные битумы бывают твердыми, вязкими и жидкими. Твердые битумы (асфальтиты). Плотность асфальтитов кг/м 3, температура размягчения °С. В среднем асфальтит содержит 25% масел, 20% смол и 55% асфальтенов. Асфальтиты обладают повышенными адгезионными свойствами благодаря большому содержанию в их составе природных поверхностно-активных веществ — асфальтогеновых кислот и их ангидридов. Асфальтиты устойчивы к старению при воздействии солнечной радиации и кислорода воздуха.
Компоненты, рецептура и свойства Положительные результаты были получены при введении в литую смесь дробленого полиэтилена, а также тонко измельченного резинового порошка (ТИРП) в количестве 1,5% от массы минеральных материалов. В качестве добавки, повышающей теплоустойчивость литого асфальтобетона, рекомендуют использовать дегазированную серу в комовом, гранулированном (размер гранул до 6 мм) или жидком виде. Серу вводят в мешалку на горячие минеральные материалы, т.е. перед подачей битума. Количество серы назначают в пределах 0,25-0,65 от содержания битума. При этом количество битума с серой составляет 0,4-0,6 от содержания минерального порошка.
Компоненты, рецептура и свойства Подводя итог сказанному, нужно иметь в виду, что большинство перечисленных «ноу-хау» требуют преодоления серьезных технических и технологических проблем, а также дополнительных финансовых затрат, решить которые могут далеко не все организации. Увеличивая себестоимость производства, они не всегда способствуют улучшению технологических свойств смесей и эксплуатационных характеристик покрытия, а также здоровья людей и экологии. Рецептуру смесей рекомендуется подбирать по специальной методике. К расчету содержания компонентов приступают после определения зернового (гранулометрического) состава всех минеральных материалов и построения кривой рассева. Кривая должна вписываться в рекомендуемые пределы для конкретного типа смеси
53 Компоненты, рецептура и свойства Если кривая рассева не вписывается в рекомендуемые пределы, производят корректировку содержания отдельных зерен, изменяя их количество в минеральной смеси. При расчете количества минерального порошка необходимо вносить поправку на содержание в минеральной смеси пыли от песка и щебня. Далее, руководствуясь численными значениями фазового состава асфальтового вяжущего вещества (Б/МП) и его количества (Б+МП) для соответствующего типа литой смеси, вводят дозу битума (полимербитума или другого битумного вяжущего) и определяют показатели свойств. Основными показателями свойств образцов литой смеси и асфальтобетона, на заданные значения которых подбирают состав, являются для типов: I и V — подвижность, глубина вдавливания штампа и водонасыщение; II — подвижность, прочность при сжатии при +50 °С и глубина вдавливания штампа; III — подвижность и водонасыщение; IV — водонасыщение и прочность при сжатии при +50 °С.
Компоненты, рецептура и свойства Факультативно определяются прочность на растяжение при изгибе и модуль упругости при 0 °С, а также коэффициент трещиностойкости, как отношение величин указанных показателей. При полном соответствии свойств смеси и асфальтобетона требуемым (табл.), подбор считается успешно выполненным. Таблица – Физико-механические свойства литого асфальтобетона
Фото | Наименование | Длина | Ширина | Высота | Вес | Цена | Онлайн заказ |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Асфальтобетонная смесь мелкозернистая плотная, тип А, марка I (габбро-диабаз, битум — БДУ 70/100, код рецепта 1дзу) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь мелкозернистая плотная, тип А, марка I (габбро-диабаз, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 1дз) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь мелкозернистая плотная, тип А, марка I (гранит, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 1/20м) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь мелкозернистая плотная, тип Б, марка I (гранит, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 3/20м) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь мелкозернистая пористая, марка I (гранит, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 9/20м) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь мелкозернистая плотная, тип Б, марка I (гранит фр. 5-15, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 3/10м) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь песчаная плотная, тип Г, марка II (гранит, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 4м) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь песчаная плотная, тип Г, марка III (гранит, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 4вм) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь песчаная высокопористая, марка I (гранит, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 4ам) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь крупнозернистая плотная, тип А(Б), марка I (гранит, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 6а(б)м) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь крупнозернистая пористая, марка I (гранит, битум — БНД 60/90, БДУС 70/100, код рецепта 7м) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь щебеночно-мастичная (габбро-диабаз, битум — БДУ 70/100, код рецепта ЩМА-15) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Асфальтобетонная смесь щебеночно-мастичная (габбро-диабаз, битум — БДУ 70/100, код рецепта ЩМА-20) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Битумная эмульсия для подгрунтовки (код рецепта ЭБКБ-50) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Битумная эмульсия для ямочного ремонта (код рецепта ЭБКБ-60) | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Топочный мазут М100 | Звоните! 679-88-79 |
||||||
Топочный мазут М40 | Звоните! 679-88-79 |
Основные принципы подбора асфальтобетонных смесей
1. Подбор составов асфальтобетонных смесей
Составасфальтобетонной
смеси
подбирают
по
заданию,
составленному на основании проекта автомобильной дороги. В задании
указываются тип, вид и марка асфальтобетонной смеси, а также
конструктивный слой дорожной одежды, для которого она
предназначена.
Подбор состава асфальтобетонной смеси включает испытание и по
его результатам выбор составляющих материалов, а затем установление
рационального соотношения между ними, обеспечивающего получение
асфальтобетона со свойствами, отвечающими требованиям стандарта.
Минеральные материалы и битум испытывают в соответствии с
действующими стандартами, а после проведения всего комплекса
испытаний
устанавливают
пригодность
материалов
для
асфальтобетонной смеси заданного типа и марки, руководствуясь
положениями ГОСТ 9128-2009.
Выбор рационального соотношения между составляющими
материалами начинают с расчета зернового состава.
Минеральную часть крупно- и мелкозернистых асфальтобетонных
смесей при наличии крупного или среднего песка, а также отсевов
дробления рекомендуется подбирать по непрерывным зерновым
составам, при наличии мелкого природного песка — по прерывистым
составам, где остов из щебня или гравия заполняется смесью,
практически не содержащей зерен размером 5-0,63 мм.
Минеральную часть горячих и теплых песчаных и всех видов
холодных асфальтобетонных смесей подбирают только по непрерывным
зерновым составам.
Для удобства проведения расчетов целесообразно пользоваться
кривыми предельных значений зерновых составов, построенными в
соответствии с требованиями ГОСТ 9128-2009 (рис).
Смесь щебня (гравия), песка и минерального порошка подбирают
таким образом, чтобы кривая зернового состава располагалась в зоне,
ограниченной предельными кривыми, и была по возможности плавной.
При подборе зернового состава смесей на дробленых песках и
дробленом гравии, а также на материалах из отсевов дробления горных
пород, для которых характерно высокое содержание тонкодисперсных
зерен (мельче 0,071 мм), необходимо учитывать количество последних в
общем содержании минерального порошка.
При использовании материалов из отсевов дробления изверженных
горных
пород
полная
замена
минерального
порошка
их
тонкодисперсной частью допускается в смесях для плотных горячих
асфальтобетонов марки III, a также в смесях для пористых и
высокопористых асфальтобетонов марок I и II.
В смесях для горячих, теплых и холодных асфальтобетонов марок I и
II допускается только частичная замена минерального порошка; при
этом в массе зерен мельче 0,071 мм, входящих в состав смеси, должно
содержаться не менее 50% известнякового минерального порошка,
отвечающего требованиям ГОСТ 16557.
При применении материалов из
отсевов дробления карбонатных горных
пород в состав горячих и теплых смесей
для плотных асфальтобетонов марок II и
III, а также холодных смесей марок I и II
и
смесей
для
пористых
и
высокопористых асфальтобетонов марок
I и II минеральный порошок можно не
вводить, если содержание зерен мельче
0,071 мм в отсевах обеспечивает
соответствие
зерновых
составов
требованиям ГОСТ 9128-2009, а свойства
зерен мельче 0,315 мм в отсевах
отвечают
требованиям
ГОСТ
к
минеральному порошку.
Рис. Непрерывные зерновые составы
минеральной части горячих и теплых
мелкозернистых (а) и песчаных (б)
смесей для плотных асфальтобетонов,
применяемых
в
верхних
слоях
покрытий.
Рис. Прерывистые зерновые составы минеральной части
горячих и теплых мелкозернистых асфальтобетонных смесей
для плотных асфальтобетонов, применяемых в верхних слоях
покрытий
Рис. Непрерывные (а) и
прерывистые (б) зерновые
составы минеральной части
горячих и теплых
крупнозернистых смесей для
плотных асфальтобетонов,
применяемых в нижних слоях
покрытия и слоях оснований.
При использовании в асфальтобетоне продуктов дробления
полиминерального гравия в IV-V дорожно-климатических зонах также
допускается не вводить в асфальтобетонные смеси марки II
минеральный порошок, если в массе зерен мельче 0,071 мм содержится
не менее 40% карбонатов кальция и магния (СаСО3+МgСО3).
В результате подбора зернового состава устанавливается
процентное соотношение по массе между минеральными
составляющими асфальтобетона: щебнем (гравием), песком и
минеральным порошком.
Содержание битума в смеси выбирают предварительно в
соответствии с рекомендациями прил.1 ГОСТ 9128-2009 и с
учетом требований стандарта к величине остаточной пористости
асфальтобетона для конкретного климатического региона. Так в
IV-V дорожно-климатических зонах допускается применение
асфальтобетонов с более высокой остаточной пористостью, чем в
I-II, поэтому содержание битума в асфальтобетонах для этих зон
назначают ближе к нижним рекомендуемым пределам, а в I-II к верхним.
Рис. Непрерывные (а) и
прерывистые (б) зерновые
составы минеральной части
горячих и теплых крупно- и
мелкозернистых смесей для
пористых и высокопористых
асфальтобетонов,
применяемых в нижних
слоях покрытий и слоях
оснований.
В лаборатории готовят три образца из асфальтобетонной смеси с
предварительно выбранным количеством битума и определяют:
среднюю плотность асфальтобетона, среднюю и истинную плотность
минеральной части, пористость минеральной части и остаточную
пористость асфальтобетона по ГОСТ 12801-84. Если остаточная
пористость не соответствует выбранной, то из полученных
характеристик рассчитывают требуемое содержание битума Б (%) по
формуле:
Б
где V°пop — пористость минеральной части, % объема;
Vпор — выбранная остаточная пористость, % объема, принимается в
соответствии с ГОСТ 9128-2009 для данной дорожно-климатической
зоны;
rб — истинная плотность битума, г/см3; rб = 1 г/см3;
r°m — средняя плотность минеральной части, г/см3.
Рассчитав требуемое количество битума, вновь готовят
смесь, формуют из нее три образца и определяют
остаточную пористость асфальтобетона.
Если остаточная пористость совпадает с выбранной, то
рассчитанное количество битума принимается.
Асфальтобетонную смесь подобранного состава готовят в
лаборатории: крупнозернистую — 24-30 кг, мелкозернистую
— 8-10 кг и песчаную смесь — 3-4 кг. Из смеси изготавливают
образцы и определяют соответствие их физикомеханических свойств ГОСТ 9128-2009.
Если асфальтобетон подобранного состава не отвечает
требованиям стандарта по некоторым показателям,
например по прочности при 50°С, то рекомендуется
увеличить
(в
допустимых
пределах)
содержание
минерального порошка или применить более вязкий
битум; при неудовлетворительных значениях прочности
при 0°С следует снизить содержание минерального
порошка, уменьшить вязкость битума или ввести добавку
полимера.
При недостаточной водостойкости асфальтобетона целесообразно
увеличить содержание либо минерального порошка, либо битума; при
этом остаточная пористость и пористость минерального остова должны
оставаться в пределах, предусмотренных вышеупомянутым стандартом.
Для повышения водостойкости наиболее эффективны поверхностноактивные вещества и активированные минеральные порошки.
При
назначении
содержания
битума
для
холодных
асфальтобетонных смесей дополнительно следует предусмотреть меры,
чтобы смесь не слеживалась при хранении. Для этого после определения
требуемого количества битума готовят образцы для испытания на
слеживаемость. Если показатель слеживаемости превышает требования
ГОСТ 9128-2009, то содержание битума снижают на 0,5% и испытание
повторяют. Уменьшать количество битума следует до получения
удовлетворительных результатов по слеживаемости, однако при этом
необходимо следить, чтобы величина остаточной пористости холодного
асфальтобетона не превышала требований ГОСТ 9128-2009.
После корректировки состава асфальтобетонной смеси следует вновь
испытать подобранную смесь.
Подбор
состава
асфальтобетонной
смеси
можно
считать
законченным, если все показатели свойств асфальтобетонных образцов
отвечают требованиям вышеупомянутого ГОСТа.
Пример подбора состава асфальтобетонной смеси
Необходимо
подобрать
состав
мелкозернистой
горячей
асфальтобетонной смеси типа Б марки II для плотного асфальтобетона,
предназначенного для устройства верхнего слоя покрытия в III дорожноклиматической 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.
Щебень известняковый и
материал из отсевов дробления
известняка не отвечают
требованиям табл. 10 и 11 ГОСТ
9128-2009 по показателям
прочности.
Зерновые составы отобранных
минеральных материалов
приведены в табл.
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 91282009.
Таблица
Расчет количества щебня
В соответствии с ГОСТ 9128-84 и рис. 2,а содержание частиц щебня
крупнее 5 мм в асфальтобетонной смеси типа Б составляет 35-50%. Для
данного случая принимаем содержание щебня Щ=48%. Поскольку
зерен крупнее 5 мм в щебне содержится 95%, то щебня потребуется
Щ=
Полученное значение заносят в табл. 7 и рассчитывают содержание
в смеси щебня каждой фракции (берут 50% количества каждой
фракции щебня).
Расчет количества минерального порошка
В соответствии с ГОСТ 9128-84 и рис. 2,а содержание частиц, мельче
0,071 мм в минеральной части асфальтобетонной смеси типа Б должно
быть в пределах 6-12%. Для расчета принимаем содержание частиц,
например, ближе к нижнему пределу требований, т. е. 7%. Если
количество этих частиц в минеральном порошке составляет 74%, то
содержание минерального порошка в смеси
МП =
Однако для наших условий следует принять 8% минерального
порошка, так как в песке и материале из отсевов дробления гранита уже
имеется небольшое количество частиц мельче 0,071 мм. Полученные
данные заносят в табл.7 и рассчитывают содержание минерального
порошка каждой фракции (берут 8%).
Расчет количества песка
Количество песка П в смеси составит:
П =100 — (Щ + МП) = 100 — (50 + 8) = 42%
Так как в данном примере использованы два вида песка (речной и
материалы из отсевов дробления гранита), необходимо определить
количество каждого из них в отдельности.
Соотношение между речным песком Пр и материалом из отсева
дробления гранита можно установить по содержанию в них зерен мельче
1,25 мм, которых согласно ГОСТ 9128-84 и рис. 2,а в асфальтобетонной
смеси типа Б должно быть 28-39%. Мы принимаем 34%; из них 8%, как
рассчитано выше, приходится на долю минерального порошка. Тогда на
долю песка остается 34-8=26% зерен мельче 1,25 мм. Учитывая, что
массовая доля таких зерен в речном песке — 73%, а в материале из отсевов
дробления гранита — 49%, составляем пропорцию для определения
массовой доля речного песка в минеральной части асфальтобетонной
смеси:
Для расчета принимаем Пр = 22%; тогда количество материала из
отсева дробления гранита составит 42 — 22 = 20%. Рассчитав аналогично
щебню и минеральному порошку количество каждой фракции в песке и
материале, из отсевов дробления гранита, записываем полученные
данные в табл. 7. Суммируя в каждой вертикальной графе количество
частиц мельче данного размера, получаем общий зерновой состав смеси
минеральных
материалов.
Сравнение
полученного
состава
с
требованиями ГОСТ 9128-84 показывает, что он удовлетворяет им.
Аналогично рассчитываем минеральную часть асфальтобетонной
смеси прерывистого зернового состава.
Определение содержания битума
Щебень, песок, материал из отсевов дробления гранита и
минеральный порошок смешивают с 6% битума. Такое количество
битума является средним значением из рекомендуемых в прил. 1. ГОСТ
9128-84 для всех дорожно-климатических зон.
Из полученной смеси приготавливают три образца диаметром и
высотой 71,4 мм.
Поскольку щебня в асфальтобетонной смеси
содержится 50%, смесь уплотняют комбинированным
методом: вибрированием на виброплощадке в течение
3 мин под нагрузкой 0,03 МПа (0,3 кгс/см2) и
доуплотнением на прессе в течение 3 мин под
нагрузкой 20 МПа (200 кгс/см2). Через 12 — 48 ч
определяют среднюю плотность (объемную массу)
асфальтобетона (образцов)
, истинную плотность
минеральной части асфальтобетона r° и на основании
этих данных вычисляют среднюю плотность
и
пористость минеральной части образцов.
Зная истинную плотность всех материалов и выбрав
по
ГОСТ
9128-2009
остаточную
пористость
асфальтобетона
Vпор
=
4%,
рассчитывают
ориентировочное
количество
битума.
Средняя
плотность пробных асфальтобетонных образцов при
содержании битума 6,0% (сверх 100% минеральной
части) равна 2,35 г/см3. В этом случае
г/см3;
г/см3;
Из контрольной смеси с 6,2% битума изготавливают три образца и
определяют остаточную пористость. Если она будет в пределах 4,0 ± 0,5%
(как было принято для мелкозернистого асфальтобетона из смесей типа
Б), то готовят новую смесь с таким же количеством битума, формуют 15
образцов и испытывают их в соответствии с требованиями ГОСТ 9128-84
(по три образца на каждый вид испытания).
Если показатели свойств образцов, приготовленных из подобранной
смеси, имеют отклонения от требований ГОСТа, то необходимо провести
корректировку состава смеси и вновь ее испытать.
20. Основные принципы подбора щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси
Основные принципы подборащебеночно-мастичной
асфальтобетонной смеси
Зерновые
составы
минеральной
части
смесей
и
асфальтобетонов должны соответствовать указанным в таблице.
Показатели физико-механических свойств асфальтобетонов,
применяемых в конкретных дорожно-климатических зонах, должны
соответствовать указанным в таблице.
Таблица – основные показатели физико-механических
свойств щебеночно-мастичного асфальтобетона
23. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-1024. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Применяемые битумные вяжущиеЗерновой состав минеральной части ЩМА-10
25. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Рис. — Зерновой состав минеральной части ЩМА-1026. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Устройство верхних слоев дорожныхпокрытий из ЩМА-10
27. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-15Потребность в материалах для приготовления смеси
28. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Применяемые битумные вяжущиеЗерновой состав минеральной части ЩМА-15
29. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Зерновой состав минеральной части ЩМА-1530. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Устройство верхних слоев дорожных покрытий из ЩМА-1531. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-20Потребность в материалах для приготовления смеси
32. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Применяемые битумные вяжущиеЗерновой состав минеральной части ЩМА-20
33. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Зерновой состав минеральной части ЩМА-2034. Рекомендации по проектированию щебеночно-мастичного асфальтобетона
Устройство верхних слоев дорожных покрытий из ЩМА-2035. Основные принципы подбора состава литой асфальтобетонной смеси
36. Компоненты, рецептура и свойства
Минеральный порошок предпочтительноиспользовать
стандартный
и
удовлетворяющий требованиям таблицы.
Однако отвергать другие порошки без
достаточного обоснования не рекомендуется.
37. Компоненты, рецептура и свойства
Таблица38. Компоненты, рецептура и свойства
Продолжениетаблицы
39. Компоненты, рецептура и свойства
Объективно оценить пригодность порошка для использованияв литом асфальтобетоне можно лишь по результатам испытаний
изготовленных на нем асфальтобетонных образцов.
Учет этого важного обстоятельства позволяет использовать в
некоторых типах литого асфальтобетона даже такие,
малопригодные на первый взгляд, порошки, как лессовые,
молотый мергель, гипсовый камень или гипс, фильтр-прессные
отходы сахарной промышленности, отходы содовых заводов,
феррохромовый шлак и др.
Песок играет важную технологическую и экономическую роль
в производстве литой асфальтобетонной смеси. При выборе
песка предпочтение отдают природному песку. Чем плотнее и
крупнее зерно, тем подвижнее и плотнее минеральная смесь и
тем меньше она требует битума. В отличие от минерального
порошка большинство природных морских, речных и озерных
кварцевых песков в химическую реакцию с битумом не вступает.
Для большинства литых смесей можно рекомендовать пески
удовлетворяющие требованиям стандарта и табл.
40. Компоненты, рецептура и свойства
Таблица41. Компоненты, рецептура и свойства
Компоненты, рецептура и свойстваПродолжениетаблицы
Примечание. В качестве дробленного песка допускается применение
отсевов дробления с наибольшей крупностью зерен 5 мм изверженных,
метаморфических или плотных осадочных пород а также гравия.
42. Компоненты, рецептура и свойства
Для смесей I и II типов не рекомендуется использование отсевовдробления, содержащих повышенное количество пылеватых
частиц, во избежание ухудшения подвижности смесей и
увеличения расхода битума.
Дробленые пески желательно использовать лишь как
добавку в природный окатанный песок при изготовлении смесей I
и II типов. в чистом виде их можно применять только в смесях III,
IV и V типов. Существенно улучшаются практически все свойства
литого асфальтобетона при введении в смесь высевок фракции 3-5
мм из трудно полируемых горных пород. Соотношение фракции 35 мм и фракции 5-10 в смеси следует принимать как 2:1 или 1,5:1.
Щебень (гравий) для щебенистых (гравийных) литых смесей
должен отвечать требованиям и табл. 3.
Не рекомендуется применять щебень, получаемый дроблением
слабых (марка по дробимости ниже 600) и пористых пород.
Пористый щебень быстро впитывает битум, и для обеспечения
необходимой подвижности смеси содержание битума приходится
увеличивать.
43. Компоненты, рецептура и свойства
В смесях для верхнего слоя требуется применять щебень изплотных и трудно полируемых горных пород, кубовидной формы
максимальной крупностью до 15(20) мм. Причем для смесей I
типа щебень рекомендуется фракции 3-15 с соотношением зерен
размером 3-5, 5-10 и 10-15 мм как 2,5:1,5:1,0. Для смесей V типа
максимальный размер зерна может достигать 20 мм, а для III 40 мм. В последнем случае прочность исходной горной породы
может быть снижена на 20-25 %.
44. Компоненты, рецептура и свойства
Таблица45. Компоненты, рецептура и свойства
Продолжениетаблицы 3
Примечание. «A» — щебень из метаморфических и изверженных
горных пород, «Б» — щебень из осадочных пород (кроме гравия), «В»
гравий, «Г» щебень из гравия или шлаков.
46. Компоненты, рецептура и свойства
Без особого ущерба для асфальтобетона из смесей II, III и Vтипов, но с большой выгодой для производства, может быть
снижено требование к дробимости зерен щебня. Дробление зерен в
этих
асфальтобетонных
смесях
маловероятно,
так
как
формирование структуры в монолит происходит под влиянием
гравитации или вибрации и без участия тяжелых катков.
В литых смесях II, III и V типом можно с успехом применять
гравий. Благодаря окатанной форме и ультракислому характеру
поверхности зерен смесь имеет повышенную подвижность при
меньшем расходе битума.
Битум определяет фазовым состав асфальтового вяжущего
вещества в асфальтобетоне, подвержен наибольшим изменениям по
сравнению с другими компонентами смеси и влияет на
теплоустойчивость покрытия. Поэтому, ориентируются в основном
на вязкие марки, имеющие свойства, указанные в табл. 4.
47. Компоненты, рецептура и свойства
Если битум не обладает комплексом указанныхсвойств, его улучшают добавками природных битумов,
битуминозных пород, эластомерами и т.п. К весьма
эффективным добавкам относятся природные битумы,
которые хорошо совместимы с нефтяными и просты в
использовании.
Природные битумы образовались из нефти в верхних
слоях земной коры в результате потери легких и
средних фракций — природной деасфальтизации нефти,
а также процессов взаимодействия ее компонентов с
кислородом или серой.
На территории нашей страны природные битумы
находятся в составе различных битуминозных пород и в
чистом виде встречаются редко.
48. Компоненты, рецептура и свойства
Таблица49. Компоненты, рецептура и свойства
Месторождения битумов залегают в виде пластов, линз, жил ина поверхности. Наибольшее количество битума содержится в
пластовых
и
линзовых
месторождениях.
Жильные
месторождения в нашей стране встречаются редко. Значительное
количество природного битума находится в поверхностных
месторождениях. По своему химическому составу эти битумы
сходны с нефтяными. Природные битумы бывают твердыми,
вязкими и жидкими. Твердые битумы (асфальтиты). Плотность
асфальтитов 1100-1200 кг/м3, температура размягчения 145…215
°С. В среднем асфальтит содержит 25% масел, 20% смол и 55%
асфальтенов.
Асфальтиты
обладают
повышенными
адгезионными
свойствами благодаря большому содержанию в их составе
природных поверхностно-активных веществ — асфальтогеновых
кислот и их ангидридов. Асфальтиты устойчивы к старению при
воздействии солнечной радиации и кислорода воздуха.
50. Компоненты, рецептура и свойства
Положительные результаты были получены при введении влитую смесь дробленого полиэтилена, а также тонко
измельченного резинового порошка (ТИРП) в количестве 1,5% от
массы минеральных материалов.
В качестве добавки, повышающей теплоустойчивость литого
асфальтобетона, рекомендуют использовать дегазированную серу
в комовом, гранулированном (размер гранул до 6 мм) или
жидком виде.
Серу вводят в мешалку на горячие минеральные материалы,
т.е. перед подачей битума. Количество серы назначают в
пределах 0,25-0,65 от содержания битума. При этом количество
битума с серой составляет 0,4-0,6 от содержания минерального
порошка.
51. Компоненты, рецептура и свойства
Подводя итог сказанному, нужно иметь в виду, что большинствоперечисленных «ноу-хау» требуют преодоления серьезных
технических и технологических проблем, а также дополнительных
финансовых затрат, решить которые могут далеко не все
организации.
Увеличивая себестоимость производства, они не всегда
способствуют улучшению технологических свойств смесей и
эксплуатационных характеристик покрытия, а также здоровья
людей и экологии.
Рецептуру
смесей
рекомендуется
подбирать
по
специальной методике. К расчету содержания компонентов
приступают
после
определения
зернового
(гранулометрического)
состава
всех
минеральных
материалов и построения кривой рассева. Кривая должна
вписываться в рекомендуемые пределы для конкретного
типа смеси
52. Компоненты, рецептура и свойства
Таблица Зерновые (гранулометрические) составы литыхасфальтобетонных смесей
53. Компоненты, рецептура и свойства
Если кривая рассева не вписывается в рекомендуемые пределы,производят корректировку содержания отдельных зерен, изменяя их
количество в минеральной смеси.
При расчете количества минерального порошка необходимо вносить
поправку на содержание в минеральной смеси пыли от песка и щебня.
Далее, руководствуясь численными значениями фазового состава
асфальтового вяжущего вещества (Б/МП) и его количества (Б+МП) для
соответствующего типа литой смеси, вводят дозу битума (полимербитума или
другого битумного вяжущего) и определяют показатели свойств.
Основными показателями свойств образцов литой смеси и асфальтобетона, на
заданные значения которых подбирают состав, являются для типов:
• I и V — подвижность, глубина вдавливания штампа и водонасыщение;
• II — подвижность, прочность при сжатии при +50 °С и глубина вдавливания
штампа;
• III — подвижность и водонасыщение;
• IV — водонасыщение и прочность при сжатии при +50 °С.
54. Компоненты, рецептура и свойства
Факультативно определяются прочность на растяжение при изгибеи модуль упругости при 0 °С, а также коэффициент трещиностойкости,
как отношение величин указанных показателей.
При полном соответствии свойств смеси и асфальтобетона
требуемым (табл.), подбор считается успешно выполненным.
Таблица – Физико-механические свойства литого асфальтобетона
55. Компоненты, рецептура и свойства
Продолжение таблицыТерритория НЕФТЕГАЗ № 2 (2005)
%PDF-1.5 % 1 0 obj >/Metadata 2218 0 R/Pages 2 0 R/Type/Catalog/PageLabels 10 0 R>> endobj 2218 0 obj >stream 2012-03-19T13:37:52+03:002012-03-19T13:37:54+03:002012-03-19T13:37:54+03:00Adobe InDesign CS3 (5.0.4)
Каковы пределы толщины износа или поверхности асфальта, связующего слоя, основных материалов, асфальтового основания и асфальтового слоя на всю глубину?
Толщина асфальтовой дороги зависит от почвы, на которой вы вымощены, и отраслевых стандартов региона, в котором вы живете.
Какова почва в регионе, в котором вы живете?
Здесь, в Денвере, штат Колорадо, мы вымощаем два типа почвы. Во-первых, на переднем крае почвы имеют тенденцию быть экспансивными, поэтому большинство подрядчиков выкапывают и устанавливают от 3 до 6 дюймов дорожного основания, а затем укладывают 3 дюйма утрамбованного горячего асфальта.Вся эта работа выполняется за 1-2 дня. Однако в горах к западу от Денвера почва представляет собой разложившийся гранит, почти идентичный почве структурного дорожного основания. Вы не могли и мечтать о лучшем грунтовом основании, поэтому большинство подрядчиков не устанавливают дорожное основание и не укладывают 3 ″ плотного горячего асфальта. Обычно это можно сделать за одну мобилизацию и в один день.
В других частях страны, например, в Кентукки, стандартной практикой является выкопка и установка 6-дюймового основания, ожидание от 2 до 3 недель, а затем возврат и установка 2-дюймового уплотненного горячего асфальта.
Сейчас обычно на подъездной дорожке к жилому дому едут только обычные легковые автомобили, но если у вас есть грузовики для доставки, грузовики-мусорщики или любые другие большие коммерческие автомобили, которые будут ездить по вашей подъездной дорожке на регулярной основе, убедитесь, что вы сообщите подрядчику, которого вы планируете нанять, эту важную информацию. Если это вообще возможно, вам действительно стоит постараться избавить эти автомобили от необходимости ездить по асфальтированной дороге. Эти тяжелые автомобили могут вызвать серьезные повреждения очень быстро или со временем.
Теперь единственный способ обеспечить правильную толщину основания и асфальта для вашего типа почвы — это нанять инженера по грунтовым поверхностям, чтобы он оценил вашу почву и разработал для вас дизайн дорожного покрытия. Однако это может увеличить стоимость асфальтовой дороги в три раза! Тем не менее, нет гарантии, что он не сломается. Уважаемые подрядчики в вашем районе будут знать, какой толщины асфальт должен быть для вашей подъездной дороги. И как говорится… ваша асфальтовая дорога хороша ровно настолько, насколько хорошо под ней земляное полотно.
Тонкое покрытие проезжей части — обычная практика грабежа со стороны неэтичных подрядчиков! Посмотрите видео Самая распространенная афера с асфальтовым покрытием №1! из нашей серии «Самые распространенные способы ограбления нас подрядчиками по укладке асфальта и как их избежать».
Разработка методологии расчета асфальтобетонных смесей с аналитически сформулированной структурой заполнителей
% PDF-1.7 % 1 0 obj > эндобдж 2 0 obj > поток 2019-01-04T23: 09: 46-08: 002019-01-04T23: 09: 46-08: 002019-01-04T23: 09: 46-08: 00 Приложение AppendPDF Pro 5.5uuid: 5821409b-aa7d-11b2-0a00-782dad000000uuid: 58217933-aa7d-11b2-0a00-f0b3a669fe7fapplication / pdf
Типы битумных смесей для дорожных покрытий — применение на дорогах
🕑 Время считывания: 1 минута
Существуют различные типы битумных смесей с заполнителями для строительства дорожных покрытий. Применение этих битумных смесей для дорожных покрытий обсуждается в этой статье. Виды битумных смесей для дорожного строительства и их применение По характеру градации, выбранной для битумных смесей, их можно разделить на:- Смеси битумные плотные
- Смеси битумные полутяжелые
- Смеси битумные открытого сорта
- Смеси битумные с зазором
Фиг.1: Градация плотности плотных битумных смесей, битумных смесей открытого и щелевого сортов
Густо отсортированная битумная смесь имеет непрерывную градацию, например, вблизи линии максимальной плотности. Битумная смесь с большим количеством мелкого заполнителя, то есть песка, образует битумную смесь с открытой фракцией. Когда в смеси не хватает материалов двух или более размеров, она образует битумную смесь с зазором. Полусортированная смесь будет иметь градацию, лежащую между открытой градацией и градацией разрыва. Все варианты градации представлены на рисунке 1. Плотные битумные смеси для дорожных покрытий Эти смеси обладают непрерывной градацией всех первичных агрегатов. Эти частицы упакованы вместе. Здесь межчастичное поверхностное трение является причиной их свойства увеличения прочности. Для всех возможных гибких покрытий, построенных в мире, используются плотные битумные смеси. Используются два основных типа плотных смесей. Их:- Плотный битумный щебень (DBM)
- Битумный бетон (BC)
Рис. 2: Смеси плотного битума сорт-1, смесь NMAS 37,5 мм — Дефект сотрясения из-за сегрегации
Влияние номинального максимального размера заполнителя на проницаемость гибкого покрытия представлено на графике, показанном на рисунке 3. Класс-1 имеет преимущество в устойчивости к колейности по сравнению с классом-2.В сезон дождей тротуар из материала NMAS 37,5 мм, класс 1 необходимо заделать или покрыть слоем. Это предотвратит проникновение воды в дорожное покрытие и попадет на щебень для влажной смеси. Это курс WMM, также называемый источником щебня.Рис.3: Влияние номинального максимального размера заполнителя на проницаемость гибкого покрытия
Битумно-бетонные смеси (ББ) Битумно-бетонная смесь используется в двух формах: Сорт-1 и Сорт-2.Grade-1 с 19 мм NMAS. Grade-2 13 мм как NMAS. Из приведенного выше описания плотных битумных смесей стало ясно, что плотная битумная смесь марки-2 более широко используется в качестве базового слоя из-за меньшего количества недостатков по сравнению с плотной битумной смесью марки-1. Следовательно, это было необходимо для определения марки связующего и шероховатости поверхности. Битумный бетон марки-1 с номинальным максимальным размером заполнителя 19 мм в качестве связующего слоя связывает базовый слой (плотная битумная смесь марки-1), а также слой износа битумного бетона марки-2 с номинальным максимальным размером заполнителя 13 мм, с NMAS 19 мм. используется как переход.Битумный бетон марки-2 хорошо использовать в качестве износостойкого покрытия. Чтобы облегчить средний и низкий трафик, битумный бетон марки с номинальным максимальным размером заполнителя 9,5 мм необходимо было рассмотреть для строительства гладкого и непроницаемого покрытия в городских районах. Для облегчения подъема тонкого асфальта лучше подходит битумный бетон марки-3, чем марки-2. Битумный бетон марки 2 NMAS 9,5 мм эффективно используется при строительстве автомагистралей в США. Для более высокого трафика рекомендуется BC grade-2.Таблица-1: Рекомендуемые градации битумного бетона (BC)
Смеси битумные полутвердые Два типа полубитуминозных смесей, используемых при строительстве дорожных покрытий в Индии:- Полуплотный битумный бетон (SDBC)
- Смешанная герметичная наплавка (MSS)
Рис.4: Полуплотные дороги из битумного бетона с неглубокими выбоинами
Смешанная наплавка уплотнений (MSS) Комбинация дизайна Mixed Seal Surfacing основана на IRC: SP: 78-2008. Это альтернатива ковровому покрытию с премиксом (PMC). И PMC, и MSS используются толщиной 20 мм. Для смешанной смеси для наплавки уплотнений указаны две градации. Их- Тип A — закрытая градация со значением 9 по шкале NMAS.5 мм
- Тип B — открытая градация со значением NMAS 9,5 мм или 12 мм
Таблица-2: Совокупная градация смеси для наплавки смешанных уплотнений
Смеси битумные открытого сорта Битумные смеси открытого типа содержат мелкие заполнители в минимальном количестве, поэтому они очень проницаемы для воды. Они используются в зависимости от конкретных функций основания и поверхностных смесей. Базовые смеси битумов открытого сорта В качестве базовых смесей используются три открытых типа смесей.Они- Асфальтовая проницаемая основа (ATPB)
- Битумный щебень (BM)
- Строительный раствор для спрея (BUSG)
- Открытый курс по трению (OGFC)
- Ковер с премиксом (PMC)
- Поверхностная обработка
- Повышение сопротивления трения мокрого покрытия
- Гидропланирование: Гидропланирование — это эффект заноса на льду и проблемы потери управления транспортными средствами.Это связано с наличием воды во время и после дождя. OGFC позволяет удалять воду с поверхности, не оставляя следов воды на асфальте.
- Уменьшение количества брызг и брызг: высокоскоростное движение транспортных средств вызовет разбрызгивание и разбрызгивание воды на близлежащие автомобили, что приведет к ухудшению видимости. OGFC не приводит к затоплению дороги водой, следовательно, к разбрызгиванию или разбрызгиванию.
- Блики: OGFC уменьшает блики от фар во влажных условиях.Это улучшит видимость и снизит утомляемость водителя.
- Шумоподавление
- Поверхностная повязка обеспечит покрытие без пыли поверх гранулированного основного слоя, который действует подобно щебню на водной основе (WBM) или мокрому смешанному щебню (WMM).
- Обработка поверхности поможет обеспечить водонепроницаемость дорожного покрытия для просачивания воды
- Поверхностная обработка обеспечивает высокое трение для поверхности катания
- Это обеспечит обновление покрытия для периодического ухода за битумными изнашиваемыми поверхностями.
- Обработка поверхности включает процесс распыления дорожного битума соответствующей марки, в основном VG-10 или быстроотверждающейся катионной эмульсии. Он наносится на слой заполнителя соответствующего размера и градации.
- Поверхностное сопротивление трению улучшено
- Шум снижен
- По сравнению с обычной плотной асфальтобетонной смесью, видимость в ночное время снижена.
- Выбор материалов i.е. заполнители, связующее и целлюлозное волокно.
- Для обеспечения контакта камня с камнем используются три пробных градации.
- Оптимальное содержание связующего для всех выбранных градаций
- Связующее стекает, а также оценивается чувствительность к влаге.
Рис.5: Согласно NCAT, колейность асфальтобетонного покрытия с каменной матрицей, построенного в США
Тротуары SMA, построенные в Индии, показали себя хорошо. По сравнению с битумным бетоном, стоимость асфальтобетонной смеси с каменной матрицей оказалась на 25-30% выше. Повышенная стоимость материала SMA связана с такими составляющими материалами, как целлюлозное волокно, модифицированное связующее и содержание связующего. Проведенное в США исследование жизненного цикла показало, что асфальтобетонная смесь с каменной матрицей более рентабельна с точки зрения производительности и меньшего объема обслуживания. Подробнее: Почему битум используется в дорожном строительстве? Свойства и преимущества битума для дорожных покрытий Различные виды битума, их свойства и применение Различные лабораторные испытания битума для дорожного строительства Битумные материалы — типы, свойства и использование в строительстве Процессы в асфальтовом дорожном строительствеМетоды выбора состава асфальтобетонной смеси. Пример подбора состава асфальтобетонной смеси Подбор состава асфальтобетонной смеси типа
В России наиболее распространен подбор составов минеральной части асфальтобетонных смесей по предельным кривым зернового состава.Смесь щебня, песка и минерального порошка подбирается так, чтобы кривая зернистого состава располагалась в области, ограниченной ограничительными кривыми, и была максимально плавной. Фракционный состав минеральной смеси рассчитывается в зависимости от содержания выбранных компонентов и их зернового состава по следующему соотношению:
j — номер детали;
n — количество компонентов в смеси;
При выборе зернового состава асфальтобетонной смеси, особенно с использованием песка из отсевов дробления, необходимо учитывать, что зерна, содержащиеся в минеральном материале, мельче 0.071 мм., Которые при нагревании в сушильном барабане выдуваются и оседают в системе пылеулавливания.
Эти частицы пыли можно либо удалить из смеси, либо дозировать в смесительную установку вместе с минеральным порошком. Порядок использования пылеулавливателя прописан в технологическом регламенте приготовления асфальтобетонных смесей с учетом качества материала и характеристик асфальтосмесительной установки.
Далее в соответствии с ГОСТ 12801-98 определяют среднюю и истинную плотность асфальтобетона и минеральной части и по их значениям рассчитывают остаточную пористость и пористость минеральной части.Если остаточная пористость не соответствует нормированному значению, то рассчитайте новое содержание битума B (% по весу) в соответствии со следующим соотношением:
С рассчитанным количеством битума снова готовится смесь, из нее формируются образцы и снова определяется остаточная пористость асфальтобетона. Если он соответствует требуемому, то за основу берется рассчитанное количество битума. В противном случае процедура выбора содержания битума, исходя из приближения к нормированному объему пор в уплотненном асфальтобетоне, повторяется.
Формируют серию проб из асфальтобетонной смеси с заданным содержанием битума стандартным методом уплотнения и определяют полный спектр физико-механических свойств, указанных в ГОСТ 9128-97. Если асфальтобетон по некоторым показателям не соответствует требованиям стандарта, то состав смеси меняют.
Если коэффициент внутреннего трения недостаточен, следует увеличить содержание крупных фракций щебня или дробленых зерен в песчаной части смеси.
При низкой адгезии при сдвиге и прочности на сжатие при 50 ° C следует увеличить содержание минерального порошка (в допустимых пределах) или использовать более вязкий битум. При высоких значениях прочности при 0 ° С рекомендуется снизить содержание минерального порошка, снизить вязкость битума, использовать полимерно-битумное вяжущее или использовать пластифицирующие добавки.
При недостаточной водостойкости асфальтобетона целесообразно увеличить содержание минерального порошка или битума, но в пределах, обеспечивающих требуемые значения остаточной пористости и пористости минеральной части.Для повышения водостойкости эффективно использовать поверхностно-активные вещества (ПАВ), активаторы и активированные минеральные порошки. Подбор состава асфальтобетонной смеси считается завершенным, если все показатели физико-механических свойств, полученные при испытании образцов асфальтобетона, будут соответствовать требованиям стандарта. Однако в рамках стандартных требований к асфальтобетону рекомендуется оптимизировать состав смеси в сторону повышения эксплуатационных свойств и долговечности возводимого конструктивного слоя дорожной одежды.
Оптимизация состава смеси, предназначенной для устройства верхних слоев дорожной одежды, до недавнего времени была связана с увеличением плотности асфальтобетона. В связи с этим в дорожном строительстве сформировались три метода, которые используются при подборе зернового состава плотных смесей. Первоначально они назывались:
.- — экспериментальный (немецкий) способ отбора плотных смесей, заключающийся в постепенном заполнении одного материала другим;
- — метод кривых, основанный на подборе зернового состава, приближающегося к математически заданным «идеальным» кривым плотных смесей;
- — Американский метод стандартных смесей, основанный на испытанных составах смесей конкретных материалов.
Эти методы были предложены около 100 лет назад и получили дальнейшее развитие.
Суть экспериментального метода отбора плотных смесей состоит в постепенном заполнении пор одного материала крупными зернами другим минеральным материалом меньшего размера. Практически подбор смеси осуществляется в следующем порядке.
К 100 частям по массе первого материала последовательно добавляют 10, 20, 30 и т. Д. Частей по массе второго, после смешивания и уплотнения определяют среднюю плотность и смесь с минимальным количеством выбраны пустоты в упакованном состоянии.
Если необходимо приготовить смесь из трех компонентов, то третий материал добавляется к плотной смеси двух материалов постепенно увеличивающимися порциями, и также выбирается самая плотная смесь. Хотя такой выбор плотного минерального каркаса требует много времени и не учитывает влияние содержания жидкой фазы и свойств битума на уплотнение смеси, тем не менее, он все еще используется в экспериментальных исследованиях.
Кроме того, экспериментальный метод выбора плотных смесей был положен в основу методов расчета для составления плотных бетонных смесей из сыпучих материалов различных размеров и получил дальнейшее развитие в методах планирования экспериментов.Принцип последовательного заполнения пустот использован в методике проектирования оптимальных составов дорожного асфальтобетона, в которых используются щебень, гравий и песок любой гранулометрии.
По мнению авторов работы, предложенная методика расчета и экспериментов позволяет оптимально контролировать структуру, состав, свойства и стоимость асфальтобетона. В роли переменных структурно-контрольных параметров используются:
- — коэффициенты расширения зерен щебня, гравия и песка;
- — объемная концентрация минерального порошка в асфальтовом вяжущем;
- — критерий оптимальности состава, выражаемый минимальной суммарной стоимостью комплектующих на единицу продукции.
На основе принципа последовательного заполнения пустот в щебне, песке и минеральном порошке рассчитан примерный состав смеси для высокоплотного асфальтобетона на жидком битуме.
Содержание компонентов в смеси рассчитывали по результатам ранее установленных значений истинной и насыпной плотности минеральных материалов. Окончательный состав проверяли экспериментально путем варьирования содержания всех компонентов смеси вместе методом математического планирования эксперимента на симплексе.Оптимальным был признан состав смеси, обеспечивающий минимальную пористость минерального каркаса асфальтобетона.
Второй метод выбора зернового состава асфальтобетона основан на выборе плотных минеральных смесей, зерновой состав которых приближается к идеальным кривым Фуллера, Эрла, Германа, Боломея, Талбота-Ричарда, Китт-Пеффа и других авторов. . В большинстве случаев эти кривые представляют собой степенные зависимости требуемого содержания зерен в смеси от их размера.Например, кривая гранулометрического состава плотной смеси по Фуллеру задается следующим уравнением:
D — наибольший размер зерна в смеси, мм.
Для нормализации зернового состава асфальтовой смеси в современном американском методе проектирования «Superpave» также приняты гранулометрические кривые максимальной плотности, соответствующие степенному закону с коэффициентом мощности 0,45.
Кроме того, помимо контрольных точек, ограничивающих диапазон зернистости, предусмотрена также внутренняя зона ограничения, которая расположена вдоль гранулометрической кривой максимальной плотности в промежутке между зернами 2.36 и 0,3 мм. Считается, что смеси с гранулометрическим составом, проходящие через ограничительную зону, могут иметь проблемы с уплотнением и устойчивостью к сдвигу, поскольку они более чувствительны к содержанию битума и становятся пластичными при случайной передозировке органического связующего.
Следует отметить, что ГОСТ 9128-76 также установил зону ограничения для кривых зернового состава плотных смесей, расположенных между предельными кривыми непрерывной и прерывистой гранулометрии.На рис. 1 эта зона заштрихована.
Рис. 1. — Состав зерен мелкозернистой минеральной части:
Однако в 1986 году, когда стандарт был переиздан, это ограничение было отменено как несущественное. Более того, в работах Ленинградского отделения Союздорнии (АОСал) было показано, что так называемые «полунепрерывные» смеси, проходящие через заштрихованную область, в некоторых случаях предпочтительнее сплошных смесей из-за меньшей пористости минерала. часть асфальтобетона и прерывистая из-за большей устойчивости к расслоению.
Основой отечественной методики построения кривых гранулометрического состава плотных смесей послужили известные исследования В.В. Охотина, в котором показано, что наиболее плотная смесь может быть получена при уменьшении диаметра частиц, составляющих материал, в пропорции 1:16, а их весовые количества — как 1: 0,43. Однако, учитывая тенденцию к расслоению смесей, составленных с таким соотношением крупных и мелких фракций, было предложено добавлять промежуточные фракции.При этом взвешенное количество фракции диаметром в 16 раз меньше вообще не изменится, если пустоты заполнить не просто этими фракциями, а, например, фракциями с диаметром зерен в 4 раза меньше.
Если при заполнении фракциями меньшего диаметра в 16 раз их массовая доля составляла 0,43, то при заполнении фракциями с диаметром зерна в 4 раза меньшим их содержание должно быть равным k = 0,67. Если ввести еще одну промежуточную фракцию с диаметром, уменьшающимся в 2 раза, то соотношение фракций должно быть k = 0.81. Таким образом, взвешенное количество дробей, которое будет постоянно уменьшаться на одну и ту же величину, может быть математически выражено как ряд геометрической прогрессии:
Y1 — количество первой дроби;
k — коэффициент пробега;
n — количество фракций в смеси.
Из полученной прогрессии выводится количественное значение первой фракции:
Таким образом, коэффициент стока принято называть массовым соотношением фракций, размер частиц которых обозначен как 1: 2, т.е.е., как соотношение ближайших размеров ячеек в стандартном наборе сит.
Хотя теоретически наиболее плотные смеси рассчитываются по коэффициенту стока 0,81, на практике более плотными оказались смеси с прерывистым зерновым составом.
Это связано с тем, что теоретические расчеты, представленные для составления плотных смесей по коэффициенту стока, не учитывают расширение крупных зерен материала более мелкими зернами. В связи с этим до сих пор П.В. Сахаров отметил, что положительные результаты с точки зрения увеличения плотности смеси получаются только при ступенчатом (прерывистом) подборе фракций.
Если соотношение размеров смешанных фракций меньше 1: 2 или 1: 3, то мелкие частицы не заполняют зазор между крупными зернами, а раздвигают их.
Кривые гранулометрического состава минеральной части асфальтобетона с различными коэффициентами стекания представлены на рис. 2.
Рис. 2. — Гранулометрический состав минеральной части асфальтобетонных смесей с разными коэффициентами стока:
Позже было уточнено соотношение диаметров частиц соседних фракций, исключающее расширение крупных зерен в многофракционной минеральной смеси.По мнению П.И. Боженовой, чтобы исключить расширение крупных зерен мелкими, отношение диаметра мелкой фракции к диаметру большой фракции должно быть не более 0,225 (т.е. как 1: 4,44). Учитывая проверенный на практике состав минеральных смесей, Н.Н. Иванов предложил использовать для подбора смесей кривые гранулометрического состава с коэффициентом пробега в диапазоне от 0,65 до 0,90.
Гранулометрический состав плотных асфальтобетонных смесей, ориентированный на удобоукладываемость, был стандартизирован в СССР с 1932 по 1967 год.В соответствии с этими стандартами асфальтобетонные смеси содержали ограниченное количество щебня (26-45%) и повышенное количество минерального порошка (8-23%). Опыт использования таких смесей показал, что в покрытиях, особенно на дорогах с интенсивным и интенсивным движением, образуются волны, ножницы и другие пластические деформации. В то же время шероховатость поверхности покрытий также была недостаточной для обеспечения высокой адгезии к колесам автомобилей, исходя из условий безопасности движения.
Коренные изменения в стандарте на асфальтобетонные смеси были внесены в 1967 году.В ГОСТ 9128-67 включены новые смеси для каркасного асфальтобетона с высоким содержанием щебня (до 65%), которые стали предусматривать в дорожных проектах с высокой интенсивностью движения. В асфальтовых смесях также было уменьшено количество минерального порошка и битума, что было оправдано необходимостью перехода от пластичных смесей к более жестким.
Состав минеральной части многих смесей щебня рассчитывался по уравнению кубической параболы, привязанной к четырем контрольным размерам зерен: 20; 5; 1.25 и 0,071 мм.
При изучении и реализации каркасного асфальтобетона большое значение было уделено повышению шероховатости покрытий. Способы устройства асфальтобетонных покрытий с шероховатой поверхностью отражены в рекомендациях, разработанных в начале 60-х годов прошлого века и получивших первоначальное внедрение на объектах Главдорстроя Минтранса СССР. По замыслу разработчиков, созданию шероховатости должно было предшествовать формирование пространственного каркаса из асфальтобетона.На практике это достигалось за счет уменьшения количества минерального порошка в смеси, увеличения содержания крупных дробленых зерен, полного уплотнения смеси, при которой зерна щебня и крупные фракции песка контактируют друг с другом. Получение асфальтобетона с каркасной структурой и шероховатой поверхностью обеспечивалось при содержании 50-65% по массе зерен размером более 5 (3) мм. в мелкозернистых смесях типа А 33-55% зерна крупнее 1,25 мм. в песчаных смесях типа G с ограниченным содержанием минерального порошка (4-8% в мелкозернистых смесях и 8-14% в песчаных смесях).
Рекомендации по обеспечению сдвиговой устойчивости асфальтобетонных покрытий в результате применения каркасного асфальтобетона за счет повышенного внутреннего трения минерального каркаса также есть в зарубежных публикациях.
Например, дорожные компании из Великобритании при строительстве асфальтобетонных покрытий в тропических и субтропических странах специально используют состав зерна, выбранный в соответствии с уравнением кубической параболы.
Устойчивость покрытий из таких смесей обеспечивается в основном за счет механического заклинивания частиц угловатой формы, которые должны быть либо твердым щебнем, либо щебнем.Использование недробленого гравия в таких смесях не допускается.
Сопротивление покрытий сдвигу можно повысить за счет увеличения размера щебня. В стандарте US ASTM D 3515-96 асфальтовые смеси были разделены на девять марок в зависимости от максимального размера зерна от 1,18 до 50 мм.
Чем выше сорт, тем крупнее щебень и тем ниже содержание минерального порошка в смеси. Кривые составов зерен, построенные по кубической параболе, образуют жесткий каркас из крупных зерен, обеспечивающий основное сопротивление транспортным нагрузкам при уплотнении покрытия.
В большинстве случаев минеральная часть асфальтовой смеси выбирается из крупнозернистых, среднезернистых и мелкозернистых компонентов. Если истинная плотность составляющих минеральных материалов существенно различается между собой, то их содержание в смеси рекомендуется рассчитывать по объему.
Проверенные зерновые составы минеральной части асфальтобетонных смесей стандартизированы во всех технически развитых странах с учетом области их применения.Эти соединения, как правило, совместимы друг с другом.
В целом принято считать, что наиболее разработанным элементом для проектирования состава асфальтобетона является выбор гранулометрического состава минеральной части либо по кривым оптимальной плотности, либо по принципу последовательного заполнения пор. . Сложнее обстоит дело с выбором битумного вяжущего необходимого качества и обоснованием его оптимального содержания в смеси.До сих пор нет единого мнения о надежности методов расчета для определения содержания битума в асфальтовой смеси.
Существующие экспериментальные методы подбора содержания вяжущего предполагают разные методы изготовления и испытания образцов асфальтобетона в лаборатории и, самое главное, не позволяют достаточно надежно прогнозировать долговечность и эксплуатационное состояние дорожных покрытий в зависимости от условий эксплуатации.
П.В. Сахаров предложил разрабатывать состав асфальтобетона в соответствии с заранее выбранным составом асфальтового вяжущего.Количественное соотношение битума и минерального порошка в асфальтовом вяжущем подбиралось экспериментально в зависимости от показателя пластической деформации (метод водостойкости) и предела прочности на разрыв образцов из восьми. Термическая стабильность асфальтового вяжущего также учитывалась путем сравнения показателей прочности при температурах 30, 15 и 0 ° С. На основании экспериментальных данных рекомендовано придерживаться значений отношения битума к минеральному порошку по массе (Б / МП) в пределах от 0.От 5 до 0,2.
В результате составы асфальтобетона характеризовались высоким содержанием минерального порошка. В дальнейших исследованиях И.А. Рыбиеву было показано, что рациональные значения Б / МП могут быть равными 0,8 и даже выше. На основе закона прочности оптимальных конструкций (правила выравнивания) рекомендован метод расчета состава асфальтобетона с учетом заданных условий эксплуатации дорожного покрытия. Было заявлено, что оптимальная структура асфальтобетона достигается при переводе битума в пленочное состояние.
При этом показано, что оптимальное содержание битума в смеси зависит не только от количественного и качественного соотношения компонентов, но и от технологических факторов и условий уплотнения.
Таким образом, научное обоснование требуемых показателей эффективности асфальтобетона и рациональных способов их достижения продолжает оставаться основной задачей, связанной с повышением долговечности дорожных покрытий.
Существует несколько методов расчета содержания битума в асфальтовой смеси как по толщине битумной пленки на поверхности минеральных зерен, так и по количеству пустот в уплотненной минеральной смеси.
Первые попытки использовать их при проектировании асфальтобетонных смесей часто заканчивались неудачей, что вынудило усовершенствовать методы расчета для определения содержания битума в смеси. Н.Н. Иванов предложил учитывать наилучшее уплотнение горячей асфальтовой смеси и определенный запас на тепловое расширение битума, если расчет содержания битума осуществляется по пористости уплотненной минеральной смеси:
Б — количество битума,%;
P — пористость уплотненной минеральной смеси,%;
с6 — истинная плотность битума, г / см.куб.;
c — средняя плотность уплотненной сухой смеси, г / см куб .;
0,85 — коэффициент уменьшения количества битума за счет лучшего уплотнения смеси с битумом и коэффициент расширения битума, который принят равным 0,0017.
Следует отметить, что расчеты объемного содержания компонентов в уплотненном асфальте, включая объем воздушных пор или остаточную пористость, выполняются любым расчетным методом в виде нормировки фазового объема.В качестве примера на рис. 3 показан объемный состав асфальта типа А в виде круговой диаграммы.
Рис. 3. — Нормирование объема фаз в асфальтобетоне:
Согласно этой диаграмме, содержание битума (% по объему) равно разнице между пористостью минерального ядра и остаточной пористостью уплотненного асфальта. Так, М. Дьюри рекомендовал метод расчета содержания битума в горячей асфальтовой смеси по модулю насыщения.Модуль насыщения вяжущего асфальтобетона установлен по экспериментальным и производственным данным и характеризует процентное содержание вяжущего в минеральной смеси, имеющей удельную поверхность 1 кв. М / кг.
Этот метод был принят для определения минимального содержания битумного вяжущего в зависимости от зернового состава минеральной части в методе расчета асфальтовой смеси LCPC. разработан Центральной лабораторией мостов и дорог Франции. Массовая доля битума этим методом определяется по формуле:
к — модуль насыщения вяжущим асфальтобетона.
- S — частичный остаток на сите с размером отверстий 0,315 мм.,%;
- с — частичный остаток на сите с отверстиями 0,08 мм.,%;
Методика расчета содержания битума по толщине битумной пленки значительно усовершенствована И.В. Королев. На основании экспериментальных данных он дифференцировал удельную поверхность зерен стандартных фракций в зависимости от характера породы. Показано влияние природы каменного материала, крупности и вязкости битума на оптимальную толщину битумной пленки в асфальтовой смеси.
Следующим шагом является дифференцированная оценка битумосодержания минеральных частиц размером менее 0,071 мм. В результате статистического прогноза зернового состава минерального порошка и битумной плотности фракций размером от 1 до 71 мкм в МАДИ (ГТУ) была разработана методика, позволяющая получить расчетные данные, удовлетворительно совпадающие с расчетными. экспериментальное содержание битума в асфальтовой смеси.
Другой подход к определению содержания битума в асфальтобетоне основан на соотношении между пористостью минерального скелета и зерновым составом минеральной части.На основе изучения экспериментальных смесей частиц разного размера японские специалисты предложили математическую модель пористости минерального ядра (VMA). Значения коэффициентов установленной корреляционной зависимости определены для гравийно-мастичного асфальтобетона, уплотненного в роторном компакторе (гираторе) при 300 об / мин формы. В работе предложен алгоритм расчета содержания битума, основанный на корреляции поровых характеристик асфальтобетона с зернистым составом смеси.По результатам обработки массива данных, полученного при испытаниях плотного асфальтобетона различных типов, для расчета оптимального содержания битума установлены следующие корреляционные зависимости:
К — параметр гранулометрии.
Dcr — минимальная крупность крупной фракции менее 69,1% от массы смеси, мм .;
D0 — крупность средней фракции, мельче которой содержит 38,1% от массы смеси, мм.;
Dmin — максимальная крупность мелкой фракции менее 19,1% от массы смеси, мм.
Однако в любом случае расчетные дозировки битума следует корректировать при приготовлении контрольных партий в зависимости от результатов испытаний формованных образцов асфальтобетона.
При выборе составов асфальтобетонных смесей следует следующее заявление проф. Н.Н. Иванова: «Битума нужно брать не больше, потому что смесь достаточно крепкая и устойчивая, но битума нужно брать как можно больше, и ни в коем случае не меньше».Экспериментальные методы выбора асфальтовых смесей обычно включают подготовку стандартных образцов с использованием определенных методов уплотнения и их тестирование в лабораторных условиях. Для каждого метода разработаны соответствующие критерии, устанавливающие в той или иной степени взаимосвязь между результатами лабораторных испытаний уплотненных образцов и эксплуатационными характеристиками асфальтобетона в условиях эксплуатации.
В большинстве случаев эти критерии определены и стандартизированы национальными стандартами для асфальтобетона.
Распространены следующие схемы механических испытаний образцов асфальтобетона, показанные на рис. 4.
Рис. 4. — Схемы испытаний цилиндрических образцов при проектировании асфальтобетонного состава:
а — по Дюрьезу;
б — по Маршаллу;
с — по Хвиму;
г-н. Хаббарда Филд.
Анализ различных экспериментальных методов проектирования асфальтобетонных композиций указывает на схожий подход к назначению и различие как в методах испытаний образцов, так и в критериях оцениваемых свойств.
Сходство методов проектирования асфальтобетонных смесей основано на выборе такого объемного соотношения компонентов, которое обеспечивает заданные значения остаточной пористости и нормированные показатели механических свойств асфальтобетона.
В России при проектировании асфальтобетона испытывают на одноосное сжатие стандартные цилиндрические образцы (по схеме Дюрие), которые формуются в лаборатории по ГОСТ 12801-98 в зависимости от содержания щебня в смеси, либо с статической нагрузкой 40 МПа, либо вибрационным методом с последующим дополнительным уплотнением с нагрузкой 20 МПа. В зарубежной практике наиболее широко применяется метод проектирования асфальтобетонных смесей по Маршаллу.
В США до недавнего времени для расчета асфальтобетонных смесей применялись методы по Маршаллу, Хаббарду Филду и Хвиму. но недавно в некоторых штатах была введена система проектирования Superpave.
При разработке новых методов конструирования асфальтобетонных смесей за рубежом большое внимание уделялось совершенствованию методов уплотнения образцов. В настоящее время при проектировании смесей по Маршаллу существует три уровня уплотнения образца: 35, 50 и 75 ударов с каждой стороны соответственно для условий легкого, среднего и интенсивного движения.После проведения обширных исследований инженерные войска США улучшили тест Маршалла и распространили его на разработку смесей для покрытий аэродромов.
При проектировании асфальтовой смеси методом Маршалла предполагается, что:
- — заранее установленное соответствие исходного минерального сырья и битума требованиям технических условий;
- — подобранный гранулометрический состав смеси минеральных материалов, отвечающий проектным требованиям;
- — истинные значения плотности вязкого битума и минеральных материалов определяются соответствующими методами испытаний;
- — каменный материал сушат и разделяют на фракции, достаточные для приготовления лабораторных смесей смесей с разным содержанием связующего.
Для испытаний по методу Маршалла изготавливаются стандартные цилиндрические образцы высотой 6,35 см и диаметром 10,2 см при уплотнении ударным воздействием. Смеси готовятся с разным содержанием битума, обычно отличающимся друг от друга на 0,5%. Рекомендуется приготовить как минимум две смеси с содержанием битума выше «оптимального» значения и две смеси с содержанием битума ниже «оптимального» значения.
Чтобы более точно определить содержание битума для лабораторных испытаний, рекомендуется сначала установить приблизительное «оптимальное» содержание битума.
Под оптимальным понимается содержание битума в смеси, обеспечивающее максимальную стабильность по Маршаллу формованных образцов. Ориентировочно для выбора необходимо иметь 22 материала южного камня и около 4 литров. битум.
Результаты испытаний асфальтобетона по методу Маршалла показаны на рис. 5.
По результатам испытаний образцов асфальтобетона по методу Маршалла обычно приходят к следующим выводам:
- — значение устойчивости увеличивается с увеличением содержания связующего до определенного максимума, после чего значение устойчивости уменьшается;
- — Значение условной пластичности асфальтобетона возрастает с увеличением содержания вяжущего;
- — Кривая зависимости плотности от содержания битума аналогична кривой устойчивости, но для нее чаще наблюдается максимум при несколько более высоком содержании битума;
- — Остаточная пористость асфальтобетона уменьшается с увеличением содержания битума, асимптотически приближаясь к минимальному значению;
- — Процент заполнения пор битумом увеличивается с увеличением содержания битума.
Рис. 5. — Результаты (а, б, в, г) испытаний асфальтобетона по методу Маршалла:
Оптимальное содержание битума рекомендуется определять как среднее из четырех значений, установленных графиками для соответствующих проектных требований. Асфальтовая смесь с оптимальным содержанием битума должна удовлетворять всем требованиям технических условий. При окончательном выборе состава асфальтовой смеси также могут быть учтены технико-экономические показатели.Обычно рекомендуется выбирать смесь с наибольшим сопротивлением Маршаллу.
Однако следует учитывать, что смеси с чрезмерно высокими значениями устойчивости по Маршаллу и низкой пластичности нежелательны, так как покрытия из таких смесей будут излишне жесткими и могут растрескаться при движении тяжелой техники, особенно со слабым основанием и высокой пластичностью. прогибы покрытия. Часто в Западной Европе и США критикуют метод Маршалла проектирования асфальтобетонной смеси.Следует отметить, что ударное уплотнение образцов по Маршаллу не моделирует уплотнение смеси в покрытии, а стабильность по Маршаллу не позволяет удовлетворительно оценивать прочность асфальтобетона на сдвиг.
Критикуется также метод Hvim, к недостаткам которого можно отнести довольно громоздкое и дорогое оборудование для тестирования.
Кроме того, в этом методе не раскрываются некоторые важные объемные метрические показатели асфальтобетона, связанные с его долговечностью.По мнению американских инженеров, метод выбора содержания битума по Хвиму субъективен и может привести к хрупкости асфальтобетона из-за назначения низкого содержания вяжущего в смеси.
Метод LCPC (Франция) основан на том, что горячая асфальтовая смесь должна быть спроектирована и уплотнена во время строительства до максимальной плотности.
Поэтому были проведены специальные исследования конструкторских работ уплотнения, которые были определены как 16 проходов катка с пневматическими шинами, с нагрузкой на ось 3 тс при давлении в шинах 6 бар.На натурном лабораторном стенде при уплотнении горячей асфальтобетонной смеси обоснована нормативная толщина слоя 5 максимальных размеров зерен минерала. Для надлежащего уплотнения лабораторных образцов угол поворота лабораторного уплотнения (гиратора) равнялся 1 °, а вертикальное давление на уплотняемую смесь составляло 600 кПа. В этом случае стандартное количество оборотов гиратора должно быть равно толщине слоя уплотняемой смеси, выраженной в миллиметрах.
В американской методике системы проектирования Superpave принято уплотнять образцы асфальтобетонной смеси также в гираторе, но с углом поворота 1,25 °. Работы по уплотнению образцов асфальтобетона нормируются в зависимости от расчетного значения общей транспортной нагрузки на покрытие, на которое рассчитывается смесь. Схема уплотнения образцов из асфальтобетонной смеси в роторном уплотняющем устройстве представлена на рис. 6.
Рис. 6. — Схема уплотнения образцов асфальтобетонной смеси в устройстве роторного уплотнения:
В методе расчета асфальтобетонной смеси MTQ (Департамент транспорта Квебека, Канада) вместо гиратора LCPC используется роторный уплотнитель Superpave.Расчетное число оборотов при уплотнении принимается для смесей с максимальным размером зерна 10 мм. равным 80, а для смесей с размером частиц 14 мм. — 100 оборотов вращения. Расчетное содержание воздушных отверстий в образце должно находиться в пределах от 4 до 7%. Номинальный объем пор обычно составляет 5%. Эффективный объем битума устанавливается для смесей каждого типа, как в методе LCPC.
Примечательно, что при проектировании асфальтобетонных смесей из одних и тех же материалов с использованием метода Маршалла, метода LCPC (Франция), метода системы проектирования Superpave (США) и метода MTQ (Канада) были получены примерно одинаковые результаты.
Несмотря на то, что каждый из четырех методов предусматривал разные условия уплотнения образцов:
- — Маршалл — 75 попаданий с двух сторон;
- — «Superpave» — 100 оборотов вращения в гираторе на угол 1,25 °;
- — MTQ — 80 оборотов в гираторе под углом 1,25 °;
- — LCPC — 60 оборотов эффективного герметика на угол 1 ° C, по оптимальному содержанию битума получены вполне сопоставимые результаты.
Таким образом, авторы работы пришли к выводу, что важно не иметь «правильный» метод уплотнения лабораторных образцов, а иметь систему влияния силы уплотнения на структуру асфальтобетона в условиях эксплуатации. образец и его характеристики в покрытии.
Следует отметить, что ротационные методы уплотнения образцов асфальтобетона также не лишены недостатков. Установлено заметное истирание каменного материала при уплотнении горячей асфальтовой смеси в гираторе.
Таким образом, в случае использования каменных материалов, характеризующихся износом в барабане Лос-Анджелеса более 30%, нормированное число оборотов уплотнителя смеси при получении образцов щебеночно-мастичного асфальта принимают равным 75. вместо 100.
Расчет заключается в выборе рационального соотношения компонентов асфальтовой смеси.
Распространенный метод расчета кривых плотных смесей. Наибольшая прочность асфальтобетона достигается при максимальной плотности минерального ядра, оптимальном количестве битума и минерального порошка.
Существует прямая зависимость между зерновым составом минерального материала и плотностью. Оптимальными будут составы, содержащие зерна разного размера, диаметр которых уменьшен вдвое.
где d 1 — наибольший диаметр зерна, устанавливаемый в зависимости от типа смеси;
d 2 — наименьший диаметр зерна, соответствующий фракции пыли и минерального порошка (0,004 … 0,005 мм).
Размер зерна по предыдущему уровню
(6.6.2)
Количество размеров определяется по формуле
(6.6.3)
Количество дробей р на единицу меньше количества размеров т
(6.6.4)
Соотношение соседних массовых фракций
(6.6.5)
где К — коэффициент стока.
Значение, показывающее, во сколько раз число следующей дроби меньше предыдущей, называется коэффициентом стока.Наиболее плотная смесь получается с коэффициентом уноса 0,8, но такую смесь выбрать сложно, поэтому по предложению Н.Н. Иванова, коэффициент эвакуации К принят от 0,7 до 0,9.
Зная размер фракций, их количество и принятый коэффициент стока (например, 0,7), составьте уравнения такого вида:
Сумма всех долей (по весу) составляет 100%, то есть:
на 1 + на 1 от до + на 1 от до 2 + на 1 от до 3 +… + при 1 до n -1 = 100 (6.6.6)
при 1 (1 + до + до 2 + до 3 + … + до n -1) = 100 (6.6.7)
Сумма геометрической прогрессии и, следовательно, количество первой фракции в смеси указано в скобках
(6.6.8)
Аналогично определяем процент первой фракции при 1, для коэффициента стока от до = 0.9. Зная количество первой дроби на 1, легко определить на 2, на 3 и так далее.
На основании полученных данных строятся предельные кривые, соответствующие принятым коэффициентам разгона. Соединения, рассчитанные по коэффициенту стока 0,9, содержат повышенное количество минерального порошка, а когда от до
Кривая зернового состава расчетной смеси должна располагаться между предельными кривыми (рис.6.6.1).
Рис. 6.6.1 . Зерновые составы:
А — асфальтобетонная мелкозернистая смесь сплошной гранулометрии типов А, В, С; Б — минеральная часть песчаных смесей типов Г и Д
Высокая производительность дает смеси с высоким содержанием щебня и пониженным содержанием минерального порошка. Предпочтение следует отдавать смесям с коэффициентом уноса 0,70 … 0,80.
При невозможности рассчитать плотную минеральную смесь по предельным кривым (отсутствие крупнозернистых песков и невозможность их замены при посеве) можно подобрать необходимую плотность по принципу прерывной гранулометрии.Смеси с прерывистой гранулометрией более устойчивы к сдвигу за счет жесткого каркаса.
Для определения расхода битума образцы для испытаний формируют из смеси с заведомо низким содержанием битума, затем определяют объем пустот в минеральном керне
(6.6.9)
, где г, — насыпная масса образца асфальтобетона;
Б пр — содержание битума в исследуемой смеси,%;
м — средняя плотность минерального материала:
(6.6.10)
где у , у р , у т.пл. — содержание щебня, песка, минерального порошка в% по массе;
r u , r p , r mp — плотность щебня, песка, минерального порошка.
Расчетная формула для определения оптимального содержания битума будет
(6.6.11)
где r b — плотность битума;
j — коэффициент заполнения пустот минеральной смеси битумом в зависимости от заданной остаточной пористости
где По — пористость минерального каркаса асфальтобетона,% от объема;
P — заданная остаточная пористость асфальтобетона при 20 ° С,% от объема.
Холодный асфальт
Состав холодного асфальтобетона может быть рассчитан по стандартным составам или по методике расчета горячих смесей с обязательной проверкой физико-механических свойств в лаборатории. Количество жидкого битума уменьшено на 10 … 15% от оптимального для уменьшения слеживаемости.
Характерной чертой холодного асфальта, отличающей его от горячего, является способность долгое время оставаться после подготовки в рыхлом состоянии.Такая способность холодных асфальтовых смесей объясняется наличием тонкой битумной пленки на зернах минералов, в результате чего микроструктурные связи в смеси настолько слабые, что небольшое усилие приводит к их разрушению. Поэтому приготовленная смесь под действием собственной массы при хранении в штабелях и транспортировке не слеживается. Смеси длительное время (до 12 месяцев) остаются в рыхлом состоянии. Их относительно легко загружать в автомобили и распределять тонким слоем при укладке дорожного покрытия.
Зерновой состав холодных асфальтобетонных смесей отличается от составов горячих смесей высоким содержанием минерального порошка (до 20%) — частиц размером менее 0,071 мм и низким содержанием щебня (до 50%). . Повышенное количество минерального порошка вызвано использованием жидкого битума, который требует большего количества порошка для формирования структуры, а при содержании щебня более 50% условия образования покрытия ухудшаются.Наибольший размер зерна холодного асфальта — 20 мм. Более крупный щебень ухудшает условия формирования покрытия.
Щебень, полученный дроблением горных пород и металлургических шлаков, используется как крупный компонент для холодного асфальтобетона. Эти материалы должны иметь прочность на сжатие не менее 80 МПа, а для асфальтобетона II марки — не менее 60 МПа.
Для приготовления холодного асфальта используется тот же минеральный порошок и песок, что и для горячих смесей.
Жидкий битум должен иметь вязкость, в пределах которой соответствует маркам SG 70/130, MG 70/130.Вязкость и марка битума подбираются с учетом предполагаемого срока хранения смеси на складах, температуры воздуха при хранении и использовании, а также качества минеральных материалов. Холодные асфальтовые смеси используются для дорожного покрытия с пропускной способностью до 2000 автомобилей в сутки.
Литой асфальт
Литой асфальтобетон — это специально разработанная смесь щебня, песка, минерального порошка и вязкого битума, приготовленная и уложенная в горячем состоянии без дополнительного уплотнения.От горячего асфальта отличается высоким содержанием минерального порошка и битума, технологией подготовки и способом укладки. Литой асфальтобетон применяется в качестве покрытия дорог, проезжей части мостов, а также для устройства полов в промышленных зданиях. Ремонтные работы с использованием литых смесей можно проводить при температуре воздуха до -10 ° С. Особенностью работ является необходимость непрерывного перемешивания литой смеси при транспортировке ее к месту укладки.
Для приготовления литого асфальта используется щебень (крупность до 40 мм), природный или дробленый песок.Щебень, посевной и песок должны быть полноценными, как и для обычного горячего асфальтобетона. В качестве связующего используется битум БНД 40/60. В соответствии с ТУ 400-24-158-89 литые смеси делятся на пять видов (табл. 6.6.11).
Таблица 6.6.11
Классификация асфальтобетонных смесей
К положительным свойствам литого асфальта можно отнести долговечность, невысокую стоимость работ по уплотнению, водонепроницаемость. При реконструкции дороги существующее мощеное асфальтобетонное покрытие можно повторно использовать в полном объеме и практически без добавления новых материалов.
Гудронобетон
Бетонградуса в зависимости от вязкости гудрона и температуры смесей при укладке делится на горячий и холодный. По физико-механическим свойствам асфальтобетон уступает асфальтобетону, так как имеет меньшую прочность и жаростойкость.
Бетонградуса в зависимости от вида каменного материала делится на щебень, гравий и песок. Для приготовления гудрона используются те же минеральные материалы, что и для асфальтобетона, требования к ним такие же.В качестве вяжущего используется дорожная каменноугольная смола: для горячего гудрона — Д-6, для холодного гудрона — Д-4 и Д-5. Гудрон используется как в промышленном производстве, так и готовится непосредственно на асфальтобетонном заводе путем окисления или смешивания песка с разбавителем (антраценовым маслом, каменноугольной смолой и т. Д.).
Расчет состава гудрона можно производить так же, как и у асфальтобетона, при этом главное внимание следует уделять тщательному подбору количества гудрона, так как небольшое отклонение его содержания в смеси существенно влияет на свойства гудронобетона.
Для приготовления горячего асфальтобетона используется гудрон, вязкость которого значительно ниже вязкости битума для соответствующего типа асфальтобетона. Пониженная вязкость гудрона вызывает ослабление внутренних структурных связей, которое может быть компенсировано увеличением внутреннего трения минеральной части. Для этого необходимо использовать каменные материалы с зернами угловатой формы и шероховатой поверхности, а также заменить при посеве часть или весь природный песок округлыми зернами.Для приготовления смолистых смесей можно использовать щебень из более кислых пород (кварцевые песчаники, богатые кварцем граниты и др.).
Плотный гудронобетон применяется для мощения дорог II … IV категорий. По санитарно-гигиеническим условиям устройство верхних слоев покрытий из гудрона допускается только за пределами населенных пунктов. При приготовлении смолистых смесей необходимо соблюдать особые правила безопасности.
Смесь гудрона готовится на асфальтобетонных заводах с помощью смесителей принудительного действия.Из-за пониженной вязкости гудрона зерна минерального материала лучше покрывать, чем битумом, что сокращает время смешивания материалов. По этой же причине облегчается уплотнение смесей при нанесении покрытия. Коэффициент уплотнения, представляющий собой отношение толщины слоя уложенной смеси до уплотнения к толщине уплотненного покрытия, может составлять 1,3 … 1,4.
При производстве гудроновой смеси необходимо строго соблюдать установленный температурный режим, так как гудрон более чувствителен к перепадам температуры, чем битум (таблица 6.6.12).
Таблица 6.6.12
Температурный режим при приготовлении и укладке гудрона
По физико-механическим свойствам асфальтобетон уступает асфальтобетону: он имеет меньшую прочность и жаростойкость. Но при этом отличается повышенной износостойкостью. Смоляное покрытие имеет повышенную шероховатость, более высокий коэффициент сцепления колеса с дорогой и повышенную безопасность движения. Это связано с меньшей вязкостью гудрона, более слабыми когезионными силами межмолекулярного взаимодействия, наличием летучих компонентов.Летучие вещества в составе гудрона ускоряют образование гудрона в покрытии, а также способствуют более интенсивному изменению его свойств. Бетон степени менее пластичен по сравнению с асфальтобетоном, что также связано с составом и структурой гудрона, состоящего в основном из ароматических углеводородов, которые образуют более жесткие структурные связи в вяжущих материалах и плохо деформируются при низких температурах, в результате из них в покрытиях образуются трещины.
Контроль производства гудронобетона на заводе и с помощью устройства для нанесения гудрона, а также методы испытаний гудрона такие же, как и у асфальтобетона.
Состав асфальтобетонной смеси подбирается согласно заданию, составленному на основании проекта дороги. В задании указывается тип, тип и марка асфальтобетонной смеси, а также конструктивный слой дорожной одежды, для которого она предназначена. Выбор состава асфальтобетонной смеси включает тестирование и по его результатам выбор составляющих материалов, а затем установление рационального соотношения между ними, что обеспечивает производство асфальтобетона со свойствами, соответствующими требованиям стандарта.Минеральные материалы и битум проходят испытания в соответствии с действующими стандартами, и после проведения всего комплекса испытаний определяется пригодность материалов для асфальтобетонной смеси заданного типа и марки, руководствуясь положениями ГОСТ. Рациональное соотношение между составляющими материалами начинается с расчета зернового состава. Минеральную часть крупнозернистых и мелкозернистых асфальтобетонных смесей при наличии крупного или среднего песка, а также отсевов дробления рекомендуется подбирать по сплошному зерновому составу, при наличии мелкого природного песка — по дискретному составу, где каркас из щебня или гравия заполнен смесью, практически не содержащей зернистости 5-0.63 мм.
Минеральная часть горячего и теплого песка и всех видов холодных асфальтобетонных смесей выделяется только по сплошным зерновым составам. Для удобства расчетов целесообразно использовать кривые предельных значений зернового состава, построенные в соответствии с требованиями ГОСТ (рис.). Смесь щебня (гравия), песка и минерального порошка подбирается так, чтобы кривая зернистого состава располагалась в области, ограниченной ограничительными кривыми, и была максимально гладкой.При выборе зернового состава смесей на щебне и щебне, а также на материалах отсевов дробления горных пород, для которых характерно высокое содержание мелких зерен (мельче 0,071 мм), необходимо учитывать количество последнего в общем содержании минерального порошка. При использовании материалов из отсевов дробления изверженных горных пород полная замена минеральных порошков их мелкодисперсной частью допускается в смесях для плотных горячих асфальтобетонных смесей III марки, а также в смесях для пористого и высокопористого асфальтобетона I классов. и II.В смесях для горячего, теплого и холодного асфальтобетона I и II марок допускается только частичная замена минерального порошка; при этом не менее 50% известнякового минерального порошка, отвечающего требованиям ГОСТ, должно содержаться в массе зерен менее 0,071 мм, входящих в состав смеси.
При использовании материалов из отсевов дробления карбонатных пород в составе горячих и теплых смесей для плотного асфальтобетона II и III марок, а также холодных смесей I и II марок и смесей для пористого и высокопористого асфальтобетона I и II, минеральный порошок можно не добавлять, если содержание зерен меньше 0.071 мм в отсевах обеспечивает соответствие зернового состава требованиям ГОСТ, а свойства зерен размером менее 0,315 мм в отсевах соответствуют требованиям ГОСТ для минерального порошка. Рис. Сплошной зернистый состав минеральной части горячей и теплой мелкозернистой (а) и песчаной (б) смесей для плотного асфальтобетона, применяемого в верхних слоях покрытий.
При использовании продуктов дробления полиминерального гравия в асфальтобетоне в дорожно-климатических зонах IV-V также допускается не вводить минеральный порошок в асфальтовые смеси II сорта, если не менее 40% карбонатов кальция и магния ( CaCO3 + MgCO3) содержатся в зернах размером менее 0.071 мм. В результате подбора зернового состава устанавливается процентное соотношение по массе между минеральными компонентами асфальтобетона: щебнем (гравием), песком и минеральным порошком. Содержание битума в смеси предварительно выбирается в соответствии с рекомендациями приложения 1 ГОСТа и с учетом требований стандарта по величине остаточной пористости асфальтобетона для конкретного климатического региона. Так в дорожно-климатических зонах IV-V допускается использование асфальтобетона с более высокой остаточной пористостью, чем в I-II, поэтому содержание битума в асфальтобетоне для этих зон назначается ближе к нижним рекомендованным пределам, а в I -II — в верхние.
В лаборатории из асфальтобетонной смеси с предварительно выбранным количеством битума готовят три образца и определяют: среднюю плотность асфальтобетона, среднюю и истинную плотность минеральной части, пористость минеральной части и остаточную пористость асфальта по ГОСТу. Если остаточная пористость не соответствует выбранной, то необходимое содержание рассчитывается исходя из полученных характеристик битума B (%) по формуле: B где V ° pop — пористость минеральной части,% объема; Впор — выбранная остаточная пористость,% от объема, принимается по ГОСТу для данной климатической зоны; ГБ — истинная плотность битума, г / см 3; ГБ = 1 г / см 3; r ° m — средняя плотность минеральной части, г / см 3.
После расчета необходимого количества битума снова готовится смесь, из нее формируются три образца и определяется остаточная пористость асфальтобетона. Если остаточная пористость совпадает с выбранной, то принимается расчетное количество битума. В лаборатории готовится асфальтобетонная смесь выбранного состава: крупнозернистый кг, мелкозернистый кг и песчаная смесь кг. Из смеси изготавливаются образцы, физико-механические свойства которых определяются согласно ГОСТ.Если асфальтобетон выбранного состава не соответствует требованиям стандарта по некоторым показателям, например, прочности при 50 ° С, рекомендуется увеличить (в допустимых пределах) содержание минерального порошка или применить более вязкий битум; при неудовлетворительных значениях прочности при 0 ° С следует уменьшить содержание минерального порошка, снизить вязкость битума или ввести добавку полимера.
При недостаточной водостойкости асфальтобетона рекомендуется увеличить содержание минерального порошка или битума; при этом остаточная пористость и пористость минерального ядра должны оставаться в пределах, предусмотренных вышеупомянутым стандартом.Поверхностно-активные вещества и активированные минеральные порошки наиболее эффективны для повышения водостойкости. При присвоении битума холодным асфальтовым смесям следует принимать дополнительные меры, чтобы смесь не слеживалась при хранении. Для этого после определения необходимого количества битума образцы готовятся к спеканию. Если показатель слеживаемости превышает требования ГОСТа, то содержание битума снижается на 0,5% и испытание повторяется. Количество битума следует уменьшать до получения удовлетворительных результатов спекания, однако необходимо следить за тем, чтобы остаточная пористость холодного асфальтобетона не превышала требований ГОСТ.После корректировки состава асфальтобетонной смеси, выбранную смесь следует снова испытать. Подбор состава асфальтобетонной смеси можно считать завершенным, если все свойства образцов асфальтобетона соответствуют требованиям указанного ГОСТа.
Пример подбора состава асфальтобетонной смеси. Необходимо выбрать состав мелкозернистой горячей асфальтобетонной смеси типа Б марки II для плотного асфальта, предназначенного для устройства верхнего слоя покрытия в III дорожно-климатическая зона.Доступны следующие материалы: — гранитный щебень фракции 5-20 мм; — щебень известняковый фракции 5-20 мм; — речной песок; — материал из отсевов гранита; — материал из отсевов дробления известняка; — минеральный порошок неактивный; — битум нефтяной марки БНД 90/130 (по паспорту). Характеристики протестированных материалов приведены ниже. Щебень гранитный: марка по прочности на раздавливание в цилиндре, марка по износу — II, марка по морозостойкости — Мрз 25, истинная плотность — 2.70 г / см 3; щебень известняковый: марка по прочности на раздавливание в цилиндре — 400, марка по износу — I-IV, марка по морозостойкости — Мрз 15, истинная плотность — 2,76 г / см 3; речной песок: содержание пылевидных и глинистых частиц — 1,8%, глины — 0,2% массы, истинная плотность — 2,68 г / см 3; материал из отсевов дробления гранита марки 1000:
Содержание пылевидных и глинистых частиц 5%, глины 0,4% по массе, истинная плотность 2,70 г / см 3; материал из отсевов дробления известняка марки 400: содержание илистых и глинистых частиц — 12%, глины — 0.5% от массы, истинная плотность — 2,76 г / см 3; неактивированный минеральный порошок: пористость — 33% объема, набухание образцов из смеси порошка с битумом — 2% объема, истинная плотность — 2,74 г / см 3, расход битума — 59 г, влажность — 0,3%. массы; битум: глубина проникновения иглы при 25 ° С — 94 × 0,1 мм, при 0 ° С — 31 × 0,1 мм, температуре размягчения — 45 ° С, растяжимость при 25 ° С — 80 см, при 0 ° С — 6 см, Температура хрупкости разлома минус 18 ° С, температура вспышки 240 ° С, адгезия к минеральной части асфальтобетонной смеси сохраняется, индекс пенетрации минус 1.По результатам испытаний гранитный щебень можно считать пригодным для приготовления смесей типа Б марки II, речного песка, материала отсевов дробления гранита, минерального порошка и битума марки БНД 90/130.
Известняковый щебень и материал из отсевов дробления известняка не соответствуют требованиям табл. 10 и 11 ГОСТ по прочности. Зерновой состав избранных минеральных материалов приведен в таблице. Расчет состава минеральной части асфальтобетонной смеси начинается с определения массового соотношения щебня, песка и минерального порошка, при котором зерновой состав смеси этих материалов соответствует требованиям табл.6 ГОСТ Таблица
Расчет количества щебня В соответствии с ГОСТ и рис. 2, а содержание частиц щебня крупнее 5 мм в асфальтобетонной смеси типа Б составляет 35-50%. Для этого случая примем содержание щебня Щ = 48%. Так как зерна крупнее 5 мм содержат 95% щебня, щебень требуется Щ = Полученное значение заносят в таблицу. 7 и рассчитать содержание в смеси щебня каждой фракции (взять 50% от количества каждой фракции щебня).Расчет количества минерального порошка В соответствии с ГОСТ и рис. 2, а содержание частиц размером менее 0,071 мм в минеральной части асфальтовой смеси типа Б должно быть в пределах 6-12%. Для расчета примем содержание частиц, например, ближе к нижнему пределу требований, то есть 7%. Если количество этих частиц в минеральном порошке составляет 74%, то содержание минерального порошка в смеси МП =
Однако для наших условий следует брать 8% минерального порошка, так как в песке и материале из гранитных отсевов уже есть небольшое количество частиц размером менее 0.071 мм. Полученные данные заносят в таблицу 7 и рассчитывают содержание минерального порошка каждой фракции (берут 8%). Расчет количества песка Количество песка P в смеси будет: P = 100 — (SH + MP) = (50 + 8) = 42% Так как в данном примере используются два вида песка (речной и материалы из гранитных отсевов) необходимо определять количество каждого из них индивидуально. Соотношение между речным песком Pr и материалом просеивающего дробления гранита можно установить по содержанию зерен менее 1.В них 25 мм, что по ГОСТу и рис. 2, а в асфальтобетонной смеси типа Б должно быть 28-39%. Принимаем 34%; из которых 8%, как рассчитано выше, приходится на минеральный порошок. Тогда на фракции песка остается 34-8 = 26% зерен размером менее 1,25 мм. Учитывая, что массовая доля таких зерен в речном песке составляет 73%, а в материале из отсевов гранита — 49%, составляем пропорцию для определения массовой доли речного песка в минеральной части асфальтобетонной смеси:
Для расчета берем Пр = 22%; тогда количество материала отсевного дробления гранита будет = 20%.Рассчитав аналогично щебню и минеральному порошку количество каждой фракции в песке и материале из отсевов гранита, записываем полученные данные в таблицу. 7. Суммируя в каждом вертикальном столбце количество частиц меньше заданного размера, мы получаем общий зерновой состав смеси минеральных материалов. Сравнение состава с требованиями ГОСТ показывает, что он им соответствует. Аналогично рассчитываем минеральную часть асфальтобетонной смеси с прерывистым зерновым составом.Определение содержания битума Щебень, песок, гранитные отсеки и минеральный порошок смешиваются с 6% битума. Это среднее количество битума, рекомендованное в прил. 1. ГОСТ для всех климатических зон. Из полученной смеси готовят три образца диаметром и высотой 71,4 мм.
Так как щебень в асфальтобетонной смеси содержит 50%, уплотнение смеси производится комбинированным методом: вибрация на вибрационной платформе в течение 3 минут под нагрузкой 0.03 МПа (0,3 кгс / см 2) и уплотнение на прессе в течение 3 минут под нагрузкой 20 МПа (200 кгс / см 2). Через h определяется средняя плотность (насыпная плотность) асфальтобетона (образцов), истинная плотность минеральной части асфальтобетона равна r °, и на основании этих данных определяется средняя плотность и пористость минеральной части. образцов рассчитаны. Зная истинную плотность всех материалов и выбрав по ГОСТу остаточную пористость асфальтобетона Vпор = 4%, рассчитывается примерное количество битума.Средняя плотность тестовых образцов асфальта с содержанием битума 6,0% (свыше 100% минеральной части) составляет 2,35 г / см3. В таком случае
г / см 3; Из контрольной смеси с 6,2% битума изготовлены три образца и определена остаточная пористость. Если она находится в пределах 4,0 ± 0,5% (как это было принято для мелкозернистого асфальтобетона из смесей типа Б), то готовится новая смесь с таким же количеством битума, формуются и испытываются 15 образцов в соответствии с требованиями ГОСТ (по три образца на каждый вид испытаний).Если свойства образцов, приготовленных из выбранной смеси, имеют отклонения от требований ГОСТа, то необходимо скорректировать состав смеси и провести повторные испытания.
Зернистый состав минеральной части смесей и асфальтобетона должен соответствовать указанным в таблице. Показатели физико-механических свойств асфальтобетона, применяемого в конкретных дорожно-климатических зонах, должны соответствовать указанным в таблице.
Компоненты, рецептура и свойства Объективно оценить пригодность порошка для использования в литом асфальтобетоне можно только по результатам испытаний образцов асфальтобетона, изготовленных на нем.Учет этого важного обстоятельства позволяет использовать в некоторых типах литого асфальтобетона даже такие малопригодные на первый взгляд порошки, как лесс, молотый мергель, гипсовый камень или гипс, отходы фильтр-прессов сахарной промышленности. , отходы содовых заводов, феррохромовый шлак и др. Песок играет важную технологическую и экономическую роль в производстве литой асфальтобетонной смеси. При выборе песка предпочтение отдается натуральному песку. Чем плотнее и крупнее зерно, тем подвижнее и плотнее минеральная смесь и тем меньше требуется битума.В отличие от минерального порошка, большинство природных морских, речных и озерных кварцевых песков не вступают в химическую реакцию с битумом. Для большинства литых смесей можно рекомендовать пески, соответствующие требованиям стандарта и таблицы.
Компоненты, рецептура и свойства Для смесей типов I и II дробление грохотов, содержащих повышенное количество пылевых частиц, не рекомендуется во избежание ухудшения подвижности смесей и увеличения расхода битума.Щебень целесообразно использовать только как добавку к природному окатанному песку при изготовлении смесей I и II типов. в чистом виде они могут применяться только в смесях типов III, IV и V. Практически все свойства литого асфальтобетона существенно улучшаются при введении в смесь фракции 3-5 мм из трудно полируемых пород. . Соотношение фракции 3-5 мм и фракции 5-10 в смеси следует принимать как 2: 1 или 1,5: 1. Щебень (гравий) для щебеночно-литьевых смесей должен соответствовать требованиям и таблице.3. Не рекомендуется использовать щебень, полученный дроблением слабых (степень дробления ниже 600) и пористых пород. Пористый щебень быстро впитывает битум, и для обеспечения необходимой подвижности смеси необходимо увеличить его содержание.
Компоненты, рецептура и свойства В смесях для верхнего слоя требуется использовать щебень из плотных и жестко шлифованных пород кубической формы с максимальным размером до 15 (20) мм. Причем для смесей щебня I типа рекомендуется фракция 3-15 при соотношении зерен 3-5, 5-10 и 2 мм.5: 1,5: 1,0. Для смесей типа V максимальный размер зерна может достигать 20 мм, а для III — 40 мм. В последнем случае прочность исходной породы может снизиться на%.
Компоненты, рецептура и свойства Без значительного повреждения асфальтобетона смесями типов II, III и V, но с большими преимуществами для производства, потребность в дроблении зерен щебня может быть снижена. Дробление зерен в этих асфальтовых смесях маловероятно, так как образование структуры в монолите происходит под действием силы тяжести или вибрации и без участия тяжелых катков.В литых смесях типа II, III и V может успешно применяться гравий. Благодаря округлой форме и сверхкислотному характеру поверхности зерна смесь имеет повышенную подвижность при меньшем расходе битума. Битум определяет фазовый состав асфальтового вяжущего в асфальтобетоне, подвержен наибольшим изменениям по сравнению с другими компонентами смеси и влияет на термостойкость покрытия. Поэтому ориентируются в основном на вязкие марки, обладающие свойствами, указанными в таблице.4.
Компоненты, рецептура и свойства Если битум не обладает комплексом указанных свойств, его улучшают добавками природного битума, битумных горных пород, эластомеров и т. Д. К высокоэффективным добавкам относятся природные битумы, которые хорошо совместимы с нефтью и легко поддаются обработке. использовать. Природный битум образовался из нефти в верхних слоях земной коры в результате потери легкой и средней фракций — естественной деасфальтизации нефти, а также процессов взаимодействия ее компонентов с кислородом или серой.На территории нашей страны природный битум входит в состав различных битумных горных пород и редко встречается в чистом виде. Компоненты, рецептура и свойства Отложения битума встречаются в виде слоев, линз, прожилок и на поверхности. Наибольшее количество битума содержится в пластовых и линзовых отложениях. Жильные отложения в нашей стране редки. Значительное количество природного битума содержится в поверхностных отложениях. По химическому составу эти битумы близки к нефтяным.Природные битумы бывают твердыми, вязкими и жидкими. Битум твердый (асфальтиты). Плотность асфальтов кг / м 3, температура размягчения ° С. В среднем асфальтит содержит 25% масел, 20% смол и 55% асфальтенов. Асфальтиты обладают повышенными адгезионными свойствами за счет высокого содержания в их составе природных поверхностно-активных веществ — асфальтеновых кислот и их ангидридов. Асфальтиты устойчивы к старению при воздействии солнечного излучения и кислорода.
Компоненты, рецептура и свойства Положительные результаты были получены при введении в литейную смесь измельченного полиэтилена, а также тонко измельченного резинового порошка (TIRP) в количестве 1 ед.5% от массы минеральных материалов. В качестве добавки, повышающей жаропрочность литого асфальта, рекомендуется использовать дегазированную серу в кусковом, гранулированном виде (размер гранул до 6 мм) или в жидком виде. Сера вводится в смеситель для горячих минеральных материалов, т.е. перед нанесением битума. Количество серы прописывается в пределах 0,25-0,65 от содержания битума. Количество битума с серой составляет 0,4-0,6 от содержания минерального порошка.
Компоненты, рецептура и свойства Подводя итоги, необходимо иметь в виду, что большая часть перечисленных «ноу-хау» требует преодоления серьезных технических и технологических проблем, а также дополнительных финансовых затрат, которые могут решить не все организации.Увеличивая стоимость производства, они не всегда способствуют улучшению технологических свойств смесей и эксплуатационных характеристик покрытия, а также здоровья человека и окружающей среды. Рецепт смесей рекомендуется подбирать по особой методике. Расчет содержания компонентов производят после определения зернового (гранулометрического) состава всех минеральных материалов и построения кривой просеивания. Кривая должна соответствовать рекомендуемым пределам для конкретного типа смеси. 53 Компоненты, рецептура и свойства Если кривая просеивания не укладывается в рекомендуемые пределы, содержание отдельных зерен регулируется путем изменения их количества в минеральной смеси.При расчете количества минерального порошка необходимо учитывать содержание пыли из песка и гравия в минеральной смеси. Далее, исходя из численных значений фазового состава асфальтового вяжущего (В / МП) и его количества (В + МП) для соответствующего типа литой смеси, доза битума (полимерный битум или другое битумное вяжущее) ) и определены показатели собственности. Основные показатели свойств образцов литой смеси и асфальтобетона, для заданных значений которых выбран состав, относятся к типам: I и V — подвижность, глубина вдавливания штампа и водонасыщенность; II — подвижность, прочность на сжатие при +50 ° С и глубина вдавливания штампа; III — подвижность и водонасыщенность; IV — водонасыщенность и прочность на сжатие при +50 ° С.
Компоненты, рецептура и свойства Опционально предел прочности при изгибе и модуль упругости при 0 ° C, а также коэффициент трещиностойкости как отношение значений этих показателей. При полном соблюдении требуемых свойств смеси и асфальтобетона (таблица) выбор считается успешно завершенным. Таблица — Физико-механические свойства литого асфальтобетона
Самый распространенный в ХХ веке дорожно-строительный материал — асфальт — делится на множество видов, марок и типов.В основе разделения лежит не только и не столько перечень исходных компонентов, входящих в асфальтобетонную смесь, сколько соотношение их массовых долей в составе, а также некоторые характеристики компонентов — в частности, размер фракции песка и гравия, степень очистки минерального порошка и все тот же песок.
Состав асфальта
В асфальте любого типа и марки присутствует песок, гравий или гравий, минеральный порошок и битум. Что касается щебня, то его не используют при подготовке некоторых видов дорожной одежды — но если асфальтирование территорий проводится с учетом высокой проходимости и сильных кратковременных нагрузок на дорожное покрытие, то щебень (или гравий) необходим как каркасный защитный элемент.
Минеральная пудра — обязательный стартовый элемент для подготовки асфальта любых марок и типов. Как правило, массовая доля порошка — а его получают дроблением горных пород с высоким содержанием углеродных соединений (другими словами, из известняка и других органических окаменелых отложений) — определяется исходя из задач и требований к вязкости. материала.Большой процент минеральных порошков позволяет использовать его в таких работах, как мощение дорог и площадок: вязкий (то есть прочный) материал успешно гасит внутренние колебания мостовых конструкций, не растрескиваясь.
В большинстве типов и марок асфальта используется песок — исключение, как мы уже сказали, составляют типы дорожного покрытия, где массовая доля велика , гравий . Качество песка определяется не только степенью его очистки, но и способом производства: песок, добываемый открытым способом, как правило, требует тщательной очистки, но искусственный песок, полученный путем дробления горных пород, считается будьте готовы «работать».
Наконец, битум — краеугольный камень индустрии мощения. Являясь продуктом нефтепереработки, битум содержится в смеси любой марки в очень малых количествах — его массовая доля у большинства разновидностей практически не достигает 4-5 процентов. Несмотря на то, что литой асфальт широко используется в таких работах, как мощение участков с труднопроходимой местностью и ремонт дорог, он может содержать 10 и более процентов битума. Битум придает этой ткани изрядное количество эластичности после застывания и текучести, что позволяет легко распределить готовую смесь по участку.
Марки и типы асфальта
В зависимости от процентного содержания перечисленных компонентов, бывает трех марок асфальта . Технические характеристики, область применения и состав смеси различных марок описаны в ГОСТ 9128-2009, в котором, помимо прочего, учтена возможность добавления дополнительных присадок, повышающих морозостойкость, гидрофобность, гибкость или износостойкость покрытия.
В зависимости от процентного содержания наполнителя, входящего в состав дорожно-строительной смеси, он подразделяется на следующие виды:
- А — 50-60% щебня;
- Б — 40-50% щебня или щебня;
- B — 30-40% щебня или гравия;
- G — до 30% песка отсеивающего дробления;
- D — до 70% песка или смеси с отсевами измельчения.
Асфальт марки 1
Под этой маркой выпускается широкий спектр различных типов покрытий — от плотных до высокопористых, со значительным содержанием щебня. Сфера их использования — дорожное строительство и благоустройство: только пористые материалы совершенно не подходят на роль собственно покрытия, верхнего слоя проезжей части. Где их лучше использовать для устройства оснований, выравнивания основания для укладки более плотных видов материала.
Асфальт 2 марки
Диапазон плотности примерно такой же, но содержание и процентное содержание песка и гравия могут варьироваться в широких пределах. Это тот же «средний» асфальт, с очень обширной сферой применения: и строительство дорог, и их ремонт, и обустройство территорий под паркинги и скверы не обходятся без него.
Асфальты марки 3
Покрытия Grade 3 отличаются тем, что при их производстве не используются щебень и гравий — их заменяют минеральные порошки и особенно качественный песок, получаемый при дроблении твердых пород.
Соотношение песка и гравия (гравия)
Соотношение содержания песка и гравия является одним из важнейших показателей, определяющих область применения того или иного типа покрытия. В зависимости от распространенности того или иного материала обозначается буквами от A до D: A — более половины состоит из мелкозернистого гравия или гравия, а D — примерно на 70 процентов состоит из песка (хотя в основном используется песок. из щебня).
Соотношение битумной и минеральной составляющих
Не менее важно — ведь от него зависят прочностные характеристики дорожного полотна.Высокое содержание минеральных порошков значительно увеличивает его хрупкость. поэтому песок-асфальт можно использовать только ограниченно: озеленение парков или тротуаров. Но покрытия с высоким содержанием битума — желанный гость в любых работах: особенно, если это дорожное строительство в суровых климатических условиях, при минусовых температурах, если скорость работы такова, что через сутки дорожная техника поедет на новеньком. холст, а после завершения готовой дороги — понесется тяжелая техника.
3.8. Для плотного асфальтобетона, предназначенного для устройства верхнего слоя покрытия в III дорожно-климатической зоне, необходимо подобрать состав мелкозернистой горячей асфальтобетонной смеси типа Б марки II.
Доступны следующие материалы:
щебень гранитный фракции 5-20 мм;
щебень известняковый фракции 5-20 мм;
песок речной;
материал из отсевов гранита;
материал из отсевов дробления известняка;
минеральный порошок неактивный;
битум нефтяной марки БНД 90/130 (по паспорту).
Характеристики тестируемых материалов приведены ниже.
Щебень гранитный: марка по прочности на раздавливание в цилиндре — 1000, марка по износу — II, марка по морозостойкости — Мрз25, истинная плотность — 2,70 г / см 3;
Щебень известняковый: марка по прочности на раздавливание в цилиндре — 400, марка по износу — I-IV, марка по морозостойкости — Мрз15, истинная плотность — 2,76 г / см 3;
песок речной: содержание пылевидных и глинистых частиц — 1,8%, глины — 0.2% от массы, истинная плотность — 2,68 г / см 3;
материал из отсевов дробления гранита марки 1000:
материал из отсевов дробления известняка марки 400: содержание пылевидных и глинистых частиц — 12%, глины — 0,5% массы, истинная плотность — 2,76 г / см 3;
Порошок минеральный неактивированный: пористость — 33% от объема, набухание образцов из смеси порошка с битумом — 2% от объема, истинная плотность — 2,74 г / см 3, расход битума — 59 г, влажность — 0.3% масс;
битум: глубина проникновения 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, адгезия к минеральной части асфальтобетонной смеси выдерживает, индекс пенетрации минус 1.
По результатам испытаний гранит щебень, речной песок, материал из отсевов гранита, минеральный порошок и битум марки БНД 90/130 можно считать подходящими для приготовления смесей типа Б марки II.
Таблица 7
Минеральный материал | Массовая доля,%, зерна меньше заданного размера, мм | |||||||||
Исходные данные | ||||||||||
Щебень гранитный | ||||||||||
Песок речной | ||||||||||
Материалы из отсевов гранита | ||||||||||
Минеральный порошок | ||||||||||
Расчетные данные | ||||||||||
Щебень гранитный (50%) | ||||||||||
Песок речной (22%) | ||||||||||
Материалы из отсевов дробления гранита (20%) | ||||||||||
Минеральный порошок (8%) | ||||||||||
Требования ГОСТ 9128-84 для смесей типа Б |
Щебень известняковый и материал из отсевов дробления известняка не соответствуют требованиям табл.