асфальтобетон

Министерство образования Российской Федерации

Тюменская государственная архитектурно-строительная академия

Кафедра «Строительные материалы»







ПРОЕКТИРОВНИЕ СОСТАВА ГОРЯЧЕГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

Методические указания к курсовой работе по дисциплине
«Дорожно-строительные материалы»














Тюмень 2001

Подборнова Н.И. Проектирование состава горячего асфальтобетона
Шабанова Т.Н.




Тюменская государственная архитектурно-строительная академия





Рецензент: ст. преп. Корпусова Н.С.





Методические указания утверждены на заседании кафедры,

протокол №___ от «___»____________ 2000 г.











Ротопринт ТюмГАСА Подписано к печати _____________ Тираж_________


Содержание


Введение 4

1. Общие сведения об асфальтобетоне 5
1.1. Классификация дорожных и асфальтобетонов 5
1.2. Марки асфальтобетонов 6
1.3. Виды структур асфальтового бетона 7
1.4. Области применения асфальтобетонов 7
1.5. Сущность метода СоюзДорНИИ 8
1.6. Основные этапы проектирования 9
1.7. Задание на проектирование состава асфальтобетона 10

2. Проектирование состава горячего асфальтобетона 10
2.1. Выбор вида, типа, марки и структуры асфальтобетона 10
2.2. Выбор и проверка качества исходных материалов и их назначение
в асфальтобетоне 11
2.3. Расчет непрерывного зернового состава минеральной части асфальтобетона 13
2.4. Расчет оптимального количества битума 16

3. Приготовление асфальтобетонной смеси и формование образцов 18
3.1. Определение расхода материалов на лабораторный замес 18
3.2. Приготовление асфальтобетонной смеси 19
3.3. Формование образцов 20

4. Определение физико-механических свойств асфальтобетона 21
4.1. Определение средней плотности асфальтобетона 21
4.2. Определение водонасыщения асфальтобетона 22
4.3. Определение предела прочности асфальтобетона при сжатии 23
4.4. Определение коэффициента водостойкости асфальтобетона 24

5. Сопоставление свойств контрольных образцов с требованиями стандарта 24

Заключение 25
Приложение 1 26
Приложение 2 28
Приложение 3 29
Приложение 4 30
Приложение 5 31
Приложение 6 32
Литература 33









Введение

Общий порядок подготовки и выполнения курсовой работы

Целью настоящей работы является закрепление студентами знаний о свойствах асфальтобетонной смеси и асфальтобетона, о методах определения их свойств и факторах, влияющих на эти свойства. Главная задача курсовой работы - освоение студентами методики проектирования состава асфальтобетона с требуемыми физико-механическими показателями на основе конкретных исходных материалов. В результате студенты приобретают практические навыки в области методов проектирования и лабораторных испытаний дорожных асфальтобетонов.
Проектирование состава асфальтобетона студентами производится по индивидуальным заданиям.
Для успешного выполнения работы студентам необходимо ознакомиться с предлагаемой методической разработкой, а также с соответствующими ГОСТами и СН. При выполнении лабораторных испытаний асфальтобетона студенты обязаны подготовить структурный конспект методики испытания с лабораторным журналом и расчетной частью.
Выполненная курсовая работа завершается ее защитой в день, назначенный преподавателем.

















I.Общие сведения об асфальтобетоне

Асфальтобетон – это дорожно-строительный материал, полученный в результате уплотнения рационально подобранной смеси крупного заполнителя (щебня или гравия), песка, минерального порошка и битума, в необходимых случаях добавок (поверхностно-активных веществ и активаторов).

1.1. Классификация асфальтовых бетонов

По виду каменного материала несущего каркаса:
щебеночные;
гравийные;
песчаные.
В зависимости от вязкости битума и температуры при укладке:
горячие – с применением вязких и жидких битумов и температурой при укладке не менее 120оС;
холодные – с применением жидких битумов и температурой при укладке не менее 5оС.
По размеру зерен каменного материала несущего каркаса:
крупнозернистые с зернами размером до 40 мм;
мелкозернистые с зернами размером до 20 мм;
песчаные с зернами до 5 мм.
По плотности:
высокоплотный с остаточной пористостью 1,0-2,5 %;
плотный, с остаточной пористостью 2,5-5,0 %, применяемый в верхнем слое покрытия, обязательно содержащий минеральный порошок;
пористый, с остаточной пористостью 5-10 %, применяемый в нижних слоях покрытия;
высокопористый, с остаточной пористостью 10-18 %, применяемый в верхних слоях основания дорожной одежды;
Щебеночные и гравийные горячие смеси и плотные асфальтобетоны в зависимости от содержания щебня (гравия )подразделяются на типы:
тип А – многощебенистые с содержанием щебня 50-60 % и минерального порошка до 8 %, обладающие наибольшей сдвигоустойчивостью и шероховатостью;
тип Б – среднещебенистые, с содержанием щебня 40-50 % и минерального порошка до 10 %, обладающие средней сдвигоустойчивостью и шероховатостью;
тип В – малощебенистые, с содержанием щебня 30 – 40%, обладающие малой сдвигоустойчивостью и шероховатостью..
Щебеночные и гравийные холодные смеси и асфальтобетоны подразделяют на типы Бх и Вх.
Горячие и холодные песчаные смеси и асфальтобетоны подразделяют на типы:
Г и Гх – на песках из отсевов дробления, а также их смесях с природным песком при содержании последнего не более 30% по массе;
Д и Дх – на природных песках или смесях природных песков с отсевами дробления при содержании последних менее 70% по массе.

1.2. Марки асфальтовых бетонов

Смеси и асфальтобетоны в зависимости от показателей физико-механических свойств асфальтобетона и качества применяемых материалов подразделяются на марки:
горячие:
высокоплотные – I
плотные:
тип А – I и II;
типы Б, Г - I, II и III;
тип В, Д – II и III;
пористые и высокопористые – I и II.
холодные:
тип Бх, Вх, Гх – I и II;
тип Дх – II.
Каждая марка требует применения заполнителей определенного качества:
I марка – щебень с маркой по прочности более 1200, минеральный порошок из прочных и чистых известняков, преимущественно активированных;
II марка – щебень с маркой по прочности более 1000, минеральный порошок из известняка или золы-уноса ТЭС.
III марка – щебень с маркой по прочности более 600, минеральный порошок, наряду с вышеупомянутыми, порошкообразные отходы промышленности (молотые шлаки, цементная клинкерная пыль и т.п.)

1.3. Виды структур асфальтового бетона

Структуру асфальтобетона следует рассматривать как трехкомпонентную систему, состоящую из микро-, мезо- и макроструктур.
Микроструктура – структура асфальтового вяжущего.
Мезоструктура – структура асфальтового раствора.
Макроструктура – структура асфальтобетона.
В зависимости от содержания щебня макроструктура асфальтобетона может быть:
базальная – содержание щебня незначительно ( 35 %), зерна щебня не имеют взаимных контактов, они «погружены» в растворную часть. Свойства асфальтобетона определяются свойствами асфальтового раствора.
базально-поровая –содержание щебня 35-40 %;
поровая – содержание щебня 40-50%. Крупные минеральные зерна контактируют через тонкие прослойки битума. Межзерновые пустоты заполнены асфальтовым раствором. Обладает значительной прочностью.
порово-контактная – содержание щебня 50-55 %;
5) контактная – при содержании щебня 50-60%. Объем межзерновых пустот в щебеночном каркасе превышает объем асфальтового раствора. Материал обладает значительной пористостью и пониженной прочностью.

1.4. Области применения асфальтобетонов

1. Верхний слой однослойного покрытия
а) на участках с интенсивным движением выполняется из мелкозернистого асфальтобетона поровой структуры типа А и Б;
б) на участках с большим продольным уклоном – из мелкозернистого асфальтобетона контактной структуры типа А, порово – контактной структуры типа А и Б.
2. Верхний слой двухслойного покрытия
а) на участках с интенсивным движением – из мелкозернистого асфальтобетона поровой структуры типа Б;
б) на участках со средней и малой интенсивностью движения – мелкозернистый асфальтобетон базальной структуры типа В, песчаный асфальтобетон поровой структуры типа Г и Д.
3. Нижний слой покрытия и основания – крупнозернистый асфальтобетон типа А и Б.
4. Для тротуаров и полов промышленных зданий – песчаный асфальтобетон базальной структуры типа Д.
1.5. Сущность метода СоюзДорНИИ

Метод расчета состава асфальтобетона, предложенный профессором Н.Н.Ивановым, называется методом расчета по предельным кривым плотных смесей.
Получение плотных минеральных смесей возможно на основе определения оптимального соотношения между минеральными составляющими. Плотные смеси могут быть рассчитаны по допустимым пределам полных остатков или полных проходах на ситах.
Полный остаток на данном сите представляет собой сумму частных остатков на данном сите и всех более крупных ситах, т.е. характеризует суммарное количество материала, размер зерен которого больше размера отверстий данного сита. Полный проход характеризуется количеством материала, размер зерен которого меньше размера отверстий данного сита. В процентном выражении сумма полных проходов и полных остатков равна 100 %.
Между плотностью и гранулометрическим составом смеси имеется определенная зависимость. Оптимальными будут составы минеральных смесей, содержащие зерна различного размера, диаметр которых изменяется в 2 раза:
d1/d2=..=dn-1/dn=2 (1)
где d1 – максимальный размер зерен, обусловленный крупностью смеси,
dn- минимальный размер, обусловленный размером пылеватых частиц
(0,071-0,005 мм).
Размеры зерен согласно этой зависимости равны
d2=d1/2; d3=d1/22; dm=d1/2m-1
откуда
m = [(lg d1-lg dm) / lg 2] +1 (2)
число фракций n на единицу меньше числа размеров зерен m
n=(lg d1-lg dm) / lg 2 (3)
Массовое соотношение соседних фракций должно быть равно
у2/у1=у3/у2=уn/уn-1=0,8 (4)
Величина, показывающая во сколько раз количество последующей фракции меньше предыдущей, называется коэффициентом сбега (к). При коэффициенте сбега 0,8 смесь, получается с наибольшей плотностью. Однако подобрать соотношение минеральных материалов так, чтобы действительная гранулометрическая кривая совпадала с теоретической, практически невозможно. Экспериментальными исследованиями проф. Н.Н.Иванова показано, что достаточно плотные смеси можно получить при коэффициенте сбега от 0,7 до 0,9.
Зная размеры фракций, их количество и принятый коэффициент сбега (к=0,7), составляется уравнение такого вида:
фракции массовое количество
d1 у1
d2 у2=у1
·к
d3 у3=у2
·к=у1
·к2 (5)
d4 у4=у3
·к=у1
·к3
.. ..
dn уn=уn-1
·к= у1
·кn-1
Сумма массового количества всех фракций равна 100 %, т.е.
у1+у1
·к+ у1
·к2+..+ у1
·кn-1=100 % (6)
или
у1(1+к+к2+..+кn-1)=100 % (7)
Из этого уравнения определяют количество первой фракции по формуле:
у1=(1-к)/(1-кn)
·100 (8)
Зная количество первой фракции у1, легко определить у2, у3 и т.д. Аналогично определяют процентное содержание каждой фракции при коэффициенте сбега равном 0,9
(к = 0,9).
На основании полученных данных строят кривые, соответствующие выбранным коэффициентам сбега. В ГОСТе приведены рекомендуемые составы минеральной части асфальтобетонных смесей, рассчитанные по описанной методике, и ориентировочное содержание в них битума в процентах по массе [5].

1.6. Основные этапы проектирования

Выбор вида, типа, марки и структуры асфальтобетона.
Выбор и проверка качества исходных материалов и их назначение в асфальтобетоне.
Расчет непрерывного зернового состава минеральной части асфальтового бетона.
а) Основы метода СоюзДорНИИ по подбору плотных минеральных смесей по предельным кривым.
б) Рекомендуемый ГОСТ зерновой состав минеральной части проектируемого асфальтобетона.
в) Определение расхода щебня, песка, минерального порошка.
г) Расчет непрерывного зернового состава минеральной части асфальтобетона.
д) Вывод о соответствии проектируемого зернового состава минеральной части требованию ГОСТ и пути корректировки зернового состава.
Расчет оптимального количества битума.
Приготовление асфальтобетонной смеси и формование контрольных образцов.
Определение физико-механических свойств контрольных образцов.
Анализ полученных результатов путем сопоставления свойств контрольных образцов с требованиями ГОСТов.
Корректировка состава асфальтобетона в случаях расхождения свойств испытанных образцов с требованиями ГОСТ.

1.7. Задание на проектирование состава асфальтобетона

Запроектировать состав асфальтобетонной смеси для устройства______________ слоя покрытия, уплотняемого в ______________ состоянии, автомобильной дороги, аэродрома в районе строительства__________________________________________________
________________________________________________________________________________
Дорожно-климатическая зона______________________________________________________
Категория нормативной нагрузки___________________________________________________
Техническая категория дороги______________________________________________________
Характеристика участка дороги_____________________________________________________
(перегон, регулярное изменение режима движения, остановка)
Время устройства покрытия (месяц)_________________________________________________

2. Проектирование состава горячего асфальтобетона

Целью проектирования является определение оптимального соотношения исходных материалов (щебня, песка, минерального порошка), обеспечивающего получение асфальтобетона с заданными свойствами.

2.1.Выбор вида, типа, марки и структуры асфальтобетона

2.1.1. По ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон», приложение 2 выбирается вид, тип и марка асфальтобетона в зависимости от категории дороги, климатической зоны, условий эксплуатации дороги.
Структура асфальтобетона выбирается в зависимости от условий эксплуатации дороги, типа асфальтового бетона и структуры покрытия.
2.1.2. Приводятся характеристики выбранного вида, типа, марки и структуры асфальтобетона.





Выбор и проверка качества исходных материалов и их назначение
в асфальтовом бетоне.

Выбранный асфальтовый бетон, его вид, тип, марка и структура определяют требования к физико-механическим свойствам и гранулометрии каменных материалов, и также к марке битума.
Поэтому в данном разделе дается характеристика выбранных исходных материалов, сопоставляются их свойства с требованиями ГОСТов, дается определение каждому материалу и объясняется его роль в асфальтобетоне.

2.2.1. Щебень (гравий)
Вид горной породы_______________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Марка щебня по прочности, МПа___________________________________________________
Марка щебня по износу___________________________________________________________
Морозостойкость_________________________________________________________________
Твердость исходной горной породы_________________________________________________
Плотность истинная, кг/м3_________________________________________________________
Плотность средняя, кг/м3__________________________________________________________
Содержание пылеватых и глинистых частиц, %_______________________________________
Содержание пластинчатых и игловатых зерен, % _____________________________________
Применяемые фракции щебня (гравия) и их количество заносятся в табл. 2.2.1.
Таблица 2.2.1
Зерновой состав щебня
Остатки
Содержание, % частиц с d, мм


40
20
10
5
3
менее 5 (3)

Частные, г







Частные, %







Полные, %








ВЫВОД: о соответствии качества щебня требованиям ГОСТ (требования ГОСТ к щебню приведены в приложении 1, 4).


2.2.2. Песок
Минералогический состав_________________________________________________________
Модуль крупности________________________________________________________________
Плотность истинная, кг/м3_________________________________________________________
Плотность насыпная, кг/м3_________________________________________________________
Содержание пылеватых и глинистых частиц, %_______________________________________
Применяемые фракции песка и их количество заносятся в табл. 2.2.3.

Таблица 2.2.3
Зерновой состав песка
Остатки
Содержание, % частиц на ситах с размером отверстий, мм


5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Менее 0,16

Частные, г








Частные, %








Полные, %









ВЫВОД: о соответствии качества песка требованиям ГОСТ (требования ГОСТ к песку приведены в прил.2).

2.2.3. Минеральный порошок
Вид порошка____________________________________________________________________
Пористость, % по объему__________________________________________________________
Показатель битумоемкости, г/100 см3 абсолютного объема______________________________
Влажность, %____________________________________________________________________
Зерновой состав минерального порошка заносится в табл. 2.2.3.
Таблица 2.2.3
Зерновой состав минерального порошка
Остатки
Содержание, % частиц на ситах с размером отверстий, мм


1,25
0,63
0,315
0,14
0,071
Менее 0,071

Частные, г







Частные, %







Полные, %







ГОСТ, Аi
0

<20


· 30


ВЫВОД: о соответствии качества минерального порошка требованиям ГОСТ (требования ГОСТ к минеральному порошку приведены в прил.3).
2.2.4. Битум нефтяной дорожный
Марка битума______________________________________________________________
Обоснование выбора марки битума____________________________________________
________________________________________________________________________________
Свойства битума:
Глубина проникания иглы, усл. град.__________________________________________
Растяжимость, см___________________________________________________________
Температура размягчения, 0С_________________________________________________
Температура вспышки, 0С____________________________________________________

2.3.Расчёт непрерывного зернового состава
минеральной части асфальтового бетона.
Приводятся основы метода СоюздорНИИ по подбору состава плотных минеральных смесей по предельным кривым.
Рекомендуемый непрерывный зерновой состав минеральной части А.Б по ГОСТ 9128-97 (прил. 5) заносится в табл. 2.3.1 в виде граничных величин отдельных фракций.
Таблица 2.3.1
Рекомендуемый зерновой состав минеральной части асфальтобетонной смеси.

сита
20
15
10
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0,071

Пi, %











Аi=100-Пi, %











2.3.3. Определение процентного содержания щебня (Щ), песка (П),
минерального порошка (МП) в минеральной части а/в смеси.
Щ = 13 EMBED Equation.3 1415 (2.1)
МП = 13 EMBED Equation.3 1415*100% (2.2)
где: А13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415- соответственно полный остаток на сите №5 и проход через сито №
0071 из табл. 2.3.1.
А5 и П0071 - соответственно полный остаток щебня на сите №5 и проход минерального порошка через сито № 0071 по результатам испытания исходных материалов (табл. 2.2.1 и 2.2.4).
Состав асфальтового бетона характеризуется суммой минеральных составляющих, принятой за 100% и содержанием битума в % от минеральной части, т.е.
Щ + П + МП = 100%. (2.3)
П = 100 – (Щ + МП)% (2.4)
Если при расчёте процентное содержание Щ или МП не будут соответствовать выбранному типу асфальтобетона, то следует путём подбора в рекомендуемых пределах изменить содержание 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415.

2.3.4. Расчёт непрерывного зернового состава минеральной части асфальтобетона.
Расчёт ведётся на основании ранее определённого процентного содержания щебня (Щ), песка (П) и минерального порошка (М.П.) в асфальтобетоне и их зерновых составов в частных остатках (табл. 2.3.12.3.3.) табличным способом.
Таблица 2.3.2
Непрерывный зерновой состав минеральной части асфальтобетона
№ сит
Зерновой состав мин. составляющих, в частных остатках, %
Содержание составляющих мин. части асфальтобетона по фракциям, %
Непрерывный зерн. cостав мин. части проектируемого асфальтобетона
Пределы полных остатков по ГОСТу




частные остатки, %
полные остатки, %



щебень
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
песок
13
·EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
мин. пор.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415см=13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415см=13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415см=13 EMBED Equation.3 1415
аi=13 EMBED Equation.3 1415
Аi=13 EMBED Equation.3 1415













1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

20










15










10










5










2,5










1,25










0,63










0,315










0,16










0,071










Менее 0.071







П0,071
П0,071


·аi, %
100
100
100
_
_
_
100
_
_

Для сопоставления зернового состава минеральной части проектируемого асфальтобетона с требованиями ГОСТ строим график предельных кривых плотных смесей выбранного типа (по данным табл. 2.3.2, графа 10). Затем наносим расчётный зерновой состав (графа 9, табл. 2.3.2).
Если зерновой состав проектируемой асфальтобетонной смеси не соответствует рекомендованным пределам ГОСТ, то необходимо провести корректировку зернового состава. Для этого нужно изменить 13 EMBED Equation.3 1415 для щебня или 13 EMBED Equation.3 1415 для минерального порошка в зависимости от того, какие фракции не вписываются в пределы стандарта.

2.4.Расчёт оптимального количества битума в проектируемом асфальтобетоне

Оптимальное количество битума определяется его минимальным содержанием, при котором обеспечивается максимальная прочность асфальтобетона.
Расчёт количества битума производим по методу ХАДИ, т.е. по битумоемкости минеральной части асфальтобетона.
Битумоёмкость минеральной части зависит от природы материала и от размера его частиц (чем мельче фракция, тем выше её битумоемкость) и определяется по табл.2.4.1..
Таблица 2.4.1.
Битумоёмкость каменных материалов на битуме БНД 90/130.
Размер
фракций,
мм
Битумоёмкость, %


Порошок, высевки, щебень из мелкозёрн. гранитного гравия
Порошок, высевки, щебень из
плотного известняка
Природ-ный кварце-вый песок
Порошок, высевки, щебень из
песчаника
Доломито-вая пыль обожжён-ная

20-40
4,3
2,7

4,0


10-20
4,6
3,0

4,5


5-10
5,2
3,2

4,8


2,5-5,0
5,6
4,6
3,3
5,0


1,25-2,5
5,7
5,3
3,8
5,2
13,5

0,63-1.25
5,9
6,0
4,6
5,4
14,25

0,315-0,63
6,4
7,0
4,8
5,8
15,2

0,16-,0315
7,4
7,3
6,1
8,5
15,6

0,071-0,16
8,4
9,4
7,0
9,3
16,0

Менее
0,071
18
16
14,0
14
22,5

Оптимальное содержание битума в асфальтобетоне определяется, как сумма битумоёмкостей отдельных фракций его минеральной части:
Б = К
·13 EMBED Equation.3 1415 (2.4.1.)
где: 13 EMBED Equation.3 1415 - удельная битумоемкость i – фракции, %
13 EMBED Equation.3 1415 = 13 EMBED Equation.3 1415+ 13 EMBED Equation.3 1415 (2.4.2.)

где: 13 EMBED Equation.3 1415,13 EMBED Equation.3 1415- количество битума, вносимое каждого материала i-фракцией,%
13 EMBED Equation.3 1415, (2.4.3.)
13 EMBED Equation.3 1415, (2.4.4.)
13 EMBED Equation.3 1415 (2.4.5.)
где: 13 EMBED Equation.3 1415битумоемкость соответствующих каменных материалов i- фракции в зависимости от выбранной породы (табл. 2.4.1)
13 EMBED Equation.3 1415доля i-фракции каждого материала в минеральной части
асфальтобетона.
К – коэффициент, зависящий от марки применяемого битума. Он равен для
БНД 60/90 – 1,05
БНД 90/130 – 1,0
БНД 130/200 – 0,95
ДНД 200/300 – 0,9
Расчет сводят в таблицу 2.4.2.
Таблица 2.4.2
Расчёт удельной битумоемкости фракций минеральной части асфальтобетона.
Фракция
Доли мин. составляющих в смеси по фракциям
Битумоемкость камен. мат-лов на битуме БНД 90/130 13 EMBED Equation.3 1415, %
Удельная битумоемкость
по фракциям
13 EMBED Equation.3 1415


13 EMBED Equation.3 1415=13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415=13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415=13 EMBED Equation.3 1415
щебень
13 EMBED Equation.3 1415
песок
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
мин. порошок
13 EMBED Equation.3 1415


20-40








15-20








10-15








5-10








2,5-5








1,25-2,5








0,63-1,25








0,315-0,63








0,16-0,315








0071-0,16








Менее
0,071









Примечание: 1) в графе «Битумоемкость каменных материалов на битуме БНД 90/130» указать наименование горных пород для щебня, песка и минерального порошка.
2) 13 EMBED Equation.3 1415 - содержание составляющих минеральной части асфальтобетона (табл. 2.3.2, графы 5, 6, 7).
Находим оптимальное содержание битума по ранее приведённой формуле.(2.4.1)
Однако, кроме природы материала и его дисперсности, на оптимального содержание битума влияют шероховатость зёрен заполнителей, степень их запылённости, наличие глинистых включений, активность минерального материала и битума, поэтому для корректировки необходимо приготовить 3 смеси с рассчитанным количеством битума и с содержанием битума 13 EMBED Equation.3 14150,5 % от рассчитанного.
Из каждой смеси изготавливают цилиндрические образцы для определения свойств асфальтобетона. За оптимальное количество битума принимается то, при котором контрольные образцы имеют лучшие физико-механические показания.

Приготовление асфальтобетонной смеси и формование образцов.

Для определения физико-механических свойств асфальтобетона необходимо приготовить асфальтобетонную смесь и изготовить 6 образцов цилиндрической формы.

3.1. Определение расхода материалов на лабораторный замес

В таблице 3.1.1 указано ориентировочное количество смеси, расходуемое на формование одного образца при внутреннем диаметре формы (в мм) – 50, 5; 71,4 и 101,0 (ГОСТ 12801-98).



Таблица 3.1.1
Вид асфальтобетона
Внутренний диаметр пресс-формы, мм
Площадь поперечного сечения образца, см2
Ориентировочная масса образца, г

Песчаный а/бетон
50,5
20,0
240

Мелкозерн. а/бетон
71,4
40,0
680

Крупнозерн. а/бетон
101,0
80,0
1800

Зная расход компонентов на один образец (например, с d=50,5 – 240 г), можно определить общий расход смеси на 6 образцов (6*240=1440 г). Затем определяют расходы отдельных компонентов в г, учитывая процентное содержание их, рассчитанное ранее. Результаты расчета заносят в таблицу 3.1.2.
Таблица 3.1.2
Материалы
Расход


в % по расчету
в граммах



на 1 образец
на 6 образцов

Щебень (Щ)




Песок (П)




Мин. порошок (МП)




Битум (Б)




Всего
100+Б
240
240*6=1440


Например, если 100+Б=106 %, то расход Щ (П, МП или Б) определяют из пропорции:
106% - 1440 г
Щ (П, МП, Б)% - х г
Х=Щ (П, МП, Б)*1440/106, г
где: Щ (П, МП, Б) – расходы соответственно щебня, песка, мин. порошка и битума, рассчитанные в разделах 2.3 –2.4.

3.2. Приготовление асфальтобетонной смеси

Предварительно высушенные минеральные материалы в рассчитанных количествах (табл. 3.1.2), помещают в металлическую чашу и нагревают до температуры, указанной в таблице 3.2.1 (ГОСТ 12801-98).


Таблица 3.2.1
Наименование
материалов
Температура нагрева, 0С, в зависимости от показателей битума


Глубина проникания иглы при 25 0С, 0,1 мм
Условная вязкость по вискозиметру с от-верстием 5 мм, с


40-60
61-90
91-130
131-200
201-300
70-130
131-200

Минеральные материалы
170-180
156-175
160-170
150-160
140-150
100-120
120-140

Битум
150-160
140-150
130-140
110-120
100-110
80-90
90-100

Смесь
150-160
145-155
140-150
130-140
120-130
80-100
100-120


К нагретым до требуемой температуры материалам добавляют необходимое количество обезвоженного и нагретого до необходимой температуры битума (3 состава с разным содержанием битума БРАСЧ + 0,5 %).
Полученную смесь перемешивают вручную или в лабораторной мешалке в течение 7-10 минут до полного и равномерного объединения всех компонентов. Перемешивание считать законченным, если все зерна минеральных материалов равномерно покрыты битумом.

3.3. Формование образцов

Образцы асфальтобетона получают уплотнением смеси в цилиндрических пресс-формах с вкладышами (ГОСТ 12801-98).

Порядок изготовления образцов:
1.Внутреннюю поверхность форм и вкладыши протереть тканью, смоченной маслом, установить на подставку, внутрь поместить вкладыш.
2.Взвесить необходимое для одного образца количество горячей асфальтобетонной смеси, заполнить форму, проштыковать горячим ножом. Установить верхний вкладыш и слегка прижать.
3.Установить форму со смесью на нижнюю плиту пресса и постепенно довести нагрузку до 400 кгс/см2. Давление выдержать в течении 3 мин., затем снять нагрузку и при помощи специального приспособления извлечь из формы образец асфальтобетона.
Испытание проводят не ранее, чем через 1 сутки после изготовления.



4. Определение физико-механических свойств асфальтобетона

4.1. Определение средней плотности асфальтобетона

1. Теоретическая часть.
Средняя плотность асфальтобетона – это масса объема материала в естественном состоянии вместе с остаточной пористостью.
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415, г/см3 (4.1)
2. Материалы и оборудование.
а) материалы: образцы асфальтобетона, вода;
б) оборудование: весы для гидростатического взвешивания, сосуд с водой, термометр.

3. Методика выполнения работы.
Образцы взвешивают с точностью до 0,01 грамма на воздухе (m1), погружают на 30 мин. в сосуд с водой при температуре 20+2оС, затем взвешивают на воздухе (m2) и в воде (m3), данные заносят в журнал (табл.4.1.1).

4. Лабораторный журнал.
Таблица 4.1.1
№ п/п
Масса образца на воздухе, г
m1
Масса образца после 30 минут выдерживания в воде, г
Плотность материала асфальтобетона, г/см3
13 EMBED Equation.3 1415



на воздухе
в воде




m2
m3


1





2





3






5. Заключение.
13 EMBED Equation.3 1415




4.2.Определение водонасыщения асфальтобетона.

1. Теоретическая часть.
За величину водонасыщения образцов асфальтобетона принимают содержание воды (в % по объему) в образце при заданном режиме насыщения.

2. Материалы и оборудование
а) материалы: образцы асфальтобетона, вода;
б) оборудование: вакуумный шкаф с термометром, весы для гидростатического взвешивания, сосуд с водой.

3. Методика выполнения работы.
после определения плотности материала асфальтобетона образцы поместить в сосуде с водой в вакуумный шкаф при температуре 20+2 оС, при уровне воды над образцами не менее 3 см;
выдержать образцы при остаточном давлении 10 мм.рт.ст. в течение 1 часа. Затем, доведя давление до нормального, выдержать образцы в воде еще 1/2 часа при той же температуре;
вынуть, промокнуть и взвесить образцы с точностью до 0,01 г, сначала на воздухе (m3), затем в воде (m4).

4. Данные испытания занести в лабораторный журнал (табл. 4.2.1).

Таблица 4.2.1
№ п/п
Сухого на воздухе, mо
Масса образца (г)
Водонасыщение, %
W=13 EMBED Equation.3 1415100



После выдержки в течение 30 мин. в воде
после насыщения водой




на воздухе,
m1
в воде,
m2
на воздухе,
m3


1






2






3







5.Заключение.
13 EMBED Equation.3 1415, %
4.3. Определение предела прочности асфальтобетона при сжатии.

1. Теоретическая часть
Прочность асфальтобетона характеризуется пределом прочности стандартных
цилиндрических образцов, испытанных при температурах 20 и 50 оС при скорости деформирования образца 3 мм/мин.

2. Материалы и оборудование
а) материалы: асфальтобетонные образцы, вода;
б) оборудование: гидравлический пресс, сосуды для воды, часы, термометр.

3. Методика выполнения работы.
испытываемые образцы выдерживают в водяной бане при температуре 50+1 оС и 20+1 оС (горячего и теплого формования в течение 1 часа), холодного – 2 часа в воздушной бане;
для определения предела прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии используют образцы после определения водонасыщения, после взвешивания на воздухе их снова помещают в воду на 10-15 мин. Перед испытанием образцы вытирают мягкой тканью;
испытывают образцы на сжатие при скорости деформации 3 мм/мин, по торцам образца прикладывают листки плотной бумаги;
за разрушающую нагрузку принимают максимальное показание силоизмерителя пресса.

4. Данные испытаний заносят в лабораторный журнал (табл. 4.3.1)

Таблица 4.3.1
№ обр.
Состав смеси
Площадь образца, А, см2
Разрушающая нагрузка, кгс
Предел прочности при сжатии, МПа




N20
N50
13 EMBED Equation.3 1415
R20
R50
R13 EMBED Equation.3 1415

1









2









3











5. Расчетная часть
Предел прочности при сжатии определяют по формуле:
Rсж=N / A, кгс/см2 (4.4)

6. Заключение.
Записать среднее значение прочности при различных режимах:

13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415

4.4. Определение коэффициента водостойкости асфальтобетона

1. Теоретическая часть
Коэффициент водостойкости показывает потерю прочности асфальтобетона от увлажнения. Вычисляется с точностью до 0,01 по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (4.5)
где: RВ – предел прочности асфальтобетона при сжатии после водонасыщения, табл. 4.3.1;
R20 – предел прочности образцов асфальтобетона при сжатии при 20 оС, табл. 4.3.1.

5.Сопоставление свойств контрольных образцов
с требованиями стандарта

Результаты испытаний контрольных образцов, приготовленных из смесей с различным содержанием битума, записываются в таблицу 5.1.1 и сопоставляют с требованиями ГОСТ 9128-97. Выбирают для производства состав, соответствующий по свойствам рекомендациям стандарта.
Если свойства контрольных образцов не соответствуют нормативным требованиям для проектируемой смеси, то необходимо проанализировать причины и провести корректировку состава.






Таблица 5.1.1
Сопоставление свойств проектируемого асфальтобетона
с требованиями ГОСТ 9128-97.
Показатели
Единицы
измерения
Проектируемый
асфальтобетон
Требование
ГОСТ

Предел прочности при сжатии, Rсж
при 200С
при 500С


МПа



Водонасыщение, W
%



Коэффициент водостойкости, кв




Средняя плотность,
·0
г/см3



Примечание: требования ГОСТ к асфальтобетону приведены в прил. 6.
Заключение

Рекомендуемый производству состав:
Щебень %
Песок %
Минер. Порошок %
Битум %

















Приложение 1
Технические требования к щебню (ГОСТ 8267-93).
Щебень и гравий выпускают в виде следующих основных фракций: от 5(3) до 10 мм; св. 10 до 20 мм; св. 20 до 40 мм; св. 40 до 80(70) мм и смеси фракций от 5(3) до 20 мм.
Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня и гравия должны соответствовать указанным в таблице 1, где d и D – наименьшие и наибольшие номинальные размеры зерен.
Таблица 1.
Диаметр отверстий контроль-ных сит, мм
d
0,5(d+D)D
D
1,25D

Полные остатки на ситах, % по массе
От 90 до 100
От 30 до 80
До 10
До 0,5


Содержание зерен пластинчатой (лещадной) формы в щебне и гравии, в % по массе, должно быть не более (ГОСТ 9128-97):
для смесей типа А и высокоплотных – 15
для смесей типов Б, БХ - 25;
для смесей типов В, ВХ - 35.
Прочность щебня и гравия характеризуют маркой, определяемой по дробимости щебня (гравия) при сжатии (раздавливании) в цилиндре.
Щебень и гравий, предназначенный для строительства автомобильных дорог, характеризуют маркой по истираемости в полочном барабане.
Марки по дробимости щебня из осадочных и метаморфических пород должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2, а марки по дробимости щебня из изверженных пород – в таблице 3.
Таблица 2
Марка по дробимости щебня из осадочных и метаморфических пород
Потеря массы при испытании щебня, %


В сухом состоянии
В насыщенном водой состоянии

1200
1000
800
600
400
300
200
До 11 включ.
Св. 11 до 13
Св. 13 до 15
Св. 15 до 19
Св. 19 до 24
Св. 24 до 28
Св. 28 до 35
До 11 включ.
Св. 11 до 13
Св. 13 до 15
Св. 15 до 20
Св. 20 до 28
Св. 28 до 38
Св. 38 до 54


Таблица 3
Марка по дробимости щебня из изверженных пород
Потеря массы при испытании щебня, %


Из интрузивных пород
Из эффузивных пород

1400
1200
1000
800
600
До 12 включ.
Св. 12 до 16
Св. 16 до 20
Св. 20 до 25
Св. 25 до 34
До 9 включ.
Св. 9 до 11
Св. 11 до 13
Св. 13 до 15
Св. 15 до 20


Марки по истираемости щебня и гравия должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.
Таблица 4
Марка по истираемости щебня и гравия
Потеря массы при испытании, %


щебня
Гравия

И1
И2
И3
И4
До 25 включ.
Св. 25 до 35
Св. 35 до 45
Св. 45 до 60
До 20 включ.
Св. 20 до 30
Св. 30 до 40
Св. 40 до 50


Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне и гравии в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости должно соответствовать указанному в табл. 5.
Таблица 5
Вид породы
Содержание пылевидных и глинистых частиц, %

Щебень из изверженных и метаморфических пород
До 1

Щебень из осадочных пород марок:
От 600 до 1200 включ.
200, 400

2
3












Приложение 2
Технические требования к песку (ГОСТ 8736-93).
В зависимости от зернового состава песок подразделяют на группы по крупности.
Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности и полным остатком на сите №063, значения которых указаны в табл. 1.
Таблица 1
Группа песка
Модуль крупности, МК
Полный остаток на сите №063

Очень крупный
Повышенной крупности
Крупный
Средний
Мелкий
Очень мелкий
Тонкий
Очень тонкий
Св. 3,5
Св. 3,0 до 3,5
Св. 2, 5 до 3,0
Св. 2,0 до 2,5
Св. 1,5 до 2,0
Св. 1,0 до 1,5
Св. 0,7 до 1,0
До 0,7
Св. 75
Св. 65 до 75
Св. 45 до 65
Св. 30 до 45
Св. 10 до 30
До 10
Не нормируется
Не нормируется


Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений, указанных в табл. 2.
Таблица 2
Класс и группа песка
Содержание пылевидных и глинистых частиц, % по массе, не более
Содержание глины в комках, % по массе, не более

I класс
Очень крупный
Повышенной крупности, крупный и средний
мелкий

-

2
3

-

0,25
0,35

II класс
Очень крупный
Повышенной крупности, крупный и средний
Мелкий и очень мелкий
Тонкий и очень тонкий

-
3

5
10

-
0,5

0,5
1,0





Приложение 3
Технические требования к минеральному порошку.
Показатели свойств, характеризующих качество минерального порошка, приведены в табл. 1 (ГОСТ 16557-78).
Таблица 1
Показатель
Значение показателя для порошка


активированного
Неактивированного

Зерновой состав: содержание, % по массе, не менее, частиц:
Мельче 1,25 мм
Мельче 0,315 мм
Мельче 0,071 мм


100
95
80


100
90
70

Пористость, % по объему, не более
30
35

Показатель битумоемкости, г, не более
50
65

Влажность, % по массе, не более
0,5
1,0


Показатели свойств техногенных отходов промышленного производства приведены в табл. 2 (ГОСТ 9128-97).
Показатель
Значение показателя для:


молотых основных металлургических шлаков
зол уноса и измель-ченных золо-шлаковых смесей
Пыли уноса цементных заводов

Зерновой состав , % по массе, не менее
Мельче 1,25 мм
Мельче 0,315 мм
Мельче 0,071 мм


95
80
60


95
80
60


95
80
60

Пористость, %, не более:
40
45
45

Показатель битумоемкости, г, не более
100
100
100









Приложение 4
Показатели прочности и морозостойкости щебня и гравия (ГОСТ 9128-97)
Наименование показателя
Значения показателей для смесей марок:


I
II
III


Горячие типов
Холодные типов
Пористые и высоко-пористые
Горячие типов
Холодные типов
Пористые и высоко-пористые
Горячие типов


Высоко-плотный,
А
Б
БХ
ВХ

А
Б
В
БХ
ВХ

Б
В

Марка не ниже:
По дробимости:
А)щебня из извер-
женных и метамор-
фических горных пород


1200


1200


1000


800


800


1000


1000


800


800


600


600


800


600

Б) щебня из осадочных горных пород
1200
1000
800
600
600
1000
800
600
600
400
400
600
400

В)щебня из металлур-гического шлака
-
1200
1000
1000
800
1200
1000
800
800
600
600
800
600

Г) щебня из гравия
-
1000
1000
800
600
1000
800
600
800
600
400
600
400

Д) гравия
-
-
-
-
-
-
-
600
800
600
400
600
400

По истираемости:
А) щебня из извер-женных и метамор-фических горных пород
И1
И1
И2
И3
Не норм.
И2
И2
И3
И3
И4
Не норм.
И3
И4

Б)щебня из осадочных горных пород
И1
И2
И2
И3
Не норм.
И1
И2
И3
И3
И4
Не норм.
И3
И4

В) щебня из гравия и гравия
-
И1
И1
И2
Не норм.
И1
И2
И3
И2
И3
Не норм.
И3
И4

По морозостойкости для всех видов щебня и гравия:
А) для дорожно-климатических зон I, II, III




F50




F50




F50




F50




F25




F50




F50




F25




F25




F25




F15




F25




F25

б) для дорожно-климатических зон IV, V
F50
F50
F25
F25
F25
F50
F25
F15
F15
F15
F15
F15
F15



Приложение 5
Зерновые составы минеральной части смесей и асфальтобетонов для верхних слоев покрытий (ГОСТ 9128-97)
Виды и типы смесей и ас-фальтобетонов
Размеры зерен, в мм, мельче:


20
15
10
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0,071

Горячие:
высокоплотные
90-100
70-100
(90-100)
56-100
(90-100)
35-50
24-50
18-50
13-50
12-50
11-28
10-16

плотные типов
Непрерывные зерновые составы

А
90-100
75-100
(90-100)
62-100
(90-100)
40-50
28-38
20-28
14-20
10-16
6-12
4-10

Б
90-100
80-100
70-100
50-60
38-48
28-37
20-28
14-22
10-16
6-12

В
90-100
85-100
75-100
60-70
48-60
37-50
28-40
20-30
13-20
8-14

Г
-
-
-
80-100
65-82
45-65
30-50
20-36
15-25
8-16

Д
-
-
-
80-100
60-93
45-85
30-75
20-55
15-33
10-16


Прерывистые зерновые составы

А
90-100
75-85
62-70
40-50
28-50
20-50
14-50
10-28
6-16
4-10

Б
90-100
80-90
70-77
50-60
38-60
28-60
20-60
14-34
10-20
6-12

2. Холодные типов: БХ

90-100

85-100

70-100

50-60

33-46

21-38

15-30

10-22

9-16

8-12

ВХ
90-100
85-100
75-100
60-70
48-60
38-50
30-40
23-32
17-24
12-17

ГХ и ДХ
-
-
-
80-100
62-82
40-68
25-55
18-43
14-30
12-20

Примечание: В скобках указаны требования к зерновым составам минеральной части асфальтобетонных смесей при ограничении проектной документацией крупности применяемого щебня.

Приложение 6
Показатели физико-механических свойств плотных и высокоплотных асфальтобетонов из горячих смесей (ГОСТ 9128-97)
Наименование показателя
Значение показателя для асфальтобетонов марок:


I
II
III


Дорожно-климатическая зона


I
II, III
IV, V
I
II, III
IV, V
I
II, III
IV, V

Предел прочности при сжатии при 50 0С, МПа, не менее, для асфальтобетонов:
Высокоплотный
Плотный типов:
А
Б
В
Г
Д


1,0

0,9
1,0

1,1


1,1

1,0
1,2

1,3


1,2

1,1
1,3

1,6




0,8
0,9
1,1
1,0
1,1




0,9
1,0
1,2
1,2
1,3




1,0
1,2
1,3
1,4
1,5





0,8
1,0
0,9
1,0





0,9
1,1
1,0
1,1





1,1
1.2
1,1
1,2

Предел прочности при сжатии при 20 0С, МПа, для асфальтобетонов всех типов, не менее
2,5
2,5
2,5
2,2
2,2
2,2
2,0
2,0
2,0

Водостойкость плотных асфальтобетонов, не менее
0,95
0,90
0,85
0,90
0,85
0,80
0,85
0,75
0,70

Водонасыщение для асфальтобетонов:
Высокоплотный
Плотные типов:
А
Б, В и Г
Д


От 1 до 2,5 %

От 2 до 5 %
От 1,5 до 4 %
От 1 до 4 %

Литература

Дорожно-строительные материалы: учеб. Для вузов./Грушко И.М., Королев И.В., Борщ И.М., Мищенко Г.М..-М.: Транспорт, 1991 – 357 с.
Материалы и изделия для строительства дорог./Под ред. Горелышева М.В.-М.: Транспорт, 1986 – 148 с.
Дорожный асфальтобетон./Под ред. Гезенцвея Л.Б. – М.: Транспорт, 1986 –336 с.
Испытания дорожно-строительных материалов. Лабораторный практикум. / Леонович И.И.
ГОСТ 9228-97. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.
ГОСТ 12801-98. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Методы испытаний.
ГОСТ 12784-78. Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Методы испытаний.
ГОСТ 11501-78, 11503-74, 11504-73, 11505-75, 11506-73, 11507-78, 11510-65. Битумы нефтяные вязкие. Методы испытаний.
ГОСТ 22245-76. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.
ГОСТ 11955-82. Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия.








13PAGE 15


13PAGE 142015



13PAGE 15










Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 14793219
    Размер файла: 474 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий