ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРИГОТОВЛЕНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ
Расчет состава асфальтобетонной смеси, укладываемой в горячем состоянии.
Расчет состава смеси заключается в определении рационального соотношения между составляющими его материалами,обеспечивающего определенные заданные технологические иэксплуатационные свойства.
В задании на проектирование должно быть указано: характеристика исходных материалов, вид асфальтобетона, маркаасфальтобетонной смеси и ее тип, а также плотность, назначение и конструктивный слой, крупность. Запроектированный состав должен быть экономичным с использованием местных дорожно-строительных материалов.
Порядок подбора состава асфальтобетонной смеси, применяемой в горячем состоянии по методу предельных кривыхплотных смесей, заключается в следующем: определяют зерновойсостав минеральных материалов (щебня, песка, минеральногопорошка) — все материалы должны удовлетворять требованиямГОСТ 9128—84; определяют соотношение между составляющими минеральными материалами; полученный зерновой составсравнивают с пределами зернового состава согласно выбранному типу асфальтобетона. Если подобранный состав будет в пределах, указанных в табл. 11 для данного типа смеси, то расчетминеральных материалов считают правильным. В противномслучае изменяют соотношение между составляющими материалами и делают перерасчет по фракциям.
Выбрав соотношение между минеральными материалами, готовят пробные образцы с различным количеством вяжущего и подвергают их испытанию. Из нескольких вариантов выбирают тот, который показал лучшие результаты. Затем из смеси подобранного состава готовят контрольные образцы, подвергая их всем испытаниям согласно ГОСТ12801—84. Показатели физико-механических свойств должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 12.
Пример расчета.Подобрать мелкозернистую асфальтобетонную смесь I марки типа А, уплотняемую в горячем состоянии из следующих материалов: щебня гранитного (Rсж=120 МПа), песка природного с Мкр = 3,1, минерального порошка из известняка-ракушечника и нефтяного битума марки БНД 60/90.
Определяем зерновой состав минеральных материалов и результаты записываем в табл. 13.
Из табл. 11 выписываем рекомендуемый состав минеральных материалов для мелкозернистого асфальтобетона типа А и записываем в табл. 14.
Необходимое содержание щебня, песка и минерального порошка определяем в предположении, что частицы крупнее 5 мм содержатся только в щебне, а мельче 0,071 мм — только в минеральном порошке. По табл. 11 находим, что щебня крупнее 5 (5—10) мм должно быть в смеси 50—65% (так как через сито с отверстиями 5 мм должно проходить 35—50% материала). Примем требуемое содержание щебня крупностью 5 мм — 54%.
Поскольку зерен крупнее 5 мм в щебне (см. табл. 13) содержится 90,1% <48,1 + 42,0), то щебня требуется:
Количество минерального порошка
где а — требуемое содержание в минеральной части асфальтобетона частиц мельче 0,071 мм (из табл. 11 видно, что таких частиц должно быть 4— 10%). Для расчета примем а=7%; b -содержание частиц мельче 0,071 мм в исходном минеральном порошке, %; (из табл. 13) b = 73,4%;
Необходимое содержание песка:
Найденное количество щебня, песка и минерального порошка распределяем по фракциям пропорционально заданному зерновому составу (см. табл. 13) и записываем в табл. 15, строка 1:
На сите 15 мм 0 %;
На сите 10 мм 28,6 %;
На сите 5 мм 24,8 %;
На сите 2,5 мм 5,8 %;
По такому же принципу определяют количество каждой фракции в принятом количестве песка (31,1%) и минерального порошка (9,7%), строки 2 и 3 табл. 15.
Частные остатки в щебне, песке, минеральном порошке на одинаковых ситах суммируют и записывают в строку 4 табл. 15.
Например, па сите 10 мм частный остаток 28,6%, а так как таких частиц в других материалах нет, то и суммарное количество равно 28,6%, а на сите 2,5 мм — 9,1% (5,8% в щебне и 3,3% в песке) и т.д.
Затем определяют полный остаток на каждом сите. Для этого суммируют частный остаток на данном сите со всеми частными остатками на предыдущих ситах (строка 5, табл. 15). Полный остаток на сите с отверстием 10 мм составляет 28,6%; 5 мм — 53,4% (28,6+24,8); 2,5 мм— 62,5% (53,4+ +9,1) и т. д. Строку 6 «прошло через сито» подсчитывают как разность между 100% и полным остатком на данном сите.
Например, полный остаток на сите с отверстиями 20 мм равен 0, поэтому через сито прошло 100%, на сите с отверстиями 10 мм прошло 71,4% (100— —28,6), через сито 5 мм прошло 46,6% (100—53,4) и т. д.
Сравнивая эти результаты с пределом проходящих частиц (см. табл. 11) видим, что количество частиц, прошедших через сито, будет в пределах рекомендуемых, значит подобранное соотношение минеральных материалов удовлетворительное.
Для более точного подбора соотношений минеральных материалов между собой следует подобранный состав (строка 6 табл. 15) нанести на кривые оптимального зернового состава.
Наименование и тип смеси
Массовая доля зерен минерального материала. %, мельче данного размера, мм
1. Зерновые составы минеральной части горячих и теплых смесей для плотных асфальтобетонов, применяемых в верхних слоях покрытия
Непрерывные зерновые составы
Прерывистые зерновые составы
2. Зерновые составы минеральной части горячих и теплых смесей для плотных и пористых асфальтобетонов, применяемых в нижних слоях оснований
Непрерывные зерновые составы
Плотные крупнозер- нистые типов
Прерывистые зерновые составы
Плотные крупнозер- нистые типов
Непрерывные зерновые составы
Пористые и высокопо-ристые крупно- и мелко зернистые
Прерывистые зерновые составы
Пористые и высокопо-ристые крупно- и мелко зернистые
3. Зерновые составы холодных смесей применяемых в верхних слоях покрытия
Источник
Расчет состава асфальтобетонной смеси традиционным способом
Для того чтобы обеспечить получение доброкачественного асфальтобетона, необходимо установить правильное количественное соотношение составляющих его материалов. Одним из условий, обеспечивающих механическую прочность асфальтобетона, является плотность его каменного остова.
Существует несколько методов подбора или проектирования состава асфальтобетона. В настоящее время чаще всего пользуются методом подбора по кривым плотных смесей.
На основании теоретических расчетов установлено, что плотные минеральные смеси получаются при определенном весовом соотношении частиц, диаметры которых относятся как 2 : 1 (например, фракции 16—8 мм, 8—4 мм, 4—2 мм и т. д.).
На рис. 1. Кривые оптимальных смесей.
При подборе состава определяется прежде всего гранулометрический (зерновой) состав всех составляющих: щебня (или гравия), песка и минерального порошка.
Так как особенно важное значение имеет содержание в смеси наиболее мелкой фракции (размером 0,074 мм), то прежде всего устанавливается соотношение исходных материалов, обеспечивающее нужное количество этой фракции.
Предположим, что требуется подобрать мелкозернистый асфальтобетон из материалов, имеющих следующий гранулометрический состав:
Таблица 1.
| №№ | Наименование материалов | Частные остатки на ситах, % | |||||||
| 5 | 2 | 1 | 0,5 | 0,25 | 0,15 | 0,074 | меньше 0,074 мм | ||
| 1 | Щебень | 60 | 20 | 10 | 5 | 3 | 2 | — | — |
| 2 | Песок | — | 1,5 | 50 | 30 | 15 | 3,5 | — | — |
| 3 | Минеральный порошок | — | — | — | — | — | — | 40 | 60 |
Расчет состава каменных материалов для асфальтобетона состоит в нахождении такого весового соотношения имеющихся каменных материалов, при котором одноразмерные фракции в сумме дают требуемое количество данной фракции в смеси, согласно кривым наиболее плотных составов (график 3, рис. 1).
Назначение необходимого количества материалов производится из следующих соображений.
1) Фракция мельче 0,074 мм содержится только в минеральном порошке. Поэтому мы должны взять такое количество минерального порошка, чтобы данной фракции было около 15%:
15X100/ 60 = 25%.
2) Так же рассчитаем количество щебня. Фракция 5 мм содержится в щебне в количестве 60%. В смеси ее должно быть около 25%. Следовательно, для этого потребуется щебня:
25 х 100/ 60 = 42%.
Далее подсчитывается содержание каждой фракции щебня в этой доле, т. е. в 42%.
Содержание этих фракций определяется делением 42% пропорционально частным остаткам:
42/100 Х 60=25,2%; 42/100 X 20 = 8,4%;
42/100 Х 10 ==4,2%; 42/100 Х 5=2,1 % и т, д.
3) Следовательно, песка потребуется:
Для проверки правильности произведенного подбора суммируем одноразмерные фракции и наносим на график 3 рис. 1.
Если кривая при этом получается плавная и не выходит за пределы кривых плотных смесей, то при полученном соотношении будем иметь наилучшую смесь. Если кривая получается ломаная и отдельные точки ее выходят за пределы кривых, это указывает на недостаток или избыток соответствующей фракции. Изменив соотношение исходных материалов (но так, чтобы количество фракций 0,074 мм не выходило за пределы плотных смесей), можно улучшить состав. Если же отклонение слишком большое, следует добавить другого материала.
При подборе необходимо учитывать, что при применении гравийного материала и щебня мягких пород следует придерживаться верхнего предела кривых. При твердом и хорошо уплотняющемся дробленом каменном материале можно брать меньшее количество фракций размером 0,074 мм. Оптимальное количество битума определяется по величине временного сопротивления сжатию с проверкой процента объемного водонасыщения.
Для этого изготовляют несколько пробных смесей с различным содержанием битума и определяют временное сопротивление сжатию. При недостаточном количестве битума асфальтобетон получается малосвязный, с низким сопротивлением сжатию вследствие слабого сцепления частиц.
С увеличением количества битума сопротивление сжатию возрастает до известного предела. При избытке битума асфальтобетон становится излишне пластичным и сопротивление сжатию снова уменьшается. За оптимальное количество битума принимается то, при котором получается наибольшее сопротивление сжатию.
Расчет асфальтобетонной смеси
Правильное дозирование материалов имеет большое значение для получения доброкачественного асфальтобетона. Дозирование может производиться по весу (у смесителей типа Д-152 и Д-225) и по объему (у смесителя типа Г-1).
Во втором случае должны быть определены объемные веса всех материалов, входящих в состав асфальтобетона. Зная объемный вес материалов, легко перейти к нужным соотношениям, отвечающим запроектированным в процентах по весу Приведем пример: запроектирован следующий состав асфальтобетонной смеси для приготовления в смесителе Г-1: 50% щебня, 30% песка, 20% минерального порошка, 7% битума.
Полная загрузка смесителя 3 т.
При подборе состава количество каменных материалов принимается за 100%, а битум берется сверх 100%. Следовательно, в 3 т смеси битума должно быть:
3000 X7 / 100 +7 = 196,2 кг.
Общее количество каменных материалов 3000 — 196 = 2804 кг.
Запроектированное количество щебня
50 X 2804/ 100 = 1402 кг.
Объем щебня будет равняться 1402/ объемный вес
Так же производится расчет и остальных материалов.
При весовой дозировке необходимо учитывать влажность материала.
Расчет производится следующим образом: предположим, что влажность песка 5%.
Весовое количество сухого песка подсчитывается так же, как и в приведенном выше примере, т. е.
25 X 2804 /100 = 701 кг.
Так как во влажном песке содержится 95% сухого песка и 5% воды, т. е 701 х 5/ 95 = 37,9, или, округляя, 38 кг.
Следовательно, влажного песка нужно взять 701 кг+38 кг=739 кг.
При объемном способе получается менее точная дозировка, поэтому предпочтение следует отдавать весовому способу.
Асфальтовое вяжущее вещество и мастика
Асфальтовая мастика представляет собой твердое вещество темно-бурого или черного цвета
Асфальтовый порошок
Асфальтовый порошок получается в результате тонкого помола асфальтовых известняков или доломитов, содержащих обычно от 4 до 8% твердого тугоплавкого битума. Из-за низкого содержания битума порошок без добавки битума в строительствe не применяется; его смешивают с битумом на заводе или на стройке и получают асфальтовое вяжущее вещество.
Асфальтовая мастика
Асфальтовая мастика представляет собой (при нормальной температуре) твердое вещество темно-бурого или черного цвета. Она выпускается заводами в виде квадратных плит толщиной 10-12 см и весом 32 кг. Изготовляют ее, смешивая в определенном соотношении молотую асфальтовую породу с расплавленным нефтяным битумом. Однородную расплавленную смесь разливают в формы, где она и застывает.
Мастика должна удовлетворять следующим требованиям:
- быть однородной;
- содержать битума не менее 13% от общего веса;
- обладать водонепроницаемостью: при слое толщиной 2 см не пропускать воду под давлением в 3 ати в течении час;
- предел прочности при растяжении трамбования образцов — восьмерок — должен быть не менее 30 кг/см2.
Альтовая мастика называется также асфальтовым вяжущим веществом и применяется для изготовления литых асфальтовых растворов.
Источник
