Проектирование состава асфальтобетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

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

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

Проектирование асфальтобетона представляет собой комплексный процесс, позволяющий обосновать состав (или составы) асфальтобетонной смеси с учетом назначения конструктивного слоя, состава, грузонапряженности и интенсивности дорожного движения и климатических условий района строительства.

При этом должны быть учтены свойства всех исходных компонентов, регламентирована последовательность и порядок производства асфальтобетонных работ с привлечением экономических соображений.

Проектирование асфальтобетона состоит из пяти этапов:

- анализ условий эксплуатации;

- анализ исходных материалов и возможности их использования в асфальтобетонных смесях;

- разработка технологии приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси и назначение технологического регламента производства работ;

- подбор состава асфальтобетонной смеси, включающий в себя расчетную часть и пробный замес;

- экономические соображения и расчеты, позволяющие при наличии двух и более равноценных технически вариантов выбрать из них один наиболее экономичный и рекомендовать его для производства работ.



Задание на проектирование

1. Покрытие: однослойное.

2. Участок дороги: движение малой интенсивности.

3. Категория дороги: IV.

4. Дорожно-климатическая зона: IV.

5. Время устройства дороги: май.

Выбор вида, типа, марки асфальтобетона

В соответствии с заданием и требованием ГОСТ 9128-09 выбираем:

Мелкозернистый плотный асфальтобетон из горячей смеси, базальной структуры типа В, марка смеси III, марка битума БНД 60/90

Технические требования, предъявляемые к проектируемому асфальтобетону

Показатели	Единицы измерения	Требование ГОСТ
Предел прочности при сжатии, Rсж при 200С при 500С	МПа	>2 >1,2
Водонасыщение, W	%	От 1,5 до 4
Коэффициент водостойкости, кв		>0,70
Средняя плотность, с0	г/см3	Не нормируется

Выбор и оценка качеств исходных материалов

1. Щебень (гравий).

Вид горной породы песчаник.

Марка щебня по прочности, МПа 400.

Марка щебня по износу И4.

Морозостойкость F15.

Твердость исходной горной породы кг/см2 2000.

Плотность истинная, кг/м3 2700.

Плотность средняя, кг/м3 2680.

Содержание пылеватых и глинистых частиц, % 3.

Содержание пластинчатых и игловатых зерен, % 35.

Применяемые фракции щебня (гравия) и их количество заносятся в табл. 1.

Таблица 1 - Зерновой состав щебня

Остатки	Содержание, % частиц с d, мм
	20	15	10	5	менее 5
Частные, г	1200	1800	4400	2400	200
Частные, %	12	18	44	24	2
Полные, %	12	30	74	98	100
Номера контрольных сил	ГОСТ
формула	мм
D	20 (12%)	От 10
d	5 (98%)	90-100
0,5(D+d)	15 (30%)	30-80
1,25D	25 (0%)	0-0,5

Рис. 1



Вывод: зерновой состав щебня соответствует требованиям ГОСТ 8267-93

2. Песок

Минералогический состав - кварц.

Модуль крупности - крупный.

Плотность истинная, кг/м3 - 1650.

Плотность насыпная, кг/м3 - 1500.

Содержание пылеватых и глинистых частиц % не более 2.

Применяемые фракции песка и их количество заносятся в таблице 2.

Таблица 2 - 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	0	100	200	210	240	150	100
Частные, %	0	10	20	21	24	15	10
Полные, %	0	10	30	51	75	90	100

МК = 256/100 = 2,56

По модулю крупности - крупный

Вывод: Зерновой состав песка соответствует требованиям ГОСТ 8736-93.

3. Минеральный порошок

Вид порошка Известняковый.

Пористость, % по объему 16,6.

Плотность, г/см3 2,71.

Показатель битумоемкости, г/100 см3 абсолютного объема 56,3.

Влажность % по массе 0,5.

Зерновой состав минерального порошка заносится в таблицу 3.



Таблица 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	0	20	90	20	90	780
Частные, %	0	2	9	2	9	78
Полные, %	0	2	11	13	22	100
ГОСТ, Аi	0		<20		? 30

Вывод: Минеральный порошок соответствует требованиям ГОСТ 52129-2003

4. Битум нефтяной дорожный.

Марка битума БНД 60/90.

Обоснование выбора марки битума. В соответствии с дорожноклиматической зоной и категорией дороги.

Свойства битума:

Глубина проникания иглы, усл. град. 61-90.

Растяжимость, см 55.

Температура размягчения, 0С 5.

Температура вспышки, 0С 230.

Вывод: Свойства битума соответствуют требованиям ГОСТ 22245-90

Рекомендуемый зерновой состав асфальтобетонной смеси

Остатки, проходы	Содержание частиц размером, мм, %.мас
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	0,071
Полные проходы (Пi)	90/100	85/100	75/100	60/70	48/60	37/50	28/40	10/30	13/20	8/14
Полные остатки (Аi)	0/10	0/15	0/25	30/40	40/52	50/63	60/72	70/90	80/87	86/92



Ориентировочный зерновой состав минеральной части асфальтобетонной смеси

МАТЕРИАЛ	МАССОВАЯ ДОЛЯ ЗЕРЕН, % РАЗМЕРОМ
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	0,071	<0,071
Щебень	4,3	6,4	15,7	8,6	0,7
Песок					5	10,1	10,6	12	7,5	5
Минеральный порошок							0,3	1,3	0,3	1,2	11
У частных остатков	4,3	6,4	15,7	8,6	5,7	10,1	10,9	13,3	7,8	6,2	11
Полные остатки в смеси	4,3	10,7	26,4	35	40,7	50,8	61,7	75	82,8	89	100
Рекомендуемые пределы полных остатков.	0/10	0/15	0/25	30/40	40/52	50/63	60/72	70/90	80/87	86/92

Вывод: Минеральный состав асфальтобетона не соответствует требованиям ГОСТ 9128-97 т.к. при проектировании были взяты усредненные значения.

Расчет содержания битума

Фракция	Частные остатки в частях от целого (Рi)	Битумоемкость камен. мат-лов на битуме БНД 90/130 , %	Удельная би-тумоемкость фракции Рi Бi
	щебень	песок	минер. порошок	Щ	П	МП
1	2	3	4	5	6	7	8
20-40	0,04			4			0,16
15-20	0,06			4,5			0,27
10-15	0,16			4,5			0,72
5-10	0,08			4,8			0,38
2,5-5	0,01	0,05		5	5		0,3
1,25-2,5		0,1			5,2		0,52
0,63-1,25		0,11	0,003		5,4	6	0,61
0,315-0,63		0,12	0,01		5,8	7	0,77
0,16-0,315		0,08	0,003		8,5	7,3	0,7
0071-0,16		0,05	0,01		9,3	9,4	0,56
Менее 0,071			0,11			16	1,76

Б= КУ БiРi Б=1,05*6,75=7

Вывод: Содержание битума соответствует требованиям ГОСТ 22245-90 для данной категории дороги

Приготовление асфальтобетонной смеси и формование образцов.

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

Определение расхода материалов на лабораторный замес

асфальтобетон битум смесь

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
Материалы	Расход
	в % по расчету	в граммах
		на 1 образец	на 6 образцов
Щебень (Щ)	35,7	226,9	1361,4
Песок (П)	50,2	319	1914
Мин. порошок (МП)	14,1	89,6	537,6
Битум (Б)	7	44,5	267
Всего	107	680	4080



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.

Определение физико-механических свойств асфальтобетона

Определение средней плотности асфальтобетона

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

№ п/п	Масса образца на воздухе, г m1	Масса образца после 30 минут выдерживания в воде, г	Плотность материала асфальтобетона, г/см3
		на воздухе	в воде
		m2	m3
1	661,4	664,3	272,3	2,43
2	670	674,4	283,3	2,36
3	682,1	686,8	283,7	2,4



Средняя плотность 2,4 г/см3

Определение водонасыщения асфальтобетона.

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).

№ п/п	Сухого на воздухе, mо	Масса образца (г)	Водонасыщение, % W=100
		После выдержки в течение 30 мин. в воде	после насыщения водой
		на воздухе, m1	в воде, m2	на воздухе, m3
1	661,4	668,3	272,3	666,3	1,96
2	670	674,4	283,3	679,4	2,4
3	682,1	686,8	283,7	691,6	2,36

, %

Водонасыщение асфальтобетона 2,24%

Определение предела прочности асфальтобетона при сжатии.

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

№ обр.	Состав смеси	Площадь образца, А, см2	Разрушающая нагрузка, кгс	Предел прочности при сжатии, МПа
			N20	N50		R20	R50	R
1	Тип В	20	2160	530	1800	10,8	2,65	9
2	Тип В	20	1980	640	1850	9,9	3,2	9,25

Rсж=N / A, кгс/см2

Предел прочности при сжатии асфальтобетона:

При 20 оС - 10,35; при 50 оС - 2,93; при 20 оС водонасыщенный - 9,13

Определение коэффициента водостойкости асфальтобетона

Сопоставление свойств контрольных образцов с требованиями стандарта

Результаты испытаний контрольных образцов, приготовленных из смесей с различным содержанием битума, записываются в таблицу и сопоставляют с требованиями ГОСТ 9128-97. Выбирают для производства состав, соответствующий по свойствам рекомендациям стандарта.

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	10,35 2,93	>2 >1,1
Водонасыщение, W	%	2,24	1,5-4
Коэффициент водостойкости, кв		0,88	>0,7
Средняя плотность, с0	г/см3	2,4	Не нормируется



Заключение

Запроектированный состав асфальтобетона соответствует требованиям ГОСТ 9128-97.

Рекомендуемый производству состав:

Щебень - 35,7%.

Песок - 50,2%.

Минер. Порошок 14,1%.

Битум - 7%.



Литература

1. Гезенцвей Л.Б. Дорожный асфальтобетон. / Л.Б. Гезенцвей. - М.: Транспорт, 1986 -336 с.

2. Горелышев М.В. Материалы и изделия для строительства дорог./ М.В. Горелышев. - М.: Транспорт, 1986 - 148 с.

3. Грушко И.М. Дорожно-строительные материалы. - Учебник / И.М. Грушко, И.В. Королев, И.М. Борщ, Г.М. Мищенко. - М.: Транспорт, 1991 - 357 с.

4. ГОСТ 9228-97. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

5. ГОСТ 12801-98. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Методы испытаний.

6. ГОСТ 12784-78. Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Методы испытаний.

7. ГОСТ 11501-78, 11503-74, 11504-73, 11505-75, 11506-73, 11507-78, 11510-65. Битумы нефтяные вязкие. Методы испытаний.

8. ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.

9. ГОСТ 11955-82. Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия.

Размещено на Allbest.ru