Проектирование состава асфальтобетона

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

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

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

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

Вывод: Минеральный порошок соответствует требованиям ГОСТ 52 129–2003

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 22 245–90

Рекомендуемый зерновой состав асфальтобетонной смеси

Ориентировочный зерновой состав минеральной части асфальтобетонной смеси

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

Расчет содержания битума

Б= КУ БiРi Б=1,05*6,75=7

Вывод: Содержание битума соответствует требованиям ГОСТ 22 245–90 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

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

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 ½ часа при той же температуре;

вынуть, промокнуть и взвесить образцы с точностью до 0,01 г, сначала на воздухе (m3), затем в воде (m4).

%

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

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.

Заключение

Запроектированный состав асфальтобетона соответствует требованиям ГОСТ 9128–97.

Рекомендуемый производству состав:

Щебень — 35,7%.

Песок — 50,2%.

Минер. Порошок 14,1%.

Битум — 7%.

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 12 801–98. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Методы испытаний.

6. ГОСТ 12 784–78. Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Методы испытаний.

7. ГОСТ 11 501–78, 11 503−74, 11 504−73, 11 505−75, 11 506−73, 11 507−78, 11 510−65. Битумы нефтяные вязкие. Методы испытаний.

8. ГОСТ 22 245–90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.

9. ГОСТ 11 955;82. Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия.