Документ: Предложения по использованию резиновой крошки для строительства дорог, страницы 11-15

Наиболее эффективным оборудованием в этом смысле является планетарная мельница. Она представляет собой машину типа барабанных шаровых мельниц, где воздействие гравитационного поля на рабочее тело заменено центробежной силой. Это позволяет увеличить уровень энергии, подводимой к частицам обрабатываемого вещества, большое время контакта частиц, проведение механохимических процессов между несколькими реагентами непосредственно в аппарате [17].

На процесс измельчения большое влияние оказывает общая масса размольных тел. При интенсивном измельчении соотношение между массами размольных тел и измельчаемого материала может достигать 6 - 12 и выше [18].

При механических воздействиях за счет энергии упругого деформирования в поверхностных слоях материала возникают активные неравновесные возбужденные состояния, природа которых связана с колебательным возбуждением атомов, электронным возбуждением и ионизацией, деформированием связей и валентных углов, а также процессами миграции структурных элементов и массопереноса. По сравнению с термической активацией при механоактивации возникают более возбужденные состояния [19].

1.3.2.1 Механоактивация резиновой крошки

Резиновые отходы по своему составу и содержанию ценных компонентов практически не отличаются от невулканизованного композита, поэтому их дальнейшее применение будет способствовать наиболее рациональному использованию ценных сырьевых ресурсов.

Собственно переработка резиновых отходов в крошку сопровождается большой неуправляемой термоокислительной деструкцией вулканизата. Этот процесс происходит в течение длительного времени, так как макромолекулы полимеров в резиновых отходах подвергаются деструкции с малой скоростью, и для разрыва химических связей требуются большие энергетические затраты. Кроме этого, полученная резиновая крошка сама по себе не является конечной продукцией - это всего лишь сырье для последующего производства.

Показано, что применение механоактивированной резиновой крошки в рецептурах резиновых смесей позволяет получить резины с удовлетворительным комплексом эксплуатационных свойств. Использование механоактивации наполнителей позволяет предотвратить агломерацию частиц, увеличить их поверхностную активность, более равномерно распределить частицы наполнителя в полимерной матрице.

Ранее полученные результаты показали, что разница в значениях эксплуатационных свойств резин, наполненных резиновой крошкой размерами 0,50 и 0,75 мм, незначительна, поэтому экономически более рационально использовать резиновые смеси на основе резиновой крошки дисперсностью 0,75 мм (уменьшение размеров резиновой крошки несет за собой увеличение затрат на ее изготовление, что влияет на себестоимость получаемых изделий) [20].

Внутри барабанов мельницы имеются стальные шары, которые играют роль своеобразных "ножей". При вращении барабанов вокруг общей и планетарной осей мельницы, возникает не только ударное воздействие, но и фрикционное взаимодействие между шарами и измельчаемым материалом, что приводит к высвобождению огромного количества механической энергии. Образованная механическая энергия лишь частично расходуется на увеличение удельной поверхности диспергируемого материала и в большей степени приводит к повышению внутренней энергии вещества.

Рисунок 1.3.2.1 - Схема планетарной мельницы АГО-2: 1 - каркас, 2 - стойка, 3 - корпус, 4 - крышка, 5 - вал, 6 - водило, 7 - штуцер, 8 - шкив, 9 - барабаны, 10 - откидные болты.

На процесс измельчения большое влияние оказывают параметры активации, такие как количество загружаемых шаров и время активации.

Так как резина является сложным эластомером с развитой пространственной сеткой, то для эффективной активации такого материала требуется больше энергии, чем для минеральных веществ. Поэтому, масса загружаемых шаров при активации резиновой крошки была выбрана соотношение 1: 15 [20].

Ранее проведенные исследования показали следующее:

Ø при активации на планетарной мельнице АГО-2 происходит измельчение резиновой крошки, причем после 3 минут активации происходит усреднение размеров зерен крошки;

Ø конечные свойства резин в значительной мере зависят от количества шаров в планетарной мельнице и в меньшей степени от времени активации;

Ø механоактивация резиновой крошки позволяет улучшить эксплуатационные свойства резин, модифицированной ею: износостойкость до 40%, морозостойкость до 15% [20].

1.4 Опыт применения резиновой крошки в дорожном строительстве

Динамичный рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному накоплению изношенных автомобильных шин. По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин (ЕТРА) в 2000 году общий вес изношенных, но непереработанных шин достиг: в Европе - 2,5 млн. тонн; в США - 2,8 млн. тонн; в Японии - 1,0 млн. тонн; в России - 1,0 млн. тонн [9].

В различных странах и регионах были построены экспериментальные участки дорог и аэродромов с резиновой крошкой. Вначале они показывали достаточно высокие характеристики, но затем, при постепенном набухании резиновой крошки, покрытия разуплотнялись и разрушались. Ничем несвязанная резиновая крошка выкрашивалась из покрытий и практически в неизменном виде разносилась ветром, загрязняя окрестности.

В нашей стране исследования по введению резиновой крошки в дорожный битум и битумоминеральные смеси проводились Н.В. Горелышевым, А.И. Лысихиной, Г.К. Сюньи, И.М. Руденской, Б.М. Слепой и многими другими. При участии СоюздорНИИ более двадцати лет тому назад были вновь начаты научно-исследовательские и опытно-внедренческие работы по применению резиновой крошки в качестве компонента минеральной составляющей асфальтобетонных смесей [21].

Возможность использования дробленой резины в асфальтобетоне была отражена в выпущенном в 1991 году "Пособии по строительству асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов" (МинТрансСтрой) [22]. В этом "Пособии" отмечается, что использование дробленой резины в горячих асфальтобетонных смесях повышает долговечность покрытий, улучшает их фрикционные свойства, что позволяет уменьшить расход высокопрочного трудношлифуемого щебня.

При использовании асфальтобетонов с резиновой крошкой, уменьшается вероятность появления вторичных трещин на поверхности дорожного покрытия. Крупность зерен резины должна быть не более 1мм, считается, что наибольшая плотность составов асфальтобетонной смеси обеспечивается при крупности частиц резины не более 0,63мм [22].

Предусмотрено, что резиновая крошка может вводиться как в битум ("мокрый" метод), так и непосредственно в асфальтобетонную смесь ("сухой" метод, только при устройстве нижних слоев покрытия и слоев оснований). Рекомендовано содержание резиновой крошки в дорожном битуме 5-7% по массе как оптимальное. [1]

Последующий анализ полученного опыта применения резиновой крошки при приготовлении асфальтобетонных смесей выявил неудовлетворительные физико-механические характеристики, в том числе недостаточную адгезию вяжущего, по сравнению со смесями, выпущенными в соответствии с ГОСТ - 9128, что приводило к затруднениям при укладке и самопроизвольному разуплотнению и разрушению уложенных верхних слоев покрытий.

Применение резиновой крошки с размерами частиц 2-8 мм в асфальтобетонных смесях, приводило к снижению срока службы асфальтобетонных покрытий из-за невозможности формирования однородного материала, способного к восприятию нагрузок. Хотя при этом в начальный период эксплуатации таких покрытий (непосредственно после укладки) отмечалась повышенная трещиностойкость и большая деформативность, водостойкость, снижение уровня шума и вибрации, уменьшение случаев образования ледяной корки, повышение сцепления, сокращение тормозного пути автомобиля [21].

В действительности только одна из разновидностей "мокрого" метода получила достаточно широкое распространение сначала в США, а затем и в других странах (Канада, Испания, Португалия, Южная Африка, Бразилия и др.).

Так называемый прорезиненный битум, "Asphalt Rubber" (AR), был изобретен в конце 1960-х Чарльзом Макдоналдом. Патентованный материал представляет собой по существу механическую смесь 20% измельченной шинной резины и 80% специального остаточного битума, обогащенного ароматическими фракциями. Частицы резины достигают размера зерен кофе и при смешении с горячим битумом набухают, образуя гелеподобную массу, обладающую превосходными упругими свойствами при растяжении. Резина в AR деструктирует (или девулканизируется) в степени, достаточной для прохождения частичной самовулканизации [21].

На солнце обычный асфальт окисляется, мелкозернистые материалы, входящие в его состав, такие как песок - "высвобождаются", и асфальт начинает расслаиваться. А вот асфальт с резиновой добавкой лишен этого недостатка, так как не содержит большого количества мелкозернистого материала [23].

Все последующие попытки применения "мокрого" метода совмещения битумов с резиной являлись развитием метода AR. К сожалению, российские дорожники не располагают необходимым оборудованием для повторения технологии AR. Но самое главное, отсутствуют российские битумы, подходящие по своему химическому составу и свойствам для использования в составе AR. За рубежом битумы необходимого химического качества как целевые продукты получают методами низкотемпературной вакуумной отгонки практически из исходной нефти.

Опыт строительства прорезиненного асфальта в зарубежных странах показал что через 15 минут после завершения работ покрытие можно вводить в эксплуатацию, за счет того что покрытие обливают известковой водой. Вода испаряется, и известь устраняет липкость асфальта [23].

1.4.1 Модификация битума резиновой крошкой

Обычно дорожные битумы имеют интервал пластичности как правило не выше 60-65°С, что явно недостаточно для устройства верхних слоев покрытий в климатических условиях большинства регионов России. Кроме того, у вязких дорожных битумов практически отсутствуют упругие свойства, от которых зависит устойчивость композиционных материалов, каковым является асфальтобетон, к разрушению под действием циклической нагрузки. Поэтому битумные вяжущие принципиально требуют модификации и улучшения физико-механических свойств, поскольку по самой своей природе не могут обеспечить необходимую стойкость асфальтобетонных покрытий дорог в условиях увеличивающихся транспортных нагрузок [24].

Анализ полученных ранее данных показал, что по комплексу параметров наибольшими потенциальными возможностями для улучшения свойств битумных вяжущих, обладает крошка из резин общего назначения, в том числе шинная.

Битум, модифицированный резиновой крошкой (БМРК), определяется как однородная смесь окисленного дорожного битума (или смеси битумов) с достаточно мелкодисперсной крошкой из резин общего назначения, подвергнутая специальной химической обработке в процессе приготовления. При этом частицы резины полностью не разлагаются и не растворяются, а связываются с компонентами битума прочными, но достаточно подвижными химическими связями и проявляют свои качества уже в составе нового материала [25].

За счет своего состава и структуры вяжущее устойчиво к воздействию высоких технологических температур, а также имеет достаточную деформативность при низкой температуре. Установлено, что асфальтобетоны на вяжущем БМРК имеют высокую устойчивость к циклическим нагрузкам, возникающим при движении транспортных средств [25].

Преимущества [3]:

1) происходит увеличение температуры размягчения битумного вяжущего и некоторое снижение хрупкости (расширение температурного интервала пластичности);

2) происходит улучшение физико-механических и усталостных свойств битумного вяжущего;

) происходит значительное улучшение сцепления битумного вяжущего с поверхностью минерального материала;

) происходит повышение устойчивости к старению;

) повышается устойчивость к изменениям окружающей температуры.

Глава 2. Основные параметры и типы асфальтобетонной смеси

2.1 Асфальтобетонные смеси

Асфальтобетонная смесь - рационально подобранная смесь минеральных материалов (щебня и песка с минеральным порошком или без него) с минеральным вяжущим, взятых в определенных соотношениях и перемешанных в нагретом состоянии [28].

Асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны в зависимости от вида минеральной составляющей подразделяют на щебеночные, гравийные и песчаные [28].

Смеси в зависимости от вязкости используемого битума и температуры при укладке подразделяют на [28]:

· горячие, приготавливаемые с использованием вязких и жидких нефтяных дорожных битумов и укладываемые с температурой не менее 120°С;

· холодные, приготавливаемые с использованием жидких нефтяных дорожных битумов и укладываемые с температурой не менее 5°С.

Горячие смеси и асфальтобетоны в зависимости от наибольшего размера минеральных зерен подразделяют на [28]:

· крупнозернистые с размером зерен до 40 мм;

· мелкозернистые - до 20 мм;

· песчаные - до 5 мм.

Холодные смеси бывают мелкозернистые и песчаные.

Асфальтобетоны из горячих смесей в зависимости от величины остаточной пористости подразделяют на виды [28]:

· высокоплотные с остаточной пористостью от 1,0 до 2,5%;

· плотные - св. 2,5 до 5,0%;

· пористые - св. 5,0 до 10,0%;

· высокопористые - св. 10,0 до 18,0%.

Асфальтобетоны из холодных смесей должны иметь остаточную пористость свыше 6,0 до 10,0%.

Щебеночные и гравийные горячие смеси и плотные асфальтобетоны в зависимости от содержания в них щебня (гравия) подразделяют на типы [28]:

· А с содержанием щебня св. 50 до 60%;

· Б - св. 40 до 50%;

· В - св. 30 до 40%.

Щебеночные и гравийные холодные смеси и соответствующие им асфальтобетоны в зависимости от содержания в них щебня (гравия) подразделяют на типы Б_х и В_х.

Горячие и холодные песчаные смеси и соответствующие им асфальтобетоны в зависимости от вида песка подразделяют на типы [28]:

· Г и Г_х - на песках из отсевов дробления, а также на их смесях с природным песком при содержании последнего не более 30% по массе;

· Д и Д_х - на природных песках или смесях природных песков с отсевами дробления при содержании последних менее 70% по массе.

Смеси и асфальтобетоны в зависимости от показателей физико-механических свойств и применяемых материалов подразделяют на марки, указанные в таблице 2.1.1.

Таблица 2.1.1

Марки асфальтобетонов

Вид и тип смесей и асфальтобетонов	Марки
Горячие
высокоплотные	I
плотные типов:
А	I, II
Б, Г	I, II, III
В, Д	II, III
пористые и высокопористые	I, II
Холодные
Б_х, В_х	I, II
Гх	I, II
Дх	II

2.1.1 Технические требования

Смеси должны приготавливаться в соответствии с требованиями государственного стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке предприятием-изготовителем. Зерновые составы минеральной части смесей и асфальтобетонов должны соответствовать установленным в таблице 2.1.1.1 - для нижних слоев покрытий и оснований; в таблице 2.1.1.2 - для верхних слоев покрытий [28].

Таблица 2.1.1.1

Зерновой состав минеральной части для нижних слоев покрытий и оснований

Вид и тип смесей и асфальтобетонов	Размер зерен, мм, мельче
	5,0	0,63	0,071
Плотные типов:	в % по массе
А	От 40 до 50	От 12 до 50	От 4 до 10
Б	50 - 60	20 - 60	6 - 12
Пористые	40 - 60	10 - 60	0 - 8
Высокопористые щебеночные	40 - 60	10 - 60	4 - 8
Высокопористые песчаные	90 - 100	25 - 85	4 - 10

Таблица 2.1.1.2

Зерновой состав минеральной части для верхних слоев покрытий

Вид и тип смесей и асфальтобетонов	Размер зерен, мм, мельче
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071
Горячие	в % по массе
высокоплотные	90-100	70-100	56-100	35-50	24-50	18-50	13-50	12-50	11-28	10-16
		(90-100)	(90-100)
плотные типов
Непрерывные зерновые составы
А	90-100	75-100	62-100	40-50	28-38	20-28	14-20	10-16	6-12	4-10
		(90-100)	(90-100
Б	90-100	80-100	70-100	50-60	38-48	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	25-33	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
Холодные типов
Б_х	90-100	85-100	70-100	50-60	33-46	21-38	15-30	10-22	9-16	8-12
В_х	90-100	85-100	75-100	60-70	48-60	38-50	30-40	23-32	17-24	12-17
Г_х и Д_х	-	-	-	80-100	62-82	40-68	25-55	18-43	14-30	12-20
Примечания
1 В скобках указаны требования к зерновым составам минеральной части асфальтобетонных смесей при ограничении проектной документацией крупности применяемого щебня
2 При приемосдаточных испытаниях допускается определять зерновые составы смесей по контрольным ситам в соответствии с данными, выделенными жирным шрифтом

Показатели физико-механических свойств высокоплотных и плотных асфальтобетонов из горячих смесей различных марок, применяемых в конкретных дорожно-климатических зонах, должны соответствовать показателям указанным в таблице 2.1.1.3.

Таблица 2.1.1.3

Физико-механические свойства высокоплотных и плотных асфальтобетонов

Наименование показателя	Значение для асфальтобетонов марки
	I			II			III
	для дорожно-климатических зон
	I	II, III	IV, V	I	II, III	IV, V	I	II, III	IV, V
Предел прочности при сжатии при температуре 50 С, МПа, не менее, для асфальтобетонов
высокоплотных	1,0	1,1	1,2
плотных типов:
А	0,9	1,0	1,1	0,8	0,9	1,0	-	-	-
Б	1,0	1,2	1,3	0,9	1,0	1,2	0,8	0,9	1,1
В	-	-	-	1,1	1,2	1,3	1,0	1,1	1,2
Г	1,1	1,3	1,6	1,0	1,2	1.4	0,9	1.0	1,1
Д	-	-	-	1,1	1.3	1,5	1,0	1,1	1,2
Предел прочности при сжатии при температуре 20°С для асфальтобетонов всех типов, МПа, не менее	2,5	2,5	2,5	2,2	2,2	2,2	2,0	2,0	2,0
Предел прочности при сжатии при температуре 0°С для асфальтобетонов всех типов, МПа, не более	9,0	11,0	13,0	10,0	12,0	13,0	10,0	12,0	13,0
Водостойкость, не менее:
плотных асфальтобетонов	0,95	0,90	0,85	0,90	0,85	0,80	0,85	0,75	0,70
высокоплотных а\б	0,95	0,95	0,90
плотных асфальтобетонов при длительном водонасыщении	0,90	0,85	0,75	0,85	0,75	0,70	0,75	0,65	0,60
высокоплотных асфальтобетонов при дли тельном водонасыщении	0,95	0,90	0,85
Примечание - Дополнительно при подборе составов асфальтобетонных смесей определяют сдвигоустойчивость и трещиностойкость, при этом нормы по указанным показателям должны быть приведены в проектной документации на строительстве покрытий исходя из конкретных условий эксплуатации

Водонасыщение высокоплотных и плотных асфальтобетонов из горячих смесей должно соответствовать указанному в таблице 2.1.1.4.

Таблица 2.1.1.4

Водонасыщение асфальтобетонов

Вид и тип асфальтобетонов	Значение для (в % по объему)
	образцов, отформованных из смеси	вырубок и кернов готового покрытия, не более
Высокоплотные	От 1,0 до 2,5	3,0
Плотные типов:
А	2,0 - 5,0	5,0
Б, В и Г	1,5 - 4,0	4,5
Д	1,0 - 4,0	4,0
Примечание - Показатели водонасыщения асфальтобетонов, применяемых в конкретных дорожно-климатических зонах, могут уточняться в указанных пределах в проектной документации на строительство

Пористость минеральной части асфальтобетонов из горячих смесей должна быть, в %, не более [28]:

· высокоплотных - 16;

· плотных типов: А и Б - 19, В, Г и Д - 22;

· пористых - 23;

· высокопористых щебеночных - 24;

· высокопористых песчаных - 28.

Показатели физико-механических свойств пористых и высокопористых асфальтобетонов из горячих смесей должны соответствовать указанным в таблице 2.1.1.5.

Таблица 2.1.1.5

Физико-механические свойства высокопористых и пористых асфальтобетонов

Наименование показателя	Значение для марки
	I	II
Предел прочности при сжатии при температуре 50°С, МПа, не менее	0,7	0,5
Водостойкость, не менее	0,7	0,6
Водостойкость при длительном водонасыщении, не менее	0,6	0,5
Водонасыщение, % по объему, для:
пористых асфальтобетонов	Св 5,0 до 10,0
высокопористых асфальтобетонов	10,0 - 18,0
Примечание - Для крупнозернистых асфальтобетонов предел прочности при сжатии при температуре 50°С и водостойкость и нe нормируются

Показатели физико-механических свойств асфальтобетонов из холодных смесей различных марок должны соответствовать указанным в таблице 2.1.1.6.

Таблица 2.1.1.6

Физико-механические свойства холодных асфальтобетонов

Наименование показателя	Значение для марки и типа
	I		II
	Б_х, В_х	Г_х	Б_х, В_х	Г_х, Д_х
Предел прочности при сжатии при температуре 20 ⁰С, МПа, не менее

до прогрева:
сухих	1,5	1,7	1,0	1,2
водонасыщенных	1,1	1,2	0,7	0,8
после длительного водонасьпцения	0,8	0,9	0,5	0,6
после прогрева:
сухих	1,8	2,0	1,3	1,5
водонасыщенных	1,6	1,8	1,0	1,2
после длительного водонасьпцения	1,3	1,5	0,8	0,9

Пористость минеральной части асфальтобетонов из холодных смесей должна быть, %, не более, для типов:

· Б_х - 18;

· В_х - 20;

· Г_х и Д_х - 21.

Водонасыщение асфальтобетонов из холодных смесей должно быть от 5 до 9 % по объему.

Слеживаемость холодных смесей, характеризуемая числом ударов по ГОСТ 12801, должна быть не более 10.

Температура горячих и холодных смесей при отгрузке потребителю и на склад в зависимости от показателей битумов должна соответствовать указанным в таблице 2.1.1.7.

Таблица 2.1.1.7

Температура горячих и холодных смесей при отгрузке

Вид смеси	Температура смеси, °С, в зависимости от показателя битума
	глубины проникания иглы 0,1 мм при 25°С, мм					условной вязкости по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С
	40-60	61-90	91-130	131-200	201-300	70-130	131-200
Горячая	От 150	От 145	От 140	От 130	От 120		От 110
	до 160	до 155	до 150	до 140	до 130		до 120
Холодная						От 80	От 100	до 120
Примечания
1. При использовании ПАВ или активированных минеральных порошков допускается снижать температуру горячих смесей на 20^оС
2. Для высокоплотных acфальтобетонов и асфальтобетонов на полимерно-битумных вяжущих допускается увеличивать температуру готовых смесей на 20^оС, соблюдая при этом требования ГОСТ 12.1.005 к воздyxy рабочей зоны

Смеси и асфальтобетоны в зависимости от значения суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов А_эфф в применяемых минеральных материалах используют при [28]:

· А_эфф до 740 Бк/кг - для строительства дорог и аэродромов без ограничений;

· А_эфф св.740 до 2800 Бк/кг - для строительства дорог вне населенных пунктов и зон перспективной застройки.

Смеси должны выдерживать испытание на сцепление битумов с поверхностью минеральной части [28].

Смеси должны быть однородными. Однородность горячих смесей оценивают коэффициентом вариации предела прочности при сжатии при температуре 50°С, холодных смесей - коэффициентом вариации водонасыщения. Коэффициент вариации должен соответствовать указанному в таблице 2.1.1.8.

Таблица 2.1.1.8

Коэффициент вариации

Наименование показателя	Значение коэффициента вариации для смесей марки
	I	II	III
Предел прочности при сжатии при температуре 50°С	0,16	0,18	0, 20
Водонасыщение	0,15	0,15	-

2.2 Требования к материалам

2.2.1 Требования к наполнителям

Щебень из плотных горных пород и гравий, щебень из шлаков, входящие в состав смесей, по зерновому составу, прочности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, содержанию глины в комках должны соответствовать требованиям ГОСТ 8267 и ГОСТ 3344. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) формы в щебне и гравии должно быть, % по массе, не более [28]:

· 15 - для смесей типа А и высокоплотных;

· 25 - для смесей типов Б, Б_х;

· 35 - для смесей типов В, В_х.

Гравийно-песчаные смеси по зерновому составу должны отвечать требованиям ГОСТ 23735, а гравий и песок, входящие в состав этих смесей, - ГОСТ 8267 и ГОСТ 8736 соответственно.

Для приготовления смесей и асфальтобетонов применяют щебень и гравий фракций от 5 до 10 мм, свыше 10 до 20 (15) мм, свыше 20 (15) до 40 мм, а также смеси указанных фракций [28]:

Прочность и морозостойкость щебня и гравия для смесей и асфальтобетонов конкретных марок и типов должны соответствовать указанным показателям в таблице 2.2.1.1.

Таблица 2.2.1.1

Прочность и морозостойкость щебня и гравия для смесей

Наименование показателя

Значение для смесей марки

I

II

III

горячих типа

холодных типа

пористых и высокопористых

горячих типа

холодных типа

пористых и высокопористых

горячих типа

высокоплотный А

Б

Б_х

В_х

А

Б

В

Б_х

В_х

Б

В

Марка по дробимости не ниже:

а) щебня из изверженных и метаморфических горных пород

1200

1000

800

1000

800

600

800

600

б) щебня из осадочных горных пород

1200

1000

800

600

1000

800

600

400

600

400

в) щебня из металлургического шлака

-

1200

1000

800

1200

1000

800

600

800

600

г) щебня из гравия

-

1000

800

600

1000

800

600

800

600

400

600

400

д) гравия

600

800

600

400

600

400

по истираемости:

а) щебня из изверженных и метаморфических горных пород

И1

И2

ИЗ

Не норм.

И2

ИЗ

И4

Не норм.

ИЗ

И4

б) щебня из осадочных горных пород

И1

И2

ИЗ

То же

И1

И2

ИЗ

И4

То же

ИЗ

И4

в) щебня из гравия и гравия

-

И1

И2

"

И1

И2

ИЗ

И2

ИЗ

"

ИЗ

И4

по морозостойкости для всех видов щебня и гравия:

а) для дорожно-климатических зон I, II, III

F50

F 50

F25

F 50

F50

F25

F 15

F25

б) для дорожно-климатических зон IV, - V

F50

F25

F50

F25

F 15

F15

F 15

Песок природный и из отсевов дробления горных пород должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736, при этом марка по прочности песка из отсевов дробления и содержание глинистых частиц, определяемых методом набухания, для смесей и асфальтобетонов конкретных марок и типов должны соответствовать указанным в таблице 2.2.1.2, а общее содержание зерен менее 0,16 мм (в том числе пылевидных и глинистых частиц) в песке из отсевов дробления не нормируется [28].

Таблица 2.2.1.2

Марка по прочности песка и содержание глинистых частиц

Наименование показателя	Значение для смесей и асфальтобетонов марки
	I			II			III
	горячих и холодных типа		пористых и высокопористых	горячих и холодных		пористых и высокопористых	горячих типа
	А, Б, Б_х, В_х высокоплотных	Г, Г_х		А, Б, Б_х, В,	Г, Д, Д_х		Б, В	Г, Д
Марка по прочности песка из отсевов дробления горных пород и гравия	800	1000	600	600	800	400	400	600
Содержание глинистых частиц, определяемое методом набухания, % по массе, не более	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	1,0	1,0	1,0
Примечание - Для смесей типа Г марки I необходимо использовать пески из отсевов дробления извержения горных пород по ГОСТ 8736 с содержанием зерен менее 0,16 мм не более 5,0 % по массе.

Минеральный порошок, входящий в состав смесей и асфальтобетонов, должен отвечать требованиям ГОСТ 16557. Допускается применять в качестве минеральных порошков для пористого и высокопористого асфальтобетона, а также для плотного асфальтобетона II и III марок техногенные отходы промышленного производства (измельченные основные металлургические шлаки, золы уноса, золошлаковые смеси, пылеуноса цементных заводов и пр.), показатели свойств которых соответствуют указанным в таблице 2.2.1.3.

Таблица 2.2.1.3

Показатели свойств техногенных отходов промышленности

Наименование показателя	Значение для
	молотых основных металлургических шлаков	Зол уноса и измельченных золошлаковых смесей	пыли-уноса цементных заводов
Зерновой состав, % по массе, не менее:
мельче 1,25мм	95	95	95
" 0,315мм	80	80	80
" 0,071мм	60	60	60
Пористость, %. не более	40	45	45
Водостойкость образцов из смеси порошка с битумом, не менее	0,7	0,6	0,8
Показатель битумоемкости, г, не более	100	100	100
Потери при прокаливании, % по массе, не более	Не нормируется	20	Не нормируется
Содержание активных CaO+MgO, % по массе, не более	3	3	3
Содержание водорастворимых соединений, % по массе, не более	6	6	6

2.2.2 Требования к битумам

Для приготовления смесей применяют битумы нефтяные дорожные вязкие по ГОСТ 22245 и жидкие по ГОСТ 11955, а также полимерно-битумные вяжущие и модифицированные битумы по технической документации, согласованной в установленном порядке [28].

При сливе, наливе и применении жидких битумов установлены следующие температуры нагревания для марок:

· от 70 до 80°С для СГ 40/70; МГ 40/70;

· от 80 до 90°С для СГ 70/130; МГ 70/130;

· от 90 до 100°С для СГ 130/200; МГ 130/200; МГО 40/70; МГО 70/130; МГО 130/200.

По физико-химическим показателям жидкие битумы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 2.2.2.1.

Таблица 2.2.2.1

Физико-механические показатели жидких битумов

Наименование показателя	Норма для марки
	СГ 40/70	CГ 70/130		СГ 130/200		МГ 40/70		МГ 70/130
	ОКП 02 5611 0202	ОКП 02 5611 0203		ОКП 02 5611 0204		ОКП 02 5611 0302		ОКП 02 5611 0303
1. Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С, с	40-70	71-130		131-200		40-70		71-130
2. Количество испарившегося разжижителя, %, не менее	10	8		7		8		7
3. Температура размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя,°С, не ниже	37	39		39		28		29
4. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле,°С, не ниже	45	50		60		100		110
5. Испытание на сцепление с мрамором или с песком	Выдерживает в соответствии с контрольным образцом N 2
Наименование показателя	МГ 130/200		МГО 40/70		МГО 70/130		МГО 130/200
	ОКП 02 5611 0304		ОКП 02 5611 0403		ОКП 02 5611 0401		ОКП 02 5611 0402
1. Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С, с	131-200		40-70		71-130		131-200
2. Количество испарившегося разжижителя, %, не менее	5		-		-		-
3. Температура размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя,°С, не ниже	30		-		-		-
4. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле,°С, не ниже	110		120		160		180		Выдерживает в соответствии с контрольным образцом N 2

Глава 3 объекты и методы исследования

3.1 Характеристика исходного сырья

Для приготовления образцов была выбрана смесь мелкозернистая плотная типа "В" марки 2, применяемая на АБЗ ОАО "СУ-888" (таблица 3.1.1).

Таблица 3.1.1

Количество составляющих материалов для смеси

Расход материала	По весу, кг	По объему, м³	На 1 тонну, %
Щебень фр.5-20	300	0,217	30
Отсев фр.0-10	500	0,317	50
Песок	200	0,142	20
Битум БНД 90/130	70	-	7

Количество вводимой резиновой крошки назначалось в соответствии с "рекомендациями по применению резиновой крошки в асфальтобетоне" и составило 7% от массы битума [1].

Испытания проводились в лаборатории института проблем нефти и газа.

В общем, получилось семь составов смесей:

1) исходная асфальтобетонная смесь;

2) исходная асфальтобетонная смесь с резиновой крошкой 0,25мм;

) исходная асфальтобетонная смесь с резиновой крошкой 0,5мм;

) исходная асфальтобетонная смесь с резиновой крошкой 0,75мм;

) исходная асфальтобетонная смесь с механоактивированной резиновой крошкой 0,25мм;

) исходная асфальтобетонная смесь с механоактивированной резиновой крошкой 0,5мм;

) исходная асфальтобетонная смесь с механоактивированной резиновой крошкой 0,75мм;

3.1.1 Характеристики резиновой крошки

Для резиновой крошки устанавливаются нормативные показатели качества по следующим характеристикам, приведенные в таблице 3.1.1.1.

Таблица 3.1.1.1

Физико-механические показатели резиновой крошки

Влажность, %	Зольность, %	Ацетоновый экстракт, %	Насыпная плотность, гр/1000 куб. см	Загрязненность металлом, %	Загрязненность текстилем, %
Не более 0,95	Не более 6	Не более 6,05	305-350	Не более 0,001-0,03	Не более 1-2

3.2 Приготовление образцов

Образцы взвешивали на лабораторных весах общего назначения 4-го класса точности по ГОСТ - 24104 с допускаемой погрешностью взвешивания 0,1 % массы, если в методе не даны другие указания. Массу образцов определяют в граммах с точностью до второго десятичного знака.

Результаты испытаний рассчитывали с точностью до второго десятичного знака методом округления, если не даны другие указания относительно точности вычислений.

Применяемые средства контроля и вспомогательное оборудование должны пройти поверку и аттестацию в установленном порядке. Допускается использование аналогичного импортного оборудования.

Температура воздуха в помещении, в котором проводят испытания, была 20±5°С.

Отобранные пробы смесей, а также изготовленные из них образцы следует хранить в комнатных условиях, если в методе испытания не даны иные указания [30].

3.2.1 Отбор проб и приготовление смесей в лаборатории

Отбор проб при приготовлении смесей в производственных смесительных установках начинали не ранее чем через 30 мин после начала выпуска смеси. Для испытаний необходимо было отобрать объединенную пробу, составленную из трех-четырех тщательно перемешанных между собой точечных проб.

Отбор точечных проб смесей производили в зависимости от производительности смесителя с интервалом от 15 до 30 мин. Точечные пробы отбирали непосредственно после выгрузки смеси из смесителя или накопительного бункера.

При производстве работ смешением на дороге точечные пробы отбирают после прохода грунтосмесительной машины или дорожной фрезы через 100 - 150 м.

При проведении потребителем контрольных испытаний отбор проб производят из кузовов автомобилей, при этом из одного или нескольких автомобилей в зависимости от объема поставляемой партии отбирают три-четыре точечные пробы для одной объединенной пробы.

Масса объединенной пробы смесей в зависимости от размера зерен минерального материала должна быть не менее указанной в таблице 3.2.1.1.

Таблица 3.2.1.1

Масса минерального материала для испытаний в зависимости от крупности зерен

Наибольшая крупность минерального материала в смеси, мм	Масса объединенной пробы, кг
	для приемосдаточных испытаний	для периодических испытаний
5 10,15,20 40	2,5 6,5 6 - для пористых и высокопористых смесей 17 - для плотных смесей	3,5 10 6 28

Перед испытанием образцы высушивали до постоянной массы при температуре не более 50°С. Каждое последующее взвешивание проводили после высушивания в течение не менее 1 ч. и охлаждения при комнатной температуре не менее 30 мин.

При приготовлении смесей в лаборатории по горячей технологии минеральные материалы (щебень, песок, минеральный порошок) предварительно высушивали, а гудрон обезвоживали.

Минеральные материалы в количествах, заданных по составу, отвешивали в емкость, нагревали, периодически помешивая, до нужной температуры, и добавляли требуемое количество ненагретого минерального порошка и нагретого в отдельную емкость вяжущего.

Смеси минеральных материалов и грунтов с органическим вяжущим окончательно перемешивали в лабораторном смесителе до полного и равномерного объединения всех компонентов. Время, необходимое для перемешивания, устанавливали опытным путем для каждого вида смесей. Перемешивание считают законченным, если все минеральные зерна равномерно покрыты вяжущим и в готовой смеси нет его отдельных сгустков.

Допускается смешивание вручную, при этом необходимо поддерживать в процессе приготовления горячих смесей температуру в соответствии с требованием таблицы 3.2.1.2.

Таблица 3.2.1.2

Температура для приготовления горячих смесей

Наименование материалов	Температура нагрева,°С, в зависимости от показателей вяжущего
	Глубина проникания иглы при 25°С, 0,1мм					Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5мм, с
	40-60	61-90	91-130	131-200	201-300	70-130	131-200
Минеральные материалы	170-180	165-175	160-170	150-160	140-150	100-120	120-140
Вяжущее	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
Примечание - При применении поверхностно-активных веществ или активированных минеральных порошков для приготовления смесей с вязкими вяжущими температуру нагрева минеральных материалов, вяжущего и смесей снижают на 10-20°С.

3.2.2 Контрольные образцы асфальтобетонных смесей

.2.2.1 Формы и размеры образцов

Физико-механические свойства смесей, асфальтобетонов определяли на образцах, полученных уплотнением смесей в стальных формах.

Формы для изготовления цилиндрических образцов представляют собой стальные полые цилиндры, диаметром 50,5 мм, 71,4 мм или 101 мм, размеры которых в зависимости от наибольшей крупности минеральных зерен приведены в таблице 3.2.2.1.1.

Таблица 3.2.2.1.1

Размер пресс-формы в зависимости от крупности зерен

Наибольшая крупность минеральных зерен	Размеры форм												Площадь образца, см²
	d	d₁	H	h₁	h₂	h₃	h₄	Δ	Δ₁	Δ₂	Δ₃	Δ₄
Обычная
5	50,5	-	130	80	50	-	-	10	-	-	-	-	20
10; 15; 20	71,4	-	160	100	60	-	-	12	-	-	-	-	40
40	101	-	180	110	70	-	-	12	-	-	-	-	80
Облегченная
5	50,5	26,5	130	80	50	65	35	-	10	6	12	25	20
10; 15; 20	71,4	47,4	160	100	60	80	40	-	10	6	12	25	40
40	101	77	180	110	70	90	50	-	10	6	12	25	80

3.2.2.2 Требования к формам

Формы изготовляют из стали с механическими характеристиками не ниже соответствующих конструкционной стали Ст 35 по ГОСТ-1050.

На рабочих поверхностях форм, соприкасающихся со смесью, при изготовлении образцов не допускаются трещины, вмятины, риски и т.п. Шероховатость рабочих поверхностей R_aдолжна быть не более 3,2 мкм.

Отклонение внутренней рабочей поверхности формы от цилиндрического профиля не должно превышать 0,3 мм и рассчитывается по формуле:

где d_m_ах, d_min - соответственно максимальный и минимальный диаметры цилиндрической формы, мм.

Отклонение от плоскостности торцевых поверхностей вкладышей должно быть не более:

· 0,025 - для вкладышей диаметром 50,5 мм;

· 0,04 - для вкладышей диаметром 71,4 мм;

· 0,05 - для вкладышей диаметром 101,0 мм.

Отклонение от перпендикулярности образующей цилиндрической поверхности вкладышей относительно поверхности их оснований должно быть не более:

· 0,04 - для вкладышей диаметром 50,5 мм;

· 0,05 - для вкладышей диаметром 71,4 мм;

· 0,06 - для вкладышей диаметром 101,0 мм.

Отклонения от перпендикулярности рабочих поверхностей форм-призм, а также вкладышей не должны быть более:

· 0,04 - при высоте образца 40 мм;

· 0,05 - при высоте образца 100 мм.

3.3 Методы определения физико-механических свойств материалов

.3.1 Определение предела прочности при сжатии

Сущность метода заключается в определении нагрузки, необходимой для разрушения образца при заданных условиях.

Для испытания использовали оборудование:

· Универсальная испытательная машина УТС 20К "Noske-kaeser" (Германия) для определения прочности на сжатие, max усилие 20 кН; скорость движения траверсы от 0 до 1000 мм/мин.

· термометр химический ртутный стеклянный с ценой деления шкалы 1°С по ГОСТ-400.

· сосуды для термостатирования образцов вместимостью от 3 до 8 л (в зависимости от размера и количества образцов).

Перед испытанием образцы термостатировали при заданной температуре: (50±2)°С, (20±2)°С или (0±2)°С. Температуру (0±2)°С создавали смешением воды со льдом.

Образцы из горячих смесей выдерживали при заданной температуре в течение 1 ч в воде.

Для определения предела прочности при сжатии насыщенных водой образцов после взвешивания их на воздухе и в воде снова поместили в воду с температурой (20±2)°С, а перед испытанием вытирали мягкой тканью или фильтровальной бумагой.

Предел прочности при сжатии R_сж, МПа, вычисляют по формуле:

где Р - разрушающая нагрузка, Н;

F - первоначальная площадь поперечного сечения образца, см²;

Для определения предела прочности при сжатии образцы материала подвергали действию сжимающих внешних сил и доводят до разрушения.

Каждый материал испытывали не менее чем на трех образцах. За окончательный результат принимали среднее арифметическое результатов [29].

3.3.2 Определение предела прочности на растяжение при расколе

Сущность метода заключается в определении нагрузки, необходимой для раскалывания образца по образующей. Метод предназначен для апробации и накопления данных по нормированию показателей трещиностойкости материалов в зависимости от категории дороги и дорожно-климатической зоны. Перед испытанием образцы термостатировали при заданной температуре (0±2)°С в течение не менее 1ч в воде. Температуру (0±2)°С создавали смешением воды со льдом. Предел прочности на растяжение при расколе образцов определяли на универсальной испытательной машине УТС 20К "Noske-kaeser".

Образец, извлеченный из сосуда для термостатирования, устанавливали в центре нижней плиты пресса на боковую поверхность (рисунок 3.3.2.1), затем опускали верхнюю плиту и останавливали ее выше уровня поверхности образца на 1,5-2 мм. После этого включали электродвигатель пресса и начинали нагружать образец [30].

Предел прочности на растяжение при расколе R_р МПа, вычисляли по формуле:

где Р - разрушающая нагрузка, Н;

h - высота образца, см;

d - диаметр образца, см;

Схема испытания образцов на растяжение при расколе изображена на рисунке 3.3.2.1.

Рисунок 3.3.2.1 - Схема испытания образцов на растяжение при расколе

3.3.3 Определение средней плотности уплотненного материала

Сущность метода заключается в определении гидростатическим взвешиванием средней плотности образцов, изготовленных в лаборатории или отобранных из конструктивных слоев дорожных одежд с учетом имеющихся в них пор.

Образцы взвешивали на воздухе. Затем образцы из смесей погружали на 30 мин в сосуд с водой, имеющей температуру (20±2)°С, таким образом, чтобы уровень воды в сосуде был выше поверхности образцов не менее чем на 20 мм, после чего образцы взвешивали в воде, следя за тем, чтобы на образцах не было пузырьков воздуха. После взвешивания в воде образцы обтирали мягкой тканью и вторично взвешивали на воздухе [30].

Среднюю плотность образца из смеси ρ_m, г/см³, вычисляли по формуле:

где g - масса образца, взвешенного на воздухе, г;

ρ^в - плотность воды, равная 1г/см³;

g₁ - масса образца, взвешенного в воде, г;

g₂ - масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и вторично взвешенного на воздухе, г.

3.3.4 Определение средней плотности минеральной части

Сущность метода заключается в определении плотности минеральной части (остова) уплотненной смеси или укрепленного грунта с учетом имеющихся пор. Среднюю плотность минеральной части определяли расчетом на основании предварительно установленной средней плотности образцов и соотношения минеральных материалов, вяжущего и воды при наличии ее в смесях [30].

Среднюю плотность минеральной части смеси , г/см³, вычисляли по формуле:

где ρ_m - средняя плотность образцов, г/см³;

q_б - массовая доля вяжущего в смеси, % (сверх 100 % минеральной части).

3.3.5 Определение истинной плотности минеральной части

Сущность метода заключается в определении расчетным путем плотности минеральной части (остова) смеси без учета имеющихся в ней пор.

Истинную плотность минеральной части (остова) определяли на основании предварительно установленных истинных плотностей отдельных минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка и др.) [29].

Истинную плотность минеральной части ρ^м, г/см³, вычисляли по формуле:

где q₁, q₂,., q_n - массовая доля отдельных минеральных материалов, %;

ρ₁, ρ₂,., ρ_n_-истинная плотность отдельных минеральных материалов, г/см³.

.3.6 Определение пористости минеральной части

Сущность метода заключается в определении объема пор, имеющихся в минеральной части (остове) уплотненной смеси или асфальтобетона.

Пористость минеральной части определяли расчетом на основании предварительно установленных значений средней и истинной плотностей минеральной части смеси [30].

Пористость минеральной части , %, вычисляют с точностью до первого десятичного знака по формуле:

где - средняя плотность минеральной части уплотненной смеси или асфальтобетона, г/см³;

ρ^м - истинная плотность минеральной части смеси, г/см³.

3.3.7 Определение остаточной пористости

Сущность метода заключается в определении объема пор, имеющихся в уплотненной смеси или асфальтобетоне.

Остаточную пористость лабораторных образцов или образцов из покрытия %, определяли расчетом на основании предварительно установленных средней и истинной плотностей с точностью до первого десятичного знака по формуле:

где, ρ_m - средняя плотность уплотненной смеси, г/см³;

ρ - истинная плотность смеси, г/см³.

3.3.8 Определение водонасыщения

Сущность метода заключается в определении количества воды, поглощенной образцом при заданном режиме насыщения. Водонасыщение определяли на образцах, приготовленных в лаборатории из смеси.

Средства контроля и вспомогательное оборудование:

· весы лабораторные по ГОСТ 24104 4-го класса точности с приспособлением для гидростатического взвешивания;

· установка вакуумная;

· устройство капиллярного водонасыщения образцов (рисунок 3.3.8.1);

· термометр химический ртутный стеклянный с ценой деления шкалы 1°С по ГОСТ 400;

· сосуд вместимостью не менее 3,0л.

Рисунок 3.3.8.1 Схема устройства для капиллярного водонасыщения образцов

1 - сосуд; 2 - образцы; 3 - капиллярно увлажненный песок; 4 - вода; 5 - фильтровальная бумага; 6 - металлическая сетка; 7 - металлическая подставка

Для смесей испытание проводили на образцах, использованных для определения средней плотности.

Образцы из смесей, взвешенные на воздухе и в воде, помещали в сосуд с водой с температурой (20±2)°С. Уровень воды над образцами должен быть не менее 3 см [30].

Сосуд с образцами устанавливали в вакуумную установку, где создали и поддерживали давление не более 2000 Па (15 мм. рт. ст.) в течение 1 ч. Затем давление доводили до атмосферного и образцы выдерживали в том же сосуде с водой с температурой (20±2)°С в течение 30 мин. После этого образцы извлекали из сосуда, взвешивали в воде, обтирали мягкой тканью и взвешивали на воздухе.

Полное водонасыщение образцов высотой и диаметром 50 мм проводили в течение 2 суток, при этом в первые сутки образцы погружали в воду на 1/3 высоты, а в последующие - полностью. Для предотвращения высыхания образцов, погруженных в воду на 1/3 высоты, насыщение проводили в ванне с гидравлическим затвором [30].

Водонасыщение образца W, %, вычисляли по формуле для смесей:

где g - масса образца, взвешенного на воздухе, г;

g₁ - масса образца, взвешенного в воде, г;

g₂ - масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и взвешенного на воздухе, г;

g₅ - масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе, г.

Глава 4. Разработка состава асфальтобетонной смеси на основе битума с резиновой крошкой

4.1 Изготовление образцов из смесей

Образцы цилиндрической формы для определения физико-механических свойств смесей изготовляют путем уплотнения смесей, приготовленных в лабораторных условиях.

Уплотнение образцов из смесей, содержащих до 50% щебня по массе, производят прессованием под давлением 40,0±0,5 МПа на гидравлических прессах в формах. При уплотнении должно быть обеспечено двустороннее приложение нагрузки, что достигается передачей давления на уплотняемую смесь через два вкладыша, свободно передвигающихся в форме навстречу друг другу. При изготовлении образцов из горячих смесей формы и вкладыши нагревали до температуры 90-100°С.

Изготовляли пробный образец. Форму со вставленным нижним вкладышем наполняли ориентировочным количеством смеси в соответствии с таблицей 4.1.1.

Смесь равномерно распределяли в форме штыкованием ножом или шпателем, вставляли верхний вкладыш и, прижимая им смесь, устанавливали форму со смесью на нижнюю плиту пресса для уплотнения, при этом нижний вкладыш должен выступать из формы на 1,5-2,0 см.

Таблица 4.1.1

Ориентировочное количество смеси на образец

Размеры образца, мм		Ориентировочное количество смеси на образец, г
диаметр	высота
50,5	50,5±1,0	220-240
71,4	71,4±1,5	640-670
101,0	101,0±2,0	1900-2000

Верхнюю плиту пресса доводили до соприкосновения с верхним вкладышем и включали электродвигатель пресса.

Давление на уплотняемую смесь доводили до 40МПа в течение 5-10 с, через 3,0±0,1 мин нагрузку снимали, а образец извлекали из формы выжимным приспособлением и измеряли его высоту штангенциркулем по ГОСТ-166 с погрешностью 0,1 мм.

Если высота образца не соответствует приведенной в таблице 4.1.1, то требуемую массу смеси для формования образца g, г, рассчитывали по формуле:

где g_о - масса пробного образца, г;

h - требуемая высота образца, мм;

h_о - высота пробного образца, мм.

Образцы с дефектами кромок и непараллельностью верхнего и нижнего оснований браковали [29].

4.2 Исследования физико-механических показателей асфальтобетонных образцов

Результаты испытаний по определению физико-механических показателей приведены в таблице 4.2.1 и отображены на рисунках 4.2.1-4.2.3.

Таблица 4.2.1

Физико-механические показатели смесей

Наименование смеси	Средняя, плотность, г/см³	Средняя плотность минеральной части, г/см³	Пористость минеральной части, %	Остаточная пористость, %
а/б с неакт. РК 0,25	2,332	2,179	17,44	11,65
а/б с неакт. РК 0,5	2,299	2,148	18,61
а/б с неакт. РК 0,75	2,231	2,085	21,02	15,48
а/б с акт. РК 0,25	2,343	2,189	17,06	11,25
а/б с акт. РК 0,5	2,300	2,149	18,56	12,86
а/б с акт. РК 0,75	2,303	2,152	18,47	12,76

Рисунок 4.2.1 - Средняя плотность образцов

Рисунок 4.2.2 - Пористость минеральной части

Рисунок 4.2.3 - Остаточная пористость

Результаты испытаний по прочности при сжатии указаны в таблице 4.2.2 и отображены в рисунках 4.2.4.

Таблица 4.2.2

Прочность при сжатии

Наименование смеси	Прочность при сжатии, МПа
а/б исходный	5,25
а/б с неакт. РК 0,25	5,64
а/б с неакт. РК 0,5	5,14
а/б с неакт. РК 0,75	4,31
а/б с акт. РК 0,25	5,59
а/б с акт. РК 0,5	5,76
а/б с акт. РК 0,75	5,67

Рисунок 4.2.4 - Прочность при сжатии

4.3 Обсуждение результатов

Из литературного обзора видно, что резиновая крошка является наиболее перспективным модификатором связующих для дорожных покрытий. Это объясняется тем, что с одной стороны, резиновая крошка обладает органическим сродством с компонентами битума и при физико-механическом воздействии получается новый однородный материал, выгодно отличающийся от исходного.

Пористость минеральной части

В ходе испытания на определение пористости минеральной части было установлено (рисунок 4.2.2), что применение резиновой крошки любой фракции введет к увеличению пористости.

Меньшую пористость минеральной части показала смесь с активированной РК 0,25 - 17,06%. Самую большую - смесь с неактивированной РК 0,75 - 21,02 %

Остаточная пористость

Затем проводились испытания на определение остаточной пористости. По результатам испытания (рисунок 4.2.3) был показано, что применение резиновой крошки увеличивает пористость.

Остаточная пористость показала меньшие значения у смеси с активированной РК 0,25 - 11,25 %, а большие - у смеси неактивированнной РК 0,75 - 15,48%

Прочность при сжатии

Результаты испытаний показали, что применение резиновой крошки различной фракции увеличивают прочность по сравнению со значениями стандартной асфальтобетонной смеси на:

· смесь с неактивированной РК 0,25 - 6,9 %

· смесь с активированной РК 0,25 - 6,4 %

· смесь с активированной РК 0,5 - 9,71 %

· смесь с активированной РК 0,75 - 8 %

При проведении испытаний на прочность, смесь с активированной резиновой крошкой 0,75 мм превысила показатели стандартной асфальтобетонной смеси по ГОСТ 9128-97 на 8 %.

Во время проведения испытаний на определение предела прочности при сжатии смеси с активированной резиновой крошкой 0,75 мм проявили себя с наилучшей стороны и показали хорошие физико-механические.

Глава 5. Разработка технологии производства модифицированных асфальтобетонов с использованием разработанного материала

5.1 Характеристика дорожно-климатической зоны

Первая дорожно-климатическая зона включает географические зоны тундры, лесотундры, и северо-восточную часть лесной зоны с распространением ВМГ.

Центральная подзона - территория с преимущественно сплошным распространением мерзлых пород, где встречаются сквозные и несквозные радиационно-тепловые талики (от 0,5 до 1% по площади распространения).

Климат резко континентальный, отличается продолжительным зимним и коротким летним периодами. Максимальная амплитуда средних температур самого холодного месяца - января и самого теплого - июля составляет 70−75°C.

Рельеф в основном гористый, частично нагорья и сглаженный равнинный.

Район характеризуется наличием множества рек, большим количеством речек, озер, водоемов, болот и марей. Количество осадков незначительное - в среднем 205 мм за год. Мощность снежного покрова - 30 см [31].

5.2 Общие сведения по нормативному расчету конструкции

Принятый в качестве нормативного на территории Российской Федерации метод расчета нежестких дорожных одежд регламентирован ОДН 218.046-01. Основные требования к методике проектирования содержатся в СНиП 2.05.02-85. Общая толщина дорожной одежды и толщины отдельных слоев в соответствии с требованиями этих документов должно обеспечивать прочность, морозостойкость и осушение всей конструкции.

Методика оценки прочности конструкции включает оценку прочности как конструкции в целом (с использованием эмпирической зависимости допускаемого упругого прогиба от числа приложений нагрузки), так и с учетом напряжений, возникающих в отдельных конструктивных слоях и устанавливаемых с использованием решений теории упругости.

Дорожные одежды капитального и облегченного типов с усовершенствованным покрытием проектируют с таким расчетом, чтобы за межремонтный срок не возникло разрушений и недопустимых (с точки зрения предусмотренных действующими нормами требований к ровности покрытия) остаточных деформаций, а воздействие природных факторов не приводило к недопустимым изменениям в ее элементах [32].

Дорожные одежды следует проектировать с требуемым уровнем надежности, под которой понимают вероятность безотказной работы в течение межремонтного периода [32].

К нежестким дорожным одеждам относят одежды со слоями, утроенными из разного вида асфальтобетонов (дегтебетонов), из материалов и грунтов, укрепленных битумом, цементом, известью, комплексными и другими вяжущими, а также из слабосвязных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия и др.).

Различают следующие элементы дорожной одежды:

Ø Покрытие - верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес транспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов. По поверхности покрытия могут быть устроены слои поверхностных обработок различного назначения (слои для повышения шероховатости, защитные слои и т.п.).

Ø Основание - часть конструкции дорожной одежды, расположенная под покрытием и обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение напряжений в конструкции и снижение их величины в грунте рабочего слоя земляного полотна (подстилающем грунте), а также морозоустойчивость и осушение конструкции. Следует различать несущую часть основания (несущее основание) и дополнительные слои основания. Несущая часть основания должна обеспечивать прочность дорожной одежды и быть морозоустойчивой.

Ø Дополнительные слои основания - слои между несущим основанием и подстилающим грунтом, предусматриваемые при наличии неблагоприятных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условий. Эти слои совместно с покрытием и основанием должны обеспечивать необходимые морозоустойчивость и дренирование конструкции и создавать условия для снижения толщины вышележащих слоев из дорогостоящих материалов. В соответствии с основной функцией, которую выполняет дополнительный слой, его называют морозозащитным, теплоизолирующим, дренирующим. К дополнительным слоям и прослойкам относят также гидро- и пароизолирующие, капилляропрерывающие, противозаиливающие и др.

Дополнительные слои устраивают из песка и других местных материалов в естественном состоянии или укрепленных органическими, минеральными или комплексными вяжущими, из местных грунтов, обработанных вяжущими, из укрепленных смесей с добавками пористых заполнителей и т.д., а также из различного рода специальных индустриально выпускаемых материалов (геотекстиль, пенопласт, полимерная пленка и т.п.).

При применении дополнительных слоев в проекте необходимо учитывать технологические проблемы, связанные с движением по ним построечного транспорта.

В районах с влажным и холодным климатом на участках с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями должны быть предусмотрены меры по осушению и обеспечению морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.

Основные задачи при конструировании пакета асфальтобетонных слоев - это оптимизировать толщину верхнего слоя из плотного или высокоплотного асфальтобетона и сохранить число слоев.

Асфальтобетонное покрытие должно быть, как правило, однослойным, минимальную конструктивную толщину покрытия назначают по нормам действующего СНиП 2.05.02-85 (1997), а толщину слоя асфальтобетонного основания определяют расчетами на прочность.

Расположение неукрепленных зернистых материалов между слоями из материалов или грунтов, обработанных вяжущими, как правило, не допускается.

Дополнительные слои основания должны совместно с верхними слоями и покрытием обеспечивать необходимую прочность конструкции, морозоустойчивость, а также дренирующую способность. Нижние слои основания, особенно из зернистых материалов, должны сопротивляться сдвиговым напряжениям.

Предварительно толщину покрытия из асфальтобетона облегченных дорожных одежд следует назначать равной 4-6 см, а при использовании других материалов, - равной 6-8 см. Окончательно толщину покрытия устанавливают расчетом.

Для покрытий, устраиваемых по способу заклинки, применяют фракционированный щебень естественных горных пород, щебень из горнорудных отходов и щебень из малоактивных металлургических шлаков, отвечающие действующим ГОСТам на "Щебень из естественного камня для строительных работ" и "Щебень шлаковый доменный и сталеплавильный для дорожного строительства" [32].

5.3 Рекомендуемая конструкция дорожной одежды

Принимая во внимание нормативные требования к дорожной одежде, наличие и стоимость строительных материалов, опыт дорожного строительства в данном регионе, выбираем следующие материалы для слоев дорожной одежды:

Покрытие однослойное:

Ø Горячий мелкозернистый плотный асфальтобетон марки II типа В;

Основание двухслойное:

Ø Горячий крупнозернистый пористый асфальтобетон марки II;

Ø Фракционированный щебень методом заклинки мелким щебнем;

Дополнительный слой:

Ø Песчано-гравийная смесь С⁷;

Предварительно примем следующие толщины слоев:

; ; ; ;

Таблица 4.1.1.1

Конструкция дорожной одежды

№	Материал	Толщина слоя, см	Модуль упругости Е, МПа при расчете по		Расчет на растяжение при изгибе
			упругому прогибу	сдвигоус-тойчивости	Е, МПа	R_o, МПа	α	m
1	Асфальтобетон плотный м/з на основе битума с РК	7	2700	705	3900	9,5	5,4	5,0
2	Асфальтобетон пористый к/з на основе битума с РК	9	1700	712	2500	7,8	6,3	4,0
3	Фракционирован-ный щебень с заклинкой мелким щебнем	15	450	450	450	-	-	-
4	ПГС С⁷	20	260	260	260	-	-	-
5	Суглинок легкий -464646---

5.3.1 Расчет конструкции на прочность

Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы покрытия по формуле:

- расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции;

- коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого;

- расчетный срок службы;

q - показатель изменения интенсивности движения автомобиля данного типа по годам;

- коэффициент суммирования;

1) Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя:

- среднее многолетнее значение относительной влажности грунта в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна;

- поправка на особенности рельефа территории;

- поправка на конструктивные особенности проезжей части или обочин;

- поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды;

- коэффициент нормированного отклонения;

2) Определяем расчетные значения параметров слоев и материалов дорожной одежды для расчета:

по допускаемому упругому прогибу;

по условию сдвигоустойчивости;

на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе;

5.3.1.1 Расчет по допускаемому упругому прогибу

Расчет проведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме:

В нашем случае диаметр расчетного отпечатка шины для движущейся нагрузки

1.

.

Минимальный требуемый модуль упругости определяем по формуле:

(25)

- суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды;

С - эмпирический параметр, для расчетной нагрузки на ось 100 кН;

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Условие прочности по допускаемому прогибу:

1, 19>1,10

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - (, IV категория дороги).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

5.3.1.2 Расчет конструкции по условию сдигоустойчивости в грунте

Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:

требуемое минимальное значение коэффициента прочности, определяемое с учетом заданного уровня надежности;

предельная величина активного напряжения сдвига, превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг;

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычислим по формуле:

(29)

активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки; расчетное давление колеса на покрытие. Для определения активного удельного напряжения сдвига от единичной нагрузки, предварительно назначенную дорожную конструкцию приведем к двухслойной расчетной модели. Нижний слой - грунт (суглинок легкий) со следующими характеристиками (при и авт):

Вычисляем модуль упругости верхнего слоя модели:

По отношениям

находим удельное активное напряжение сдвига:

По формуле (29) имеем:

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определим по формуле:

(31)

- глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

- сцепление в грунте земляного полотна;

- коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

- расчетный угол внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, град;

- средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см³;

Условие прочности по сдвигу в грунте:

Поскольку фактическое значение коэффициента прочности больше требуемого (), то условие прочности по сдвигу в грунте выполнено.

5.3.1.3 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Приведем конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев (включая грунт рабочего слоя).

Модуль упругости нижнего слоя:

К верхнему слою модели относятся все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя:

,

По отношениям и по номограмме рисунка 3.4 [32] находим:

,

Расчетное растягивающее напряжение определяется по формуле:

(36) ;

растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку;

коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном;

расчетное давление.

Найдем предельное растягивающее напряжение:

(37)

- нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе для расчетной низкой весенней температуры при однократном приложении нагрузки;

- коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

- то же, под воздействием климатических факторов;

- коэффициент вариации.

(38)

Выбранная конструкция отвечает всем критериям прочности.

5.3.2 Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость

В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовых и гидрологических условиях, наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд [33].

С этой целью применяют различные специальные мероприятия:

Ø использование непучинистых или слабопучинистых грунтов для сооружения верхней части земляного полотна, находящегося в зоне промерзания;

Ø осушение рабочего слоя земляного полотна, в том числе устройство дренажа для увеличения расстояния от низа дорожной одежды до уровня подземных вод; устройство гидроизолирующих или капилляропрерывающих прослоек для перехода от 2-ой или 3-й схемы увлажнения рабочего слоя земляного полотна к 1-й схеме;

Ø устройство морозозащитного слоя из непучинистых минеральных материалов, в т. ч. укрепленных малыми дозами минеральных или органических вяжущих;

Ø устройство теплоизолирующих слоев, снижающих глубину или полностью исключающих промерзание грунта под дорожной одеждой;

Ø устройство основания дорожной одежды из монолитных материалов (типа тощего бетона или других зернистых материалов, обработанных минеральным или органическим вяжущим).

Конструкцию считают морозоустойчивой, если соблюдено условие

- расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

- допускаемое для данной конструкции пучение грунта;

Глубина промерзания дорожной конструкции Z_пр=1,5 м;

Кугв=0,72; Купл=0,98 (д. о. капитального типа); Кпл=1,0; Кгр=1,0; Кнагр=1,10; Квл=1,10;

Вычисляем величину пучения для принятой конструкции дорожной одежды:

- величина морозного пучения при осредненных условиях;

- коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых вод;

- коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя;

- коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки;

- коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания;

- коэффициент, зависящий от расчетной влажности.

Отсюда следует, что необходимости устройства морозозащитного слоя нет, так как ;

Основание дорожной одежды выполнено из пористых материалов с высоким коэффициентом фильтрации (щебень, ПГС), в этом случае расчет дренирующего слоя не проводится.

Результаты произведенных расчетов приведены в таблице 5.2.3.1.

Таблица 5.2.3.1

Показатели критериев прочности

Показатель	Допускаемые показатели	Расчетные показатели
Критерии прочности:
По упругому прогибу	1,10	1, 19
По условию сдвигоустойчивости в грунте	0,94	1,03
По условию сопротивления монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе	1	1,44
Проверка:	4 см	2,04 см
На морозоустойчивость (пучение)

Таким образом, были получены следующие результаты:

) Дорожная одежда отвечает всем критериям прочности:

Ø По упругому прогибу;

Ø По условию сдвигоустойчивости грунта;

Ø На сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

2) Для нежесткой дорожной одежды толщины слоев составляют:

Ø плотный асфальтобетон - 7 см;

Ø пористый асфальтобетон - 9 см;

Ø Фракционированный щебень - 15 см;

Ø ПГС - 20 см.

3) Для устройства морозозащитного и дренирующего слоя нет необходимости т.к. расчетные значения меньше чем допустимые.

5.4 Технико-экономическое сравнение

Из расчета конструкции дорожной одежды толщина асфальтобетонных слоев составляет:

· Горячий мелкозернистый плотный асфальтобетон - 7 см;

· Горячий крупнозернистый пористый асфальтобетон - 9 см;

В соответствии со СНиП 2.05.02.85 (1997) ширина проезжей части составляет 7 м с учетом ширины укрепленной полосы обочин для покрытия и 6 м для основания.

Объем асфальтобетонного покрытия и основания требуемого для 1 км дороги:

Масса асфальтобетона необходимого для 1 км дороги:

В соответствии с действующими ценами на материалы, следует отметить, что предлагаемая конструкция дорожной одежды позволит снизить расходы на строительство автомобильных дорог в связи со снижением толщины конструктивных слоев асфальтобетона.

Количество необходимого материала для устройства асфальтобетона протяженностью 1 км указаны в таблице 5.4.1

Таблица 5.4.1

Количество материала на 1 км

Наименование материала	Расход материала на 1 тонну, %	Расход материала на 1 км
		На покрытие		На основание
		т	м³	т	м³
Минеральные составляющие:						30	358,68	147	372,6	162
Отсев фр.0-10	50	597,8	245	621	270
Песок	20	239,12	98	248,4	108
Вяжущее разработанного асфальтобетона:
Битум БНД 90/130	7	77,842	31,9	80,85	35,15
Резиновая крошка	7 от массы вяжущего	5,85	2,4	6,09	2,65

Стоимость материалов на разработанный и традиционный асфальтобетон указаны в таблице 5.4.2.

Таблица 5.4.2

Сравнение стоимости материалов

Наименование материала	Единица измерения	Цена за единицу, руб.	Покрытие		Основание
			кол-во материала	Сумма, руб.	Кол-во материала	Сумма, руб.
Традиционный асфальтобетон
Щебень фр.5-20	м³	500	147	73500	162	81000
Отсев фр.0-10	м³	220	245	53900	270	59400
Песок	м³	248,36	98	24339,28	108	26822,88
Битум дорожный	т	24000	83,692	2008608	86,94	2086560
Стоимость				2160347,28		2253783
ИТОГО				4414130
Разработанный асфальтобетон
Щебень фр.5-20	м³	500	147	73500	162	81000
Отсев фр.0-10	м³	220	245	53900	270	59400
Песок	м³	248,36	98	24339,28	108	26822,88
Битум дорожный	т	24000	77,842	1859568	80,85	1940400
Резиновая крошка	кг	15	5850	87750	6090	91350
Стоимость				2099057,28		2198972,88
ИТОГО				4298030,16

Установлено, что для приготовления асфальтобетонной смеси на 1 км дороги по новой конструкции расходуется в 1,03 раза меньше денежных средств на исходное сырье по сравнению с традиционным асфальтобетоном.

5.5 Экономический расчет

Пояснительная записка

Стоимость строительства экспериментального участка дороги с применением резиновой крошки (РК) для модификации битума в текущем уровне цен 1 квартал 2012 года с учетом НДС составляет 13,418,406 рублей. Расчет выполнен на основании сметных нормативов ФЕР 2001. Переход в текущие цены осуществлен базисно-индексным методом. Использованы индексы перехода в текущие цены рассчитанные ГУП РЦ РС (Я) ЦС за 1 квартал 2012 года.

Коэффициент заработной платы К_зпл=21,56 руб.

К_м=8,32 Индекс перехода в текущие цены и стоимости материалов.

К_м/ч= 5,92 индекс перехода в текущие цены и стоимости эксплуатации машин и механизмов.

Наглядные расходы исследуемой прибыли установлены по нормативу МДС 81-34.2001 и МДС 81-25.2001 соответственно, по нормативам заработной платы основных рабочих и механизаторов.

Сводный сметный расчет выполнен на основе данных локальной сметы и упраздненных показателей рекомендованных учебником "Проектно-сметное дело" под общей редакцией И.А. Синянского. Расчет выполнен с учетом налога на добавленную стоимость (НДС) 18%.

Сводный сметный расчет "Применение резиновой крошки для модификации дорожного битума"

Обоснование	Наименование глав, статей затрат	затраты в рублях
1	2	3
Локальная смета	Глава 2 Основные объекты строительства	10212244
Учебник "Проектно-сметное дело" под ред. И.А. Синянского	Глава 8 Временные здания и сооружения	45955,1
Итого по главам 1-8		10258199,1
Учебник "Проектно-сметное дело" под ред. И.А. Синянского	Глава 9 Прочие работы и затраты	459550,98
Итого по главам 1-9		10717750,08
Учебник "Проектно-сметное дело" под ред. И.А. Синянского	Глава 10 Содержание дирекции (технадзор)	117895,23
Итого по главам 1-10		10835645,31
Учебник "Проектно-сметное дело" под ред. И.А. Синянского	Глава 12 Проектно-изыскательные работы	535887,45
Итого по главам 1-12		11371532,76
НДС 18%		2046875,897
Всего с НДС		13418408,66

Таблица №1 Применение резиновой крошки для модификации битума

Наименование работ	№ сборника	Заработная плата по норме в рублях	К1	К2	Заработная плата с учетом К1, К2	Накладные расходы		Сметная прибыль
						%	Сумма	%	Сумма
Земляные работы	1	839,3	21,56	1	18095,308	105	19000,0734	50	9500,0367
Устройство оснований и покрытий автомобильных дорог	27	6850,42	21,56	1	147695,0552	156	230404,286	95	218884,072
Итого:		7689,72			165790,3632		249404,36		228384,109

Таблица №2 Применение резиновой крошки для модификации битума

№	Наименование работ	Затраты по норме в рублях	К1	К2	Затраты с учетом К1, К2
1	Стоимость материалов	1097692,7	8,32	1	9132803,264
2	Эксплуатация машин и механизмов	73625,23	5,92	1	435861,3616

Таблица №3 Применение резиновой крошки для модификации битума

№ позиции по ФЕР	З/П на ед. изм.	кол-во ед. изм.	Ед. изм.	З/П на весь объем
01-036-03	2,76	8	1000	21,92
01-01-046-03	262,6	1,6	1000	420,16
01-01-001-01	248,26	1,6	1000	397,22
Итого:				839,3

Инструкции по охране труда дорожных рабочих

1. Дорожные рабочие, прошедшие соответствующую подготовку, имеющие профессиональные навыки и не имеющие противопоказаний по возрасту или полу для данной профессии, перед допуском к самостоятельной работе должны пройти:

Ø обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (в течение трудовой деятельности) медицинские осмотры (обследования) для признания годными к выполнению работ в порядке, установленном Минздравом России;

Ø обучение безопасным методам и приемам выполнения работ, инструктаж по охране труда.

2. Дорожные рабочие обязаны соблюдать требования безопасности труда для обеспечения защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов, связанных с характером работы:

Ø движущиеся машины;

Ø повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;

Ø обрушивающиеся горные породы;

Ø повышенный уровень вибрации;

Ø повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны.

3. Для защиты от механических воздействий дорожные рабочие обязаны использовать предоставляемые работодателями бесплатно костюмы хлопчатобумажные, жилеты сигнальные, плащи непромокаемые, ботинки кожаные, рукавицы комбинированные, наколенники брезентовые (на вате), костюмы на утепляющей прокладке и валенки для зимнего периода.

При нахождении на территории стройплощадки дорожные рабочие должны носить защитные каски.

. Находясь на территории строительной (производственной) площадки, в производственных и бытовых помещениях, участках работ и рабочих местах, дорожные рабочие обязаны выполнять правила внутреннего трудового распорядка, принятые в данной организации.

Допуск посторонних лиц, а также работников в нетрезвом состоянии на указанные места запрещается.

. В процессе повседневной деятельности дорожные рабочие должны:

Ø применять в процессе работы средства малой механизации, машины и механизмы по назначению, в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей;

Ø поддерживать порядок на рабочих местах, очищать их от мусора, снега, наледи, не допускать нарушений правил складирования материалов и конструкций;

Ø быть внимательными во время работы и не допускать нарушений требований безопасности труда.

6. Дорожные рабочие обязаны немедленно извещать своего непосредственного или вышестоящего руководителя работ о любой ситуации, угрожающей жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о появлении острого профессионального заболевания (отравления).

Требования безопасности перед началом работы

7. Перед началом работы дорожные рабочие обязаны:

Ø пройти инструктаж на рабочем месте по специфике выполняемых работ;

Ø надеть спецодежду, сигнальный жилет, спецобувь и защитную каску при работе на территории стройплощадки;

Ø получить задание на выполнение работ у бригадира или руководителя работ.

8. После получения задания дорожные рабочие обязаны:

подготовить ограждения, дорожные знаки, сигнальные фонари и устройства безопасности и проверить их исправность;

подобрать инструмент, оснастку и средства защиты, проверив их на соответствие требованиям безопасности;

проверить рабочее место и подходы к нему на соответствие требованиям безопасности.

. Дорожные рабочие не должны приступать к выполнению работы при следующих нарушениях требований безопасности:

Ø неисправностях технологической оснастки, оборудования, средств защиты работающих или инструмента, указанных в инструкциях заводов-изготовителей по их эксплуатации, при которых не допускается их применение;

Ø несвоевременном проведении очередных испытаний (технического осмотра) оборудования, технологической оснастки и инструмента;

Ø недостаточной освещенности рабочих мест и подходов к ним;

Ø отсутствии ограждений и знаков безопасности. Обнаруженные нарушения требований безопасности должны быть устранены собственными силами, а при невозможности сделать это дорожные рабочие обязаны сообщить о них бригадиру или руководителю работ.

10. Во время работы дорожные рабочие обязаны:

Ø ограждать рабочее место защитным ограждением или щитами при изменении его местоположения и обозначать соответствующими дорожными знаками с сигнальным освещением: запрещающими - "Въезд запрещен", "Ограничение скорости"; предупреждающими - "Дорожные работы". Включать сигнальное освещение в темное время суток;

Ø включать светильники для освещения рабочих мест в темное время суток. Светильники должны быть расположены таким образом, чтобы исключалось слепящее действие светового потока.

11. При размещении строительных материалов в местах выполнения работ дорожные рабочие обязаны выполнять следующие требования:

Ø размещать материалы на обочине или обрезе дороги, прилегающих к ремонтируемой или строящейся ее части;

Ø при складировании материалов на обочине дороги на расстоянии 5-10 м против хода движения транспорта установить барьер с предупреждающим знаком, освещаемым в темное время суток;

Ø размещать материалы на обрезе дороги, проходящей по насыпи, допускается не ближе 1 м от бровки насыпи;

Ø сыпучие материалы (песок, щебень, гравий) размещать в компактных объемах с крутизной откосов, соответствующей углу естественного откоса;

Ø бортовые и бордюрные камни, укрепительную плитку, лотки и брусчатку следует складировать в штабели высотой не более 1,2 м.

12. На территории, где ведутся работы, дорожные рабочие обязаны выполнять следующие требования:

Ø переходить дорогу только в установленных для этого местах;

Ø не выходить за установленные ограждения рабочей зоны, на открытую полосу движения транспорта;

Ø не приближаться к двигающимся автомобилям, каткам, скреперам, бульдозерам, погрузчикам, кранам, укладчикам и другим механизмам ближе чем на 5 м;

Ø во время работы находиться вне опасной зоны работы подъемного крана или экскаватора (радиус вылета стрелы плюс 5 м).

13. При выполнении работ в зоне трамвайных путей с полным или частичным закрытием движения трамваев следует выполнять следующие требования:

Ø размещать инструмент, технологическую оснастку или материалы, образующиеся при разборе существующего дорожного покрытия или вновь доставляемые, следует вдоль путей не ближе 1 м от головки рельса.

Ø размещение инструмента, материалов или технологической оснастки между путями, а также на проезжей части дороги, где происходит движение транспорта, не допускается;

Ø находиться при укладке дорожного камня в штабели с одной стороны штабеля;

Ø следить, чтобы при разборке отдельных участков дорожного покрытия из штучных камней с применением ломов расстояние между рабочими было не менее 1,5 м;

Ø при укладке штучных камней на проезжей части следует:

Ø укладывать камни, находясь лицом навстречу движения трамвая, а при его приближении - сойти с полотна пути на правую сторону по ходу движения трамвая;

Ø ограничивать количество камней, предназначенных для укладки в проектное положение, при их размещении между путями. Не допускать возвышения этих камней над головкой рельса более чем на 5 см;

Ø не допускать размещения камней, инструмента и других материалов на проезжей части улицы, где происходит движение транспорта.

14. При вырубке дефектных мест в дорожном покрытии с применением пневматического инструмента и инструмента с электроприводом дорожные рабочие обязаны выполнять следующие требования:

Ø подключать шланги к магистралям сжатого воздуха через вентили, установленные на воздухораспределительных коробках или отводах от магистрали. Подключать шланги в магистраль без вентилей не допускается. Подключать или отсоединять шланги следует только после выключения подачи воздуха посредством вентиля;

Ø следить за тем, чтобы в зоне разлетающихся осколков не находились другие рабочие.

15. При приемке материалов (песка, щебня, гравия и т.п.), доставляемых автосамосвалами для устройства дорожного покрытия, дорожные рабочие обязаны:

Ø находиться во время подъезда автосамосвала на обочине дороги в поле зрения водителя;

Ø подходить к автосамосвалу для его разгрузки только после его остановки и поднятия кузова;

Ø очищать кузов автосамосвала от остатков доставленного материала следует скребками или лопатой с удлиненной рукояткой в положении, стоя на земле.

16. При устройстве и профилировании дорожного основания из песка, пескоцемента, гравия, щебня и других материалов с последующим их уплотнением катками следует:

Ø находиться при укладке материалов с применением машин за пределами опасной зоны, возникающей в местах работы машины;

Ø визирование, отсыпку или снятие лишнего объема материалов (песка, щебня и др.) выполнять только на участках, где закончена работа машинами или во время перерывов в их работе.

17. При укладке бортовых или бордюрных камней вручную дорожные рабочие обязаны:

Ø переносить камни вдвоем или вчетвером с применением предназначенных для этого клещей;

Ø устанавливать камни в проектное положение с применением трамбовки только через деревянную прокладку.

18. Дорожные работы вблизи проезжей части автодорог, железнодорожных путей или на междупутье разрешается производить только при выполнении мероприятий, предусмотренных специальным инструктажем, проводимым при выдаче наряда-допуска на работы в зонах действия опасных производственных факторов.

19. Работа должна быть приостановлена:

Ø при грозе, дожде, а также тумане и снегопаде, ухудшающих видимость в пределах фронта работ;

Ø при нарушении целостности или смещении ограждений, знаков безопасности, а также при дорожно-транспортных происшествиях в зоне работы.

20. По окончании работы дорожные рабочие обязаны:

Ø механизированный инструмент, применяемый во время работы, отключить от электросети или магистрали сжатого воздуха;

Ø инструмент и технологическую оснастку, применяемые во время работы, перенести в места, отведенные для их хранения;

Ø навести порядок на рабочем месте;

Ø сообщить бригадиру или руководителю работ о всех неполадках, возникших во время работы.

Заключение

В дипломной работе произведен анализ применения резиновой крошки, в частности в дорожном строительстве. Показана перспективность ее применения в качестве модификатора дорожных битумов. Показана перспективность механоактивации как способа модификации резиновой крошки.

Рассмотрены основные физико-механические свойства асфальтобетонных смесей.

В экспериментальной части работы приведены результаты физико-механических исследований асфальтобетонных смесей на основе битума, модифицированного резиновой крошкой.

Показано, что применения резиновой крошки дисперсностью 0,5 и 0,25мм в качестве модификатора битума позволяет улучшить основные физико-механические свойства асфальтобетона. Механоактивированная резиновая крошка в качестве модификатора улучшает физико-механические свойства асфальтобетона.

Оптимальные результаты показали смеси, содержащие активированную резиновую крошку дисперсностью 0,75 мм.

На основании проведенного исследования и полученных результатов следует сделать вывод, что применение резиновой крошки приводит к улучшению следующих физико-механических свойств по сравнению с исходным образцом:

· Повышение предела прочности при сжатии до 10 %

· Показатели водонасыщения приемлемы для наших дорожно-климатических условий.

По результатам дипломной работы были сделаны следующие выводы:

. Показано что резиновая крошка является перспективным модификатором вяжущих для асфальтобетона, так как обладает химическим сродством с компонентами битума. Кроме того позволяет решить экологическую проблему утилизации шин.

2. Разработан новый состав асфальтобетонной смеси с применением активированной резиновой крошки фракции 0,75 мм отвечающий всем физико-механическим требованиям для асфальтобетонов.

. Рассчитана конструкция дорожной одежды в соответствии со СНиП 2.05.02-85 (1997) и ОДН 218.046-01, на основе разработанного материала.

. Показана экономическая эффективность разработанного материала, применение которого снижает стоимость материалов на дорожную одежду в 1,02 раза по сравнению со стандартным асфальтобетонном.

Список использованной литературы

1. Методические рекомендации по строительству а/б покрытий с применением дробленной резины, М. 1985, 17 с.

2. Смирнов Н.В., Смирнов Б.М., Булгаков А.П., Использование резиновой крошки в наполнение битума для асфальтового покрытия автодорог. // Новые технологии, 17 с.

. Лебедев А.В. Применение резиновой крошки в асфальтобетоне: дипломная работа, ГОУ ВПО "Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова", 2014, 108 с.

4. Состояния и перспективы развития способов переработки отходов в промышленности РТИ/ М: УНИИТЭнефтехим. 1981.

5. Утилизация покрышек методом пиролиза [Электронный ресурс] - режим доступа: http://www.ntds.ru/statyi/116_piroliz_pokrishek. pdf

6. Пальгунов П.П., Сумаронов М.В. Утилизация промышленных отходов - М: Стройиздат, 1990 - 352 с.

. Макаров А.В. Некоторые аспекты рециклинга изношенных автомобильных покрышек методов пиролиза, 2008 г.12с

. Бобовин Б.Б. Утилизация отходов полимеров. / Учеб. Пособие. М: 1998г.

9. Технология утилизации шин и их восстановления [Электронный ресурс] - режим доступа: http://www.biotecbel.ru/site/site6.html

. Ривин Э.М. Новые направления использования отходов нефтехимии/ М: 1994г.

. Способы и технологии повышения характеристик асфальтобетона с помощью добавок [Электронный ресурс] - режим доступа: http://regdorstroy.com.ua/article/additive.html

. Христофорова А.А. Влияние параметров механоактивации резиновой крошки на важнейшие эксплуатационные свойства бутадиен нитрильной резины В-14: дипломная работа, 2015 г, 47с

. Маткаримов С.Х. Использование вторичных композиционных материалов /Ташкент, 1990

. Пути повышения эффективности использования вторичных полимерных ресурсов. Тезисы докладов 2 всесоюзной конференции. Кишинев, 1989

15. Довгяло В.А., Юркевич О.Р. Композиционные материалы и покрытия на основе дисперсных полимеров. Технологические процессы. - Минск: Наука и техника, 1992. - 256 с.

16. Охлопкова А.А., Адрианова О.А., Попов С.Н. Модификация полимеров ультрадисперсными соединениями. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2013. - 224 с.

. Удалов Ю.П., Германский А.М., Жабреев В.А. и др. Технология неорганических порошковых материалов и покрытий функционального назначения. Учеб. пособ. для хим. - технол. спец. вузов. Под ред Ю.П. Удалова. - СПб., 1999. Объем 20 п. л. с илл.

19. Симионеску К., пера К. Механохимия высокомолекулярных соединений. - М.: Мир, 1987. - 584 с.

. Христофорова А.А. Соколова М.Д. механоактивационный способ обработки измельченных вулканизатов // Химия в интересах устойчивого развития (2015), №4, 438 с

21. Отечественный и зарубежный опыт применения резины в дорожном строительстве [Электронный ресурс] - режим доступа: http://www.bitrack.ru/index. php? p=opit.html

. Пособие по строительству асфальтобетонных покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов, МинТрансСтрой

. Эрик Морис, Износостойкий асфальт с резиновой добавкой доказал свои преимущества в Финиксе // Better Roads Magazin, 2007

. Смирнов Н.В., Смирнов Б.М., Булгаков А.П., Материалы БИТРЭК - эффективное решение экологической проблемы масштабной утилизации отходов резины

. [Электронный ресурс] - режим доступа: http: /www.stoptovik.ru/catalog/road-material/road-materialryazan/bmrk

26. Патент РФ №2123986 Способ получения вяжущего для дорожного строительства

27. http://www.Dom-kmv.ru/tag/rezinovyi/ Научный сайт Евгения Малабова

. ГОСТ 9128-97 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон

. Методические рекомендации по применению составленных вяжущих в покрытиях автомобильных дорог, М. 1980.

. ГОСТ 12801-98 Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства

. ВСН 84-89 Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты

. О.П. Афиногенов, В.Н. Ефименко, С.В. Ефименко Конструирование и расчет дорожных одежд /Кемерово: Кузбассвуиздат, 2008. - 156-216 с;

33. ОДН 218.046-1 Проектирование нежестких дорожных одежд

. СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги

. ГОСТ 11955-82 Битумы нефтяные дорожные жидкие

. ГОСТ 22245-90 Битумы нефтяные дорожные вязкие

. ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ

Материал: Предложения по использованию резиновой крошки для строительства дорог

1.3.2.1 Механоактивация резиновой крошки

1.4 Опыт применения резиновой крошки в дорожном строительстве

1.4.1 Модификация битума резиновой крошкой

Глава 2. Основные параметры и типы асфальтобетонной смеси

2.1 Асфальтобетонные смеси

2.1.1 Технические требования

2.2 Требования к материалам

2.2.1 Требования к наполнителям

2.2.2 Требования к битумам

Глава 3 объекты и методы исследования

3.1 Характеристика исходного сырья

3.1.1 Характеристики резиновой крошки

3.2 Приготовление образцов

3.2.1 Отбор проб и приготовление смесей в лаборатории

3.2.2 Контрольные образцы асфальтобетонных смесей

.2.2.1 Формы и размеры образцов

3.2.2.2 Требования к формам

3.3 Методы определения физико-механических свойств материалов

.3.1 Определение предела прочности при сжатии

3.3.2 Определение предела прочности на растяжение при расколе

3.3.3 Определение средней плотности уплотненного материала

3.3.4 Определение средней плотности минеральной части

3.3.5 Определение истинной плотности минеральной части

.3.6 Определение пористости минеральной части

3.3.7 Определение остаточной пористости

3.3.8 Определение водонасыщения

Глава 4. Разработка состава асфальтобетонной смеси на основе битума с резиновой крошкой

4.1 Изготовление образцов из смесей

4.2 Исследования физико-механических показателей асфальтобетонных образцов

4.3 Обсуждение результатов

Глава 5. Разработка технологии производства модифицированных асфальтобетонов с использованием разработанного материала

5.1 Характеристика дорожно-климатической зоны

5.2 Общие сведения по нормативному расчету конструкции

5.3 Рекомендуемая конструкция дорожной одежды

5.3.1 Расчет конструкции на прочность

5.3.1.1 Расчет по допускаемому упругому прогибу

5.3.1.2 Расчет конструкции по условию сдигоустойчивости в грунте

5.3.1.3 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

5.3.2 Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость

5.4 Технико-экономическое сравнение

5.5 Экономический расчет

Заключение

Список использованной литературы

Смотрите также: