Материал: Расчет состава тяжелого бетона. Проектирование состава дорожного асфальтобетона

Состав асфальтобетона проектируют в четыре этапа:

1) Определение свойств и качества исходных минеральных компонентов и битума, оценка их пригодности для асфальтобетона заданного вида, типа и марки;

2)      Определение состава минеральной части асфальтобетона заданного вида, типа и марки из имеющихся минеральных компонентов;

)        Определение оптимального содержания битума;

)        Уточнение состава асфальтобетона по данным детального изучения его физико-механических свойств.

Исходными компонентами асфальтобетона являются: щебень или гравий, песок, минеральный порошок и битум.

Щебень и гравий

Для асфальтобетонных смесей применяют щебень, полученный дроблением массивных горных пород, валунного камня, крупного гравия и нераспадающихся металлургических шлаков. Содержание зерен лещадной формы в щебне и гравии для смесей типа Б должно быть не более 25% по массе.

Для определения марок щебня (гравия) по дробимости и износу производят их испытание на дробимость в стальном цилиндре и на износ в полочном барабане.

Для проектирования состава асфальтобетона необходимо знать следующие характеристики щебня (гравия):

-   Зерновой состав, определяемый ситовым методом;

-        Среднюю плотность зерен, определяемую методом гидростатического взвешивания.

Песок

Для асфальтобетонных смесей используют природные пески и отсевы дробления. Для проектирования состава асфальтобетона необходимо знать следующие характеристики песка:

-   Зерновой состав, определяемый ситовым методом;

-        Среднюю плотность зерен, определяемую объемометром или пикнометрическим методом.

Минеральный порошок

Минеральный порошок для асфальтобетонных смесей получают тонким измельчением карбонатных пород (известняков, мраморов, доломитов и др.), основных пород (серпентинитов, сиенитов и др.), а также основных металлургических шлаков.

Для повышения качества минерального порошка и асфальтобетона производят активацию порошков путем их размола совместно с активирующей добавкой.

В роли активирующей добавки используют смеси битума с поверхностно-активными веществами (ПАВ), а также каменноугольные смолы и дегти.

Определяют следующие показатели свойств минеральных порошков:

-   Зерновой состав - рассевом на ситах с отверстиями 1,25; 0,63; 0,315; 0,16; 0,071 мм ;

-        Истинную плотность зерен порошка - пикнометрическим методом в воде или керосине (для отходов цементной промышленности);

         Насыпную плотность порошка в уплотненном состоянии - путем уплотнения порошка давлением 40 МПа в специальной пресс-форме;

         Пустотность порошка в уплотненном состоянии Пмп (% объема) вычисляют по результатам определения его истинной плотности  и насыпной плотности в уплотненном состоянии  по формуле:

                                                                                     (16)

Битум

Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют нефтяные дорожные вязкие и жидкие битумы.

Марку вязкого битума, а также класс и марку жидкого битума выбирают в зависимости от вида асфальтобетона, климатических условий района строительства и категории дороги.

Для приготовления смесей, используемых на федеральных дорогах, применяют полимерно-битумные вяжущие и модифицированные битумы по технической документации, согласованной в установленном порядке.

2. Исходные данные

Таблица 8

3. Перевод исходных данных из частных остатков в полные проходы

Щебень. Таблица 9

Песок Таблица 10

Минеральный порошок Таблица 11

4. Определение состава минеральной части асфальтобетона

Зерновой состав минеральной части асфальтобетонной смеси должен соответствовать требованиям ГОСТ 9128-97.

Подбор состава минеральной части начинают с установления нормативных пределов содержания фракций:

-   Крупнее 5 мм (зерен щебня) для смеси типа Б :

40 ≤ Щ1 ≤ 50

-   Мельче 0,071 мм (тонкоизмельченных зерен минерального порошка):

6 ≤ МП1 ≤ 12

Таблица 12. Варианты состава минеральной части

Выбор оптимального варианта состава минеральной части осуществляется в следующем порядке:

1.  Производится расчет каждого варианта минеральной части ( табл. 11 ). Для этого:)   выражают зерновые составы компонентов в виде полных остатков на ситах;

b)      умножают полные остатки каждого компонента на его содержание в смеси;)         складывают полученные полные остатки всех компонентов на каждом сите;)         вычисляют полные проходы через сита вычитанием из 100 % каждого суммарного полного остатка на данном сите ( табл. 9 );

2.  Сопоставляют полученные зерновые остатки каждого варианта с требуемыми пределами содержания фракций и наносят графическое изображение кривых зернового состава на графики соответствующих предельных кривых ( рис. 4 );

3.      Отбрасывают те варианты состава, которые не укладываются в область, ограниченную данными предельными кривыми;

.        Для каждого из оставшихся вариантов состава минеральной части экспериментально определяют межзерновую пустотность смеси в насыпном состоянии;

.        В качестве оптимального выбирается тот вариант состава минеральной части, который имеет наименьшую пустотность и, следовательно, удовлетворяет двум условиям: прохождение кривой зернового состава в заданной области и наибольшая плотность (наименьшая пустотность).

Таблица 13

Из всех 9 составов выбираем состав №5 так как кривые на графике вписываются в требования ГОСТа.

5. Определение оптимального содержания битума в асфальтобетоне

Содержание битума в асфальтобетоне выражается в % от массы минеральной части, т.е. сверх 100 % минеральной части. Для определения оптимального содержания битума готовят пробную асфальтобетоне смесь выбранного зернового состава с заведомо пониженным содержанием битума в расчете на изготовление 3-х образцов;

Таблица 12. Расход минеральной части и битума для пробной смеси

Из приготовленной смеси формуют 3 образца в соответствии с требованиями стандарта и гидростатическим взвешиванием определяют их фактическую среднюю плотность ρабmф, кг/м3;

Вычисляют насыпную плотность минеральной части в образцах ρмчн, кг/м3 по формуле:

                                                                               (17)

где Б - содержание битума, % массы минеральной части.

Среднюю плотность минеральной части ρмчm, кг/м3 вычисляют по формуле:

                                                                                     (18)

где Щ, П, МП - содержание соответственно щебня, песка и минерального порошка, % массы минеральной части;

 - средняя плотность зерен соответственно щебня и песка, кг/м3;

ρмп - истинная плотность минерального порошка, кг/м3.

Межзерновую пустотность минеральной части в образцах Рмч, % объема, вычисляют по формуле:

                                                                              (19)

Рассчитывают содержание битума Б, % массы, по формуле:

                                                                               (20)

где ρб - истинная плотность битума, кг/м3.

Снова готовят асфальтобетонную смесь в расчете на формование 3-х образцов. Расход минеральной части принимают по табл. 12, битума - в соответствии с расчетом по формуле (20). Остальные действия повторяют. Кроме того, определяют: