ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА АСФАЛЬТОБЕТОНА




ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Лабораторная работа по теме: «Подбор гранулометрического состава асфальтобетонной смеси».

Выполнил:

ст. гр. АД 1-14

Шашлов Н.А.

Проверил: ст. п.

Гофман Д. И.

Волгоград 2016 г.


ВВЕДЕНИЕ

Изучение данного цикла лабораторных работ позволит приобрести на-выки проектирования, подбора, испытания асфальтобетона, ориентироваться в его свойствах, а значит, технически грамотно подходить к его применению встроительстве.

 

1. Ознакомление с темой и рассевкомпонентов.

2. Расчетсоставаасфальтобетоннойсмеси.

3. Приготовление асфальтобетона и формованиеобразцов.

4. Испытаниеасфальтобетона.

5. Испытаниеасфальтобетона.

6. Заключительное по теме. Занятия проводятся поподгруппам.

 

Цель работы: Изучить общепринятый метод расчета и подбора состава ас- фальтобетона.


ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Асфальтобетон-это искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной смеси минеральных ма-териалов: щебня или гравия, песка, минерального порошка и битума.

 

1.1. Классификация (согласноГОСТу9128-97)

Асфальтобетонные смеси подразделяются по преобладающему виду заполнителя: щебеночные, гравийные, песчаные.

В зависимости от вязкости битума и условий приготовления их подраз-деляют на следующие виды:

горячие - приготовленные на вязких битумах, применяются непосред- ственно после изготовления с температурой не ниже 120 градусов С;

холодные - приготовлены на жидких битумах, подвержены длительно-му хранению, применяются с температурой не ниже 5 градусов С.

Горячие смеси подразделяются в зависимости от наибольшего размера зерен:

крупнозернистые - с зернами до 40мм; мелкозернистые - с зернами до 20 мм; песчаные - с зернами до 5 мм.

Холодные смеси подразделяют только на мелкозернистые и песчаные. Горячие асфальтобетонные смеси подразделяют в зависимости от показате- лей остаточной пористости:

высокоплотные – остаточная пористость 1-2,5%; плотные - остаточная пористость 2,5-5%; пористые - остаточная пористость 5-10%; высокопористые - остаточная пористость 10-18%.

Плотные и высокоплотные применяют в верхнем слое покрытия, по-ристые - в нижнем слое и в основании покрытия.


Асфальтобетоны из холодных смесей должны иметь остаточную по-ристость от 6 до 10%.

Асфальтобетонные смеси в зависимости от содержания щебня или гра- вия и песчаные смеси в зависимости от вида песка подразделяют на типы, указанные в таблице 1.1.

Таблица 1.1

 

Типысмесей   Количество щебня (гравия), % по массе   Видпеска
Горячие и теп-лые для полно- го а/б Хо- лодные
А - Св. 50 до 60 включ. щебня -
Б Бх Св. 40 до 50 включ. щебня или гравия -
В Вх Св. 30 до 40 включ. щебня или гравия -
Г Гх - Дробленый с содержанием природного не более 30%
Д Дх - Природный с содержани- ем дробленого не менее 30%

 

В зависимости от технических показателей асфальтобетоны подразде-ляются:


Горячие:

Плотные и высокоплотные:

- тип А – на две марки:1 иII;

- типы Б и Г – на три марки: 1, II и III;

- тип В и Д – на две марки: II и III. Пористые ивысокопористые:

- на марки I иII.


Холодные:

- тип Бх и Вх – на две марки: I иII;

- тип Гх – только марка I иII;

- тип Дх – только маркаII.


 

 

1.2. Техническиетребования

Показателифизико-механическихсвойств плотныхасфальтобетонов из горячих асфальтобетонных смесей в зависимости от марки смесей и до-


рожно-климатической зоны эксплуатации должны соответствовать требова-ниям, приведенным в таблице 1.2.

  Наименованиепоказателей Нормы асфальтобетонов из смесей марок
I II III
Длядорожно-климатическихзон
  I   II, III   IV,V   I II, III IV, V   I II, III IV, V
                   
1. Прочность при сжатие, МПа при температурах а) 20 оС, не менее для всех типов   2,5   2,5   2,5   2,2   2,2   2,2   2,0   2,0   2,0
б) 50 оС, неменеедля: 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
в) 0 оС, не более для всех типов                  
2. Водостойкость а/б, не менее: а) при кратковременном водонасыщении: -плотных -высокоплотных; б) при длительном водона-сыщении: -плотных -высокоплотных     0,95 0,95     0,90 0,95     0,90 0,95     0,85 0,90     0,85 0,90     0,75 0,85     0,90 -     0,85 -     0,85 -     0,75 -     0,8 -     0,7 -     0,85 -     0,75 -     0,75 -     0,65 -     0,7 -     0,6 -
3. Водонасыщение, % по объему для: -высокоплотных а/б:   Для всех марок от 1,0 до 2,5
Плотныетипов: А Для всех марок от 2,0 до 5,0
                       

 

Таблица 1.2 Показатели физико-механических свойств плотных асфальтобетонов


Продолжениетабл. 1.2.

 

Б, В и Г Для всех марок от 1,5 до 4,0
Д Для всех марок от 1,0 до 4,0
4. Пористость минеральной части а/б, %, не более: - высокоплотных; - плотныхтипов: А иБ В, Г и Д - пористых - высокопористыхщебе- ночных - высокопористыхпесча- ных     Длявсехмарок 16   Для всех марок 19 Для всех марок 22 Для всех марок 23 Для всех марок 24 Для всех марок 28

 

Примечание: Дополнительно при подборе составов асфальтобетонных смесей определяют сдвигоустойчивость и трещиностойкость, при этом нор- мы по указанным показателям должны быть приведены в проектной доку- ментации на строительство покрытий, исходя из конкретных условий экс- плуатации.

Зерновые составы минеральной части горячих и теплых смесей долж-ны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1.3 (согласно ГОСТу 9128-97).


Таблица 1.3

 

 

Нормативные зерновые составы минеральной части горячих и теплых смесей для плотных асфальтобетонов,применяемых в верхних слоях покрытия, ГОСТ9128-97

 

  Горячие: Плотныетипов:   Массовая доля, %, зерен минерального материала мельче данных размеров, мм. Содержаниебитумав % от минеральнойчасти
        2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071
  Непрерывныезерновыесоставы
  А   90-100   75-100 62-100 40-50   28-38 20-28   14-20   10-16   6-12   4-10   4.5-6.0
  Б   90-100   80-100 70-100 50-60   38-48 28-37   20-28   14-22   10-16   6-12   5.0-6.5
  В   90-100   85-100 75-100 60-70   48-60 37-50   28-40   20-30   13-20   8-14   6.0-7.0
  Г   -   - - 80-100   65-82 45-65   30-50   20-36   15-25   8-16   6.0-9.0
  Д   -   - - 80-100   60-93 45-85   30-75   20-55   25-33   10-16   6.0-9.0
Прерывистыезерновыесоставы
  А 90-100 75-85 62-70   40-50   28-50 20-50   14-50   10-28   6-16   4-10   4.5-6.0
  Б 90-100 80-90 70-77   50-60   38-60 28-60   20-60   14-34   10-20   6-12   5.0-6.5
                           

1.3 Требования к материалам. А. Битум

Для приготовления смесей следует применять битумы вязкие отве- чающим требованиям ГОСТ 22245, жидкие - ГОСТ 11955.

Б. Щебень и гравий

Для приготовления смесей следует применять щебень из естественного камня, получаемый дроблением горных пород, а также щебень и гравий из металлургических шлаков, отвечающих требованиям ГОСТ 8267 и ГОСТ 3344.

В. Песок

Для приготовления смесей следует применять природные и дробленые пески, отвечающие требованиям ГОСТ 8736. Допускается применять отсевы продуктов дробления горных пород.

Г. Песчано-гравийная смесь.

Для приготовления смесей следует применять песчано-гравийные сме- си, отвечающие требованиям ГОСТа 23735.

Д. Минеральный порошок

Для приготовления смесей следует применять активированные и неак-тивированные минеральные порошки, отвечающие требованиям ГОСТа 16557.


ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА АСФАЛЬТОБЕТОНА

Проектирование состава асфальтобетона заключается в выборе рацио-нального соотношения между составляющими компонентами смеси для обеспечения требуемой плотности минерального состава и получения ас- фальтобетона с заданными техническими свойствами.

Известно несколько методов проектирования состава асфальтобетона: а) метод проф.П.В.Сахарова;

б) метод проектирования по модулю насыщения (проф.М.Дюрье);

в) метод проектирования по заданным эксплуатационным условиям рабо- ты покрытия (проф.И.А.Рыбьева);

г) метод проектирования по предельным кривым плотных смесей, разра-ботанный в СоюзДорНИИ (проф.Н.И.Иванов).

В настоящее время наиболее широкое практическое распростране-ние получил метод расчета по предельным кривым плотных смесей – метод СоюзДорНИИ, который и рассматривается в данных методических указани- ях.

 

2.1. Проектирование асфальтобетонной смеси по методуСоюзДорНИИ

 

Проектирование по рассматриваемому методу ведут в следующей по-следовательности.

1. Исходныеданные

Выдается задание на проектирование, в котором должны быть указаны: характеристики исходных материалов: вид асфальтобетона, марка асфальто- бетонной смеси и ее тип, а также плотность, крупность, назначение и конст- руктивный слой. Запроектированный состав должен быть экономичным и предусматривать использование местных строительных материалов.


2. Расчет и подбор состава асфальтобетонной смеси ведут по предель-ным кривым плотных смесей, который выполняют в следующемпорядке:

Определяют зерновой состав по гранулометрии минеральных мате- риалов: (щебень, песок, высевки, минеральный порошок) - все мате- риалы должны удовлетворять ГОСТу9128-97;

Рассчитывают соотношение между составляющими минеральными компонентами; определяют их гранулометрию в смеси, полученный зерновой состав сравнивают с нормативным зерновым составом, ре-комендуемым по ГОСТу (табл.1.3).

Если подобранный состав будет в пределах, указанных в таблице для данного типа смеси, то расчет минеральных материалов считают правиль- ным. В противном случае следует изменить соотношение между составляю-щими материалами и сделать перерасчет по фракциям. Если подобрать тре-буемый зерновой состав не удается, необходимо взять исходные заполнители с другим зерновым составом.

3. Готовят пробные образцы с расчетным соотношением минеральных компонентов и различным количеством битумного вяжущего. Обычно гото-вят три состава: один-с расходом битума по рекомендации ГОСТа (табл. 1.3), два других отличаются от рекомендуемого в большую или меньшую сторону на 10-15%. Образцы асфальтобетона, изготовленные по методике, подверга- ют испытанию. Из нескольких вариантов выбирают тот состав, который при испытаниях показал лучшие результаты. В данной лабораторной работе го-товится только один расчетныйсостав.

4. Из подобранного состава готовят контрольные образцы и подверга- ют их всем испытаниям согласно ГОСТу 12801. Физико-механические пока-затели должны соответствовать требованиям, указанным в таблице1.2


2.1.1. Порядокрасчетасоставаасфальтобетона

Исходя из проектной категории автодороги и дорожно-климатической зоны строительства, определяют тип и марку асфальтобетона, далее опреде-ляют марку битума, рекомендуемую для данной смеси. На основе обосно- ванного выбора типа и марки асфальтобетона проводится расчет состава.

Ниже приводится расчет состава для плотного асфальтобетона типаВ марки II верхнего слоя покрытия.

Перед расчетом проводят анализ зернового состава минеральных мате- риалов рассевом всех компонентов через набор стандартных сит: 20; 15; 10; 5; 2.5; 1.25; 0.63; 0.315; 0.14; 0.071. Для проведения ситового анализа берут: щебня 10 кг, песка 1 кг, минерального порошка 50кг.

После рассева и расчета полных и частных остатков результаты заносят в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

 

 

Наиме- нованиемате- риалов   Остаткина си- тах, %   Размеры отверстий сит, мм
        2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071
Щебень ЧастныеПолные 2,6 2,6 23,3 25,9 40,5 66,4 31,9 98,3 1,7 - - - - -
Высевки ЧастныеПолные - - - - - - 7,8 7,8 30,7 38,5 8,6 47,1 15,2 62,3 12,3 74,6 14,1 88,7 11,3
Песок ЧастныеПолные - - - - - - - -   2,8 5,8 17,2 23,0 33,6 56,6 33,2 89,8 10,2
Мине- ральныйпорошок ЧастныеПолные - - - - - - - - - - - - - -      
В том числе минерального порошка мельче 0.071 мм = 90%

 

Здесь приведен рассев для минеральных компонентов: щебня сиенитового, песка речного, минерального порошка из известняковых пород, высевок из отходов дробления горных пород.

Расчет зернового состава проводится на основании нормативных зер- новых составов (табл. 1.3). Данные, соответствующие проектируемому типу


асфальтобетона, заносят в таблицу 2.2. На основании нормативных данных определяют полные остатки и средние значения полных остатков, которые также записываются в таблицу 2.2

Таблица 2.2 Нормативный зерновой состав минеральной части для

Асфальтобетонной смеси типаВ

 

Показатели Размеры сит, мм
        2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 0,071
Количество частиц, прошед-ших через сито, % 90- 85- 75- 60- 48-60 37-50 28-40 20-30 13-20 8-14
Полныеостатки, % 10-0 15-0 25-0 40-30 40-52 50-63 60-72 70-80 80-87 86-92
Средниеполныеос- татки, %   7,5 12,5     56,5     83,5  

 

Далее проводим расчет процентного содержания всех компонентов в асфальтобетонной смеси и соответственно полных остатков на стандартных ситах в %, который принесет данный компонент в смеси, затем определяем суммарные полные остатки в % на каждом сите для смеси всех минеральных компонентов и сравниваем их с нормативными полными остатками, приве- денными в таблице 2.2.

 

2.1.2. Расчет содержания минеральных компонентов васфальтобетоне

 

 

А. Расчет содержания щебня

Расчет начинают с определения содержания щебня в смеси, используя результаты просеивания (табл.2.1) и нормативные составы, рекомендуемые по ГОСТам (табл. 2.2).

Количество щебня вычисляют из условия, что в подбираемой смеси, щебня, т.е. зерен, размером крупнее 5 мм, должно быть 35,0% (табл. 2.2), а в


100 вес.частях нашего щебня фракций, крупнее 5 мм, содержится 98,3% (табл. 2.1).

Из пропорции находим содержание щебня

100 / 98,3 = Щ / 30,0,

Щ=100 х 30,0 / 98,3 = 30,6%.

Вычисляют содержание каждой фракции в смеси каменных материалов в соответствии с его гранулометрическим составом (табл. 2.1) по формуле

 

Щi= Щ Аi/ 100%,

где Щ- расчетное количество щебня (в нашемпримере35,6%); Аi-полный остаток на соответствующем сите (i-номерсита).

Результаты записываются в таблицу 2.3

Таблица 2.3

 

Размерысит, мм         2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0.071
Полныеос- татки % 29,02 22,23 10,08 0,51            

 

Б. Расчетсодержанияминеральногопорошка

Количество наиболее мелкой фракции минерального порошка опреде-ляют по содержанию частиц мельче 0.071 мм. В нашем примере количество частиц, прошедших через сито 0,071 составило 90%.

В соответствии с ГОСТом 9188 рекомендуемое количество минераль-ного порошка равно 9% (100%-91% из табл. 2.2).

Содержание минерального порошка (МП) при расчете заданной смеси определяют из соотношения

 

100 / 90 = МП / 9,

МП = 100 х 9 / 90 = 10%.


 

Аналогично расчету для щебня определяют полные остатки в процен-тах для каждой фракции минерального порошка и заносят в таблицу 2.4.

 

Таблица 2.4

 

Размерысит, мм 0.315 0.14 0.071
Полныеостатки 9,9 9,5 8,5

 

В. Расчет содержания песка и высевок

Содержание песка вычисляют как разность между общим количеством смеси (100%) и суммарным содержанием щебня и минерального порошка.

В моем примере содержание песка составляет 100 – (35 + 10) = 55%.

Если кроме песка используются и высевки (отходы от дробления), то соотношение между высевками и песком может быть принято с учетом эко-номического фактора (стоимости песка и высевок) и необходимости обеспе- чить рекомендуемый зерновой состав смеси. Если песок мелкий, а высевки содержат много крупных фракций, то увеличивают содержание высевок. В моём варианте принимаем содержание высевок-35%, песка-20% и также высчитываем полные остатки на каждом сите.

Результаты сводим в таблицу 2.5

Размерысит, мм         2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,071
Песка 6,0 6,0 6,0 6,0 5,8 5,7 4,6 2,6 0,6 0,0
Вы- севок 54,0 54,0 54,0 49,8 33,2 28,6 20,4 13,7 6,1 0,0

Таблица 2.5 Расчетные полные остатки на ситах для песка и высевок


Все расчетные данные сводим в общую табл. 2.6.

Таблица 2.6

  Наименова- ниемате- риалов Необ- ходи- мое коли- чест- во, % Размерыотверстийсит, мм
Полныеостаткинаситах, %
        2,5 1,255 0,63 0,315 0,14 0,071
                 
Щебень   29,22 22,23 10,08 0,51            
Высевки   6,0 6,0     5,8 5,7 4,6 2,6 0,6 0,0
Песок   10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 9,9 9,5 8,5
Мин. пор.   54,0 54,0 54,0 49,8 33,2 28,6 20,4 13,7 6,1 0,0
Сумма пол-ныхостат- ков, %   99,2 92,2 80,1 66,3 49,0 44,2 35,0 26,2 16,2 8,5
Рекомен- дуемые пределы полных ос- татков, %   0-10 0-15   0-25   30-40   40-52   50-63   60-72   70-80   80-87   86-92
Отклонение от рекомен- дуемых пределов, % -   - - - - - - - - -

 

Г. Корректировкаподбираемойсмеси

Если подобранный состав оказывается в пределах нормативных требо-ваний, то расчет минеральных минералов считают правильным. В против- ном случае изменяют соотношение между составляющими компонентами и делают перерасчет по фракциям или берут материалы с другой грануломет- рией.

Вывод: Испытание образцов асфальтобетонной смеси на основе подобранного гранулометрического состава и вяжущего (Битум БНД 60/90)в количестве 6,5%

по массе.

Физико-механические свойства асфальтобетона соответствуют требованиям пунктов 4.1.9 и 4.1.10 ГОСТа 9128-2013 предъявляемого к плотному асфальтобетону тип В марка III.


Ориентировочное количество смеси принимают, исходя из таблицы 10. Размер образцов выбирают в зависимости от максимальной крупности зерен минеральной части асфальтобетонной смеси.

Если высота образцов выходит за пределы указанных в таблице 2.7 до- пусков, то расход смеси на образец изменяют пропорционально отношению необходимой высоты к фактически полученной.

Таблица 2.7 Нормативные сведения для изготовления образцов-цилиндров

  Видиспытаний Макси-мальный размер зе- рен   Размерыобразцов Ориентиро-вочное коли- чество смеси на образец
Испытание на прочность при сжатии (в сухом и водонасыщенном состоянии)   20,10,15   50,5   71,4   101,0 50,5 + 1,0   71,5 + 1,5   101,0 + 2,0 220-240   625-630   180-1950
         

 

Количество смеси подсчитывают по наибольшему расходу на образец, например:

240 х 15 = 3600 (кг).

Количество всех компонентов определяют в зависимости от всей массы по их процентному содержанию:

Щебень 3600 х 0,489=1760(г);

Высевки 3600 х 0,10=360(г);

Песок 3600 х 0,311=1120(г);

Минеральный

порошок 3600 х 0,10=360(г);

Битум 3600 х 0,06=216(г).


Расход битума определяется расчетом по заданной толщине битумной пленки или согласно данным, приведенным в таблице 1.4.

Щебень, песок, минеральный порошок должны быть предварительно высушены, а битум обезвожен.

Подготовительные материалы перемешивают, нагревают до темпера- туры, указанной в таблице 2.7, и добавляют требуемое количество нагретого в отдельной емкостибитума.

Смесь тщательно перемешивают вручную или в лабораторной мешалке до тех пор, пока все зерна минерального материала не будут покрыты равно- мерно битумом.

 

Б. Изготовление образцов асфальтобетона

Формы перед заполнением асфальтобетонной смесью нагревают до температуры 60-100 градусов. Форму с вставленным нижним вкладышем, наполняют смесью через металлическую воронку.

Смесь равномерно распределяют в форме штыковым ножом или шпа-телем, вставляют верхний вкладыш и устанавливают на плиту пресса так, чтобы нижний вкладыш выступал из формы на 1,5 +2,0 см. (для обеспечения двухстороннего приложения нагрузки). Устанавливают нагрузку на прессе 400х10 МПа (400 кг/см2) и выдерживают образцы под давлением 3 мин. За- тем образец извлекают из формы (образцы с дефектами бракуют).

Перед изготовлением контрольной партии образцов уточняют количе-ство смеси, необходимой на один образец, в зависимости от ее уплотняемо- сти плотности материалов. Для этого готовят пробный образец. Навеску (m) в граммах, требуемую для получения образца соответствующей высоты, оп-ределяют поформуле

 

m = m0 h / h0


где: m0- масса пробного образца, г;

h- требуемая высота образца, мм; h0- высота пробного образца, мм.

 

До испытаний образцы из асфальтобетонных смесей выдерживают при температуре +20 + 2 градуса в течение 12-42 часов.

Таблица 2.7

Условияприготовленияобразцов

 

  Наименованиематериалов Температура нагрева, оС, в зависимости от показателей вяжущего
Глубина проникания иглы при 25оС, 0,1 мм Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм, с
40-60 61-90 91-130 131-200 201-300 70-130 131-200
Минеральныематериалы 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
Способ уплотнения и нагруз- ка при изготовлении образцов из а/б смесей: асфальтобетонные смеси с со- держанием щебня до35%   асфальтобетонные смеси с со- держанием щебня более 35%   Уплотнение прессованием под давлением 40 МПа (400 кгс/см2).   Уплотнение вибрированием с пригрузом 0,3х10 МПа (0,3 кгс/см2) с доуплотнением прессованием под давлением 20 МПа (200 кгс/см2)



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-04 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: