Расчет состава асфальтобетонной смеси





Расчет заключается в подборе рационального соотношения между составляющими асфальтобетонную смесь материалами.

Широкое распространение получил метод расчета по кривым плотных смесей. Наибольшая прочность асфальтобетона достигается при максимальной плотности минерального остова, оптимального количества битума и минерального порошка.

Между зерновым составом минерального материала и плотностью существует прямая зависимость. Оптимальными будут составы, содержащие зерна различного размера, диаметры которых уменьшаются в два раза.

(6.6.1)

где d1 - наибольший диаметр зерна, устанавливаемый в зависимости от типа смеси;

d2 - наименьший диаметр зерна, соответствующий пылеватой фракции, и минерального порошка (0,004...0,005 мм).

Размеры зерен, согласно предыдущему уровню

(6.6.2)

Число размеров определяют по формуле

(6.6.3)

Число фракций п на единицу меньше числа размеров т

(6.6.4)

Соотношение соседних фракций по массе

(6.6.5)

где К - коэффициент сбега.

Величина, показывающая, во сколько раз количество последующей фракции меньше предыдущей, называется коэффициентом сбега. Наиболее плотная смесь получается при коэффициенте сбега 0,8, но такую смесь трудно подобрать, поэтому, по предложению Н.Н. Иванова, коэффициент сбега К принят от 0,7 до 0,9.

Зная размеры фракций, их количество и принятый коэффициент сбега (например 0,7), составляют уравнения такого вида:

Фракции Массовое количество
d1 у 1
d2 у 2 = у 1к
d3 у 3 = у2к = у1к 2
   
d n у n = у n -1к = у1к n -1

Сумма всех фракций (по массе) равна 100 %, то есть:

у 1 + у 1 к + у 1 к 2 + у 1 к 3 +...+ у 1 к n -1 = 100 (6.6.6)

или

у 1 (1 + к + к2 + к3 +... + к n -1 ) = 100 (6.6.7)

В скобках указана сумма геометрической прогрессии и, следовательно, количество первой фракции в смеси

(6.6.8)

Аналогично определяем процентное содержание первой фракции у 1, для коэффициента сбега к = 0,9. Зная количество первой фракции у 1, легко определитьу2, у3 и так далее.

На основании полученных данных строят предельные кривые, соответствующие принятым коэффициентам сбега. Составы, рассчитанные по коэффициенту сбега 0,9, содержат повышенное количество минерального порошка, а при к < 0,7 - уменьшенное количество минерального порошка.

Кривая зернового состава рассчитываемой смеси должна располагаться между предельными кривыми (рис. 6.6.1).

Рис. 6.6.1. Зерновые составы:
А - мелкозернистой асфальтобетонной смеси с непрерывной гранулометрией типов А, Б, В; Б - минеральной части песчаных смесей типов Г и Д

Высокие эксплуатационные показатели дают смеси с повышенным содержанием щебня и уменьшенным содержанием минерального порошка. Предпочтение следует отдавать смесям с коэффициентом сбега 0,70...0,80.

В случае невозможности расчета плотной минеральной смеси по предельным кривым (отсутствие крупнозернистых песков и невозможности их замены высевными) необходимая плотность может быть подобрана по принципу прерывистой гранулометрии. Смеси с прерывистой гранулометрией более сдвигоустойчивы за счет жесткого каркаса.

Для определения расхода битума формуют пробные образцы из смеси с заведомо малым содержанием битума, затем определяют объем пустот в минеральном остове

(6.6.9)

где g - объемная масса асфальтобетонного образца;

Бпр - содержание битума в пробной смеси, %;

rм - средняя плотность минерального материала:

(6.6.10)

где ущ, уп , умп - содержание щебня, песка, минерального порошка в % по массе;

r щ, r п , r мп - плотность щебня, песка, минерального порошка.

Расчетная формула для определения оптимального содержания битума будет иметь вид

(6.6.11)

где r б - плотность битума;

j - коэффициент заполнения пустот минеральной смеси битумом, зависящий от заданной остаточной пористости

(6.6.12)

где По - пористость минерального остова асфальтобетона, % объема;

П - заданная остаточная пористость асфальтобетона при 20°С, % объема.

Холодный асфальтобетон

Состав холодного асфальтобетона можно рассчитать по типовым составам или по методике, применяемой для расчета горячих смесей, с обязательной проверкой физико-механических свойств в лаборатории. Количество жидкого битума снижают на 10...15 % против оптимального, чтобы уменьшить слеживаемость.

Характерной чертой холодного асфальтобетона, отличающей его от горячего, является способность оставаться длительное время после приготовления в рыхлом состоянии. Эта способность холодных асфальтобетонных смесей объясняется наличием тонкой битумной пленки на минеральных зернах, вследствие чего микроструктурные связи в смеси настолько слабы, что небольшое усилие приводит к их разрушению. Поэтому приготовленные смеси под действием собственной массы при хранении в штабелях и транспортировке не слеживаются. Смеси в течение длительного времени (до 12 месяцев) остаются в рыхлом состоянии. Их сравнительно легко можно перегружать в транспортные средства и распределять тонким слоем при устройстве дорожных покрытий.

Зерновые составы холодных асфальтобетонных смесей отличаются от составов горячих смесей в сторону повышенного содержания минерального порошка (до 20 %) - частиц мельче 0,071 мм и пониженного содержания щебня (до 50 %). Повышенное количество минерального порошка вызвано применением жидкого битума, требующего для структурообразования большего количества порошка, а при содержании щебня более 50 % ухудшаются условия формирования покрытия. Наибольший размер зерен в холодном асфальтобетоне составляет 20 мм. Более крупный щебень ухудшает условия формирования покрытия.

В качестве крупной составляющей для холодного асфальтобетона используют щебень, получаемый дроблением скальных горных пород и металлургических шлаков. Эти материалы должны обладать прочностью при сжатии не менее 80 МПа, а для II марки асфальтобетона - не ниже 60 МПа.

Для приготовления холодного асфальтобетона применяют такой же минеральный порошок и песок, что и для горячих смесей.

Жидкие битумы должны иметь вязкость в пределах что соответствует маркам СГ 70/130, МГ 70/130. Вязкость и класс битума выбирают с учетом предполагаемого срока хранения смеси на складах, температуры воздуха при хранении и применении, а также качества минеральных материалов. Холодные асфальтобетонные смеси используют для устройства дорожных покрытий при интенсивности движения до 2000 автомобилей в сутки.

Литой асфальтобетон

Литой асфальтобетон представляет собой специально запроектированную смесь щебня, песка, минерального порошка и вязкого битума, приготовленную и уложенную в горячем состоянии без дополнительного уплотнения. От горячего асфальтобетона литой отличается большим содержанием минерального порошка и битума, технологией приготовления и методом укладки. Литой асфальтобетон применяют в качестве дорожного покрытия на автомобильных дорогах, на проезжей части мостов, а также для устройства полов в производственных зданиях. Ремонтные работы с использованием литых смесей можно выполнять при температуре воздуха до -10°С. Особенностью производства работ является необходимость непрерывного перемешивания литой смеси при ее транспортировке к месту укладки.

Для приготовления литого асфальтобетона применяют щебень (крупностью до 40 мм), природный или дробленый песок. Щебень, высевки и песок должны быть высокосортными, как и для обычного горячего асфальтобетона. В качестве вяжущего применяют битумы БНД 40/60. В соответствии с ТУ 400-24-158-89 литые смеси подразделяют на пять типов (табл. 6.6.11).

Таблица 6.6.11

Классификация литых асфальтобетонных смесей

Основные классификационные особенности смеси Назначение смеси
тип смеси максимальный размер щебня, мм массовая доля, % битум, минеральный порошок
зерен более 5 мм асфальтовяжущего вещества
I II III 45...55 35...50 45...65 25...30 20...25 15...20 0,35...0,45 0,40...0,55 0,50...0,65 Новое строительство, капитальный ремонт проезжей части
IV - 17...23 0,40...0,65 Покрытие тротуаров
V 35...50 22...28 0,55...0,75 Текущий ремонт дорожных покрытий

К положительным свойствам литого асфальтобетона относят долговечность, небольшие затраты работы на уплотнение, водонепроницаемость. При реконструкции дороги существующее покрытие из литого асфальтобетона может быть снова использовано в полном объеме и почти без добавления новых материалов.

Дегтебетон

Дегтебетон в зависимости от вязкости дегтя и температуры смесей при укладке подразделяют на горячий и холодный. По физико-механическим свойствам дегтебетон уступает асфальтобетону, так как обладает меньшей прочностью и теплоустойчивостью.

Дегтебетон в зависимости от вида каменного материала подразделяют на щебеночный, гравийный и песчаный. Для приготовления дегтебетона применяют те же минеральные материалы, что и для асфальтобетона, требования к ним аналогичные. В качестве вяжущего применяют дорожный каменноугольный деготь: для горячего дегтебетона - Д-6, для холодного - Д-4 и Д-5. Дегти применяют как промышленного изготовления, так и приготовленные непосредственно на асфальтобетонном заводе путем окисления или смешения песка с разжижителем (антраценовым маслом, каменноугольной смолой и др.).

Расчет состава дегтебетона может быть выполнен так же, как и асфальтобетона, при этом основное внимание должно быть обращено на тщательный подбор количества дегтя, так как небольшое отклонение содержания его в смеси заметно влияет на свойства дегтебетона.

Для приготовления горячего дегтебетона применяют дегти с вязкостью, значительно меньшей, чем вязкость битума для соответствующего вида асфальтобетона. Пониженная вязкость дегтя обуславливает ослабление внутренних структурных связей, что может быть компенсировано повышением внутреннего трения минеральной части. Для этого необходимо применять каменные материалы с зернами угловатой формы и шероховатой поверхностью, а также заменять часть или весь природный песок с окатанными зернами на высевки. Для приготовления дегтебетонных смесей можно применять щебень из более кислых пород (кварцевые песчаники, богатые кварцем граниты и др.).

Плотный дегтебетон применяют для устройства покрытий на дорогах II... IV категорий. По санитарно-гигиеническим условиям устройство верхних слоев покрытий из дегтебетона разрешено только вне населенных пунктов. При приготовлении дегтебетонных смесей необходимо соблюдать специальные правила техники безопасности.

Дегтебетонную смесь приготавливают в асфальтобетонных установках с мешалками принудительного действия. Вследствие пониженной вязкости дегтя обволакивание им зерен минерального материала протекает лучше, чем при применении битумов, в результате чего сокращается время для смешения материалов. По этой же причине облегчается уплотнение смесей при устройстве покрытий. Коэффициент уплотнения, представляющий собой отношение толщины слоя уложенной смеси до уплотнения к толщине уплотненного покрытия, может быть равным 1,3...1,4.

При производстве дегтебетонной смеси необходимо строго соблюдать установленный температурный режим, так как деготь более чувствителен к изменению температуры, чем битум (табл. 6.6.12).

Таблица 6.6.12

Температурный режим при приготовлении и укладке дегтебетона

Вид смеси Марка дегтя Температура, ° С
минерального материала дегтя смеси укладки смеси
Горячая Д-5 95...100 80...90 90...100 70...90
  Д-6 100...115 80...100 100...110 75...95
Холодная Д-4 Д-5 80...95 70...90 80...95 более 5 ° С весной и более 10 ° С осенью

По физико-механическим свойствам дегтебетон уступает асфальтобетону: он обладает меньшей прочностью, теплостойкостью. Но при этом отличается повышенной износостойкостью. Дегтебетонное покрытие имеет повышенную шероховатость, более высокий коэффициент сцепления колеса с дорогой, повышенную безопасность движения. Это связано с меньшей вязкостью дегтей, более слабыми когезионными силами межмолекулярного взаимодействия, наличием летучих составляющих. Летучие вещества в составе дегтя ускоряют срок формирования структуры дегтебетона в покрытии, а также способствуют более интенсивному изменению его свойств. Дегтебетон менее пластичен в сравнении с асфальтобетоном, что также связано с составом и структурой дегтей, которые состоят преимущественно из ароматических углеводородов, которые образуют более жесткие структурные связи в вяжущих материалах и при пониженных температурах плохо деформируются, вследствие чего в покрытиях образуются трещины.

Контроль за изготовлением дегтебетонной смеси на заводе и при устройстве дегтебетонного покрытия, а также методы испытания дегтебетона такие же, как и асфальтобетона.
Источник:http://www.gosthelp.ru/text/PosobieSpravochnikdorozhn.html

РАЗДЕЛ III
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА

Глава 7.
Проектирование производственных предприятий

Производственные предприятия - это комплекс сооружений, машин и оборудования, которые обеспечивают добычу необходимых для дорожного строительства материалов, изготовление полуфабрикатов, изделий и деталей.

В условиях скоростного строительства автомобильных дорог требуется принять и переработать 500...700 тыс. т в год различных строительных материалов, что в среднем составляет 60...100 вагонов в сутки. Наибольшую сложность представляет разгрузка и хранение цемента, минерального порошка, битума. Классификация производственных предприятий показана на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Классификация производственных предприятий дорожного хозяйства

По характеру эксплуатации в зависимости от размещения и средств доставки материалов предприятия могут быть.

- прирельсовые;

-притрассовые.

Прирельсовые предприятия сооружают непосредственно у железнодорожной ветки. В этом случае вся или большая часть материала поступает по железной дороге.

Притрассовые заводы сооружают в непосредственной близости от строящейся автомобильной дороги и все необходимые материалы на предприятие доставляют автомобильным транспортом с прирельсовых базисных складов или из притрассовых карьеров.

Предприятия для приготовления смесей разделяют на стационарные, инвентарные и передвижные. Стационарные размещают в капитальных сооружениях, и срок эксплуатации их на одном месте более 2-х лет.

Инвентарные заводы (базы) комплектуются из строительных конструкций, машин и оборудования сборно-разборного типа.

Передвижные предприятия организуют для приготовления смесей вблизи мест укладки. Они предназначены для кратковременного использования от 1 месяца до 1 года на одном месте.

При выборе места расположения производственного предприятия учитывают:

- возможность получения исходных материалов;

- величину транспортных затрат;

- техническую обусловленность, ограничивающую дальность транспортирования, например, асфальтобетонной смеси.

При выборе площадки для строительства производственного предприятия учитывают:

- географические и гидрологические условия;

- существующую транспортную сеть;

- обеспеченность района электроэнергией, водой, жилплощадью, культурно-бытовыми помещениями;

- противопожарные и санитарно-технические условия. Оптимальный вариант размещения производственного

предприятия выбирают по минимуму приведенных затрат на производство и транспортирование продукции при одинаковом ее качестве по формуле

ЗП = Сс + Стс + Спер + Ст.гот + Ен·Куд, (7.1)

где Сс - затраты на приобретение сырья;

Стс - затраты на транспортирование сырья от места производства до перерабатывающего предприятия;

Спер - затраты предприятия на переработку сырья в готовую продукцию;

Ст.гот - затраты на транспортирование готовой продукции с предприятия потребителю;

Ен - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений (Ен = 0,12);

Куд - удельные капиталовложения на строительство предприятия, Куд = Ф/ Qг;

Ф - стоимость основных промышленно-производственных фондов, руб;

Qг - годовая производственная мощность предприятия.

К дополнительным показателям, учитывающим специфические особенности производства, относят среднегодовые показатели расходов электроэнергии, сжатого воздуха, пара, воды и других затрат на единицу продукции.

Среднегодовой расход электроэнергии при изготовлении единицы продукции

N эг = S N г / Q г , (7.2)

где SNг - годовая потребность предприятия в электроэнергии, кВт·ч.

В определенных случаях определяют годовую выработку продукции на одного работающего, трудоемкость изготовления единицы продукции.

Годовая выработка продукции на одного работающего

Вр = Q г / Рср.г , (7.3)

где Рср.г - среднегодовая численность работающих.

Показатель трудоемкости изготовления единицу продукции в значительной мере отражает уровень механизации, автоматизации и организации производства на данном предприятии.

Задача оптимального размещения производственных предприятий дорожного строительства по отношению к строящейся автомобильной дороге или к узлу дорог с учетом максимального их приближения к источникам сырья и потребителям и полного использования установленных производственных мощностей может быть решена методом линейного программирования с применением ЭВМ. Важнейшим этапом работы в этом случае является построение математической модели, которая может иметь несколько разновидностей.





Читайте также:
Основные научные достижения Средневековья: Ситуация в средневековой науке стала меняться к лучшему с...
Основные понятия ботаника 5-6 класс: Экологические факторы делятся на 3 группы...
Виды функций и их графики: Зависимость одной переменной у от другой х, при которой каждому значению...
Производственно-технический отдел: его назначение и функции: Начальник ПТО осуществляет непосредственное...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.026 с.