Проектирования асфальтобетона

 

Принимаем состав: щебня 48 %, песок 41 %, минеральный порошок 11 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

     3.2 Графический метод

 

При подборе плотной асфальтобетонной смеси, состоящей из трех материалов, для большей наглядности иногда целесообразнее пользоваться графическим методом - методом треугольных координат и ортогональных проекций.

Как известно, треугольные  координаты основаны на свойстве равностороннего треугольника, у которого сумма перпендикуляров, опущенных из любой точки внутри треугольника на его стороны есть величина постоянная, равная высоте треугольника. Расчёт трёхкомпонентной смеси основан на построении ортогональных проекций пространственных треугольников, вершины которых представляют процентное содержание компонентов смеси и плоскостей оптимальных пределов. Построение необходимо проводить на миллиметровой бумаге.

1) В ортогональных  проекциях на горизонтальной  плоскости наносится координатный треугольник.

2) В вертикальной плоскости  последовательно строятся проекции  треугольников для каждого стандартного диаметра и наносятся оптимальные пределы.

3) Все полученные в  вертикальной плоскости проекции  оптимальных соотношений материалов сносятся на основной координатный треугольник.

Получившийся на координатном треугольнике контур определяет общие  соотношения исходных материалов для получения плотных смесей.

 

Таблица 3.2.1 Зерновой состав исходных материалов

Минеральн. материал	Содержание минерального материала, %, мельче данного размера, мм
	20	15	10	5	2,5		1,25		0,63	0,315	0,16	0,71
Щебень	98	95	60	7	0		0		0	0	0	0
Песок	100	100	100	100	86		76		60	13	5	0
МП	100	100	100	100	100		100		96	93	86	79
Требования ГОСТ 9128-97, тип Б, непрерыв	90-100	80-100	70-100	50-60		38-48		28-37	20-28	14-22	10-16	6-12

 

 

 

 

Согласно методике изложенной выше, на миллиметровой бумаге строим равносторонний треугольник с высотой 10 см, рис 3.2.1                                                               

 

 

  Щебень – 50%

  Песок – 36 %

  Минеральный порошок  – 14 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    4. Определение оптимального количества битума

 

Оптимальным называется такое количество битума в смеси, при котором прочность асфальтобетона максимальна, а пористость и водонасыщение не выходят за пределы норм, регламентируемых требованиями ГОСТ 9128-08. Избыток битума в смеси снижает прочность, сдвигоустойчивость, повышая пластичность асфальтобетона, что приводит к образованию сдвигов и волн на покрытии в жаркую погоду. Асфальтобетон с избытком битума характеризуется малой величиной водонасыщения. Недостаток битума в смеси снижает прочность, водо- и морозостойкость (коррозионную стойкость) асфальтобетона.

Оптимальное количество битума в асфальтобетонной смеси  можно определить двумя методами:

- испытанием пробных составов смесей с разным количеством битума и нахождением такого его содержания, которое обеспечивает наибольшую прочность асфальтобетона и остаточную пористость, нормированную стандартом;

- определением расчетом и опытными пробами количества битума в смеси, при котором будет получена остаточная пористость, назначенная проектировщиком.

По первому методу для определения оптимального количества битума в асфальтобетонной смеси из минеральных материалов, взятых в рассчитанных соотношениях, готовят не менее трех смесей с разным количеством битума. Интервал изменения содержания битума в смеси принимается обычно равным 0,5 %.

Предельные рекомендуемые расходы вяжущего по ГОСТ 9128-08 приведены и табл. 10 (см. прил.)

 Перед приготовлением горячих смесей каменные материалы должны быть взвешены и нагреты до температуры 150-170 °С, для холодных смесей темпера

 В соответствии с требованиями ГОСТ 9128 асфальтобетонные смеси должны приготавливаться по технологическому регламенту, утвержденному, в установленном порядке предприятием-изготовителем. Показатели физико-механических свойств высокоплотных и плотных асфальтобетонов в зависимости от марок смеси и дорожно-климатической зоны должны соответствовать данным табл. 5.3. Водонасыщение плотных и высокоплотных асфальтобетонов должно соответствовать указанным в табл. 11 (см.прил.)

 Определение средней плотности асфальтобетона

 Образцы взвешивают на воздухе. Затем образцы из смесей погружают 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 взвешивают в воде, следя за тем, чтобы на образцах не было пузырьков воздуха. После взвешивания в воде образцы обтирают мягкой тканью и вторично взвешивают на воздухе.

 

 Определение средней  плотности

 

 Среднюю плотность образца из смеси рm, г / куб. см вычисляют по формуле                                  рm = g / (g2 – g1), где g - масса образца, взвешенного на воздухе, г ; g1 - масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и взвешенного в воде, г; g2 - масса

 

 

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

                          рm = 640 / (641 – 371) =  2,37/куб. см

 

Определение средней  плотности минеральной части (остова)

 

Среднюю плотность минеральной  части определяют расчетом на основании  предварительно установленной средней  плотности образцов и соотношения  минеральных материалов и вяжущего.

Среднюю плотность минеральной части смеси рm, г / куб. см, вычисляют по формуле

                                   рm   =             рm 

                                                  l + 0,01q6

где рm — средняя плотность образцов , г/ куб см; - массовая доля вяжущего в смеси, % (сверх 100 % минеральной части).

                                   

                                    рм,m   =           2,37         =  2,23 / куб. см

                                                  l + 0,01 * 5                                               

 

Определение истинной плотности  минеральной части (остова)

 

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

Истинную плотность  минеральной части рм, г/см"*, вычисляют  по формуле

 

                               рм =               100

                                           q1/p+q2/p2+qn/р

где q1, q2, qn— массовая доля отдельных минеральных материалов, %; p1, р2, рn— истинная плотность отдельных минеральных материалов, г/ куб.  см.

                                                      100                           = 2,73г / куб. см

                                          48 / 2,76+ 41 / 2,7 + 11 / 2,7

 

Определение истинной плотности  асфальтобетона расчетным методом

 

На основании предварительно установленных истинных плотностей минеральной части смеси, вяжущего и их массовых соотношений вычисляют истинную плотность смеси р, г / куб. см, по формуле

 

 

                                       р =              qM  + qб

                                            qM / pм  +  qб /  рб

 

 

 

 

где qM - массовая доли минеральных материалов в смеси, % (принимают за 100 %); qб - массовая доли вяжущею в смеси, % (сверх 100 % минеральной части); pм – истинная плотность  минеральной части смеси, г / куб. см; рб - истинная плотность вяжущего, г / куб. см.

                                р =              100 + 5

 = 2,47 г / куб. см

                                             100/ 2,73  +  6,5 /  1

 

 

Определение пористости минеральной части (остова)

 

Пористость минеральной  части определяют расчетом на основании  предварительно установленных значений средней и истинной плотностей минеральной части смеси.

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

                

                                 Vпор, м   = (1 - рм, m  / рм ) * 100

 где рм, m- средняя плотность минеральной части уплотненной смеси или асфальтобетона, г / куб. см; рм - истинная плотность минеральной части смеси, г / куб. см.

                             Vпор, м   = (1 – 2,23 / 2,73) * 100 = 18,3  %

 

Определение остаточной пористости

 

Остаточную пористость лабораторных образцов или образцов из покрытия

V0, пор, %, определяют расчетом на основании предварительно установленных средней и истинной плотностей с точностью до первого десятичного знака по формуле

                                   V0, пор = (1 – рm / р) * 100

где рm — средняя плотность уплотнённой смеси, г / куб. см; р – истинная плотность смеси г / куб. см

                                   V0, пор = (1 – 2,37 / 2,47) * 100 = 4 %

 

Определение водонасыщения.

 

 Водонасыщение определяют  на образцах цилиндрической формы  или на образцах – вырубках (кернах). Для смесей испытание проводят на образцах, использованных для определения средней плотности

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

 

 

 

 

 

 

 

Сосуд с образцами  устанавливают в вакуумную установку, где создают и поддерживают давление не более 2000 Па (15 мм рт. ст.) в течение 1 ч при испытании образцов из смесей с вязкими органическими вяжущими; 30 мин - при испытании образцов из смесей с жидкими и эмульгированными вяжущими. Затем давление доводят до атмосферного и образцы выдерживают в том же сосуде с водой

 с температурой (20±2) °С в течение 30 мин. После этого образцы извлекают из сосуда,   взвешивают в воде, обтирают мягкой тканью и взвешивают на воздухе.

Водонасыщение образца W, %, вычисляют по формуле

 

                            W= ((g3 – g) / (g2 – g1)) * 100

где g - масса образца, взвешенного на воздухе, г; g1 - масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и взвешенного в воде, г; g2 - масса образца, выдержанного в течение 30 мин в воде и взвешенного на воздухе, г; g3 - масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе, г.

  

                      W = ((650 – 640) / (641 – 371) = 3,7 %

 

Водостойкость Кв вычисляют  с точностью до второго десятичного  знака по формуле

Кв  = Rcж, в / Rсж, 20

где Rсж, в - предел прочности при сжатии при температуре (20±2) °С водонасыщенных в вакууме образцов, МПа; Rсж, 20 - предел прочности при сжатии при температуре (20±2) °С образцов до водонасыщения, МПа.

                                          

                                         Кв = 3 / 3,2 = 0,94

 

         Таблица 4.1. Результаты испытаний образца.

Показатели	Результаты испытаний	Требования ГОСТ 9128 - 2008
Прочность при сжатии при температурах, МПА: С     50  С	3,2     1,1	не менее 2,5 не менее 1,0
Водонасыщение, %	3,7	1,5 – 4,0
Водостойкость	0,94	не менее 0,90
Пористость минеральной  части, %	18,3	не более 19
Остаточная пористость	4	2,5 - 5

 

 

 

 

 

5. Активация  минерального порошка

 

Теория коллоидной химии  и физико-химической механики для  регулирования молекулярно-поверхностных свойств минеральных порошков предусматривает несколько способов. Анализ литературных источников показывает, что в этом смысле гидрофобизация (активация) представляет собой наиболее перспективный метод в современной технологии асфальтового бетона. Профессор Н. Н. Иванов, решая задачи повышения прочности и долговечности асфальтобетонных покрытий, подчеркивает, что понятие об адсорбционной активности минеральных составляющих следует рассматривать как один из факторов, определяющих прочность связей в асфальтовой системе.

 Порошок минеральный активированный - материал, полученный при помоле горных пород или твердых отходов промышленного производства с добавлением активирующих веществ.

В качестве активирующих веществ, используемых для производства активированных порошков, применяют:

- катионные ПАВ типа  аминов, диаминов или их производных,  соответствующие установленным в нормативной документации требованиям;