Кафедра «Строительные материалы»

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 6Следующая ⇒

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Тюменский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра «Строительные материалы»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА АСФАЛЬТОБЕТОНА

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Дорожно-строительные материалы»

Тюмень 2007

Проектирование состава асфальтобетона.

Авторы: Свинтицких Л.Е., доцент кафедры СМ,

Шабанова Т.Н., ассистент кафедры СМ.

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Дорожно-строительные материалы»

Рецензент: Елькин Б.П., доцент кафедры «Проектирование автомобильных дорог».

Методические указания утверждены на заседании кафедры «Строительные материалы» протокол №_____ от «____»___________2007 г.

Утверждены на УМС академии, протокол №___от «____» _______2007 г.

Содержание

Введение

Целью настоящей работы является закрепление студентами знаний о свойствах асфальтобетонной смеси и асфальтобетона, о методах определения их свойств и факторах, влияющих на эти свойства. Главная задача курсовой работы – освоение студентами методики проектирования состава асфальтобетона с требуемыми физико-механическими показателями на основе конкретных исходных материалов. В результате студенты приобретают практические навыки в области методов проектирования и лабораторных испытаний дорожных асфальтобетонов.

Проектирование состава асфальтобетона студентами производится по индивидуальным заданиям.

Для успешного выполнения работы студентам необходимо ознакомиться с предлагаемой методической разработкой, а также с соответствующими ГОСТами и СНиП. При выполнении лабораторных испытаний асфальтобетона студенты обязаны подготовить структурный конспект методики испытания с лабораторным журналом и расчетной частью.

Выполненная курсовая работа завершается ее защитой в день, назначенный преподавателем.

Общие сведения об асфальтобетоне

Асфальтобетон – это дорожно-строительный материал, полученный в результате укладки и уплотнения рационально подобранной смеси крупного заполнителя (щебня или гравия), песка, минерального порошка и битума, в необходимых случаях добавок (поверхностно-активных веществ и активаторов).

Классификация асфальтовых бетонов(по ГОСТ 9128-97)

По виду каменного материала несущего каркаса:

· щебеночные;

· гравийные;

· песчаные.

В зависимости от вязкости битума и температуре при укладке:

· горячие – с применением вязких битумов марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130 и температурой при укладке не менее 120 ⁰С;

· горячие- с применением вязких битумов марок БНД 130/200, БНД 200/300 и жидких битумов СГ 200/300.

· холодные – с применением жидких битумов и температурой при укладке не менее 5 ⁰С.

По размеру зерен каменного материала несущего каркаса:

· крупнозернистые с зернамиразмером до 40 мм;

· мелкозернистые с зернами размером до 20 мм;

· песчаные с зернами до 5 мм.

По плотности:

· высокоплотный с остаточной пористостью 1,0-2,5%;

· плотный, с остаточной пористостью 2,5-5,0%, применяемый в верхнем слое покрытия, обязательно содержащий минеральный порошок;

· пористый, с остаточной пористостью 5-10%, применяемый в нижних слоях покрытия;

· высокопористый, с остаточной пористостью 10-18%, применяемый в верхних слоях основания дорожной одежды.

Щебеночные и гравийные горячие смеси и плотные асфальтобетоны в зависимости от содержания щебня подразделяются на типы:

· тип А – многощебенистые, с содержанием щебня 50-60%, минерального порошка до 8%, обладающие наибольшей сдвигоустойчивостью и шероховатостью;

· тип Б – среднещебенистые, с содержанием щебня 40-50%, минерального порошка до 10%, обладающие средней сдвигоустойчивостью и шероховатостью;

· тип В – малощебенистые, с содержанием щебня 30-40%, обладающие малой сдвигоустойчивостью и шероховатостью.

Щебеночные и гравийные холодные смеси и асфальтобетоны подразделяют на типы Б_Х и В_Х.

Горячие и холодные песчаные смеси и асфальтобетоны подразделяют на типы:

· Г и Г_Х - на песках из отсевов дробления, а также 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.

Марки асфальтовых бетонов

Смеси и асфальтобетоны в зависимости от показателей физико-механических свойств асфальтобетона и качества применяемых материалов подразделяются на марки:

· горячие:

высокоплотные – I;

плотные:

тип А – I и II;

типы Б и Г – I, II и III;

тип В, Д – II и III;

пористые и высокопористые – I и II.

· холодные:

тип Б_Х, В_Х, Г_Х – I и II;

тип Д_Х – II.

Каждая марка требует применения заполнителей определенного качества:

I марка – щебень с маркой по прочности более 1200, минеральный порошок из прочных и чистых известняков, преимущественно активированных;

II марка – щебень с маркой по прочности более 1000, минеральный порошок из известняка или золы-уноса ТЭС;

III марка – щебень с маркой по прочности более 600, в качестве минерального порошка допускается применение порошкообразных отходов промышленности (молотые шлаки, цементная, клинкерная пыль и т.п.).

Виды структур асфальтового бетона

Структуру асфальтобетона принято рассматривать как трехкомпонентную систему, состоящую из микро-, мезо- и макроструктур.

Микроструктура – структура асфальтового вяжущего (минерального порошка и битума).

Мезоструктура – структура асфальтового раствора (минерального порошка, битума и песка).

Макроструктура – структура асфальтобетона.

В зависимости от содержания щебня макроструктура асфальтобетона может быть:

1) базальная – содержание щебня незначительно (< 35%), зерна щебня не имеют взаимных контактов, они «погружены» в растворную часть. Свойства асфальтобетона определяются свойствами асфальтового раствора.

2) базально-поровая – содержание щебня 35-40%;

3) поровая – содержание щебня 40-50%. Крупные минеральные зерна контактируют через тонкие прослойки битума. Межзерновые пустоты заполнены асфальтовым раствором. Обладает значительной прочностью.

4) порово-контактная – содержание щебня 40-55%;

5) контактная – при содержании щебня 50-60%. Объем межзерновых пустот в щебеночном каркасе превышает объем асфальтового раствора. Материал обладает значительной пористостью и пониженной прочностью.

Проектирование асфальтобетона

Задание на проектирование

Запроектировать состав асфальтобетонной смеси для устройства _____________________________ слоя покрытия, уплотняемого в _________________________________состоянии, автомобильной дороги, аэродрома в районе строительства ______________________________________

Дорожно-климатическая зона___________________________________________

Техническая категория дороги__________________________________________

Характеристика участка дороги _________________________________________

^{(перегон, регулярное изменение движения, остановка)}

Время устройства покрытия (месяц)______________________________________

Цель проектирования

Целью проектирования является определение оптимального соотношения исходных материалов (щебня, песка, минерального порошка и битума), обеспечивающего получение высококачественного асфальтобетона с заданными свойствами.

Проектирование асфальтобетона представляет собой комплексный процесс, позволяющий обосновать состав (или составы) асфальтобетонной смеси с учетом назначения конструктивного слоя, состава, грузонапряженности и интенсивности дорожного движения и климатических условий района строительства. При этом должны быть учтены свойства всех исходных компонентов, регламентирована последовательность и порядок производства асфальтобетонных работ с привлечением экономических соображений.

Проектирование асфальтобетона состоит из пяти этапов:

- анализ условий эксплуатации;

- анализ исходных материалов и возможности их использования в асфальтобетонных смесях;

- разработка технологии приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси и назначение технологического регламента производства работ;

- подбор состава асфальтобетонной смеси, включающий в себя расчетную часть и пробный замес;

- экономические соображения и расчеты, позволяющие при наличии двух и более равноценных технически вариантов выбрать из них один наиболее экономичный и рекомендовать его для производства работ.

Метод проектирования

Метод проектирования – расчетно-экспериментальный по предельным кривым плотных смесей (метод СоюздорНИИ).

Исходные постулаты метода:

1. Соотношение диаметров зерен соседних фракций минеральной части:

; (1)

2. Объемные доли последовательно уменьшающихся фракций смеси:

(2)

К- коэффициент сбега.

При таких соотношениях достигается максимальная плотность минеральной смеси.

3. Сумма всех фракций смеси составляет 100%:

q₁ + q₂ + q₃ +…+q_n=100%

или q₁ (1+К+К²+К^….+К^n-1)=100%

или q₁= (3)

здесь q₁ – объемная доля первой фракции смеси (частный остаток), %;

n – число фракций в смеси.

Число фракций смеси находят из выражения

n = 3,32 lq , (4)

где d_mах - наибольший размер зерен смеси, мм (определяется при выборе типа смеси по крупности минеральных зерен, в зависимости от ее назначения);

d_min – наименьший размер зерен смеси, мм – принимается из расчета, что он должен быть крупнее размера частиц соответствующих глинистым (т.е. более 0,005 мм).

Т.о. зная коэффициент сбега и число фракций, можно определить объемную долю первой фракции (из уравнения 3) и затем каждую последующую как произведение предыдущей на коэффициент сбега. Суммарный объем всех фракций после округления до целых чисел должен быть равен 100%.

Объемные доли (частные остатки) всех фракций переводят в полные остатки и строят графики предельных кривых плотных смесей. Для этого полные остатки откладывают на оси ординат в масштабе натуральных чисел, а размеры сит – в логарифмическом масштабе.

Для построения кривых приняты размеры ячеек сит, последовательно уменьшающиеся вдвое; в результате сита не всегда совпадают со стандартными. Поэтому точки расположения размеров стандартных сит, откладываемые на оси абсцисс, находят по формуле

Х = 3,32 Iq , (5)

где х – расстояние по оси абсцисс между точками, соответствующими размерам сит, мм;

d_б ^– размер отверстия большего сита, ближайшего к тому, местоположение которого определяется, мм

d_х – размер отверстия сита, местоположение которого определяется на ином сите, мм;

m – масштаб шкалы сит (расстояние между точками, отвечающими размерам соседних идеальных сит), мм.

Из точек, отвечающих размерам стандартных сит на оси абсцисс, восстанавливают перпендикуляры до пересечения с предельными кривыми. Расстояние по ним между предельными кривыми соответствует пределам полных остатков на стандартных ситах.

В асфальтовом бетоне

Выбранный асфальтовый бетон, его вид, тип, марка и структура определяют требования к физико-механическим свойствам и гранулометрии каменных материалов, и также к марке битума.

Поэтому в данном разделе дается характеристика выбранных исходных материалов, сопоставляются их свойства с требованиями ГОСТов, дается определение каждому материалу и объясняется его роль в асфальтобетоне.

4.1. Щебень (гравий)

Вид горной породы____________________________________________________

Марка щебня по прочности, МПа________________________________________

Марка щебня по износу________________________________________________

Морозостойкость_____________________________________________________

Твердость исходной горной породы______________________________________

Плотность истинная, кг/м³______________________________________________

Плотность средняя, кг/м³_______________________________________________

Содержание пылеватых и глинистых частиц, %____________________________

Содержание пластинчатых и игловатых зерен, % __________________________

Применяемые фракции щебня (гравия) и их количество заносятся в табл. 4.1.1.

Таблица 4.1.1 - Зерновой состав щебня

ВЫВОД: о соответствии качества щебня требованиям ГОСТ (требования ГОСТ к щебню приведены в приложении 1, 4).

4.2. Песок

Минералогический состав______________________________________________

Модуль крупности____________________________________________________

Плотность истинная, кг/м³______________________________________________

Плотность насыпная, кг/м³_____________________________________________

Содержание пылеватых и глинистых частиц, %____________________________

Применяемые фракции песка и их количество заносятся в таблице 4.2.1.

Таблица 4.2.1 - Зерновой состав песка

ВЫВОД: о соответствии качества песка требованиям ГОСТ (требования ГОСТ к песку приведены в приложении 2).

4.3. Минеральный порошок

Вид порошка_________________________________________________________

Пористость, % по объему______________________________________________

Плотность, г/см³ _____________________________________________________

Показатель битумоемкости, г/100 см³ абсолютного объема__________________

Влажность, %________________________________________________________

Зерновой состав минерального порошка заносится в таблицу 4.3.1.

Таблица 4.3.1 - Зерновой состав минерального порошка

ВЫВОД: о соответствии качества минерального порошка требованиям ГОСТ (требования ГОСТ к минеральному порошку приведены в приложении 3).

4.4. Битум нефтяной дорожный

Марка битума___________________________________________________

Обоснование выбора марки битума_________________________________

________________________________________________________________________________

Свойства битума:

Глубина проникания иглы, усл. град.________________________________

Растяжимость, см________________________________________________

Температура размягчения, ⁰С______________________________________

Температура вспышки, ⁰С_________________________________________

Свойства битумов определяются путем испытания в лаборатории или принимаются по таблице ГОСТ 22245-90 или ГОСТ 11955-82.

Формование образцов

Образцы асфальтобетона получают уплотнением смеси в цилиндрических пресс-формах с вкладышами (ГОСТ 12801-98).

Порядок изготовления образцов:

1.Внутреннюю поверхность форм и вкладыши протереть тканью, смоченной маслом, установить на подставку, внутрь поместить вкладыш.

2.Взвесить необходимое для одного образца количество горячей асфальтобетонной смеси, заполнить форму, проштыковать горячим ножом. Установить верхний вкладыш и слегка прижать.

3.Установить форму со смесью на нижнюю плиту пресса и постепенно довести нагрузку до 400 кгс/см². Давление выдержать в течении 3 мин., затем снять нагрузку и при помощи специального приспособления извлечь из формы образец асфальтобетона.

Испытание проводят не ранее, чем через 1 сутки после изготовления.

Заключение

Рекомендуемый производству состав:

Щебень %

Песок %

Минер. Порошок %

Битум %

Приложение 1

Технические требования к щебню (ГОСТ 8267-93)

1. Щебень и гравий выпускают в виде следующих основных фракций: от 5(3) до 10 мм; св. 10 до 20 мм; св. 20 до 40 мм; св. 40 до 80(70) мм и смеси фракций от 5(3) до 20 мм.

2. Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня и гравия должны соответствовать указанным в таблице 1, где d и D – наименьшие и наибольшие номинальные размеры зерен.

Таблица 1.

3. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) формы в щебне и гравии, в % по массе, должно быть не более (ГОСТ 9128-97):

для смесей типа А и высокоплотных – 15

для смесей типов Б, Б_Х - 25;

для смесей типов В, В_Х - 35.

4. Прочность щебня и гравия характеризуют маркой, определяемой по дробимости щебня (гравия) при сжатии (раздавливании) в цилиндре.

Щебень и гравий, предназначенный для строительства автомобильных дорог, характеризуют маркой по истираемости в полочном барабане.

5. Марки по дробимости щебня из осадочных и метаморфических пород должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2, а марки по дробимости щебня из изверженных пород – в таблице 3.

Таблица 2

Таблица 3

6. Марки по истираемости щебня и гравия должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.

Таблица 4

7. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне и гравии в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости должно соответствовать указанному в табл. 5.

Таблица 5

Приложение 2

Технические требования к песку (ГОСТ 8736-93)

1. В зависимости от зернового состава песок подразделяют на группы по крупности.

Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности и полным остатком на сите №063, значения которых указаны в таблице 1.

Таблица 1

2. Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений, указанных в таблице 2.

Таблица 2

Приложение 3

Технические требования к минеральному порошку

1. Показатели свойств, характеризующих качество минерального порошка, приведены в таблице 1 (ГОСТ 16557-78).

Таблица 1

2. Показатели свойств техногенных отходов промышленного производства приведены в таблице 2 (ГОСТ 9128-97).

Таблица 2

Приложение 4

Литература

1. Гезенцвей, Л.Б. Дорожный асфальтобетон./Л.Б. Гезенцвей. – М.: Транспорт, 1986 –336 с.

2. Горелышев, М.В. Материалы и изделия для строительства дорог./ М.В. Горелышев. -М.: Транспорт, 1986 – 148 с.

3. Грушко, И.М. Дорожно-строительные материалы. – Учебник / И.М. Грушко, И.В. Королев, И.М. Борщ, Г.М. Мищенко. - М.: Транспорт, 1991 – 357 с.

4. ГОСТ 9228-97. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

5. ГОСТ 12801-98. Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Методы испытаний.

6. ГОСТ 12784-78. Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Методы испытаний.

7. ГОСТ 11501-78, 11503-74, 11504-73, 11505-75, 11506-73, 11507-78, 11510-65. Битумы нефтяные вязкие. Методы испытаний.

8. ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.

9. ГОСТ 11955-82. Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Тюменский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра «Строительные материалы»

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология