Calculul compoziției amestecului de beton asfaltic. Metode de calcul al compoziției amestecului de beton asfaltic Compoziția granulară a amestecului de beton asfaltic

Depinde în mare măsură de proprietățile ingredientelor amestecului și de raportul acestora.

Există mai multe tipuri de beton asfaltic, a căror compoziție diferă semnificativ. În unele cazuri, compoziția și calitatea ingredientelor originale sunt asociate cu metoda de producție.

• Deci, pentru 1-3 zone climatice, AB dens și de înaltă densitate sunt fabricate din piatră zdrobită, a cărei clasă de rezistență la îngheț este F50. Poroase și foarte poroase - din clasa de piatră F 15 și F25.
• Pentru zonele 4 și 5 se face numai asfalt fierbinte de înaltă densitate pe baza de piatră concasată clasa F 50

Despre rolul nisipului în compoziția betonului asfaltic vom vorbi mai jos.

Nisip

Se adaugă la orice tip de AB, dar în unele - beton asfaltic nisipos, acționează ca singura parte minerală. sunt folosite atât naturale - din cariere, cât și obținute prin cernuire în timpul mărunțirii. Cerințele materiale sunt dictate de GOST 8736.

• Deci, este potrivit pentru nisip dens și de înaltă densitate, cu o clasă de rezistență de 800 și 1000. Pentru cele poroase, scade la 400.
• Numărul de particule de argilă - mai puțin de 0,16 mm în diametru, este de asemenea reglementat: pentru cele dense - 0,5%. Pentru poroase - 1%.
• crește capacitatea AB de a se umfla și reduce rezistența la îngheț, astfel încât acest factor este monitorizat în mod special.

pulbere minerală

Această parte formează un liant împreună cu bitumul. De asemenea, pulberea umple porii dintre particulele mari de piatră, ceea ce reduce frecarea internă. Granulele sunt extrem de mici - 0,074 mm. Ia-le de la sistemul de colectoare de praf.

De fapt, pulberea minerală este produsă din deșeurile de ciment și ale întreprinderilor metalurgice - acesta este praf de ciment, amestecuri de cenușă și zgură, deșeuri de la prelucrarea zgurii metalurgice. Compoziția cerealelor, cantitatea de compuși solubili în apă, rezistența la apă etc. sunt reglementate de GOST 16557.

Componente suplimentare

Pentru a îmbunătăți compoziția sau a conferi unele proprietăți specifice, în amestecul inițial sunt introduși diverși aditivi. Ele sunt împărțite în 2 grupe principale:

• componente concepute și fabricate special pentru îmbunătățirea proprietăților - plastifianți, stabilizatori, agenți anti-îmbătrânire etc.;
• deșeuri sau materii prime secundare - sulf, cauciuc granulat și așa mai departe. Costul unor astfel de aditivi, desigur, este mult mai mic.

Selectarea și proiectarea compoziției betonului asfaltic de drum și aerodrom sunt discutate mai jos.

Videoclipul de mai jos va spune despre prelevarea de probe pentru a evalua compoziția și calitatea betonului asfaltic:

Proiecta

Compoziția pavajului din beton asfaltic este selectată în funcție de scop: o stradă într-un oraș mic, o autostradă și Bandă pentru ciclişti necesită asfalt diferit. A obtine cea mai buna acoperire, dar nu cheltuiți prea mult cu materiale, utilizați următoarele principii de selecție.

Principii de baza

• Compoziția granulelor a ingredientului mineral, adică piatră, nisip și pulbere, este baza pentru asigurarea densității și rugozității acoperirii. Cel mai adesea, se utilizează principiul granulometriei continue și numai în absența nisipului grosier - metoda granulometriei intermitente. Compoziția boabelor - diametrele particulelor și raportul lor corect, trebuie să respecte pe deplin specificațiile.

Amestecul este selectat în așa fel încât curba să fie plasată în zona dintre valorile limită și să nu includă fracturi: aceasta din urmă înseamnă că există un exces sau o deficiență a unei fracții.

• Diverse tipuri de asfalt pot forma un cadru și o structură fără cadru a componentei minerale. În primul caz, piatra zdrobită este suficientă pentru ca pietrele să se atingă și să se atingă produs finit a format o structură bine definită din beton asfaltic. În al doilea caz, pietrele și boabele de nisip grosier nu se ating. O limită oarecum condiționată între cele două structuri este conținutul de piatră zdrobită în intervalul 40-45%. Atunci când alegeți, trebuie luată în considerare această nuanță.
• Piatra sparta cuboidala sau tetraedrica garanteaza rezistenta maxima. Această piatră este cea mai durabilă.
• Rugozitatea suprafeței raportează 50-60% din piatra zdrobită din roci greu de lustruit sau nisip din acestea. O astfel de piatră păstrează rugozitatea unui clivaj natural, iar acest lucru este important pentru asigurarea rezistenței la forfecare a asfaltului.
• În general, asfaltul de nisip zdrobit este mai rezistent la forfecare decât asfaltul de carieră datorită suprafeței netede a acestuia din urmă. Din aceleași motive, durabilitatea și rezistența materialului pe bază de pietriș, în special marin, este mai mică.
• Măcinarea excesivă a pulberii minerale duce la creșterea porozității și, prin urmare, la consumul de bitum. Și această proprietate are cele mai multe deșeuri industriale. Pentru a reduce parametrul, pulberea minerală este activată - tratată cu agenți tensioactivi și bitum. Această modificare nu numai că reduce conținutul de bitum, dar crește și rezistența la apă și îngheț.
• Atunci când alegeți bitum, trebuie să vă ghidați nu numai de vâscozitatea sa absolută - cu cât este mai mare, cu atât este mai mare densitatea asfaltului, ci și de condițiile meteorologice. Deci, în regiunile aride, este selectată o compoziție care oferă cea mai scăzută porozitate posibilă. În amestecurile reci, dimpotrivă, volumul de bitum este redus cu 10–15% pentru a reduce nivelul de aglomerare.

Selectarea line-up

Procesul de selecție pentru vedere generala aceeași:

• evaluarea proprietăților ingredientelor minerale și a bitumului. Înseamnă nu numai indicatori absoluti, dar relevanța lor pentru scopul final;
• calculați un astfel de raport de piatră, nisip și pulbere, astfel încât această parte a asfaltului să dobândească densitatea maximă posibilă;
• în ultimul rând, se calculează cantitatea de bitum: suficientă pentru a asigura, pe baza materialelor selectate, proprietățile tehnice dorite ale produsului finit.

În primul rând, se efectuează calcule teoretice și apoi teste de laborator. În primul rând, se verifică porozitatea reziduală și apoi conformitatea tuturor celorlalte caracteristici cu cele așteptate. Calculele și testele sunt efectuate până când se obține un amestec care satisface pe deplin aceste sarcini.

Ca orice material de construcție complex, AB nu are calități clare - densitate, gravitație specifică, putere și așa mai departe. Parametrii săi determină compoziția și metoda de preparare.

Următorul videoclip informativ vă va spune despre modul în care este proiectată compoziția betonului asfaltic în SUA:

În Rusia, selecția compozițiilor părții minerale a asfaltului a devenit cea mai răspândită. amestecuri de beton conform curbelor limitative ale compoziţiilor de cereale. Amestecul de piatră zdrobită, nisip și pulbere minerală este selectat în așa fel încât curba compoziției cerealelor să fie situată în zona limitată de curbele limită și să fie cât mai netedă. Compoziția fracționată amestec mineral se calculează în funcție de conținutul componentelor selectate și de compoziția granulelor acestora în funcție de următoarea dependență:

j - numărul componentului;

n este numărul de componente din amestec;

La selectarea compoziției granulelor unui amestec de beton asfaltic, în special atunci când se folosește nisip din ecrane de zdrobire, este necesar să se țină cont de boabele mai mici de 0,071 mm conținute în materialul mineral, care, atunci când sunt încălzite într-un tambur de uscare, sunt suflate. și depozitate în sistemul de colectare a prafului.

Aceste particule fine pot fi fie îndepărtate din amestec, fie dozate în instalație de amestecareîmpreună cu pulbere minerală. Procedura de utilizare a captării prafului este specificată în reglementările tehnologice pentru prepararea amestecurilor de beton asfaltic, ținând cont de calitatea materialului și de caracteristicile instalației de mixare asfaltică.

În plus, în conformitate cu GOST 12801-98, se determină densitatea medie și reală a betonului asfaltic și a părții minerale, iar porozitatea reziduală și porozitatea părții minerale sunt calculate din valorile acestora. Dacă porozitatea reziduală nu corespunde valorii normalizate, atunci se calculează noul conținut de bitum B (% în greutate) conform următoarei relații:

Cu cantitatea calculată de bitum, amestecul este din nou pregătit, probele sunt turnate din acesta și porozitatea reziduală a betonului asfaltic este din nou determinată. Dacă corespunde cerințelor, atunci cantitatea calculată de bitum este luată ca bază. În caz contrar, se repetă procedura de selectare a conținutului de bitum, pe baza aproximării la volumul normal al porilor din betonul asfaltic compactat.

Se formează o serie de eșantioane dintr-un amestec de beton asfaltic cu un anumit conținut de bitum folosind o metodă standard de compactare și se determină o gamă completă de indicatori de proprietăți fizice și mecanice, prevăzuți de GOST 9128-97. Dacă betonul asfaltic nu îndeplinește cerințele standardului pentru unii indicatori, atunci compoziția amestecului este modificată.

Cu o valoare insuficientă a coeficientului de frecare internă, conținutul de fracții mari de piatră zdrobită sau boabe zdrobite în partea nisipoasă a amestecului trebuie crescut.

La aderență redusă la forfecare și rezistență la compresiune la 50°C, conținutul de pulbere minerală trebuie crescut (în limite acceptabile) sau trebuie utilizat un bitum mai vâscos. La valori ridicate de rezistență la 0°C, se recomandă reducerea conținutului de pulbere minerală, reducerea vâscozității bitumului, utilizarea unui liant polimer-bitum sau utilizarea aditivilor plastifianți.

Cu o rezistență insuficientă la apă a betonului asfaltic, se recomandă creșterea conținutului de pulbere minerală sau bitum, dar în limitele care asigură valorile cerute de porozitate reziduală și porozitate a părții minerale. Pentru a crește rezistența la apă, este eficient să folosiți substanțe tensioactive (surfactanți), activatori și pulberi minerale activate. Selectarea compoziției amestecului de beton asfaltic este considerată completă dacă toți indicatorii de proprietăți fizice și mecanice obținuți în timpul testării probelor de beton asfaltic îndeplinesc cerințele standardului. Cu toate acestea, în cadrul cerințelor standard pentru betonul asfaltic, se recomandă optimizarea compoziției amestecului în direcția îmbunătățirii proprietăților de performanță și durabilitate a stratului structural de pavaj care se instalează.

Până de curând, optimizarea compoziției amestecului destinat construcției straturilor superioare ale suprafețelor rutiere a fost asociată cu o creștere a densității betonului asfaltic. În acest sens, s-au format trei metode în construcția drumurilor care sunt utilizate în selectarea compozițiilor de cereale ale amestecurilor dense. Au fost denumite inițial ca:

• - metoda experimentală (germană) de selectare a amestecurilor dense, care constă în umplerea treptată a unui material cu altul;
• - metoda curbelor, bazată pe selecția compoziției boabelor, abordarea curbelor „ideale” matematic predeterminate ale amestecurilor dense;
• - metoda americană a amestecurilor standard, bazată pe compoziții dovedite ale amestecurilor din materiale specifice.

Aceste metode au fost propuse cu aproximativ 100 de ani în urmă și au fost dezvoltate în continuare.

Esența metodei experimentale de selectare a amestecurilor dense este umplerea treptată a porilor unui material cu granule mai mari cu un alt material mineral mai mic. În practică, selecția amestecului se efectuează în următoarea ordine.

La 100 de părți în greutate din primul material, 10, 20, 30 etc., se adaugă succesiv părți în greutate din al doilea, după amestecare și compactare, se determină densitatea medie și amestecul cu numărul minim de goluri în stare compactată. este selectat.

Dacă este necesar să se facă un amestec de trei componente, atunci un al treilea material este adăugat la un amestec dens de două materiale în porții crescânde treptat și se alege și amestecul cel mai dens. Deși această selecție a unui miez mineral dens este laborioasă și nu ține cont de influența conținutului de fază lichidă și a proprietăților bitumului asupra compactării amestecului, cu toate acestea, este încă utilizat în cercetarea experimentală.

În plus, metoda experimentală de selecție a amestecurilor dense a fost folosită ca bază pentru metodele de calcul pentru prepararea amestecurilor dense de beton din materiale vrac de diferite dimensiuni și a fost dezvoltată în continuare în metodele de planificare a unui experiment. Principiul umplerii secvențiale a golurilor este utilizat în metodologia de proiectare formulări optime beton asfaltic rutier, care foloseste piatra sparta, pietris si nisip cu orice granulometrie.

Potrivit autorilor lucrării, tehnica de calcul-experimentală propusă vă permite să controlați în mod optim structura, compoziția, proprietățile și costul betonului asfaltic. În rolul de variabili structurali și parametrii de control sunt utilizați:

• - coeficienții de separare a boabelor de piatră zdrobită, pietriș și nisip;
• - concentratia volumetrica a pulberii minerale in liantul asfaltic;
• - criteriul optimității compoziției, exprimat prin costul total minim al componentelor pe unitatea de producție.

Pe baza principiului umplerii succesive a golurilor în piatră spartă, nisip și pulbere minerală, s-a calculat compoziția aproximativă a amestecului pentru beton asfaltic de înaltă densitate pe bază de bitum lichid.

Conținutul de componente din amestec a fost calculat pe baza rezultatelor presetate adevărate și densitate în vrac materiale minerale. Compoziția finală a fost rafinată experimental prin variarea în comun a conținutului tuturor componentelor amestecului prin metoda planificării matematice a experimentului pe un simplex. Compoziția amestecului, care asigură porozitatea minimă a miezului mineral al betonului asfaltic, a fost considerată optimă.

A doua metodă de selectare a compoziției de cereale a betonului asfaltic se bazează pe selecția amestecurilor minerale dense, a căror compoziție de granule se apropie de curbele ideale ale lui Fuller, Graf, Herman, Bolomey, Talbot-Richard, Kitt-Peff și alți autori. Aceste curbe, în cele mai multe cazuri, sunt reprezentate de dependențe de putere-lege ale conținutului de cereale necesar în amestec de finețea lor. De exemplu, curba de distribuție a dimensiunii particulelor Fuller pentru un amestec dens este dată de următoarea ecuație:

D - cea mai mare dimensiune a granulelor din amestec, mm.

Pentru a normaliza compoziția granulelor amestecului de beton asfaltic în metoda modernă de proiectare Superpave americană, sunt acceptate și curbe granulometrice de densitate maximă, corespunzătoare unei legi de putere cu un exponent de 0,45.

Mai mult, pe lângă punctele de control care limitează intervalul de conținut de boabe, există și o zonă de restricție internă, care este situată de-a lungul curbei granulometrice de densitate maximă în intervalul dintre boabele de 2,36 și 0,3 mm în dimensiune. Se crede că amestecurile cu distribuția dimensiunii particulelor care trec prin zona limită pot avea probleme cu compactarea și stabilitatea la forfecare, deoarece sunt mai sensibile la conținutul de bitum și devin plastice dacă liantul organic este supradozat accidental.

Trebuie remarcat faptul că GOST 9128-76 a prescris, de asemenea, pentru curbele compoziției granulare a amestecurilor dense o zonă restrictivă situată între curbele limită ale granulometriei continue și discontinue. Pe fig. 1 această zonă este umbrită.

Orez. 1. - Compozițiile granulare ale părții minerale a granulației fine:

Cu toate acestea, în 1986, când standardul a fost reeditat, această restricție a fost abolită ca fiind nesemnificativă. Mai mult, în lucrările filialei Leningrad a Soyuzdornia (A.O. Sal) s-a arătat că așa-numitele amestecuri „semi-discontinue” care trec prin zona umbrită sunt în unele cazuri preferabile celor continue datorită porozității mai scăzute a mineralului. parte din beton asfaltic și discontinuu - datorită rezistenței mai mari la delaminare.

Cercetările binecunoscute ale lui V.V. Okhotin, în care s-a arătat că amestecul cel mai dens poate fi obținut cu condiția ca diametrul particulelor care alcătuiesc materialul să scadă într-un raport de 1:16, iar cantitățile de greutate ale acestora - ca 1:0,43. Cu toate acestea, având în vedere tendința de segregare a amestecurilor formulate cu acest raport dintre fracțiile grosiere și cele fine, s-a propus adăugarea de fracții intermediare. În același timp, cantitatea de greutate a unei fracții cu un diametru de 16 ori mai mic nu se va modifica deloc dacă golurile sunt umplute nu doar cu aceste fracții, ci, de exemplu, cu fracții cu un diametru al granulelor de 4 ori mai mic.

Dacă la umplerea cu fracții cu un diametru de 16 ori mai mic, conținutul lor în greutate a fost de 0,43, atunci când se umple cu fracții cu un diametru de 4 ori mai mic, conținutul lor ar trebui să fie egal cu k = 0,67. Dacă mai introducem o fracție intermediară cu un diametru care scade de 2 ori, atunci raportul fracțiunilor ar trebui să fie k = 0,81. Astfel, greutatea fracțiilor, care va scădea cu aceeași cantitate tot timpul, poate fi exprimată matematic ca o serie de progresie geometrică:

Y1 este cantitatea primei fracții;

k - coeficientul de scurgere;

n este numărul de fracții din amestec.

Din progresia rezultată se deduce valoarea cantitativă a primei fracții:

Astfel, coeficientul de scurgere se numește de obicei raportul de greutate al fracțiilor ale căror dimensiuni ale particulelor sunt legate ca 1:2, adică raportul dintre cele mai apropiate dimensiuni ale celulelor din set standard sită

Deși teoretic amestecurile cele mai dense sunt calculate folosind un factor de scurgere de 0,81, în practică amestecurile cu o compoziție discontinuă de cereale s-au dovedit a fi mai dense.

Acest lucru se explică prin faptul că calculele teoretice prezentate pentru prepararea amestecurilor dense prin coeficientul de scurgere nu țin cont de separarea boabelor de material mari de boabe mai mici. În acest sens, P.V. Saharov a remarcat că rezultatele pozitive în ceea ce privește creșterea densității amestecului sunt obținute numai cu o selecție în trepte (intermitentă) a fracțiilor.

Dacă raportul dintre dimensiunile fracțiilor mixte este mai mic de 1:2 sau 1:3, atunci particulele mici nu umplu golul dintre boabele mari, ci le depărtează.

În fig. 2.

Orez. 2. - Compoziția granulometrică a părții minerale a mixturilor asfaltice cu diferiți coeficienți de scurgere:

Mai târziu, raportul dintre diametrele particulelor fracțiilor adiacente a fost rafinat, excluzând separarea boabelor mari într-un amestec de minerale multi-fracționale. Potrivit lui P.I. Bozhenov, pentru a exclude separarea boabelor mari de cele mici, raportul dintre diametrul fracției fine și diametrul fracției grosiere nu trebuie să fie mai mare de 0,225 (adică ca 1: 4,44). Având în vedere compozițiile amestecurilor minerale testate în practică, N.N. Ivanov a sugerat utilizarea curbelor de distribuție a dimensiunii particulelor cu un coeficient de scurgere cuprins între 0,65 și 0,90 pentru selectarea amestecurilor.

Compozițiile granulometrice ale amestecurilor dense de beton asfaltic, orientate spre lucrabilitate, au fost normalizate în URSS între 1932 și 1967. În conformitate cu aceste standarde, amestecurile de beton asfaltic au conținut o cantitate limitată de piatră zdrobită (26-45%) și o cantitate crescută de pulbere minerală (8-23%). Experiența cu utilizarea unor astfel de amestecuri a arătat că pe trotuare se formează valuri, foarfece și alte deformații plastice, în special pe drumurile cu trafic intens și intens. În același timp, rugozitatea suprafeței acoperirilor a fost și ea insuficientă pentru a asigura o aderență ridicată la roțile mașinilor, pe baza condițiilor de siguranță a traficului.

În 1967 s-au făcut modificări fundamentale la standardul pentru amestecurile de beton asfaltic. GOST 9128-67 a inclus noi compoziții de amestecuri pentru beton asfaltic de cadru cu un conținut ridicat de piatră spartă (până la 65%), care au început să fie incluse în proiectele de drumuri cu intensitate mare a traficului. În mixturile asfaltice s-a redus și cantitatea de pulbere minerală și bitum, ceea ce a fost justificat de necesitatea trecerii de la amestecuri plastice la amestecuri mai rigide.

Compozițiile părții minerale a multor amestecuri de piatră zdrobită au fost calculate prin ecuația unei parabole cubice, legată de patru dimensiuni ale granulelor de control: 20; 5; 1,25 și 0,071 mm.

În studiul și implementarea betonului asfaltic de cadru mare importanță a fost dat pentru a crește rugozitatea acoperirilor. Metode de dispozitiv pavaj din beton asfaltic cu o suprafață rugoasă s-au reflectat în recomandările elaborate la începutul anilor 60 ai secolului trecut și implementate inițial la instalațiile Glavdorstroy al Ministerului Transporturilor al URSS. Potrivit dezvoltatorilor, crearea rugozității ar fi trebuit să fie precedată de formarea unui cadru spațial în beton asfaltic. În practică, acest lucru a fost realizat prin reducerea cantității de pulbere minerală din amestec, creșterea conținutului de boabe mari zdrobite și compactarea completă a amestecului, în care boabele de piatră zdrobită și fracțiunile de nisip grosier vin în contact unele cu altele. Producția de beton asfaltic cu structură de cadru și suprafață rugoasă s-a asigurat la un conținut de 50-65% din greutate granule mai mari de 5 (3) mm. în amestecuri cu granulaţie fină de tip A şi 33-55% boabe mai mari de 1,25 mm. V amestecuri de nisip tip G cu un continut limitat de pulbere minerala (4-8% in amestecuri cu granulatie fina si 8-14% in cele nisipoase).

Recomandări pentru asigurarea rezistenței la forfecare a pavajelor din beton asfaltic ca urmare a utilizării betonului asfaltic cu cadru prin creșterea frecării interne a miezului mineral sunt prezente și în publicațiile străine.

De exemplu, companiile de drumuri din Marea Britanie în construcția de pavaj din beton asfaltic în țările tropicale și subtropicale utilizează în mod specific compoziții de cereale selectate conform ecuației parabolei cubice.

Stabilitatea acoperirilor din astfel de amestecuri este asigurată în principal ca urmare a blocării mecanice a particulelor unghiulare, care trebuie să fie fie piatră zdrobită puternică, fie pietriș zdrobit. Nu este permisă folosirea pietrișului nezdrobit în astfel de amestecuri.

Rezistența acoperirilor la deformații prin forfecare poate fi crescută prin creșterea dimensiunii pietrei zdrobite. Standardul american ASTM D 3515-96 prevedea mixturi asfaltice diferențiate în nouă grade în funcție de dimensiunea maximă a granulelor de la 1,18 la 50 mm.

Cu cât gradul este mai mare, cu atât piatra zdrobită este mai mare și conținutul de pulbere minerală din amestec este mai scăzut. Curbele compozițiilor de cereale, construite pe o parabolă cubică, asigură un cadru rigid de boabe mari în timpul compactării acoperirii, care oferă principala rezistență la încărcăturile de transport.

În cele mai multe cazuri, partea minerală a amestecului asfaltic este selectată dintre componentele cu granulație grosieră, medie și fine. Dacă densitatea reală a materialelor minerale constitutive diferă semnificativ una de cealaltă, atunci conținutul lor în amestec este recomandat să fie calculat în volum.

Compozițiile granulare ale părții minerale a amestecurilor de beton asfaltic, dovedite în practică, sunt standardizate în toate țările dezvoltate tehnic, ținând cont de domeniul lor de aplicare. Aceste compoziții, de regulă, sunt în concordanță între ele.

În general, se consideră că cel mai dezvoltat element de proiectare a compoziției betonului asfaltic este alegerea compoziției granulometrice a părții minerale fie după curbele de densitate optimă, fie după principiul umplerii succesive a porilor. Situația este mai complicată cu alegerea unui liant bituminos de calitatea cerută și cu justificarea conținutului optim al acestuia în amestec. Până în prezent, nu există un consens cu privire la fiabilitatea metodelor de calcul pentru atribuirea conținutului de bitum din mixul asfaltic.

Metodele experimentale actuale de selectare a conținutului de lianți sugerează metode diferite fabricarea și testarea probelor de beton asfaltic în laborator și, cel mai important, nu permit o predicție suficient de fiabilă a durabilității și a stării de funcționare a suprafețelor drumurilor în funcție de condițiile de funcționare.

P.V. Saharov a propus să proiecteze compoziția betonului asfaltic conform unei compoziții preselectate a liantului asfaltic. Raportul cantitativ dintre bitum și pulbere minerală din liantul asfaltic a fost selectat experimental în funcție de indicele de deformare plastică (prin metoda rezistenței la apă) și de rezistența la tracțiune a probelor optice. Stabilitatea termică a liantului asfaltic a fost luată în considerare și prin compararea indicatorilor de rezistență la temperaturi de 30, 15 și 0°C. Pe baza datelor experimentale, s-a recomandat să se respecte raportul dintre bitum și pulbere minerală în greutate (B/MP) în intervalul de la 0,5 la 0,2.

Ca urmare, compozițiile betonului asfaltic s-au caracterizat printr-un conținut crescut de pulbere minerală. În studiile ulterioare, I.A. Rybiev, s-a demonstrat că valorile raționale ale B/MP pot fi egale cu 0,8 și chiar mai mari. Pe baza legii rezistenței structurilor optime (regula de aliniere), a fost recomandată o metodă de proiectare a unei compoziții de beton asfaltic pentru condiții de operare date. trotuar. S-a afirmat că structura optimă a betonului asfaltic se realizează prin transferul bitumului într-o stare de peliculă.

În același timp, s-a demonstrat că conținutul optim de bitum din amestec depinde nu numai de raportul cantitativ și calitativ al componentelor, ci și de factorii tehnologici și modurile de compactare.

Prin urmare, fundamentarea științifică a indicatorilor de performanță necesari ai betonului asfaltic și modalitățile raționale de realizare a acestora continuă să fie principala sarcină asociată cu creșterea durabilității suprafețelor drumurilor.

Există mai multe metode de calcul pentru atribuirea conținutului de bitum dintr-un amestec de beton asfaltic atât după grosimea peliculei de bitum pe suprafața granulelor minerale, cât și după numărul de goluri din amestecul mineral compactat.

Primele încercări de utilizare a acestora în proiectarea mixturilor asfaltice s-au încheiat adesea cu eșec, ceea ce a făcut necesară îmbunătățirea metodelor de calcul pentru determinarea conținutului de bitum din amestec. N.N. Ivanov a propus să ia în considerare cea mai bună compactibilitate a amestecului de beton asfaltic fierbinte și o anumită marjă pentru dilatarea termică a bitumului, dacă conținutul de bitum este calculat din porozitatea amestecului mineral compactat:

B - cantitatea de bitum,%;

Р - porozitatea amestecului mineral compactat, %;

c6 - densitatea reală a bitumului, g/cm. cub;

Cu - densitate medie amestec uscat compactat, g/cm cub;

0,85 - coeficient de reducere a bitumului datorită compactării mai bune a amestecului cu bitum și coeficient de dilatare a bitumului, care se ia egal cu 0,0017.

Trebuie remarcat faptul că calculele conținutului de volum al componentelor din betonul asfaltic compactat, inclusiv volumul porilor de aer sau porozitatea reziduală, sunt efectuate în orice metodă de proiectare sub formă de normalizare a volumului de fază. De exemplu, în fig. 3 prezintă compoziția volumetrică a betonului asfaltic de tip A sub formă de diagramă circulară.

Orez. 3. - Normalizarea volumului fazelor din beton asfaltic:

Conform acestui grafic, conținutul de bitum (% în volum) este egal cu diferența dintre porozitatea coloanei vertebrale minerale și porozitatea reziduală a betonului asfaltic compactat. Astfel, M. Durieu a recomandat o metodă de calcul a conținutului de bitum într-un mix asfaltic fierbinte în funcție de modulul de saturație. Modulul de saturare a betonului asfaltic cu un liant a fost stabilit în funcție de datele experimentale și de producție și caracterizează procentul de liant într-un amestec mineral cu o suprafață specifică de 1 mp/kg.

Această metodologie este adoptată pentru a determina conținutul minim de liant bituminos în funcție de compoziția granulelor a părții minerale în metoda de proiectare a mixului asfaltic LCPC. dezvoltat de Laboratorul Central de Poduri și Drumuri din Franța. Conținutul de greutate al bitumului conform acestei metode este determinat de formula:

k este modulul de saturație al betonului asfaltic cu un liant.

• S - reziduu parțial pe o sită cu orificii de dimensiunea de 0,315 mm, %;
• s - reziduu parțial pe o sită cu orificii de dimensiunea de 0,08 mm, %;

Metoda de calcul a conținutului de bitum după grosimea peliculei de bitum a fost îmbunătățită semnificativ prin I.V. Korolev. Pe baza datelor experimentale, el a diferențiat suprafața specifică a boabelor de fracții standard în funcție de natura rocii. Influența naturii materialului de piatră, a mărimii granulelor și a vâscozității bitumului asupra grosime optimă peliculă bituminoasă în mixtură asfaltică.

Următorul pas este o evaluare diferențiată a capacității de bitum a particulelor minerale mai mici de 0,071 mm. Ca urmare a predicției statistice a compozițiilor de granule ale pulberii minerale și a conținutului de bitum al fracțiilor cu mărime cuprinsă între 1 și 71 de microni în MADI (GTU), a fost dezvoltată o tehnică care permite obținerea de date calculate care coincid în mod satisfăcător cu cea experimentală. continutul de bitum din amestecul de beton asfaltic.

O altă abordare a atribuirii conținutului de bitum în betonul asfaltic se bazează pe relația dintre porozitatea coloanei vertebrale minerale și compoziția granulelor părții minerale. Pe baza studiului amestecurilor experimentale de particule de diferite dimensiuni, experții japonezi au propus model matematic porozitatea coloanei vertebrale minerale (VMA). Valorile coeficienților dependenței de corelație stabilite au fost determinate pentru betonul asfaltic concasat de piatră-mastic, care a fost compactat într-un compactor rotativ (girator) la 300 de rotații ale matriței. În lucrare a fost propus un algoritm de calcul al conținutului de bitum, bazat pe corelarea caracteristicilor porilor betonului asfaltic cu compoziția granulelor amestecului. Pe baza rezultatelor prelucrării, o serie de date obținute în timpul testării betonului asfaltic dens tipuri variate, se stabilesc următoarele corelații pentru calcularea conținutului optim de bitum:

K este parametrul de granulometrie.

Dcr - dimensiune minimă boabe dintr-o fracție mare, mai mică decât cea care conține 69,1% din greutatea amestecului, mm .;

D0 - granulația fracției medii, mai fină decât cea care conține 38,1% din greutatea amestecului, mm;

D fină - dimensiunea maximă a granulelor fracției fine, mai fină decât cea care conține 19,1% din greutatea amestecului, mm.

Cu toate acestea, în orice caz, dozele de bitum calculate trebuie corectate în timpul pregătirii loturilor de control, în funcție de rezultatele testelor probelor de beton asfaltic format.

La selectarea compozițiilor mixturilor de beton asfaltic, următoarea declarație a prof. N.N. Ivanova: „Bitumul nu trebuie luat mai mult decât este determinat prin obținerea unui amestec suficient de puternic și stabil, dar bitumul trebuie luat cât mai mult posibil și în niciun caz cât mai puțin posibil.” Metodele experimentale de selectare a amestecurilor de beton asfaltic implică de obicei prepararea probelor standard prin metode de compactare specificate și testarea lor în laborator. Pentru fiecare metodă, au fost elaborate criterii adecvate care stabilesc, într-o măsură sau alta, relația dintre rezultatele testelor de laborator ale probelor compactate și caracteristici operaționale beton asfaltic în condiţii de exploatare.

În cele mai multe cazuri, aceste criterii sunt definite și standardizate de standardele naționale pentru beton asfaltic.

Următoarele scheme sunt comune încercare mecanică probe de beton asfaltic prezentate în fig. 4.

Orez. 4. - Scheme de testare a probelor cilindrice la proiectarea unei compoziții de beton asfaltic:

a - după Duryez;

b - după Marshall;

c - după Khvim;

d - conform lui Hubbard-Field.

O analiză a diferitelor metode experimentale de proiectare a compozițiilor de beton asfaltic indică o asemănare în abordările de atribuire a unei rețete și o diferență atât în ​​ceea ce privește metodele de testare a probelor, cât și în criteriile pentru proprietățile evaluate.

Asemănarea metodelor de proiectare a unui amestec de beton asfaltic se bazează pe selecția unui astfel de raport volumetric al componentelor, care oferă valorile specificate ale porozității reziduale și indicatorii normalizați ai proprietăților mecanice ale betonului asfaltic.

În Rusia, la proiectarea betonului asfaltic, probele cilindrice standard sunt testate pentru compresie uniaxială (conform schemei Duriez), care sunt turnate în laborator conform GOST 12801-98, în funcție de conținutul de piatră zdrobită din amestec, fie cu un sarcină statică de 40 MPa, sau prin vibrare, urmată de compactare suplimentară cu o sarcină de 20 MPa. În practica străină, metoda Marshall de proiectare a mixurilor de beton asfaltic a primit cea mai răspândită utilizare.

Până de curând, în SUA au fost folosite metodele de proiectare a mixturilor asfaltice conform Marshall, Hubbard-Field și Khvim. dar în În ultima vreme un număr de state implementează sistemul de proiectare „Superpave”.

La dezvoltarea unor noi metode de proiectare a mixurilor de beton asfaltic în străinătate, s-a acordat multă atenție îmbunătățirii metodelor de compactare a probelor. În prezent, la proiectarea amestecurilor conform Marshall, sunt prevăzute trei niveluri de compactare a probei: 35, 50 și, respectiv, 75 de lovituri pe fiecare parte, pt. afectiuni pulmonare, trafic mediu si intens Vehicul. Corpul Inginerilor din Armata Statelor Unite, după cercetări ample, a îmbunătățit testarea Marshall și a extins-o la proiectarea amestecurilor pentru pavajele aerodromului.

Proiectarea mixturii asfaltice conform metodei Marshall presupune că:

• - s-a stabilit în prealabil conformitatea materialelor minerale inițiale și a bitumului cu cerințele condițiilor tehnice;
• - compoziția granulometrică a amestecului de materiale minerale a fost selectată pentru a îndeplini cerințele de proiectare;
• - valorile densității reale a bitumului vâscos și a materialelor minerale sunt determinate prin metodele de testare adecvate;
• - se usucă o cantitate suficientă de material piatră și se împarte în fracțiuni pentru a pregăti loturi de laborator de amestecuri cu conținut diferit de lianți.

Pentru testele conform metodei Marshall, specimenele cilindrice standard sunt realizate cu 6,35 cm înălțime și 10,2 cm în diametru atunci când sunt compactate de impactul unei greutăți în cădere. Amestecurile sunt preparate cu conținuturi diferite de bitum, care de obicei diferă unele de altele cu 0,5%. Se recomanda prepararea a cel putin doua amestecuri cu un continut de bitum peste valoarea "optima" si doua amestecuri cu un continut de bitum sub valoarea "optima".

Pentru a atribui mai exact conținutul de bitum pentru testele de laborator, se recomandă stabilirea mai întâi a unui conținut de bitum „optim” aproximativ.

Prin „optim” se înțelege conținutul de bitum din amestec care asigură stabilitate Marshall maximă a probelor turnate. Aproximativ pentru selecție este necesar să aveți 22 de materiale de piatră de sud și aproximativ 4 litri. bitum.

Rezultatele testării betonului asfaltic conform metodei Marshall sunt prezentate în fig. 5.

Pe baza rezultatelor testării probelor de beton asfaltic folosind metoda Marshall, se fac de obicei următoarele concluzii:

• - Valoarea stabilității crește odată cu creșterea conținutului de liant până la un anumit maxim, după care valoarea stabilității scade;
• - Valoarea plasticității condiționate a betonului asfaltic crește odată cu creșterea conținutului de liant;
• - Curba densității în funcție de conținutul de bitum este similară cu curba de stabilitate, însă pentru aceasta maximul se observă mai des la un conținut de bitum puțin mai mare;
• - Porozitatea reziduală a betonului asfaltic scade odată cu creșterea conținutului de bitum, apropiindu-se asimptotic de valoarea minimă;
• - Procentul de umplere a porilor cu bitum crește odată cu creșterea conținutului de bitum.

Orez. 5. - Rezultatele (a, b, c, d) ale încercărilor de beton asfaltic conform metodei Marshall:

Conținutul optim de bitum se recomandă să fie determinat ca medie a celor patru valori stabilite din graficele pentru cerințele de proiectare respective. Un amestec de beton asfaltic cu un conținut optim de bitum trebuie să îndeplinească toate cerințele specificatii tehnice. La alegerea finală a compoziției amestecului de beton asfaltic pot fi luați în considerare și indicatorii tehnici și economici. În general, este recomandat să alegeți un amestec cu cea mai mare stabilitate Marshall.

Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că amestecurile cu excesiv valori mari Stabilitatea Marshall și ductilitatea scăzută sunt nedorite, deoarece acoperirile din astfel de amestecuri vor fi excesiv de rigide și se pot crăpa la conducerea vehiculelor grele, în special cu baze fragile și înclinări mari ale acoperirii. Adesea în Europa de Vest iar în SUA, metoda de proiectare a mixturii asfaltice Marshall a fost criticată. Se observă că compactarea prin impact Marshall a probelor nu simulează compactarea amestecului din acoperire, iar stabilitatea Marshall nu permite o evaluare satisfăcătoare a rezistenței la forfecare a betonului asfaltic.

De asemenea, este criticată metoda Khvim, ale cărei dezavantaje includ echipamente de testare destul de voluminoase și costisitoare.

În plus, unii indicatori volumetrici importanți ai betonului asfaltic, legați de durabilitatea acestuia, nu sunt dezvăluiți corespunzător în această metodă. Potrivit inginerilor americani, metoda de selecție a conținutului de bitum a lui Khvim este subiectivă și poate duce la o durată scurtă de viață a betonului asfaltic din cauza atribuirii unui conținut scăzut de liant în amestec.

Metoda LCPC (Franța) se bazează pe faptul că amestecul asfaltic cald trebuie proiectat și compactat în timpul procesului de construcție la o densitate maximă.

Prin urmare, s-au efectuat studii speciale asupra lucrărilor de proiectare de compactare, care a fost definită ca 16 treceri ale unei role cu pneuri, cu o sarcină pe osie de 3 tf la o presiune a anvelopei de 6 bar. Pe o bancă de laborator la scară largă, la compactarea mixturii calde de asfalt s-a justificat o grosime standard a stratului egală cu 5 granule minerale maxime. Pentru compactarea adecvată a probelor de laborator, unghiul de rotație pe compactorul de laborator (girator) egal cu 1° și presiunea verticală pe amestecul compactat de 600 kPa au fost standardizate. În acest caz, numărul standard de rotații ale giratorului ar trebui să fie egal cu grosimea stratului de amestec compactat, exprimat în milimetri.

În metoda americană a sistemului de proiectare Superpave, se obișnuiește compactarea probelor de asfalt-beton și într-un girator, dar cu un unghi de rotație de 1,25°. Lucrările de compactare a probelor de beton asfaltic se normalizează în funcție de valoarea calculată a încărcăturii totale de transport pe pavaj, pentru dispozitivul căruia este proiectat amestecul. Schema de compactare a probelor dintr-un amestec de beton asfaltic într-un dispozitiv rotativ de compactare este prezentată în fig. 6.

Orez. 6. - Schema de compactare a probelor din amestecul de beton asfaltic în dispozitivul rotativ de compactare:

Metoda de proiectare a mixturii asfaltice MTQ (Ministerul Transporturilor din Quebec, Canada) adoptă compactorul rotativ Superpave în loc de giratorul LCPC. Numărul calculat de rotații în timpul compactării este luat pentru amestecuri cu dimensiune maximă boabe 10 mm. egal cu 80 și pentru amestecuri cu o dimensiune a particulelor de 14 mm. - 100 de rotații de rotație. Conținutul calculat al orificiilor de aer din probă ar trebui să fie în intervalul de la 4 la 7%. Volumul nominal al porilor este de obicei de 5%. Volumul efectiv de bitum este stabilit pentru fiecare tip de amestec, ca în metoda LCPC.

Este de remarcat faptul că la proiectarea mixturilor asfaltice din aceleași materiale folosind metoda Marshall, metoda LCPC (Franța), metoda sistemului de proiectare Superpave (SUA) și metoda MTQ (Canada), s-au obținut aproximativ aceleași rezultate.

Deși fiecare dintre cele patru metode prevăzute diverse conditii probe de sigilii:

• - Marshall - 75 de lovituri din ambele părți;
• - „Superpave” - 100 de rotații de rotație în girator la un unghi de 1,25 °;
• - MTQ - 80 de rotații de rotație în girator la un unghi de 1,25°;
• - LCPC - 60 de rotații ale compactorului eficient la 1°C s-au obținut rezultate destul de comparabile în ceea ce privește conținutul optim de bitum.

Prin urmare, autorii lucrării au ajuns la concluzia că este important nu numai să existe metoda „corectă” de compactare a probelor de laborator, ci să existe un sistem pentru efectul forței de compactare asupra structurii betonului asfaltic din probă și asupra performanței sale în acoperire.

Trebuie remarcat faptul că metodele rotative de compactare a probelor de beton asfaltic nu sunt, de asemenea, lipsite de dezavantaje. O abraziune vizibilă a materialului de piatră a fost stabilită în timpul compactării amestecului fierbinte de beton asfaltic în girator.

Prin urmare, în cazul utilizării materialelor din piatră caracterizate prin uzură a tamburului Los Angeles de peste 30%, numărul normalizat de rotații ale compactorului de amestec la obținerea probelor de beton asfaltic concasat de piatră-mastic este setat la 75 în loc de 100.

Cel mai folosit material de construcție a drumurilor în secolul al XX-lea - asfaltul - este împărțit în mai multe tipuri, grade și tipuri. Baza separării este nu numai și nu atât lista componentelor inițiale incluse în amestecul de beton asfaltic, ci raportul dintre fracțiunile lor de masă din compoziție, precum și unele caracteristici ale componentelor - în special, dimensiunea fracțiuni de nisip și piatră zdrobită, gradul de purificare a pulberii minerale și tot același nisip.

Compoziția asfaltului

Asfaltul de orice tip si marca contine nisip, piatra sparta sau pietris, pulbere minerala si bitum. Cu toate acestea, în ceea ce privește piatra zdrobită, nu este utilizată la pregătirea unor tipuri de pavaj - dar dacă asfaltarea teritoriilor se efectuează ținând cont de traficul mare și de sarcini puternice pe termen scurt pe trotuar, atunci piatra zdrobită (sau pietriș) este necesar - ca element de protecție care formează cadrul.

pulbere minerală- un element inițial obligatoriu pentru pregătirea asfaltului de orice mărci și tipuri. De regulă, fracția de masă a pulberii - și se obține prin zdrobirea rocilor în care un conținut ridicat de compuși de carbon (cu alte cuvinte, din calcar și alte depozite fosilizate organice) - este determinată pe baza sarcinilor și cerințelor pentru vâscozitatea materialului. Un procent mare de pulberi minerale face posibilă utilizarea acestuia în lucrări precum asfaltarea drumurilor și șantierelor: un material vâscos (adică durabil) va atenua cu succes vibrațiile interne ale structurilor podurilor fără crăpare.

Cele mai multe tipuri și grade de utilizare a asfaltului nisip- excepția, așa cum am spus, o reprezintă tipurile de pavaj, unde o fracțiune de masă mare pietriş. Calitatea nisipului este determinată nu numai de gradul de purificare a acestuia, ci și de metoda de obținere: nisipul extras printr-o metodă deschisă trebuie de obicei curățat temeinic, dar nisipul artificial obținut prin zdrobirea pietrelor este considerat gata de lucru.

In cele din urma, bitum este piatra de temelie a industriei de pavaj. Un produs de rafinare a petrolului, bitumul este conținut într-un amestec de orice marcă într-o cantitate foarte mică - fracția sa de masă în majoritatea soiurilor ajunge cu greu la 4-5 la sută. Deși este utilizat pe scară largă în lucrări precum asfaltarea terenurilor dificile și reparațiile drumurilor, asfaltul turnat are un conținut de bitum de 10% sau mai mult. Bitumul conferă unei astfel de pânze o elasticitate corectă după întărire și fluiditate, ceea ce o face ușor de distribuit amestec gata pe site.

Grade și tipuri de asfalt

În funcție de procentul din compoziția componentelor enumerate, sunt trei grade de asfalt. Specificații, domeniul de aplicare și compoziția amestecului de diferite grade sunt descrise în GOST 9128-2009, care, printre altele, ia în considerare posibilitatea de a adăuga aditivi suplimentari care cresc rezistența la îngheț, hidrofobicitatea, flexibilitatea sau rezistența la uzură a acoperirii.

În funcție de procentul de umplutură din compoziția amestecului de construcție a drumurilor, acesta este împărțit în următoarele tipuri:

• A - 50-60% piatra sparta;
• B - 40-50% piatra sparta sau pietris;
• B - 30-40% piatra sparta sau pietris;
• G - până la 30% nisip din plase de zdrobire;
• D - până la 70% nisip sau amestecuri cu ecrane de zdrobire.

Asfalt gradul 1

Sub acest brand, este produsă o gamă largă de tipuri diferite de acoperiri - de la dens la foarte poros, cu un conținut semnificativ de piatră zdrobită. Domeniul de utilizare a acestora - construcții de drumuriși amenajarea teritoriului: doar materialele poroase nu sunt deloc potrivite pentru rolul învelișului propriu-zis, stratul superior terasament. Este mult mai bine să le folosiți pentru aranjarea fundațiilor, nivelarea bazei pentru așezarea unor tipuri de materiale mai dense.

Asfalt gradul 2

Intervalul de densitate este aproximativ același, dar conținutul și procentul de nisip și pietriș pot varia destul de mult. Acesta este același asfalt „mediu”, cu o gamă foarte largă: iar construcția de drumuri și repararea lor și amenajarea teritoriilor pentru parcări și piețe nu pot face fără ea.

Asfalt gradul 3

Acoperirile de gradul 3 se disting prin faptul că piatra zdrobită sau pietrișul nu sunt folosite la fabricarea lor - sunt înlocuite cu pulberi minerale și nisip de înaltă calitate obținut prin zdrobirea rocilor dure.

Raportul dintre nisip și piatră zdrobită (pietriș)

Raportul dintre conținutul de nisip și pietriș este unul dintre cei mai importanți indicatori care determină domeniul de aplicare al unui anumit tip de acoperire. În funcţie de prevalenţa unuia sau altuia material este notat cu litere de la A la D: A - mai mult de jumătate constă din piatră fină zdrobită sau pietriș, iar D - aproximativ 70 la sută constă din nisip (deși nisipul este folosit mai ales din roci zdrobite).

Raportul dintre bitum și componente minerale

Nu mai puțin important - la urma urmei, determină caracteristicile de rezistență ale carosabilului. Conținutul ridicat de pulberi minerale îi crește semnificativ fragilitatea. De aceea asfaltul nisipos poate fi folosit doar într-o măsură limitată: amenajarea parcurilor sau trotuarelor. Dar acoperiri cu un conținut ridicat de bitum - bun venit oaspete la orice lucrare: mai ales daca este vorba de constructii de drumuri in durere condiții climatice, la temperaturi sub zero, dacă viteza de lucru este de așa natură încât după o zi va merge pe o pânză nou-nouță echipamente rutiere, iar după predarea drumului terminat se vor năpusti autovehicule grele.

Calculul constă în alegerea unui raport rațional între materialele care compun amestecul de beton asfaltic.

Metoda de calcul din curbele amestecurilor dense a devenit larg răspândită. Cea mai mare rezistență a betonului asfaltic se realizează cu densitatea maximă a miezului mineral, cantitatea optimă de bitum și pulbere minerală.

Există o relație directă între compoziția granulelor de material mineral și densitate. Compozițiile care conțin boabe vor fi optime dimensiune diferită ale căror diametre sunt reduse la jumătate.

Unde d 1 - cel mai mare diametru de boabe, stabilit in functie de tipul de amestec;

d 2 - cel mai mic diametru de granulație corespunzător fracției de nămol și pulberii minerale (0,004 ... 0,005 mm).

Dimensiunile boabelor, conform nivelului anterior

(6.6.2)

Numărul de mărimi este determinat de formulă

(6.6.3)

Numărul de fracții P cu unul mai puțin decât numărul de dimensiuni T

(6.6.4)

Raportul fracțiilor învecinate în greutate

(6.6.5)

Unde LA- factor de evadare.

Valoarea care arată de câte ori cantitatea următoarei fracții este mai mică decât cea anterioară se numește coeficient de scurgere. Amestecul cel mai dens se obține cu un coeficient de scurgere de 0,8, dar un astfel de amestec este dificil de selectat, prin urmare, la sugestia lui N.N. Ivanov, coeficient de evadare LA luate de la 0,7 la 0,9.

Diplomă de master

O.A. KISELEVA

CALCULUL COMPOZIȚIEI AMESTECULUI DE BETON ASFALTIC

Pentru studenții care studiază în direcția 270100

„Construcții”, linii directoare pentru decontare și lucrări grafice

la disciplina „Fundații fizice pentru proiectarea construcțiilor noi

materiale"

Aprobat de Consiliul de redacție și edituri al TSTU

Versiunea tipărită a ediției electronice

Tambov

RIS TSTU

UDC 625.855.3(076)

BBK 0311-033ya73-5

Alcătuit de: dr., Conf. univ. O. A. Kiseleva

Referent: doctor în științe tehnice, prof. Ledenev V.I.

Calculul compoziției amestecului de beton asfaltic: Metod.ukaz. / Comp.: O.A. Kiseleva. Tambov: TSTU, 2010 - 16 p.

Instrucțiuni pentru efectuarea lucrărilor de decontare și grafică la disciplina „Fundații fizice pentru proiectarea noilor materiale de construcții» pentru studenții care studiază în direcția 270100 „Construcții”.

Aprobat de consiliul de redacție și de publicare al Universității Tehnice de Stat Tambov

© GOU VPO „Statul Tambov

Universitatea Tehnică (TSTU), 2010

INTRODUCERE

Orientările sunt dedicate selecției compoziției betonului asfaltic.

Pentru a proiecta compoziția betonului asfaltic, trebuie să știți următoarele:

– compoziția granulelor agregatelor,

- marca de bitum,

- marca de beton asfaltic.

Calculul compoziției betonului asfaltic constă în alegerea unui raport rațional între materialele constitutive, care să asigure densitatea optimă a miezului mineral cu cantitatea necesară de bitum și obținerea betonului cu valoarea dată. proprietăți tehnice cu o anumită tehnologie de producţie.

METODE DE CALCUL AL COMPOZIȚIEI AMESTECULUI DE BETON ASFALTIC

Cea mai utilizată metodă de calcul din curbele amestecurilor dense. Se precizează că cea mai mare rezistență a betonului se realizează în condițiile densității maxime. compozitia minerala prin calcularea distribuției granulometrice și determinarea conținutului cantității optime de bitum și pulbere minerală.

Calculul compoziției betonului asfaltic include pasii urmatori :

– calculul compoziției granulometrice a amestecului mineral conform principiului golurilor minime,

– determinarea cantității optime de bitum,

– determinarea proprietăților fizice și mecanice ale amestecurilor calculate,

- efectuarea de ajustări la compoziţiile obţinute de amestecuri.

1.Calculul compoziției granulometrice a amestecului mineral . În acest scop, pentru agregatul fin și grosier, conform datelor privind reziduurile parțiale de pe site, reziduurile A i , % se găsesc egale cu suma reziduurilor parțiale (а i) de pe o sită dată și pe toate sitele mai mici decât aceasta. Rezultatele obţinute, ţinând cont de gradul betonului asfaltic din punct de vedere al mărimii agregatelor, sunt înscrise în Tabelul 1.

2.Determinăm cantitatea de agregat pe fracții. Calculul se realizează în funcție de curbele limită corespunzătoare coeficienților de scurgere selectați (Fig. 1) . Curbele cu un coeficient de scurgere mai mic de 0,7 sunt atribuite compozițiilor părții minerale a amestecului de beton asfaltic cu un conținut scăzut de pulbere minerală. Compozițiile calculate cu un factor de scurgere de 0,9 conțin o cantitate crescută de pulbere minerală.

În acest scop, în funcție de marca betonului asfaltic, cantitatea necesară de nisip se determină pe o sită cu dimensiunea ochiului de 1,25 sau piatră zdrobită pe o sită cu dimensiunea ochiului de 5 mm (pentru beton asfaltic cu granulație fină). De exemplu, pentru betonul asfaltic cu granulație grosieră, cantitatea de particule de nisip mai fine de 1,25 mm este în intervalul de la 23 la 46%. Acceptăm 40%. După aceea, determinăm coeficientul de ajustare a compoziției granulelor de nisip

tabelul 1

Compoziția granulometrică a amestecului mineral

Cantitatea necesară de pulbere minerală se determină pe o sită cu dimensiunea ochiului de 0,071. Pentru betonul asfaltic cu granulație grosieră, cantitatea de particule mai mică de 0,071 mm este în intervalul de la 4 la 18%. Acceptăm 10%. După aceea, determinăm coeficientul de ajustare a compoziției de cereale a pulberii minerale .

Determinăm coeficientul de ajustare a compoziției granulelor de piatră zdrobită (sau nisip) . Și specificăm compoziția granulelor agregatelor (Tabelul 2).

masa 2

Compoziția estimată a agregatelor

Tabelul 3

Compoziția granulometrică optimă a amestecului mineral

Ta b l e 3 a continuat

3.Determinăm consumul de bitum. Este promițător să se calculeze cantitatea de bitum din amestec conform metodei dezvoltate de HADI și pe baza conținutului de bitum al componentelor minerale. Calculul se realizează în două etape: determinarea capacității de bitum a fiecărei fracțiuni din partea minerală a amestecului și calculul conținutului de bitum. Pentru a determina conținutul de bitum, materialele uscate sunt dispersate în fracții mai mici de 0,071, 0,071-0,14, 0,14-0,315, 0,315-0,63, 0,63-1,25, 1,25-3, 3-5, 5-10 mm etc. la cea mai mare dimensiune de pietriș. Capacitatea de bitum a fiecărei fracțiuni este prezentată în tabelul 4. Determinăm conținutul de bitum pentru fiecare fracție (tabelul 5).

Tabelul 4

Capacitatea de bitum a umpluturii

T a b l e 5

Determinarea continutului de bitum

T a b l e 6

Caracteristicile fizice și mecanice ale betonului asfaltic

Conținutul optim de bitum din amestec este determinat de următoarea formulă

unde K este un coeficient în funcție de marca de bitum (pentru BND 60/90 - 1,05; BND 90/130 - 1; BND 130/200 - 0,95; BND 200/300 - 0,9); B i – capacitatea de bitum a fracției i; P i este conținutul fracției i din amestec în părți ale întregului.

4. Din tabelul 6 notăm parametrii fizici și mecanici caracteristici acestui beton asfaltic.

EXEMPLU DE CALCUL

Selectați compoziția betonului asfaltic cu granulație fină tip A. Umpluturi: granit zdrobit, nisip de cuarț, pulbere minerală obținută prin măcinarea dioritului.

Calculul soldurilor totale este prezentat în Tabelul 7.

Tabelul 7

resturi private

Deoarece piatra zdrobită este cu granulație fină, este cernută printr-o sită cu dimensiunea ochiului de 5 mm, iar fracțiile mai mari sunt îndepărtate.

Determinăm cantitatea de agregat pe fracții. Pentru betonul asfaltic cu granulație fină, cantitatea de particule de piatră zdrobită mai mică de 5 mm este în intervalul de la 84 la 70%. Acceptăm conținutul necesar de piatră zdrobită mai mare de 5 mm 25%. Determinăm coeficientul de ajustare a compoziției granulare a pietrei zdrobite K u = 25 * 100 / (100-28) = 34,7.

Cantitatea necesară de pulbere minerală pe o sită cu o dimensiune a ochiurilor de 0,071 este în intervalul de la 10 la 25%. Acceptăm 15%. Coeficientul de ajustare a compoziției granulare a pulberii minerale este K m =15*100/74=27,7.

Determinăm coeficientul de ajustare a compoziției granulelor de nisip K p \u003d 100-35-28 \u003d 37.

Precizăm compoziția granulelor agregatelor, ținând cont de gradul betonului asfaltic după dimensiunea agregatului (tabelul 8).

Tabelul 8

Compoziția granulelor agregatelor

Verificăm corectitudinea alegerii compoziției de cereale a amestecului mineral. Pentru a face acest lucru, construim un grafic al distribuției mărimii particulelor și îl aplicăm la curbele de scurgere (Fig. 5). Din figură se poate observa că graficul este inclus în zona permisă. Calculul este corect.

Cunoscând capacitatea de bitum a fracțiilor individuale, determinăm consumul de bitum (tabelul 9).

Determinăm conținutul estimat de bitum grad BND 90/130 B = 1 * 6,71 = 6,71%. Verificăm conținutul de bitum conform tabelului. 3. Întrucât cantitatea de bitum conform calculului este mai mare decât normativul 5-6,5%, acceptăm B = 6,71%.

Scriem parametrii fizici și mecanici caracteristici acestui beton asfaltic:

- porozitatea miezului mineral -18-22%,

– porozitate reziduală – 3-5%,

- saturația apei - 1,5-3%,

– umflare – 0,5%,

- rezistență la compresiune - 10 kgf / cm 2,

– coeficient de rezistență la apă – 0,9,

Tabelul 9

Determinarea continutului de bitum

BIBLIOGRAFIE

1. Glushko I.M. Materiale de construcție a drumurilor. Manual pentru institutele de automobile și drumuri / Glushko I.M., Korolev I.V., Borshch I.M. şi altele.- M. 1983.

2. Gorelyshev N.V. Materiale si produse pentru constructia drumurilor. Director. / Gorelyshev N.V., Guryachkov I.L., Pinus E.R. şi altele - M .: Transport, 1986. - 288 p.

3. Korchagina O.A. Calculul compozitiei amestecurilor de beton: Metoda. decret / Korchagina O.A., Odnolko V.G. - Tambov: TSTU, 1996. - 28 p.

T a b l e P 1

Date pentru sarcină

T a b l e P 2

Date pentru sarcină