Проектирование состава асфальтобетона

Проектирование состава асфальтобетона заключается в выборе рационального соотношения между составляющими компонентами смеси для обеспечения требуемой плотности минерального состава и получения асфальтобетона с заданными техническими свойствами.

 Известно несколько методов проектирования состава асфальтобетона:

а) метод проф.П.В.Сахарова;

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

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

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

В настоящее время наиболее широкое практическое распространение получил метод расчета по предельным кривым плотных смесей – метод СоюзДорНИИ, который и рассматривается в данных методических указаниях.

 

2.1. Проектирование асфальтобетонной смеси

   по методу СоюзДорНИИ

 

Проектирование по рассматриваемому методу ведут в следующей последовательности.

1. Исходные данные

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

2. Расчет и подбор состава асфальтобетонной смеси ведут по предельным кривым плотных смесей, который выполняют в следующем порядке:

· Определяют зерновой состав по гранулометрии минеральных материалов: (щебень, песок, высевки, минеральный порошок) - все материалы должны удовлетворять ГОСТу 9128-97;

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

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

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

4. Из подобранного состава готовят контрольные образцы и подвергают их всем испытаниям согласно ГОСТу 12801. Физико-механические показатели должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.2  

 

2.1.1. Порядок расчета состава асфальтобетона

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

Ниже приводится конкретный пример расчета состава для плотного асфальтобетона типа Б марки I (I Б) верхнего слоя покрытия.

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

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

Таблица 2.1

 

Наименование материалов	Остатки на ситах, %	Размеры отверстий сит, мм
		15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071
Щебень	Частные Полные	10 10	35 45	47 92	4 96	2 98	2 100	- 100	- 100	- 100
Высевки	Частные Полные	- -	- -	2 2	20 22	30 52	21 73	15 88	8 96	4 100
Песок	Частные Полные	- -	- -	- -	2 2	47 49	19 68	16 84	13 97	3 100
Минеральный порошок	Частные Полные	- -	- -	- -	- -	- -	- -	1 1	4 5	5 10
В том числе минерального порошка мельче 0.071 мм = 90%

 

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

Расчет зернового состава проводится на основании нормативных зерновых составов (табл. 1.3). Данные, соответствующие проектируемому типу асфальтобетона, заносят в таблицу 2.2. На основании нормативных данных определяют полные остатки и средние значения полных остатков, которые также записываются в таблицу 2.2

Таблица 2.2

Нормативный зерновой состав минеральной части для

 асфальтобетонной смеси типа Б

Показатели	Размеры сит, мм
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071
Количество частиц, прошедших через сито, %	90-100	80-100	70-100	50-60	38-48	28-37	20-28	14-22	10-16	6-12
Полные остатки, %	10-0	20-0	30-0	50-40	62-52	72-63	80-72	86-78	90-84	94-88
Средние полные остатки, %	5	10	15	45	57	68	76	82	87	91

 

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

 

2.1.2. Расчет содержания минеральных компонентов в асфальтобетоне

 

А. Расчет содержания щебня

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

Количество щебня вычисляют из условия, что в подбираемой смеси, щебня, т.е. зерен, размером крупнее 5 мм, должно быть 45,0% (табл. 2.2), а в 100 вес. частях нашего щебня фракций, крупнее 5 мм, содержится 92% (табл. 2.1).

Из пропорции находим содержание щебня

100 / 92 = Щ / 45,0,

Щ=100 х 45,0 / 92 = 48,9%.

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

 

Щ_i = Щ А_i / 100%,

где   Щ- расчетное количество щебня (в нашем примере 48.9%);

А_i -полный остаток на соответствующем сите (i-номер сита).

Результаты записываются в таблицу 2.3

Таблица 2.3

Размеры сит, мм	15	10	5	2.5	1.25	0.63	0.315	0.14	0.071
Полные остатки %	4,9	22,0	45,0	46,9	47,9	48,9	48,9	48,9	48,9

 

     

Б. Расчет содержания минерального порошка

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

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

Содержание минерального порошка (МП) при расчете заданной смеси

определяют из соотношения

 

100 / 90 = МП / 9,

МП = 100 х 9 / 90 = 10%.

 

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

 

Таблица 2.4

Размеры сит, мм	0.315	0.14	0.071
Полные остатки	0.1	0.4	0.5

 

В. Расчет содержания песка и высевок

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

В нашем примере содержание песка составляет 100 – (48,9 + 10) = 41,1%.

Если кроме песка используются и высевки (отходы от дробления), то соотношение между высевками и песком может быть принято с учетом экономического фактора (стоимости песка и высевок) и необходимости обеспечить рекомендуемый зерновой состав смеси. Если песок мелкий, а высевки содержат много крупных фракций, то увеличивают содержание высевок. В нашем примере принимаем содержание высевок-10%, песка-31.1% и также высчитываем полные остатки на каждом сите.

Результаты сводим в таблицу 2.5

Таблица 2.5