Проектирование асфальтобетона

Рассматривая вопрос об определении состава асфальтобетона, необходимо остановиться на понятиях "проектирование асфальтобе­тона" и "расчет (подбор) состава асфальтобетона", которые не яв­ляются тождественными.

Проектирование асфальтобетона представляет собой комплексный процесс, дающий возможность определить состав асфальтобе­тона с учетом климатических факторов и в целом условий эксплуа­тации сооружения, регламентировать последовательность и порядок производства работ, а также включающий в себя испытания и выбор исходных материалов.

Расчет (подбор) состава асфальтобетона предусматривает оп­ределение соотношения между компонентами в асфальтобетоне и экспериментальную проверку свойств подобранного материала.

В целом проектирование асфальтобетона состоит из следующих четырех этапов.

Оценка условий работы материала

Основные факторы, действующие на асфальтобетон в транспорт­ных сооружениях, могут быть разделены на две группы - климатичес­кие и механические. Обе группы должны быть рассмотрены в ходе проектирования с максимально возможной полнотой.

Климатические факторы во многом определяют условия работы асфальтобетона, а значит и предъявляемые к нему требования. В районах с высокой летней температурой воздуха понижение вязкос­ти вяжущего в покрытии вследствие нагрева может привести к появ­лению пластических деформаций (волн, колей и т.д.). Наибольшей сдвигоустойчивостыо обладают многощебенистые асфальтобетоны, в которых возникающие напряжения воспринимает каркас из частиц щеб­ня. Применение более вязких битумов также позволяет снизить вели­чину пластических деформаций.

Низкие зимние температуры воздуха обусловливают необходи­мость повышения трещиностойкости асфальтобетона, что обычно достигается применением битумов пониженной вязкости.

Большое количество переходов температуры воздуха через 0°С требует повышения морозостойкости асфальтобетона. В районах со значительным количеством осадков следует особое внимание уделить повышению водостойкости асфальтобетона. Эта задача может быть решена за счет уменьшения пористости и повышения качества сцепления битума и минеральных материалов путем введения в состав асфальтобетонной смеси поверхностно-активных веществ.

Кроме того, в случаях, когда покрытие длительное время пре­бывает в увлажненном состоянии (что влечет за собой ухудшение сцепления с колесом автомобиля), необходимо предусмотреть повы­шение шероховатости асфальтобетонного покрытия. Это может быть достигнуто путем применения многощебенистого асфальтобетона.

Возникающие в асфальтобетонных покрытиях и основаниях нап­ряжения связаны большей частью с воздействием транспортных средств, хотя могут являться и следствием развития природных процессов, как, например, изгиб при неравномерном зимнем пучении грунта земляного полотна, вызванном его промерзанием.

При устройстве асфальтобетонных покрытий на жестких основа­ниях, в которых использованы материалы на основе минеральных вя­жущих, уменьшаются величины прогибов на покрытиях, и прочность асфальтобетона на изгиб не является свойством, определяющим дол­говечность покрытия. В случае невысокой несущей способности ос­нования это свойство материала приобретает более важное значе­ние.

Следует, однако, отметить, что устройство оснований из мате­риалов на основе минеральных вяжущих приводит в ряде случаев к ухудшению условий работы асфальтобетонных покрытий. Это может про­изойти вследствие интенсивного образования усадочных и темпера­турных трещин в жестких основаниях. Так, например, расстояние между трещинами в основании из грунта, укрепленного цементом, мо­жет составлять всего 3-5 м. С течением времени они появляются и на поверхности асфальтобетонного покрытия.

Требования к сдвигоустойчивости асфальтобетона повышаются на участках автомобильных дорог с большими продольными уклонами, прежде всего на горных дорогах. Значительные сдвигающие усилия возникают также при торможении и разгоне автомобилей. Поэтому при строительстве городских улиц и дорог, где количество участков торможения велико, следует применять асфальтобетоны с повышенной сдвигоустойчивостью.

Решение о выборе вида и типа асфальтобетона для устройства покрытия и основания принимается, исходя из анализа условий эксплуатации сооружения.

Выбор технологии производства работ

Долговечность асфальтобетонных покрытий во многом зависит от правильного выбора технологии приготовления асфальтобетонной смеси и технологии строительства конструктивных слоев дорожной одежды. Тип смесителя, температурный режим приготовления и вре­мя перемешивания смеси оказывают значительное влияние на качест­во смеси.

Большое значение имеет заключительный этап процесса устрой­ства асфальтобетонного покрытия - уплотнение. Именно в ходе уп­лотнения происходят основные процессы, сопровождающие получение асфальтобетона из рыхлой асфальтобетонной смеси. Особое внимание следует уделить подбору рационального звена катков, позволяюще­го обеспечить высокое качество уплотнения данной асфальтобетон­ной смеси.

В состав звена катков следует включать самоходные катки на пневматических шинах. Преимуществами этих катков являют­ся высокая производительность, возможность регулирования давле­ния в шинах и большая глубина уплотнения. При уплотнении асфаль­тобетонных смесей типов А и Б начинать укатку рекомендуется кат­ками на пневмошинах.

Изменение погодных условий требует внесения изменений в технологию работ. Так, при похолодании возникает опасность переохлаждения смеси во время транспортировки, что может повлечь за собой ее недоуплотнение. В этих случаях необходимо укрывать смесь во время перевозки; в допустимых пределах может быть повышена температура ее приготовления. С целью повышения температурной однородности смеси применяют перегружатели смеси.

Выбор и испытания материалов

Выбор материалов осуществляется исходя из вида и типа асфальтобетонной смеси и требований к исходным материалам. В тех случаях, когда какой-либо из компонен­тов асфальтобетона может быть получен из нескольких источников, окончательное решение принимается на основе технико-экономичес­кого обоснования.

При выборе каменных материалов следует учитывать, что луч­шим сцеплением с нефтяным битумом обладают основные и ультраос­новные изверженные и метаморфические породы (базальт, диабаз, серпентин, габбро и др.), а из осадочных - карбонатные (извест­няк, доломит). Низкое качество сцепления с битумом имеют кислые горные породы (гранит, диорит, сиенит и др.).

Физико-химическая активация природного песка и гравия поз­воляет значительно повысить качество асфальтобетона на их осно­ве.

Одним из путей снижения стоимости строительства является применение местных строительных материалов. Поэтому следует про­вести испытания имеющихся в наличии местных материалов, напри­мер песков, с целью установления возможности их применения в ас­фальтобетоне (с точки зрения соблюдения требований нормативных документов).

Расчет состава асфальтобетона

Этот этап проектирования может осуществляться несколькими методами. Наибольшее распространение получил метод, в соответствии с которым расчет состава ведется в два этапа:

1. Расчет состава минеральной части асфальтобетона.

2. Определение оптимального количества битума в асфальто­бетоне.

Расчет состава минеральной части асфальтобетона заключает­ся в подборе такого соотношения между компонентами, при котором пористость минерального остова будет минимальной. Расчет ведется по кривым плотных смесей. Гранулометрический состав минеральной части подобранной смеси должен укладываться в пределы, указанные в требованиях ГОСТ 9128-97 к зерновому составу.

В тех случаях, когда имеется крупный или средний песок, ми­неральную часть асфальтобетона подбирают по принципу непрерывной гранулометрии, и лишь при отсутствии крупного или среднего пес­ка следует применять принцип прерывистой гранулометрии, в соот­ветствии с которым остов из щебня (35-65%) заполняют смесью, не содержащей зерен размером 5-0,63 мм. С использованием принципа прерывистой гранулометрии можно получить минеральный остов с вы­сокой плотностью, однако при транспортировке и укладке такой асфальтобетонной смеси в ряде случаев происходит ее расслаива­ние (сегрегация).

В соответствии с действующими нормативными документами оп­ределение количества битума в асфальтобетонной смеси проводится расчетно-эксперименталь-ным путем. Для этого определяют истинную и среднюю плотность минерального остова асфальтобетона и рассчи­тывают пористость минерального остова. Затем по заданной величи­не остаточной пористости асфальтобетона рассчитывают требуемое количество битума и готовят контрольную смесь. После ее испыта­ния в состав асфальтобетонной смеси могут быть внесены необхо­димые коррективы.

Однако определение количества битума в асфальтобетоне по дан­ной схеме имеет ряд недостатков, требует большого количества времени и не может быть проведено в рамках лабораторной работы. Поэтому для определения оптимального количества битума восполь­зуемся широко распространенным экспериментальным методом.

При этом из минеральных материалов, взятых в рассчитанных соотношениях, готовят не менее трех смесей с разным количеством битума. Интервал изменения содержания битума принимается обычно равным 0,5%. Рекомендуемые расходы вяжущего принимают по приложению Г ГОСТ 9128-97 (см. п.6.4 «Требования к материалам для приготовления асфальтобетонных смесей»).

Порядок приготовления смесей, изготовления и испытания образцов указан в разделе «Методы испытаний асфальтобетона».

Минимальное количество образцов из одной смеси равно 15 (по 3 на каждый вид испытаний).

Для всех смесей проводится определение требуемых физико-ме­ханических свойств, после чего значения пределов прочности при сжатии при температурах 0°С, +20°С и +50°С, а также водонасыщения наносят на график. По оси абсцисс (горизонтальная ось графика) откладывают значения содержания битума в смеси в %. По оси ординат слева откладывают полученные для каждой смеси значения пределов прочности при сжатии в МПа при температурах 0°С, +20°С и +50°С. По оси ординат справа откладывают полученные для каждой смеси значения водонасыщения в % от объёма. Если теперь нанести на график нормативные требования по каждому из перечисленных показателей, то получим область значений расхода битума, при которой асфальтобетон будет соответствовать требованиям ГОСТ 9128-97. Исходя из экономических соображений, расход битума может приниматься в пределах заданной области ближе к минимальной границе.

За оптимальное принимается количество битума, при котором асфальтобетон имеет наиболее высокие механические показатели.

Список литературы:

 

1. ГОСТ 9128-97 Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

2. ГОСТ 12801-98 Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний.

3. ГОСТ 16557-78 Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Технические условия.

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

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

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

7. ГОСТ 2517-85 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб.

8. ГОСТ 11501-78 Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы.

9. ГОСТ 11506-73 Битумы нефтяные. Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару.

10. ГОСТ 18180--72 Битумы нефтяные. Метод определения изменения массы после прогрева.

11. ГОСТ 11508-74 Битумы нефтяные. Методы определения сцепления битума с мрамором и песком.

12. ГОСТ 4333-87 Битумы нефтяные. Методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле.

13. ГОСТ 11505-75 Битумы нефтяные. Метод определения растяжимости.

14. ГОСТ 11507-78 Битумы нефтяные. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу.

15. ГОСТ 18659-81 Эмульсии битумные дорожные. Технические условия.

16. ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.

17. ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний.

18. ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия.

19. ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний.

20. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. –М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. –56с.

21. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги/Госстрой СССР. –М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. –112с.

22. ОСТ 218.010-98 Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа СБС. Технические условия.

23. Сборник статей «Применение полимерно-битумных вяжущих на основе блоксополимеров типа СБС», М.: Центр метрологии, испытаний и сертификации МАДИ (ТУ), 2001.- 108с.

24. Горелышев Н.В. Асфальтобетон и другие битумоминеральные материалы.-М.: Можайск-Терра, 1995.-176с.

25. Гезенцвей Л.Б., Горелышев Н.В., Богуславский А.М. и др. Дорожный асфальтобетон. –М.: Транспорт, 1985. 350с.

 

 

---

Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 11; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!