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: 27; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!