Проектирование состава асфальтобетона

Задание на проектирование состава асфальтобетона

Запроектировать состав асфальтобетонной смеси для устройства верхнего слоя однослойного покрытия, уплотняемого в горячем состоянии, автомобильной дороги, аэродрома в районе строительства

Дорожно-климатическая зона III

Техническая категория дороги III

Характеристика участка дороги движение средней интенсивности

Время устройства покрытия (месяц) июнь
...

Содержание:

Задание на проектирование состава асфальтобетона 4
Введение 5
I. Цель и метод расчета 9
1.1. Цель расчета 9
1.2. Метод расчета 10
1.3. Сущность метода СоюзДорНИИ 11
1.4. Основные этапы проектирования 14
II. Проектирование состава горячего асфальтобетона 15
2.1. Выбор вида, типа, марки и структуры асфальтобетона 15
2.2. Выбор и проверка качества исходных материалов и их
назначение в асфальтовом бетоне 15
2.2.1. Щебень (гравий) 15
2.2.2. Песок 17
2.2.3. Минеральный порошок 19
2.2.4. Битум нефтяной дорожный 20
III. Расчёт минеральной части асфальтобетона 21
3.1. Расчёт непрерывного зернового состава минеральной части
асфальтового бетона21
3.2. Определяем расходы каждой фракции в смеси, производя пересчет на основе данных по общим расходам материалов. 22
3.2.1. Щебень. 22
3.2.2. Песок. 22
3.2.3. Минеральный порошок. 23
IV. Определение расхода битума 25
4.1. Расчет оптимального количества битума 25
V. Приготовление асфальтобетонной смеси и формование образцов 27
5.1. Определение расхода материалов на лабораторный замес 27
5.2. Приготовление асфальтобетонной смеси 27
5.3. Формование образцов 28

Содержание


VI. Определение физико-механических свойств асфальтобетона 29
6.1. Определение средней плотности асфальтобетона 29
6.2. Определение водонасыщения асфальтобетона 30
6.3. Определение предела прочности асфальтобетона при сжатии 31
6.4. Определение коэффициента водостойкости асфальтобетона 32
VII. Сопоставление свойств контрольных образцов с требованиями
стандарта 33
7.1. Сопоставление свойств контрольных образцов с требованиями
стандарта 33
Заключение 34
Список литературы 35

Введение

Общие сведения об асфальтобетоне
Асфальтобетон - это дорожно-строительный материал, полученный в результате 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

исходные
ГОСТ
5, dmin
98,5
90-100
25, Dmax
0-10
(D+d)/2
30
30-80
1.25D
0-0.5
16
35
Рисунок 2.2.1.1. график зернового состава щебня
ВЫВОД: Зерновой состав щебня соответствует требованиям ГОСТ 8267-93.
2.2.2. Песок
Песок – мелкий заполнитель в асфальтобетоне. Может быть природным или искусственный. Он заполняет пустоты между зернами крупного заполнителя, повышает однородность асфальтобетонной смеси, улучшает деформативные свойства асфальтобетона. В песчаном асфальтобетоне песок образует каркас. Требования, предъявляемые к песку: содержание глинистых примесей не более 3 %; содержание органических примесей не более 2 %; зерновой состав песка должен быть представлен зернами размером: 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм (подбирается в зависимости от зернового состава других минеральных компонентов).
Для особенно ответственных объектов применяют фракционированные и промытые пески. Речной песок имеет окатанною форму, а потому плохое с битумом. Для улучшения сцепления используют поверхостно-активные вещества (ПВА) и активаторы поверхности.
Минералогический состав: кварцевый
Модуль крупности: 1,8
Плотность истинная, кг/м3: 2550
Плотность насыпная, кг/м3: 1600
Содержание пылеватых и глинистых частиц, %: 1,7
17
35
Применяемые фракции песка и их количество заносятся в таблицу 2.2.2.1.
Таблица. 2.2.2.1. Зерновой состав песка
Навеска (1 кг.)
Остатки
Содержание, % частиц на ситах с размером отверстий, мм
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
менее 0,16
Частные, г
100
200
250
240
150
60
Частные, %
10
20
25
24
15
6
Полные, %
10
30
55
79
94
100
Требование ГОСТ
8736-93
0-20
5-45
25-70
70-90
85-100
100
Рисунок. 2.2.2.1. график зернового состава песка
ВЫВОД:
Зерновой состав песка соответствует требованиям ГОСТ 8736-93.
18
35
2.2.3. Минеральный порошок
Минеральный порошок получают разломом известняков и доломитов прочностью на сжатие не менее 20 МПа, доменных шлаков, битуминозных известняков, допускается использование пылевидных отходов промышленности (пыль уноса цементных заводов, зала уноса ТЭЦ). От количества и качества минерального порошка зависит структура асфальтового вяжущего и прочность асфальтобетона.
Основные требования, предъявляемые к минеральному порошку:
- тонкость помола; к минеральному порошку относят зерна размером: 0,63; 0,315; 0,16; 0,071 и менее 0,071 мм. Минеральный порошок считается пригодным для использования в асфальтобетоне, если содержание частиц менее 0,071 мм превышает 70%.
- пористость; при уплотнении нагрузкой 40 МПа должна быть не более 35%.
- степень набухания в воде; из смеси с битумом должна быть не более 2,5%.
- содержание глинистых частиц; должно быть менее 5%.
Минеральные порошки обладают гигроскопичностью, могут комковаться при длительном хранении, такие порошки называют неактивированными. Защитить от слёживания минеральных порошков можно путем обработки гидрофобизирующими веществами (дегтем, битумом), такие порошки называют активированными.
Вид порошка: гидрофобный
Пористость, % по объему: 29
Зерновой состав минерального порошка заносится в таблицу 2.2.3.1.
Таблица. 2.2.3.1. Зерновой состав минерального порошка
Остатки
Содержание, % частиц на ситах с размером отверстий, мм
1,25
0,63
0,134
0,16
0,071
менее 0,017
Частные, г
20
90
60
80
750
Частные, %
2
9
6
8
75
Полные, %
2
11
17
25
100
Полный проход
100
98
89
83
75
ГОСТ,
до 20
до 30
19
35
ВЫВОД:
Зерновой состав минерального порошка соответствует требованиям ГОСТ16557-78.
2.2.4. Битум нефтяной дорожный
Выбирают в зависимости от дорожно-климатической зоны и категории автомобильной дороги. Вяжущее связывает минеральные зерна в единый монолит, придает асфальтобетону прочность и пластичность. Свойства вяжущего предопределяют свойства асфальтобетона. Получают нефтяные битумы: атмосферно-вакуумной перегонкой нефти (остаточные битумы), окислением нефтяных остатков (окисленные битумы) и компаундированием (смешение).
Марка битума : БНД 90/130
Обоснование выбора марки битума : марку битума выбрали в зависимости от вида асфальтобетона, дорожно-климатической зоны и категории дороги
Свойства битума :
Глубина проникновения иглы:
при 25°С 110
при 0°С 39
Растяжимость, см: 63
Температура размягчения, °С: 45
Температура вспышки, °С: 245
20
35
III. Расчет минеральной части асфальтобетона
3.1 Расчёт непрерывного зернового состава минеральной части асфальтового бетона.
Табл. 3.1.1.Рекомендуемый зерновой состав минеральной части асфальтобетонной смеси
Проход №сита
Массовая доля зёрен с d ,мм
20
15
10
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0,071
Пi, %
95-100
88-100
75-100
60-70
48-60
37-50
28-40
20-30
13-20
8-14
Аi =100-Пi, %
0-5
0-12
0-25
30-40
40-52
50-63
72-50
70-80
80-87
86-92
Определение процентного содержания щебня (Щ), песка (П), минерального порошка (МП) в минеральной части асфальтобетонной смеси.
Щ=А5рек / А5зад * 100% (2.1)
Щ=47/97,5=48,2%
МП= П0,071рек / П0,071зад * 100% (2.2)
МП=10/70=14,3%
, где А5рек и П0,071рек - соответственно полный остаток на сите №5 и проход через 0071 из табл. 4.; Принимаю: А5рек = 33%, П0,071рек =10.
А5и П0,071 - соответственно полный остаток щебня на сите №5 и проход минерального порошка через сито № 0,071 по результатам испытания исходных материалов (табл. 1. и 3.). Принимаю: А5зад = 98,5, П0,071зад = 70.
Состав асфальтового бетона характеризуется суммой минеральных составляющих, принятой за 100% и содержанием битума в процентах от минеральной части, т.е.
Расчет минеральной части асфальтобетона
21
35
Щ + П + МП = 100% (3.3)
П = 100-(Щ + МП)% (3.4)
П=100-(33,5+13,3)=33,2%
Расчёт непрерывного зернового состава минеральной части асфальтобетона.
Расчёт ведётся на основании ранее определённого процентного содержания щебня (Щ), песка (П) и минерального порошка (М.П.) в асфальтобетоне и их зерновых составов в частных остатках (таблицы 2.2.1.1., 2.2.2.1., 2.2.3.1.) табличным способом.
3.2. Определяем расходы каждой фракции в смеси, производя пересчет на основе данных по общим расходам материалов.
3.2.1. Щебень. Щ = 33,5%
А' I = ai * Щ / 100 (3.5)
Где ai частные остатки на сите из таблицы 2.2.1.1.
А'20 = 12 * 0,335 = 4,02
А'15 = 18 * 0,335 = 6,03
А'10 = 44,5 * 0,335 = 14,9
А'5 = 24 * 0,335 = 8, 4
А'2,5 = 1,5 * 0,335 = 0,5
∑ А' = 33,49
3.2.2. Песок. П = 53,2%
А'I = ai * П / 100 (3.6)
Где ai частные остатки на сите из таблицы 2.2.2.1.
А'2,5 = 10 * 0,532 = 5,32
А'1,25 = 20 * 0,532 = 10,64
22
35
А'0,63 = 25 * 0,532 = 13,3
А'0,315 = 24 * 0,532 = 12,768
А'0,16 = 15 * 0,532 = 7,98
А' < 0,16 = 6 * 0,532 = 3,192
∑ А' = 53,2
3.2.3. Минеральный порошок. МП = 13,3%
А'I = ai * МП / 100 (3.7)
Где ai частные остатки на сите из таблицы 2.2.3.1.
А'0,65 = 2 * 0,133 = 0,266
А'0,315 = 9 * 0,133 = 1,197
А'0,16 = 6 * 0,133 = 0,798
А'0,071 = 8 * 0,133 = 1,064
А' < 0,071 = 75 * 0,133 = 9,975
∑ А' = 13,3
Заносим результаты в таблицу 3.2.1.
Таблица. 2.3.1. Ориентировочный зерновой состав горячей асфальтобетонной смеси тип В.
23
35
Материалы
Массовая доля зёрен с d, мм
25
20
15
10
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0,71
<0,71
Щебень
-
4,02
6,03
14,9
8,4
0,5
-
-
-
-
-
-
Песок
-
-
-
-
-
5,32
10,64
13,3
12,768
7,98
3,192
-
Мин.порошок
-
-
-
-
-
-
-
0,226
1,197
0,798
1,064
9,975