Проектирование состава асфальтобетона

Федеральное агентство по образованию  Российской Федерации

Тихоокеанский государственный университет

Инженерно строительный факультет

 

 

 

Кафедра: «Строительные материалы»

 

 

 

 

Курсовая работа

 

«Проектирование состава асфальтобетона»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. АД-02

Кутов А.С

                                                                

  Проверила: Цупикова Л.С.

 

 

 

 

 

 

Хабаровск 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание 1

Введение 2

Глава 1 «Выбор вида, типа и марки  асфальтобетона» 4

Глава 2 «Оценка качества исходных материалов» 5

1. Щебень 5
2. Песок 6
3. Минеральный порошок 8
4. Битум 9

Глава 3 «Расчёт состава минеральной части асфальтобетона» 9

1. Расчёт по кривым плотных смесей 10
2. Графический метод 11

Глава 4 «Выбор оптимального содержания битума» 12

Глава 5 «Технология приготовления асфальтобетонной смеси» 15

Заключение 18

Список литературы 19

 

 

Введение

Асфальтобетоном называют материал, который получают после уплотнения асфальтобетонной смеси, приготовленной в смесителях в нагретом состоянии щебня или  гравия, песка, минерального порошка  и битума в рационально подобранных  соотношениях. Если вместо битума применяют  дёготь или полимер, то соответственно материал называют дёгтебетон или полимербетон.

Асфальтобетонные  смеси являются основным видом битумоминеральных  смесей. Существует большое количество смесей, которые различаются по крупности  и количеству щебня, содержанию природного или дроблёного песка, количеству минерального порошка, вязкости битума. В результате получают смеси с различной структурой, которая и  обеспечивает сопротивление  покрытий эксплуатационным воздействиям. Смеси с большим содержанием  щебня имеют скелет из каменных частиц, который воспринимает основную механическую нагрузку. Смеси, состоящие из минерального порошка, песка и битума, представляют собой асфальтовый раствор, их механические свойства определяются главным образом  вязкостью битума. Чем меньше в  смеси скелетообразующих частиц, тем выше должна быть вязкость битума.

Гранулометрический  состав асфальтобетонной смеси определяет содержание пор в минеральной  части асфальтобетона, которое в  свою очередь определяет  количество битума в смеси и взаимосвязано  с остаточной пористостью.

Асфальтобетон из горячих смесей наиболее широко применяют в дорожном строительстве. Покрытия из асфальтобетона наиболее устойчивы к воздействию автомобилей и атмосферных факторов. Асфальтобетон из горячих смесей применяют для строительства верхних и нижних слоёв покрытия практически во всех климатических районах страны. Температура при отгрузке потребителю 110 – 120° С, а при укладке не менее 120°С.

Асфальтобетон из холодных смесей менее устойчив к действию автомобилей и атмосферных  факторов, чем асфальтобетон из горячих  смесей. Его готовят с использованием жидких битумов Отличительная особенность  холодных асфальтобетонных смесей –  способность длительное время оставаться рыхлыми, что позволяет заготавливать  смесь впрок (до 8 мес.). Этот материал применяют для покрытий на дорогах  с малой интенсивностью движения и особенно широко для ремонта  асфальтобетонных покрытий. Температура  при отгрузке потребителю 80 – 120° С, а при укладке не менее 5°С.

 

Классификация:

1. По назначению:

• дорожные и аэродромные;

• гидротехнические;
• для устройства полов в промышленных цехах и складских помещениях;
• для устройства плоской кровли.

2. Дорожные асфальтобетоны в зависимости от вязкости битума и температуры при укладке:

• Асфальтобетон из горячих смесей наиболее широко применяют в дорожном строительстве. Покрытия из асфальтобетона наиболее устойчивы к воздействию автомобилей и атмосферных факторов. Асфальтобетон из горячих смесей применяют для строительства верхних и нижних слоёв покрытия практически во всех климатических районах страны. Температура при отгрузке потребителю 110 – 120° С, а при укладке не менее 120°С.

• Асфальтобетон из холодных смесей менее устойчив к действию автомобилей и атмосферных факторов, чем асфальтобетон из горячих смесей. Его готовят с использованием жидких битумов Отличительная особенность холодных асфальтобетонных смесей – способность длительное время оставаться рыхлыми, что позволяет заготавливать смесь впрок (до 8 мес.). Этот материал применяют для покрытий на дорогах с малой интенсивностью движения и особенно широко для ремонта асфальтобетонных покрытий. Температура при отгрузке потребителю 80 – 120° С, а при укладке не менее 5°С.

3. По крупности заполнителя:

• крупнозернистые (размер зёрен до 40 мм.);
• мелкозернистые (размер зёрен до 20 мм.);
• песчаные (размер зёрен до 5 мм.).

4. В зависимости от величины остаточной пористости а/б смесей:

• для горячих асфальтобетонов:
• высокоплотные (пористость 1 – 25%);
• плотные (пористость 2.5 – 5 %);
• пористые (пористость 5 – 10%);
• высокопористые (пористость 5 – 10%);
• холодные а/б имеют пористость от 6 до 10%.

5. В зависимости от вида и качества заполнителя:

 

Тип а/б	Щебень или гравий	Песок
А	Свыше 50  до 60
Б,Бх	Свыше 40  до 50
В,Вх	Свыше 30  до 40
Г,Гх	-	Из отсевов дробления
Д,Дх	-	На природном песке

 

 

 

 

 

 

Технические  требования к дорожному асфальтобетону из горячих, плотных и высокоплотных смесей:

В зависимости от качественных показателей асфальтобетон разделяют  на три сорта (марки):

1. Предел прочности при сжатии:

- при  20°С Þ R20, МПа

- при  50°С Þ R50, Мпа – характеризует сдвигоустойчивость

- при  0°С Þ R0, Мпа – характеризует хрупкость;

2. Коэффициент водостойкости:

Кв = Rв/R20, где Rв – предел прочности водонасыщенного образца;

3. Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении:

Квд = Rвд, где Rвд – прочность образца после насыщения, в течение 15суток;

4. Водонасыщение по объёму, %   [1 ¸ 4]%;

5. Пористость минерального остова:

- для  типов А и Б не более 19%

- для  типов В, Г, Д не более 22%

6. Остаточная пористость, % по объёму [2,5 ¸ 5]%

 

Глава 1 «Выбор вида, типа и  марки асфальтобетона»

Выбор вида и марки асфальтобетона осуществляется в зависимости от дорожно-климатической зоны, категории  строящейся автомобильной дороги или  аэропорта.

При строительстве верхнего слоя покрытия на дорогах Ι и ΙΙ категории  могут использоваться смеси типов А, Б, В и Г (для горячих смесей), на дорогах ΙΙΙ категории – А, Б, В, Г и Д (для горячих смесей) и Бх, Вх и Гх (для холодных смесей), на дорогах ΙV категории – горячие смеси типов Б, В, Г и Д и холодные – типов Бх, Вх, Гх и Дх.

При строительстве верхнего слоя покрытий на дорогах третьей  категории можно использовать горячие плотные асфальтобетонные смеси типов А, Б, В, Г и Д II марки, а также холодные смеси Бх, Вх и Гх I марки. Я выбрал тип В асфальтобетона из горячих смесей.

В поддержку моего выбора можно  привести следующие доводы. Во- первых, невысокое качество материалов не позволяет выбрать более высокую марку асфальтобетона, результаты испытаний удовлетворяют требованиям ГОСТ9128 – 97 только для типа В. Во-вторых, горячие асфальтобетонные смеси по качеству лучше холодных. Горячие асфальтобетоны наиболее устойчивы к действию транспортных нагрузок и атмосферных факторов. Их важнейшая особенность – короткий срок формирования, практически заканчивающийся с завершением процесса уплотнения покрытия и остыванием до температуры окружающего воздуха. Движение автомобилей по такому покрытию может быть открыто уже через несколько часов после укладки асфальтобетонной смеси. В-третьих, из-за климата. Ведь холодный асфальтобетон обладает низкой водо- и морозостойкостью, что недопустимо для второй климатической зоны. В-четвертых, по экономическим соображениям. Состав минеральной части асфальтобетона типа В содержит наименьшее количество щебня, который по сравнению с песком обходится дороже. Нецелесообразно для третьей категории дороги использовать асфальтобетон более высоких марок, когда можно произвести строительство с более низкими затратами.

 

Глава 2 «Оценка качества исходных материалов»

 

2.1 Крупный заполнитель(щебень):

     Для приготовления щебня используют  прочные морозостойкие магматические,  метаморфические и осадочные  горные породы, а также прочные  и морозостойкие медленноохлаждённые металлургические шлаки.

     Прочность при сжатии горных  пород должна быть не менее  100…120 МПа, а осадочных карбонатных  пород металлургических шлаков  – не менее 80…100 МПа.

     Показатель прочности при износе  в полочном барабане для щебня  из горных пород не более 25…35%.  Марки по износу бывают: И I, И II, И III, И IV.

     Щебень для асфальтобетонных смесей должен быть чистым, не допускается содержание глинистых и пылеватых частиц свыше 2%. Форма зёрен щебня должна быть приближена к тетраэдальной и кубовидной, а поверхность – к шероховатой, что повышает внутреннее трение и прилипание вяжущего. Содержание лещадных и игловатых зёрен ограничивается 15…25%.  Наличие зёрен пластичной и игольчатой формы для смеси типа А – 15%, Б – 25%, В – 35%.

     Щебень для а/б  смесей должен выдерживать без  разрушения не менее 50 циклов  переменного замораживания и  оттаивания, а для нижнего слоя  покрытия – не менее 25 циклов. Отсюда марки  морозостойкости:  F20, F25, F50.

 

 

Исходные  данные:

Щебень  гранитный:

- плотность -  2,68 г/см³

- марка по прочности при раздавливании в цилиндре – 800

- марка по износу в полочном барабане – И II

- марка по морозостойкости –100

- зерновой состав:

 

 

 

 

 

 

 

Физико-механические свойства щебня.

 

Показатели	Результаты испытаний	Требования ГОСТ Для а/б типа В, 1-ой марки
Марка по прочности при раздавливании в цилиндре	800	800
Марка по износу в полочном барабане	И II	И III
Марка по морозостойкости	100	F25

 

Полные остатки на контрольных  ситах, %
40	20	15	10	5		< 5
0	2	8	45	94		100
Полные просевы, %
100	98	92	55	6	0

 

- содержание зёрен пластинчатой и игловатой формы, %

 

фр.   5 – 10 мм – 33%

фр. 10 – 20 мм –  30%

 

Лещадность =(33 · 49 + 30 · 43)/ (49 + 43) = 31,6 %

 

      Вывод: щебень гранитный соответствует требованиям ГОСТ для приготовления а/б типа В.

 

 

 

 

2.2 Мелкий заполнитель (песок):

Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют природные и  дроблёные пески и отсевы продуктов  дробления горных пород и гравия.

Природный песок – неорганический сыпучий материал с крупностью до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений без использования специального оборудования.

Дробленый песок – песок с крупностью зерен до 5 мм, изготавливаемый из скальных горных пород и гравия с использованием специального дробильно-размольного оборудования.

Песок из отсевов  дробления – неорганический сыпучий материал с крупностью до 5 мм, получаемый из отсевов дробления горных пород при производстве щебня и из отходов обогащения руд черных и цветных металлов и других отраслей промышленности.