Методы расчета состава асфальтобетонной смеси

Магистратура

О.А. КИСЕЛЕВА

РАСЧЕТ СОСТАВА асфальтоБЕТОННОЙ СМЕСИ

Для магистрантов, обучающихся по направлению 270100

«Строительство», методические указания к расчетно-графической работе

по дисциплине «Физические основы проектирования новых строительных

материалов»

Утверждено Редакционно-издательским советом ТГТУ

Печатный вариант электронного издания

Тамбов

РИС ТГТУ

УДК 625.855.3(076)

ББК 0311-033я73-5

К-44

Составители: к.т.н., доц. О. А. Киселева

Рецензент: д.т.н., проф. Леденев В.И.

Расчет состава асфальтобетонной смеси: Метод.указ. / Сост.: О.А. Киселева. Тамбов: ТГТУ, 2010 – 16 с.

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Физические основы проектирования новых строительных материалов» для магистрантов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство».

Утверждено редакционно - издательским советом Тамбовского государственного технического университета

© ГОУ ВПО «Тамбовский государственный

технический университет» (ТГТУ), 2010

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания посвящены подбору состава асфальтобетона.

Для проектирования состава асфальтобетона необходимо знать следующее:

– зерновой состав заполнителей,

– марку битума,

– марку асфальтобетона.

Расчет состава асфальтобетона заключается в выборе рационального соотношения между составляющими материалами, обеспечивающего оптимальную плотность минерального остова при требуемом количестве битума и получение бетона с заданными техническими свойствами при определенной технологии производства работ.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА СОСТАВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ

Наиболее широкое распространение получил метод расчета по кривым плотных смесей [1]. Он гласит, что наибольшая прочность бетона достигается при условии максимальной плотности минерального состава путем расчета гранулометрического состава и определения содержания оптимального количества битума и минерального порошка.

Расчет состава асфальтобетона включает в себя следующие этапы [1, 2]:

– расчет гранулометрического состава минеральной смеси по принципу минимума пустот,

– определение оптимального количества битума,

– определение физико-механических свойств рассчитанных смесей,

– внесение корректив в полученные составы смесей.

1. Расчет гранулометрического состава минеральной смеси. С этой целью для мелкого и крупного заполнителя по данным о частных остатков на ситах находят остатки А_i, % равные сумме частных остатков (а_i) на данном сите и на всех ситах мельче данного [3]. Полученные результаты с учетом марки асфальтобетона по крупности заполнителя вносятся в таблице 1.

2. Определяем количество заполнителя по фракциям. Расчет выполняется по предельным кривым, соответствующим выбранным коэффициентам сбега (рис. 1) [1]. Кривые с коэффициентом сбега меньше 0,7 относят к составам минеральной части асфальтобетонной смеси с незначительным содержанием минерального порошка. Составы, рассчитанные по коэффициенту сбега 0,9, содержат повышенное количество минерального порошка.

С этой целью в зависимости от марки асфальтобетона определяется требуемое количество песка на сите с разметом ячейки 1,25 или щебня на сите с размером ячейки 5 мм (для мелкозернистого асфальтобетона). Например, для крупнозернистого асфальтобетона количество частиц песка мельче 1,25 мм находится в пределах от 23 до 46 %. Принимаем 40 %. После этого определяем коэффициент для корректировки зернового состава песка

Т а б л и ц а 1

Гранулометрический состав минеральной смеси

Вид заполнителя	Остатки	Размеры отверстий сит
			2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,07
Щебень	аi	а20^щ	а10^щ	а5^щ
Аi	А20^щ	А10^щ	А5^щ
Песок	аi				а2,5^п	а1,25^п	а0,63^п	а0,315^п	а0,14^п
Аi				А2,5^п	А1,25^п	А0,63^п	А0,315^п	А0,14^п
Минеральный порошок	аi						а0,63^м	а0,315^м	а0,14^м	а0,07^м
Аi						А0,63^м	А0,315^м	А0,14^м	А0,07^м

Определяется требуемое количество минерального порошка на сите с разметом ячейки 0,071. Для крупнозернистого асфальтобетона количество частиц мельче 0,071 мм находится в пределах от 4 до 18 %. Принимаем 10 %. После этого определяем коэффициент для корректировки зернового состава минерального порошка .

Определяем коэффициент для корректировки зернового состава щебня (или песка) . И уточняем зерновой состав заполнителей (таблица 2).

Т а б л и ц а 2

Расчетный состав заполнителей

Вид заполнителя	Остатки	Размеры отверстий сит
			2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,07
Щебень	аi	Кщ× а20^щ	Кщ× а10^щ	Кщ× а5^щ
Аi
Песок	аi				Кп× а2,5^п	Кп× а1,25^п	Кп× а0,63^п	Кп× а0,315^п	Кп× а0,14^п
Аi
Минеральный порошок	аi						Км× а0,63^м	Км× а0,315^м	Км× а0,14^м	Км× а0,07^м
Аi
∑А

По полученным данным строится кривая гранулометрического состава конкретной рассчитанной смеси, которая должна располагаться между предельными кривыми сбега. Уточняем количество компонентов наполнителя по фракциям с учетом типа асфальтобетона по таблица 3.

Т а б л и ц а 3

Оптимальный гранулометрический состав минеральной смеси

Тип смеси	Содержание зерен минерального материала, %, мельче данного размера, мм	Примерный расход битума, % по массе
				2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071
Смеси непрерывной гранолуметрии
Среднезернистые типов:А Б В	95-100 95-100 95-100	78-85 85-91 91-96	60-70 70-80 81-90	35-50 50-65 65-80	26-40 40-55 55-70	17-28 28-39 39-53	12-20 20-29 29-40	9-15 14-22 20-28	6-10 9-15 12-19	4-8 6-10 8-12	5-6,5 5-6,5 6,5-7
Мелкозернистые типов:А Б В		95-100 95-100 95-100	63-75 75-85 85-93	35-50 50-65 65-80	26-40 40-55 57-70	17-28 29-39 39-53	12-20 20-29 29-40	9-15 14-22 20-28	6-10 9-15 12-19	4-8 6-10 8-12	5-6,5 5,5-7 6-7,5
Песчаные типов:Г Д				95-100 95-100	75-88 80-95	45-67 53-86	28-60 37-75	18-35 27-55	11-23 17-55	8-14 10-16	7,5-9 7-9
Смеси прерывистой гранулометрии
Среднезернистые типов:А Б	95-100 95-100	78-85 85-91	60-70 70-80	35-50 50-65	35-50 50-65	35-50 50-65	35-50 50-65	17-28 28-40	8-14 14-22	4-8 6-10	5-6,5 5-6,5

П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы 3

Мелкозернистые типов:А Б		95-100 95-100	63-75 75-80	35-50 50-65	35-50 50-65	35-50 50-65	35-50 50-60	17-28 28-40	8-14 14-22	4-8 6-10	5-6,5 5,5-7
Смеси для нижнего слоя покрытия (крупнозернистые и среднезернистые)^*	75-100	55-83	43-69	27-49	19-40	10-26	7-18	4-11	2-7	0-4	4-6
П р и м е ч а н и е: * – для данных смесей присутствует щебень крупностью 40 мм – 95-100

3. Определяем расход битума. Перспективным является расчет количества битума в смеси по методу, разработанному ХАДИ и основанному на битумоемкости минеральных компонентов. Расчет производится в два этапа: определение битумоемкости каждой фракции минеральной части смеси и расчет содержания битума. Для определения битумоемкости просушенные материалы рассеивают на фракции менее 0,071, 0,071-0,14, 0,14-0,315, 0,315-0,63, 0,63-1,25, 1,25-3, 3-5, 5-10 мм и т.д. до наибольшей крупности щебня. Битумоемкость каждой фракции представлена в таблица 4 [1]. Определяем содержание битума для каждой фракции (таблица 5).

Т а б л и ц а 4

Битумоемкость наполнителя

Размер фракций, мм	Битумоемкость, %
Гранитный материал	Диоритовый материал	Материал из плотного, прочного известняка	Чистый окатанный кварцевый песок и гравий
20-40	3,9	3,3	2,9	–
10-20	4,7		3,5	–
5-10	5,4	4,5	4,1	2,8
2,5-5	5,6	5,6	4,6	3,3
1,25-2,5	5,7	5,9	5,3	3,8
0,63-1,25	5,9		6,0	4,6
0,315-0,63	6,4	7,9	7,0	4,8
0,14-0,315	7,4		7,3	6,1
0,071-0,14	8,4		9,4
0,071		16,5

Т а б л и ц а 5

Определение содержания битума

Размер фракций	Частные остатки (в долях единицы)	Битумоемкость, % (из таблицы 4)	Общая битумоемкость, %
Щебень	Песок	Минеральный порошок	Щебень	Песок	Минеральный порошок
10-20							ст2×ст5
…
0,71							Ст4×ст7
Содержание битума=∑

Т а б л и ц а 6

Физико-механические характеристики асфальтобетонов

Показатели	Нормы на смеси для верхнего слоя	Нормы на смеси для нижнего слоя
I марка	II марка
Пористость минерального остова, % по объему для смесей типов: А (многощебеночные, щебня 50-65 %) Б (среднещебеночные, щебня 35-50 %) В (малощебеночные, щебня 20-35 %) Г (песчаные из дробленого песка с содержанием фракции 1,25-5 мм >33 %) Д (песчаные из природного песка)	15-19 15-19 18-22 –   –	15-19 15-19 18-22 18-22	16-22
Остаточная пористость, % по объему	3-5	3-5	5-10
Водонасыщение, % по объему для смесей: А Б и Г В и Д	2-5 2-3,5 1,5-3	2-5 2-3,5 1,5-3	3-8
Набухание, % по объему, не более	0,5		1,5
Предел прочности при сжатии, кгс/см^2 для смесей типов при температурах 20-50 ^0С: А Б и Г В и Д при температуре 0 ^0С	–		–
Коэффициент водостойкости, не менее	0,9	0,85	–
Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, не менее	0,8	0,75	–

Оптимальное содержание битума в смеси определяется по следующей формуле

где К – коэффициент, зависящий от марки битума (при БНД 60/90 – 1,05; БНД 90/130 – 1; БНД 130/200 – 0,95; БНД 200/300 – 0,9) [1]; Б_i – битумоемкость фракции i; Р_i – содержание фракции i в смеси в частях от целого.

4. Из таблицы 6 выписываем физико-механические показатели, характерные данному асфальтобетону.

Дата добавления: 2015-11-14