В соответствии с требованиями ГОСТ 9128-97 для плотных асфальтобетонов типа Б щебня должно быть в смеси 40-50 %. Среднее значение этого диапазона
Щ=(40+50) / 2=45 %
Поскольку зерен крупнее 5 мм в щебне содержится 98 %, а в других компонентах (песке) фракции крупнее 5 мм нет, то щебня требуется
Щ =(45 / 98)100=46 %
Полученное значение записываем в таблицу и рассчитываем содержание в смеси каждой фракции щебня (берем 46 % от значения каждой фракции щебня).
Расчет количества минерального порошка
На основании требований ГОСТ 9128-97 определяем, что частиц мельче 0,071 мм в минеральной части асфальтобетона должно быть в пределах 6-12 % . Для расчета можно принять 6 %. Если в минеральном порошке содержится 75% частиц мельче 0,071 мм, то минерального порошка в смеси должно быть
МП=(6 / 75)*100=8 %
Полученное значение вносим в таблицу и рассчитываем содержание в смеси каждой фракции минерального порошка, беря 8 % от значения каждой фракции.
Расчет количества песка
Количество песка в смеси составит
П=100 - (Щ+МП)=100 - (46+8)=46 %
Вывод: в результате метода по кривым плотных смесей получили содержание
щебня в смеси 43%, песка 46%, минерального порошка 11%.
3.2 Графический метод
Графический метод позволяет определять состав асфальтобетонной смеси точнее, чем методом кривых смесей, но его основным недостатком является то, что в результате построений образуется большая зона неправильной формы, что не позволяет точно определить её центр, а значит и со сто процентной точностью состав асфальтобетонной смеси.
Вывод: в результате графического метода получили содержание щебня в смеси 43 %, песка 46 %, минерального порошка 11 %.
ГЛАВА 4. «ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ БИТУМА»
Оптимальным называется такое количество битума в смеси, при котором прочность асфальтобетона максимальна, а пористость и водонасыщение выходят за пределы норм, регламентируемых требованиями ГОСТ 9128 - 97. Избыток битума в смеси снижает прочность, сдвигоустойчивость, пластичность асфальтобетона, что приводит к образованию сдвигов покрытия в жаркую погоду. Асфальтобетон с избытком битума характеризуется малой величиной водонасыщения. Недостаток битума снижает прочность, морозостойкость (коррозионную стойкость) асфальтобетона. Оптимальное количество битума в асфальтобетонной смеси можно определить двумя методами:
- испытывая пробные составы смесей с разным количеством битума, в такое его содержание, которое обеспечивает наибольшую прочность асфальтобетона и остаточную пористость, нормированную стандартом;
- найти расчётом и опытными пробами такое количество битума в смеси, при котором будет получена остаточная пористость, назначенная проектировщиком.
По первому методу для определения оптимального количества битума асфальтобетонной смеси из минеральных материалов, взятых в расчётных соотношениях, готовят не менее трёх смесей с разным количеством битума. Интервал изменения содержания битума в смеси принимается обычно 0,5%
Рекомендуемое содержание битума в горячих, высокоплотных асфальтобетонных смесях для типа Б - 5¸ 6.5 %. Выбираем 6%.
По результатам графического метода получаем точное содержание
- щебня – 43 %
песка – 46 %
минерального порошка – 11 %
Для выполнения опыта мне дано:
Таблица 10
g ,г
g1,г
g2,г
g3,г
R20,МПа
R50,МПа
Rв,МПа
661
380
662
667
2,8
1,9
2,6
g - масса образца, взвешенного на воздухе(mобр)
g1 –масса того же образца, но взвешенного в воде
g2 – масса образца, выдержанного в воде в течение 30 мин, а затем взвешенного на воздухе
g3 - масса насыщенного водой образца, взвешенного на воздухе
Размеры образца:
d = 71,4 мм
h = 71,4 ± 1 мм
F = 40 см²
Для определения оптимального содержания битума в асфальтобетоне мы готовим три замеса битума с разным его количеством.
Температура нагрева:
- битума 130 - 150ºС
- щебня и песка 150 – 170ºС
смеси 140 - 160ºС.
формы 90 - 100ºС
Уплотнение смеси происходит на прессе при давлении 40 МПа (16-ти тоннах).
Коэффициент водостойкости асфальтобетона
Коэффициент водостойкости показывает, на сколько уменьшится прочность асфальтобетона после водонасыщения. Он характеризует сопротивление асфальтобетона разрушающему воздействию воды, то есть выкрашиванию и образованию выбоин в покрытии.
Определяем по формуле:
где - предел прочности водонасыщенного образца, - предел прочности при сжатии при температуре 20ºС.
Квод=2,6/2,8=0,93
Определение пористости минеральной части
Определяем по формуле
где - средняя плотность минеральной части асфальтобетона [г/см³]
- истинная плотность минеральной части асфальтобетона
где - средняя плотность асфальтобетона,
- массовая доля битума в смеси, %
rm = g/(g2 – g1)
pm=661/662-380=2,34
pom=2,34/(1+0,01*6)=2,21
где- соответственно массовые доли щебня, песка, минерального порошка,
- соответственно плотности щебня , песка, минерального порошка
po=100/(43/2,7+46/2,62+11/2,6)=2,65
Voмч==(1-2,21/2,65)*100%=16,6038
(в соответствии с ГОСТ 9128-97 пористость минеральной части для типа Б не превышает нормы (не более 19%))
Водонасыщение по объёму
Водонасыщение характеризует структуру асфальтобетона, его плотность, объем открытых пор, в которые может проникнуть вода во всех ее фазовых состояниях (парообразное, жидкое, твердое).
W={(667-661)/(662-380)}*100=2,13
(в соотвествии с ГОСТ водонасыщение должно составлять от 1,5-4,0%)
Остаточная пористость
Остаточная пористость определяется расчетом на основании предварительно установленных истинной ρ и средней ρm плотностей асфальтобетона.
где – истинная плотность асфальтобетона
(в соотвествии с ГОСТ 9128-97
остаточная пористость должна составлять от 2,5 до 5,0%)
Таблица 11
Показатели
Результаты испытаний
Требования ГОСТ9128 - 97 для типа Б, марки II
1. Предел прочности при сжатии
При 50ºС
1,9
Не менее 1,0
При 20ºС
2,8
Не менее 2,2
При 20ºС (Вод)
2,6
Не нормируется
2. Коэффициент водостойкости
0,93
Не менее 0.85
3. Пористость минерального состава, %
16,6
Не более 19
4.Остаточная пористость
3,31
2,5 - 5,0
5.Водонасыщение
2,13
1,5 - 4%
Вывод: на основании результатов испытаний и требований ГОСТ 9128 - 97 получил, что водонасыщение по объёму 2,13 соответствует требуемому значению ГОСТ (для типа Б - W = 1,5 - 4%).
ГЛАВА 5 «ТЕХНОЛОГИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА»
Асфальтобетонные смеси (горячие и холодные) изготавливают на стационарных или передвижных асфальтобетонных заводах (АБЗ). Стационарные строятся там, где имеется постоянная потребность в асфальтобетонных смесях - в городах, у крупных транспортных узлов. Передвижные АБЗ создают при строительстве или реконструкции магистральных автомобильных дорог.
Удалённость завода от места укладки горячей или тёплой смеси определяют продолжительностью её транспортирования, которая не должна превышать 1,5 часа. Целесообразный радиус обслуживания строящихся автомобильных дорог с одного АБЗ составляет 60 … 80 км. Расстояние транспортирования холодной асфальтобетонной смеси не имеет ограничения и определяется технико-экономическими расчётами.
Выбор площадки для АБЗ определяется из условий наименьшего расстояния транспортирования готовой смеси и исходных материалов, наличия железнодорожных и водных путей и других условий. Наилучшее место для размещения АБЗ выбирают на основе технико-экономических изысканий. Современный уровень развития техники позволяет полностью механизировать производство асфальтобетонных смесей на АБЗ.
Поступающие на завод минеральные материалы выгружают на специальные площадки, которые должны иметь твёрдое покрытие. Рекомендуется устраивать крытые склады или навесы для хранения 10…15 - дневного запаса щебня мельче 20 мм и песка. Каменный материал для производства минерального порошка после просушки во вращающемся барабане размалывают в шаровых или трубных мельницах. Хранят минеральный порошок в закрытых помещениях бункерного типа или в силосах. Для механизации складских операций обычно применяют автопогрузчики, ленточные конвейеры, транспортные эстакады и другие машины и механизмы.
Асфальтобетонную смесь приготавливают, как правило, одним из следующих способов:
1. в асфальтосмесителях принудительного перемешивания периодического действия с предварительным просушиванием, нагревом и дозированием минеральных материалов. Ввиду наиболее широкого распространения этой технологии она названа традиционной;
2. в асфальтосмесителях принудительного действия, в которых отдозированные холодные влажные минеральные материалы перемешивают с горячим битумом, а затем они поступают в сушильный барабан, где их нагревают до заданной температуры. Такая технология названа беспыльной;
3. в асфальтосмесителях свободного перемешивания барабанного типа, в которых отдозированные минеральные материалы просушиваются, нагреваются и смешиваются с битумом. Такая технология называется турбулентной.
В нашей стране асфальтобетонные смеси изготавливают в основном по традиционной технологии в смесителях периодического действия.
Технологическая схема асфальтобетонного завода
1) Пылеуловитель.
2) Блок циклонов.
3) Кабина управления.
4) Нагреватель битума.
5) Бункеры для готовой смеси.
6) Смеситель.
7) Агрегат минерального порошка.
8) Сортировочное устройство.
9) Сушильный барабан.
10) Бункера агрегата питания.
Холодный влажный песок и щебень подаются со склада в бункера агрегата питания 10 с помощью погрузчиков. Из бункеров агрегата питания холодный и влажный песок и щебень непрерывно подаются с помощью питателей в определённых пропорциях на сборный ленточный конвейер, расположенный в нижней части агрегата питания. Со сборного конвейера материал поступает на наклонный ленточный конвейер, который загружает холодные и влажные песок и щебень в барабан сушильного агрегата 9. В барабане песок и щебень высушивают и нагревают до рабочей температуры. Нагрев материала осуществляется вследствие сжигания жидкого или газообразного топлива в топках сушильных агрегатов. Газы и пыль, образующиеся при сжигании топлива и просушивании материала, поступают в пылеулавливающее устройство, состоящее из блока циклонов 2, в котором пыль осаждается. Не осаждённая тонкая пыль улавливается мокрым пылеуловителем 1 и удаляется в виде шлама.
Нагретые до рабочей температуры песок и щебень поступают из сушильного барабана на элеватор, который подаёт их в сортировочное устройство смесительного агрегата 8. Сортировочное устройство разделяет материалы на фракции по размерам зёрен и подаёт их в бункеры для горячего материала. Из этих бункеров песок и щебень различных фракций поступают в дозаторы, а оттуда в смеситель 6.
Минеральный порошок поступает из агрегата минерального порошка 7, в состав которого входит оборудование для хранения и транспортирования этого материала. С помощью дозатора, установленного на агрегат минерального порошка, обеспечивается заданное содержание порошка в смеси. Из дозатора порошок подаётся в смеситель шнеком.
Битум, разогретый в хранилище до жидкотекучего состояния, с помощью нагревательно-перекачивающего агрегата подаётся в нагреватель 4 битума, в котором обезвоживается и нагревается до рабочей температуры. Битум из нагревателя битумопроводом поступает к смесительному агрегату, дозируется и вводится в смеситель.
Все компоненты, поданные в смеситель, перемешиваются. Затем готовая продукция выгружается в автомобили-самосвалы или направляется с помощью подъёмников в бункеры для готовой смеси 5.
Управление асфальтосмесительными установками осуществляется из кабины 3.
К асфальтосмесительным установкам такого типа относятся ДС-158 производительностью 50т/ч, ДС-842 производительностью 200т/ч.
Асфальтосмесители, работающие по такой технологической схеме, служат надёжно и дают высокое качество продукции.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенной работы по проектированию состава асфальтобетона были оценены исходные материалы (песок, щебень, мин. порошок, битум). На основании этой оценки, с учетом категории дороги и дорожно-климатической зоны был запроектирован асфальтобетон типа Б, марки II.
В соответствии с требованиями ГОСТ 9128-97 рассчитан состав минеральной части асфальтобетона (графическим методом и по кривым плотных смесей), содержание щебня составило – 43%, песка – 46%, минерального порошка – 11%.
Так же определено оптимальное содержание битума, которое составило 6 % и обозначены требования, в соответствии с которыми делается этот выбор.
На основании данных испытаний образцов асфальтобетона рассчитаны: водонасыщение, остаточная пористость, пористость минеральной части, водостойкость. В результате сравнения основных параметров и физико-механических показателей асфальтобетона с требованиями к указанным показателям ГОСТ 9128-97 сделан вывод о том, что тип и марка запроектированного асфальтобетона отвечают всем требованиям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. СНиП 2.05.02 – 85 – ''Автомобильные дороги''.
2. ГОСТ 9128 – 97 – ''Смеси асфальтобетонные, аэродромные и асфальтобетон''.
3. Ярмолинская Н.И. – ''Дорожный асфальтобетон с применением минеральных порошков из технологических отходов промышленности''.
4. Грушко И.М. – ''Дорожно – строительные материалы''.
