Дорожно-строительные материалы и основы механики грунтов.

1. Классификация дорожно-строительных материалов и их физико-механические свойства.

В основу классификации дорожно-строительных материалов (ДСМ) положен технологический признак, представляющий вид сырья, из которого изготовлены материалы или приемы, обеспечивающие получение материала. На базе этого ДСМ делят на следующие группы: грунты, естественные каменные материалы, вяжущие материалы, бетон, железобетонные изделия, лесные материалы, стальной прокат, полимерные материалы, искусственные каменные материалы (щебень) и химические реагенты.

В значительных количествах на строительстве дорог используют песок, песчано-гравийные смеси и гравий. Характерной особенностью, которых является большая объемная масса. Поэтому строители с целью удешевления стоимости строительства, стремятся, как можно шире использовать местные строительные материалы. Материалы, привозимые издалека называются привозными – гранитная щебенка и др.

ДСМ имеют разные физические, механические и химические свойства.

Физические свойства. Удельная масса – масса единицы объема не считая пор.

Для ее определения необходимо массу сухого материала Q разделить на абсолютный объем Vа, занимаемый материалом Q = j

Vа

Удельная масса – каменных материалов составляет 2200-3300 кг/м³, органических (дерево, битум и т. д), 900-1600 кг/м³ , черных металлов 7250-7850 кг/м³.

Объемная масса YYо – это масса единицы объема материала в естественном состоянии. Ее определяют по формуле Yо= Q; где масса образца;

V

Для большинства ДСМ объемная масса меньше - удельной. Для щебня насыпного Yо- 1500-1800 кг/ м³ , а удельная масса 3000 кг/ м³. Абсолютные плотные ( безвоздушных пор и прослоек) материалы: металл, битумы, жидкости имеют равные объемные и удельные массы Y=Yо. У некоторых ДСМ объемная масса тесно связана с влажностью – дерево, песок и т.д.

Влажность W – есть отношение массы воды, содержащейся в материале к массе сухого материала. W = 100 (Qв – Qс) ; где

Qс

Qв – масса, образца в естественном состоянии;

Qс - масса образца в абсолютно сухом состоянии.

Влажность материала колеблется в широких пределах. Влажность камня 0.5-1%; а торфа от 86-96%. То есть в верховых торфах малой степени разложения содержится всего 4% абсолютно сухого вещества.

Пористость - степень заточения объема материала порами. Определяется по формуле:

П = Vп = V- Vа = Y-Yо = 1 – Yо; где

V V Y Y

Vп – объем пор в образце материала; Vа – объем твердых частиц.

Пористость может быть выражена в процентах;

П= 100 (1- Yо);

Y

Пористость значительно варьирует, для песка она составляет 35-45, а для торфа доходит до 90%.

Механические свойства ДСМ.

Прочность – это свойство материала сопротивляться разрушением под действием напряжения, возникающих от нагрузок, температуры и других факторов, ДСМ в дорожных конструкциях работают на сжатие, растяжение, изгиб и срез. Прочность ДСМ характеризуют приделом прочности, который имеет широкий диапазон.

Упругость – свойство материала под действием под действием нагрузок деформироваться, а после снятия нагрузки восстанавливать свою первоначальную форму.

Пластичность – способность материала изменять под действием нагрузок свои размеры и форму без образования трещин и сохранять эти размеры и форму после снятия нагрузок. К пластичным материалам относятся горячий битум, переувлажненная глина.

Хрупкость - свойство материала разгружаться без предварительной деформации. К хрупким материалам относятся – граниты, базальты и другие материалы из камня.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него твердого тела. Между твердостью и прочностью прямой зависимости нет. Твердость каменных материалов определяется по шкале твердости, в которой 10 специально подобранным материалов расположены в таком порядке, что на каждом из них последующие оставляют черту. Шкала состоит из следующих материалов: 1- тальк, 2- гипс, 3-кальцит,4-плавиковый шпат, 5-апатит, 6- ортоклаз, 7-кварцит, 8-топаз, 9-корунд, 10-алмаз.

Истираемость – способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием стирающих усилий. Для малосвязных ДСП сопротивление истиранию имеет особо большое значение.

Испытание ДСП проводят на полочном барабане. В зависимости от истираемости

Гравий подразделяется на 4 марки:

Н- Ī – потери в массе во время испытаний до 20%.

Н- Ī Ī - / 20-30% /

Н- Ī Ī Ī - / 30-40% /

Н- ĪV - / 40-50% /

Свойство по отношению к воде.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду - определяют по разности масс в насыщенной воде и абсолютно сухом состоянии. Водонасыщение щебня и гравия осуществляют выдерживанием образцов в воде в течение 48 часов. Водопоглощение колеблется в широких пределах: бетон -3%, гранит -0.5, кирпич 8-20%, При водонасыщении материала его свойства существенно изменяются.

Морозостойкость – способность материала в водонасыщенном состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения. Материалы по морозостойкости испытывают в холодильных камерах при t – 17°. По числу выдерживаемых циклов замораживания и оттаивания различают материалы марок. По бетону выделено 5 марок: Мрз.-50, Мрз.-100, Мрз.-150, Мрз.-200, Мрз.-300.

ЛЕКЦИЯ 6.