Приклад розрахунку асфальтобетонної суміші

Завдання: підібрати склад дрібнозернистого асфальтобетону, щільного, типу Б, непереривчастої гранулометрії з максимальною крупністю мінеральних зерен до 20 мм.

Вихідні дані: щебінь фракції 10-20 мм; щебінь фракції 5-10 мм; відсів; мінеральний порошок; бітум нафтовий дорожній БНД 90/130. Зерновий склад вихідних матеріалів у часткових залишках наведено в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1.

Матеріал	Зерновий склад вихідних матеріалів у часткових залишках у % при розмірах комірок у мм
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071	<0,071
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Щебінь 10-20	1	65	30	4	0	0	0	0	0	0	0
Щебінь 5-10	0	0	10	82	8	0	0	0	0	0	0
Відсів	0	0	0	5	21,5	21	16,5	16,5	8	6,5	5
Мінеральний порошок	0	0	0	0	0	0	0,1	0,2	3,1	12,5	84,1

2.1. Розрахунок мінеральної частини

Розрахунок заключається у визначенні оптимального співвідношення між мінеральними складовими, що забезпечує потрібну щільність мінерального складу.

Суміші потрібної щільності можуть бути розраховані по допустимим межам повних залишків на ситах або повних проходів через сито, причому вимоги до зернових складів мінеральної частини гарячих щільних асфальтобетонів, що застосовуються в верхніх шарах покриття, складені у вигляді повних проходів через сито (табл. Д.3.1, додаток 3). В зв’язку з цим переведемо зерновий склад мінеральних складових, який представлений у вигляді часткових залишків (табл. 2.1), в повні проходи через сито.

Наприклад:

для щебеню фракції 10-20 мм – часткові залишки на ситі 20 складають 1% (графа 2, табл. 2.1), значить через сито 20 пройшло (100-1) = 99 % щебеню; часткові залишки на ситі 15 складають 65 % (графа 3, табл. 2.1), значить через сито 15 пройшло (99-65) = 34 % щебеню і т.д.

Аналогічно проводяться розрахунки для щебеню фракції 5-10 мм, відсіву та мінерального порошку.

Отримані таким чином отримані результати розрахунку зводять в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2.

Матеріал	Склад вихідних матеріалів за вмістом мінерального матеріалу дрібніше даних розмірів у % при розмірах комірок у мм
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071	<0,071
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Щебінь 10-20	99,0	34,0	4,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Щебінь 5-10	100,0	100,0	90,0	8,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Відсів	100,0	100,0	100,0	95,0	73,5	52,5	36,0	19,5	11,5	5,0	0,0
Мінеральний порошок	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	99,9	99,7	96,6	84,1	0,0

Тепер приступимо до вирішення другої частини завдання - визначення відсоткового співвідношення між щебенем, відсівом та мінеральним порошком, при якому зерновий склад суміші цих матеріалів буде відповідати вимогам табл. Д.3.1 (додаток 3).

Розрахунок кількості щебеню. По табл. Д.3.1 (додаток 3) встановлюють, що щебеню крупніше 5 мм повинно бути в суміші 35-45 % (так як через сито з отвором 5 мм повинно проходити 55-65 % матеріалу). Приймають потрібну кількість щебеню крупніше 5 мм – Щ=(35+45)/2=40 % (приймемо кількість щебеню фракції 10-20 мм – 15%; щебеню фракції 5-10 мм – 25%).

Розрахунок кількості мінерального порошку. По табл. Д.3.1 (додаток 3) встановлюють, що кількість часток по всій мінеральній частині асфальтобетону повинна складати 8-14 %. Для розрахунку можна прийняти 8%. Якщо в мінеральному порошку міститься 84,1 % часток дрібніше 0,071 мм, то мінерального порошку в суміші повинно бути МП=(8/84,1)*100≈10%. Однак, потрібно прийняти 9 % мінерального порошку, так як у відсіві є невелика кількість часток дрібніше 0,071 мм.

Кількість відсіву складає В=(100-Щ-МП)=(100-40-9)=51 %.

Отримані значення заносять в табл. 2.3 і розраховують вміст в суміші кожної фракції матеріалів.

Таблиця 2.3.

Матеріал	Результати розрахунку зернового складу мінеральної частини асфальтобетонної суміші у % при розмірах комірок у мм
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071	<0,071
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Щебінь 10-20, 15%	14,9	5,1	0,6	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Щебінь 5-10, 25%	25,0	25,0	22,5	2,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Відсів, 51%	51,0	51,0	51,0	48,5	37,5	26,8	18,4	9,9	5,9	2,6	0,0
Мінеральний порошок, 9%	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	8,7	7,6	0,0
Всього, 100 %	99,9	90,1	83,1	59,5	46,5	35,8	27,4	18,9	14,6	10,1	0,0
Вимоги ДСТУ Б В.2.7-119-2003	100-95	93-84	82-69	65-55	53-41	42-31	33-23	25-16	18-11,	14-8,	0

Після цього сумують в кожній вертикальній графі кількість часток менше даного розміру і знаходять загальний зерновий склад суміші мінеральних матеріалів. Після цього порівнюється розрахований склад з вимогами табл. Д.3.1 (додаток 3) і будується графік (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Графічне зображення розрахунку зернового складу

асфальтобетону в порівнянні з граничними кривими

Порівнюючи результати розрахунку з вимогами ДСТУ Б В.2.7-119-2003 видно, що на ситі 10 кількість матеріалу дрібніше даного розміру складає 83,1 %, що перевищує гранично допустиме значення (82 %) на 1,1 % (на решті ситах крива розрахунку вписується між граничними кривими).

Зробимо перерозподіл кількості щебеню. Приймемо: щебеню фракції 10-20 мм – 20%; щебеню фракції 5-10 мм – 20 %. Решта кількість матеріалу залишається без змін. Після перерахунку отримаємо нові значення, які заносимо в табл. 2.4, та будуємо новий графік (рис. 2.2).

Таблиця 2.4.

Матеріал	Результати розрахунку зернового складу мінеральної частини асфальтобетонної суміші у % при розмірах комірок у мм
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071	<0,071
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Щебінь 10-20, 20%	19,8	6,8	0,8	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Щебінь 5-10, 20%	20,0	20,0	18,0	1,6	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Відсів, 51%	51,0	51,0	51,0	48,5	37,5	26,8	18,4	9,9	5,9	2,6	0,0
Мінеральний порошок, 9%	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	8,7	7,6	0,0
Всього, 100 %	99,8	86,8	78,8	59,1	46,5	35,8	27,4	18,9	14,6	10,1	0,0
Вимоги ДСТУ Б В.2.7-119-2003	100-95	93-84	82-69	65-55	53-41	42-31	33-23	25-16	18-11,	14-8,	0

Рис. 2.2. Графічне зображення скоригованого розрахунку зернового

складу асфальтобетону в порівнянні з граничними кривими

Порівнюючи результати скоригованого розрахунку з вимогами табл. Д.3.1 (додаток 3) видно, що крива розрахунку вписується між граничними кривими.