1.2.1. Классификация щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей
Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси (далее - смеси) и щебеночно-мастичный асфальтобетон (далее - асфальтобетон) в зависимости от крупности применяемого щебня подразделяют на виды:
- ЩМА 20 – с наибольшим размером зерен до 20мм
- ЩМА 15 – с наибольшим размером зерен до 15мм
- ЩМА 10 – с наибольшим размером зерен до 10мм
1.2.2. Классификация литых асфальтобетонных смесей
В зависимости от назначения литые смеси подразделяют на пять типов:
I и II типы – для строительства и капитального ремонта асфальтобетонных покрытий на автомагистралях I и II технических категории, скоростных дорогах, магистралях общегородского и районного значения.
III тип – для строительства оснований дорожных одежд на дорогах I и II технических категорий, а также городских дорогах.
IV тип – для строительства покрытий тротуаров, а также полов и стяжек в промышленных предприятиях.
V тип – для текущего ремонта дорожных асфальтобетонных покрытий.
1.3. Технические требования для подбора смесей
Состав асфальтобетонной смеси подбирают в три этапа:
1. Определяют качество минеральных материалов и битумов, и соответствие их установленным требованиям.
2. Устанавливают соотношение минеральных материалов, обеспечивающих оптимальную плотность.
3. Определяют содержание битума, обеспечивающее асфальтобетону требуемые характеристики.
1.4. Расчет состава асфальтобетонной смеси
Расчет заключается в подборе рационального соотношения между составляющими асфальтобетонную смесь материалами.
Широкое распространение получил метод расчета по кривым плотных смесей. Наибольшая прочность асфальтобетона достигается при максимальной плотности минерального состава, оптимального количества битума и минерального порошка.
Между зерновым составом минерального материала и плотностью существует прямая зависимость. Оптимальными будут составы, содержащие зерна различного размера, диаметры которых уменьшаются в два раза.
(1.1)
где,
– наибольший диаметр зерна, устанавливаемый
в зависимости от типа смеси;
– наименьший
диаметр зерна, соответствующий пылеватой
фракции, и минерального порошка
(0,004…0,005мм)
Размер зерен, согласно предыдущему уровню
(1.2)
Число размеров определяют по формуле
(1.3)
Число фракций n на единицу меньше числа размеров m
(1.4)
Соотношение соседних фракций по массе
(1.5)
где,
– коэффициент сбега.
Величина, показывающая, во сколько раз количество последующей фракции меньше предыдущей, называется коэффициентом сбега. Наиболее плотная смесь получается при коэффициенте сбега 0,8, но такую смесь трудно подобрать, поэтому, по предложению Н.Н.Иванова, коэффициент сбега принят от 0,7 до 0,9.
Зная размеры фракций, их количество и принятый коэффициент сбега (например 0,7), составляют уравнения такого вида:
Таблица 1.2
Фракции |
Массовое количество |
|
|
|
|
|
|
… |
…….. |
|
|
Сумма всех фракций (по массе) равна 100%, то есть:
(1.6)
или
(1.7)
В скобках указанна сумма геометрической прогрессии и, следовательно, количество первой фракции в смеси
(1.8)
Аналогично
определяем процентное содержание первой
фракции
для коэффициента сбега
=0,9.
Зная количество первой фракции
,
легко определить
и так далее.
На основании полученных данных строят предельные кривые, соответствующие принятым коэффициентам сбега. Составы, рассчитанные по коэффициенту сбега 0,9, содержат повышенное количество минерального порошка, а при <0,7 – уменьшенное количество минерального порошка.
Кривая зернового состава рассчитываемой смеси должна располагаться между предельными кривыми (рис.1.1 и рис1.2).
Рис.1.1.
А – Зерновые составы мелкозернистой асфальтобетонной смеси с непрерывной гранулометрией типов А, Б, В
Рис.1.2.
Б – Зерновые составы минеральной части песчаных смесей типов Г и Д
Высокие эксплуатационные показатели дают смеси с повышенным содержанием щебня и уменьшенным содержанием минерального порошка. Предпочтение следует отдавать смесям с коэффициентом сбега 0,70…0,80.
В случае невозможности расчета плотной минеральной смеси по предельным кривым (отсутствие крупнозернистых песков и невозможности их замены высевными) необходимая плотность может быть подобрана по принципу прерывистой гранулометрии. Смеси с прерывистой гранулометрией более сдвигоустойчивы за счет жесткого каркаса.
Для определения расхода битума формуют пробные образцы из смеси с заведомо малым содержанием битума, затем определяют объем пустот в минеральном составе
(1.9)
где,
- объемная масса асфальтобетонного
образца;
–
содержание
битума в пробной смеси, %;
–
средняя
плотность минерального материала:
(1.10)
где,
– содержание щебня, песка, минерального
порошка в % по массе;
–
плотность
щебня, песка, минерального порошка.
Расчетная формула для определения оптимального содержания битума будет иметь вид
(1.11)
где,
– плотность битума;
-
коэффициент заполнения пустот минеральной
смеси битумом, зависящий от заданной
остаточной пористости
(1.12)
где,
– пористость минерального состава
асфальтобетона, % объема;
–
заданная
остаточная пористость асфальтобетона
при 200С,
% объема.
Расчет зернового состава асфальтобетонной смеси сводится в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Наименование материала |
Содержание материала в % |
Зерновой состав (прошло через сито с отверстием, мм) в % по массе |
||||||||||
40 |
20 |
15 |
10 |
5,0 |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,16 |
0,071 |
||
Исходные материалы |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет зернового состава |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИТОГО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Требования ГОСТ 9128-2009 (для асфальтобетонных смесей) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Требования ГОСТ 31015-2002 (для щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Требования ТУ 400-24-158-89* (для литых асфальтобетонных смесей) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет зерновых составов минеральной части асфальтобетонных смесей должны соответствовать установленным в табл. 1.4 для нижних слоев покрытий и оснований, в табл. 1.5 - для верхних слоев покрытий.
Таблица 1.4
В процентах по массе
Вид и тип смесей и асфальтобетонов |
Размер зерен, мм, мельче |
||||||||||
40 |
20 |
15 |
10 |
5 |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,16 |
0,071 |
|
Плотные типов: |
Непрерывные зерновые составы |
||||||||||
А |
90-100 |
66-90 |
56-70 |
48-62 |
40-50 |
28-38
|
20-28
|
14-20
|
10-16
|
6-12
|
4-10
|
Б |
90-100 |
76-90 |
68-80 |
60-72 |
50-60 |
38-48 |
28-37 |
20-28 |
14-22 |
10-16 |
6-12 |
|
Прерывистые зерновые составы |
||||||||||
А
|
90-100 |
66-90 |
56-70 |
48-62 |
40-50 |
28-50 |
20-50
|
14-50
|
10-28
|
6-16
|
4-10
|
Б |
90-100 |
76-90 |
68-80 |
60-72 |
50-60 |
38-60
|
28-60
|
20-60
|
14-34
|
10-20
|
6-12
|
Пористые |
90-100 |
75-100 (90-100) |
64-100
|
52-88
|
40-60
|
28-60
|
16-60
|
10-60
|
8-37
|
5-20
|
2-8
|
Высокопористые щебеночные |
90-100 |
55-75 (90-100) |
35-64 |
22-52 |
15-40 |
10-28 |
5-16 |
3-10 |
2-8 |
1-5 |
1-4 |
Высокопористые песчаные |
- |
- |
- |
- |
70-100 |
64-100 |
41-100 |
25-85
|
17-72
|
10-45
|
4-10
|
Примечание: 1 В скобках указаны требования к зерновым составам минеральной части асфальтобетонных смесей при ограничении проектной документацией крупности применяемого щебня. 2 При приемо-сдаточных испытаниях допускается определять зерновые составы смесей по контрольным ситам в соответствии с показателями, выделенными полужирным шрифтом. |
|||||||||||
Таблица 1.5
В процентах по массе
Вид и тип смесей и асфальтобетонов |
Размер зерен, мм, мельче
|
|||||||||
20 |
15 |
10 |
5 |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,16 |
0,071 |
|
Горячие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-высокоплотны |
90-100 |
70-100 (90-100) |
56-100 (90-100) |
30-50
|
24-50
|
18-50
|
13-50
|
12-50
|
11-28
|
10-16
|
- плотные типов: |
Непрерывные зерновые составы |
|||||||||
А |
90-100 |
75-100 (90-100) |
62-100 (90-100) |
40-50 |
28-38 |
20-28 |
14-20 |
10-16 |
6-12 |
4-10 |
Б |
90-100 |
80-100 |
70-100 |
50-60 |
38-48 |
28-37 |
20-28 |
14-22 |
10-16 |
6-12 |
В |
90-100 |
85-100 |
75-100 |
60-70 |
48-60 |
37-50 |
28-40 |
20-30 |
13-20 |
8-14 |
Г |
- |
- |
100 |
70-100 |
56-82 |
42-65 |
30-50 |
20-36 |
15-25 |
8-16 |
Д |
- |
- |
100 |
70-100 |
60-93 |
42-85 |
30-75 |
20-55 |
15-33 |
10-16 |
|
Прерывистые зерновые составы |
|||||||||
А |
90-100 |
75-100 |
62-100 |
40-50 |
28-50 |
20-50 |
14-50 |
10-28 |
6-16 |
4-10 |
Б |
90-100 |
80-100 |
70-100 |
50-60 |
38-60 |
28-60 |
20-60 |
14-34 |
10-20 |
6-12 |
Холодные: типов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бх |
90-100 |
85-100 |
70-100 |
50-60 |
33-46 |
21-38 |
15-30 |
10-22 |
9-16 |
8-12 |
Вх |
90-100 |
85-100 |
75-100 |
60-70 |
48-60 |
38-50 |
30-40 |
23-32 |
17-24 |
12-17 |
Гх и Дх |
- |
- |
100 |
70-100 |
62-82 |
40-68 |
25-55 |
18-43 |
14-30 |
12-20 |
Примечание 1 В скобках указаны требования к зерновым составам минеральной части асфальтобетонных смесей при ограничении проектной документацией крупности применяемого щебня. 2 При приемо-сдаточных испытаниях допускается определять зерновые составы смесей по контрольным ситам в соответствии с показателями, выделенными полужирным шрифтом. |
||||||||||
Расчет зерновых составов минеральной части щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей должны соответствовать установленным в табл. 1.6.
Таблица 1.6
В процентах по массе
Вид смесей и асфальто- бетонов |
Размер зерен, мм, мельче
|
|||||||||
|
20 |
15 |
10 |
5 |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,16 |
0,071 |
ЩМА-10 |
- |
- |
100-90 |
40-30 |
29-19 |
26-16 |
22-13 |
20-11 |
17-10 |
15-10 |
ЩМА-15 |
- |
100-90 |
60-40 |
35-25 |
28-18 |
25-15 |
22-12 |
20-10 |
16-9 |
14-9 |
ЩМА-20 |
100-90 |
70-50 |
42-25 |
30-20 |
25-15 |
24-13 |
21-11 |
19-9 |
15-8 |
13-8 |
Примечание - При приемосдаточных испытаниях допускается определять зерновые составы смесей по контрольным ситам в соответствии с данными, выделенными жирным шрифтом. |
||||||||||
Расчет зерновых составов минеральной части литых асфальтобетонных смесей должны соответствовать установленным в табл. 1.7.
Таблица 1.7
Основные классификационные особенности смесей |
Назначение |
||||
Тип смеси |
Д наиб., мм |
Массовая доля, % |
|
||
Фракций более 5мм |
Асфальтовяжущего вещества |
||||
I II III
|
15 20 40 |
45-55 35-50 45-65 |
25-30 20-25 15-20 |
0,35-0,45 0,40-0,55 0,50-0,65 |
Новое строительство и капитальный ремонт |
IV |
5 |
- |
17-23 |
0,40-0,65 |
Тротуары |
V |
20 |
35-50 |
22-28 |
0,55-0,75 |
Текущий ремонт |
Примечание:
|
|||||
