163

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА

ДОРОЖНОГО И АЭРОДРОМНОГО

АСФАЛЬТОБЕТОНА

Методические указания к лабораторной работе

Министерство образования Российской Федерации Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра дорожного и строительного материаловедения

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА ДОРОЖНОГО И АЭРОДРОМНОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА

Методические указания к лабораторной работе

Составители Ю. В. Соколов, В. Н. Рагозин, Г. И. Надыкто

Омск Издательство СибАДИ

2003

УДК 666.97 + 625.85 ББК 38.626

Работа одобрена методической комиссией факультета ''Автомобильные дороги и мосты'' в качестве методических указаний к лабораторной работе для специальностей

291000, 291100, 240400.

Проектирование состава дорожного и аэродромного асфальтобетона:

Методические указания к лабораторной работе/ Сост: Ю.В. Соколов, В.Н. Рагозин, Г.И. Надыкто – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – 28 с.

Содержится методика многовариантного проектирования состава дорожного асфальтобетона с использованием норм зернового состава минеральной части по ГОСТ 9128-97. Включены указания по выполнению работы, приведены примеры расчетов, даны справочные таблицы и графики.

Ил. 1. Табл. 11. Библиогр.: 7 назв.

© Изд-во СибАДИ, 2003

ПРЕДИСЛОВИЕ

Методические указания к лабораторной работе ''Проектирование состава дорожного асфальтобетона'' составлены на кафедре дорожных и строительных материалов СибАДИ на основе учебного плана и программы изучения дисциплины ''Строительные материалы и изделия'' для специальности 291000. При составлении этих методических указаний использованы действующие нормативно-технические документы [1,5], учебник [3] и учебные пособия [2,4].

Данные методические указания используются студентами совместно с методическими указаниями по испытаниям асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов [6]. Выполнение лабораторной работы ''Проектирование состава дорожного асфальтобетона'' рассчитано на 16 часов (4 занятия по 4 часа). Включаются элементы научных исследований, возможна постановка УИРС и НИРС по заданию преподавателя, ведущего лабораторные работы.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ДОРОЖНЫХ БЕТОНОВ НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ

1. В зависимости от вида органического вяжущего дорожные бетоны подразделяются на:

асфальтобетоны, если применялись нефтяные битумы;

дегтебетоны, если использовались дегти, продукты деструктивной термической переработки каменного угля, древесины, торфа, горючих сланцев и др.;

полимербетоны, если использовались синтетические полимерные смолы, термопластичные или термореактивные.

Наибольшее применение в дорожном строительстве нашли асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны.

2. В зависимости от вида каменного материала асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны подразделяются на:

щебеночные, состоящие из щебня, песка, минерального порошка и

битума;

гравийные, состоящие из гравия, песка или гравийно-песчаного природного материала, минерального порошка и битума;

песчаные, состоящие из песка, минерального порошка и битума.

3. В зависимости от вязкости применяемого битума и температуры приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонные смеси подразделяются на горячие и холодные.

Горячие асфальтобетонные смеси приготовляют на вязких нефтяных дорожных битумах марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД

130/200, БНД 200/300 (БН 40/60, БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200, БН

200/300) по ГОСТ 22245-90, а также на полимерно-битумных вяжущих и модифицированных битумах.

Температура горячих смесей при укладке должна быть не ниже 120С. Формирование асфальтобетона из таких смесей в основном заканчивается после уплотнения и остывания конструктивного слоя дорожной одежды.

Холодные асфальтобетонные смеси приготавливают на жидких нефтяных дорожных битумах марок СГ 70/130, СГ 130/200, МГ 130/200, МГО 70/130, МГО 130/200 по ГОСТ 11955-82. Холодные смеси до их укладки на дорогу можно хранить на складе от 2 недель до 8 месяцев. Укладка и уплотнение холодных смесей производится при температуре воздуха не ниже 5 С весной и 10 С осенью или в летнее время. Холодные смеси из-за пониженного содержания битума и повышенного содержания минерального порошка являются жесткими и трудно уплотняются, поэтому слои из них в начальный период обладают повышенной пористостью. Формирование холодного асфальтобетона продолжается 4 –

10 недель в зависимости от класса жидкого битума, погодных условий и степени доуплотняющего воздействия автотранспорта.

4.Горячие асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны в зависимости от наибольшего размера зерен щебня или гравия подразделяются на крупнозернистые (зерна до 40 мм), мелкозернистые (зерна до 20 мм) и песчаные (зерна до 5 мм).

Холодные асфальтобетонные смеси делятся на мелкозернистые и песчаные.

5.По плотности (пористости) асфальтобетоны из горячей смеси с учетом их назначения подразделяются на виды:

высокоплотные – с остаточной пористостью от 1,0 до 2,5 % объема, применяемые в однослойных и верхних слоях покрытий и обязательно содержащие минеральный порошок;

плотные – с остаточной пористостью от 2,5 до 5 % объема, применяемые в верхних слоях покрытий, в нижних слоях покрытий и верхних слоях оснований и обязательно содержащие минеральный порошок;

пористые – с остаточной пористостью от 5 до 10 % объема, применяемые в нижних слоях покрытий и верхних слоях оснований при пониженном содержании минерального порошка;

высокопористые – с остаточной пористостью от 10 до 18 % объема, применяемые в нижних слоях покрытий и основаниях при пониженном содержании минерального порошка.

Холодные асфальтобетоны в начале эксплуатации дороги должны иметь остаточную пористость св. 6 до 10 % объема из-за начального недоуплотнения, но в процессе формирования их плотность повышается

(см. п. 3).

6.Плотные асфальтобетоны по содержанию в них щебня (гравия) или песка (природного окатанного и отсевов дробления) подразделяются на структурные типы, указанные в табл. 1.

7.Асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны в зависимости от показателей физико-механических свойств асфальтобетона и применяемых материалов подразделяются на марки, указанные в табл. 2.

Таблица 1

Типы асфальтобетона в зависимости от содержания щебня (гравия) или песка

Таблица 2

Марки асфальтобетона

2.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ

1.Цель проектирования состава асфальтобетона состоит в определении такого соотношения компонентов (щебня или гравия, песка, минерального порошка и битума), при котором показатели свойств асфальтобетонной смеси и асфальтобетона заданных вида, типа и марки соответствуют техническим требованиям ГОСТ 9128-97 /1/.

2.Разработаны и используются многочисленные методы проектирования состава асфальтобетона /2/. В отечественной практике дорожного строительства принят метод предельных кривых зернового состава минеральной части асфальтобетона, в основе которого лежат

следующие принципы /1 4/:

для обеспечения прочности, долговечности и экономичности асфальтобетона его минеральная часть должна обладать высокой плотностью, которая достигается при определенном содержании каждой узкой фракции зерен в общем зерновом составе минеральной части;

зерновой состав минеральной части асфальтобетона ограничивается нормами допустимого содержания каждой фракции зерен или групп фракций;

оптимальным (наилучшим) содержанием битума считается его минимальное количество, при котором физические и механические свойства асфальтобетона соответствуют техническим требованиям ГОСТ

9128-97.

3. Из имеющегося щебня или гравия, песка и минерального порошка подбирают состав минеральной части таким образом, чтобы зерновой состав смеси укладывался в область, ограниченную нормами ГОСТ 912897.

4. Содержание битума определяется исходя из принципа заполнения битумом межзерновых пустот в уплотненной минеральной части с учетом заданной остаточной пористости асфальтобетона. Расчетное содержание

битума уточняется экспериментально по данным испытаний асфальтобетона.

5. Минеральный порошок в асфальтобетоне выполняет несколько функций. Являясь компонентом минеральной части, порошок повышает ее плотность (уменьшает пустотность). Являясь компонентом асфальтовяжущего, порошок структурирует битум и эффективно воздействует на прочность, вязкость, теплостойкость и клеящие свойства асфальтовяжущего. Избыточное содержание порошка может привести к росту хрупкости асфальтобетона, особенно при низких температурах.

Битум в асфальтобетоне также выполняет ряд функций. Играя вместе с порошком (или без него) роль вяжущего, битум склеивает в монолит зерна щебня (гравия) и песка. Кроме того, заполняя межзерновое пространство минеральной части, битум придает асфальтобетону

требуемую плотность и водостойкость. Будучи термопластичным вяжущим, битум играет и роль смазки, уменьшающей внутреннее трение в минеральной части, поэтому избыточное содержание битума может привести к снижению прочности, теплостойкости и сдвигоустойчивости асфальтобетона.

Из указанного выше следует, что назначение необходимого и достаточного содержания минерального порошка и битума является важной и сложной задачей проектирования состава асфальтобетона.

6.Состав асфальтобетона проектируют в четыре этапа: 1) определение свойств и качества исходных минеральных компонентов и битума, оценка их пригодности для асфальтобетона заданного вида, типа и марки; 2) определение состава минеральной части асфальтобетона заданного вида, типа и марки из имеющихся минеральных компонентов; 3) определение оптимального содержания битума; 4) уточнение состава асфальтобетона по данным детального изучения его физико-механических свойств.

7.Необходимым условием достижения цели проектирования состава асфальтобетона является точное и обоснованное формулирование технического задания на выполнение этой работы. Составление задания производится преподавателем совместно с группой студентов, выполняющих эту лабораторную работу.

3.УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА АСФАЛЬТОБЕТОНА

1.Для составления технического задания необходимо иметь следующие проектные, строительные и эксплуатационные данные:

техническую категорию автомобильной дороги;

проектную конструкцию дорожной одежды с указанием толщин конструктивных слоев, в том числе и асфальтобетонных;

характеристику режима движения автотранспорта на данном участке дороги (движение с равномерной скоростью, регулярное торможение и набор скорости, фиксированные остановки и др.);

ожидаемые дорожно-климатические условия в период строительства и эксплуатации дороги;

характеристику имеющихся на АБЗ исходных материалов.

2.Техническая категория дороги и рекомендуемые области применения различных асфальтобетонов (прил. 1) являются основанием для выбора допустимых видов, типов и марок асфальтобетона. Так, на дорогах I–II технических категорий холодные смеси не применяют. Марка смеси повышается с повышением категории дороги и ухудшением дорожно-климатических условий.

покрытий; плотные – для верхних и нижних слоев покрытий и оснований; пористые и высокопористые – для нижних слоев покрытий и оснований) и наибольшей крупности зерен (крупнозернистые, мелкозернистые и песчаные) с учетом того, что наибольший размер зерен не должен превышать 1/3 толщины слоя.

4.Режим движения автотранспорта и техническая категория дороги являются основанием для выбора структурного типа асфальтобетона из условия обеспечения сдвигоустойчивости и шероховатости покрытия. Так, для участков дороги с регулярным торможением и остановкой автотранспорта выбирают смеси с повышенным содержанием щебня и использованием дробленого песка.

5.На основании планируемых сроков строительства, периода укладки асфальтобетонной смеси с учетом категории дороги, режима движения и условий эксплуатации выбирают вид асфальтобетонной смеси по вязкости битума и температуре ее приготовления и укладки (горячие, холодные) таким образом, чтобы обеспечить максимальное расширение дорожностроительного сезона. Так, горячие смеси на битумах марок БНД 60/90,

БНД 90/130 (БН 60/90, БН 90/130) целесообразно использовать при их укладке и уплотнении в летнее время, а горячие смеси на битумах марок БНД 130/200, БНД 200/300 (БН 130/200, БН 200/300) в переходные периоды (зимне-весенний и осенне-зимний) с температурой воздуха до – 10 0С. Холодные изготавливаются и хранятся на складе АБЗ в зимнее время с последующей их укладкой при температурах воздуха не ниже 5 0С.

6.Величину требуемой остаточной пористости и коэффициентов водостойкости асфальтобетона принимают с учетом дорожноклиматических условий района строительства: чем хуже условия, тем ниже требуемая величина остаточной пористости (выше плотность) асфальтобетона и выше требования к его водостойкости.

7.С учетом дорожно-климатических условий эксплуатации, категории дороги и режима движения автотранспорта уточняют комплекс обязательных требований к исходным материалам, асфальтобетонным смесям и асфальтобетонам /1,4,6/.

8.Последовательно анализируя имеющиеся данные (см. п. 1) и

постепенно сужая область поиска (см. п. 2 7), устанавливают требуемые вид, тип и марку асфальтобетона, составляющие основу технического задания (прил.4).