5233

УДК 625.8 (075)

Костин В. И. Проектирование состава композиционных дорожно-строительных материалов. Часть 1 ; учебно-методическое пособие / В. И. Костин, В. И. Мерсиков ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2023. – 16 с. ; ил. – Текст : электронный.

В методическом пособии содержатся сведения о составе и порядке выполнения практических заданий по расчёту состава композиционных материалов и полуфабрикатов, используемых при строительстве автомобильных дорог. Данные указания следует применять совместно с нормативно-справочным материалом, представленным в части 2.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для выполнения практических занятий (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплинам «Технология и организация строительства дорог», «Основы технологии композиционных дорожно-строительных материалов» направления подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Автомобильные дороги.

© В. И. Костин, В. И. Мерсиков 2023 © ННГАСУ, 2023

4

Содержание

5

1. Общие положения

Данное пособие является одним из разделов курса «Физико-химические основы технологии дорожно-строительных материалов», изучаемого студентами, обучающимися по направлению подготовки 08.03.01 Строительство профиль Строительство автомобильных дорог, аэродромов, объектов транспортной инфраструктуры, а также слушателями МИПК.

Цель работы - закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков проектирования основных композиционных материалов, применяемых при строительстве автомобильных дорог. Конкретными задачами, решаемыми в рамках данной работы, являются:

расчёт состава асфальтобетона; расчёт состава дорожного цементобетона;

расчёт состава щебёночной смеси , обработанной ЦВС.

При выполнении работы рекомендуется использовать методическое посо-

бие [1].

2.Состав расчётно-графической работы

Комплектацию и оформление пояснительной записки следует выполнять в установленном порядке. Содержание РГР включает следующие разделы:

Введение.

1.Проектирование состава асфальтобетона .

1.1.Исходные данные.

1.2.Выбор исходных материалов.

1.3.Расчёт состава минеральной части.

1.4.Назначение количества битума.

2.Проектирование состава дорожного цементобетона.

2.1.Исходные данные

2.2.Определение водоцементного отношения.

2.3.Расчёт номинального состава бетона.

2.4.Определение расхода материалов на замес.

3.Проектирование состава щебёночной смеси, обработанной ЦВС.

3.1.Исходные данные.

3.2.Определение расхода цемента.

3.3.Определение расхода воды.

3.4.Определение расхода компонентов на один замес. Заключение.

Литература.

3.Методика выполнения заданий

3.1. Проектирование состава асфальтобетона

Проектирование состава асфальтобетона включает четыре этапа :

1.Анализ условий работы асфальтобетона в конструкции .

2.Выбор исходных материалов для приготовления асфальтобетона .

6

3.Расчёт состава асфальтобетона .

4.Составление технической документации на запроектированный асфальтобетон .

На первом этапе выполняется обоснование вида ( горячий, холодный, щебёночный, гравийный ) и типа ( А, Б, В и т.д. ) асфальтобетона с учётом условий его эксплуатации в дорожном покрытии ( климатический район, характер движения ) , а также предполагаемой технологии производства работ .

При выборе исходных материалов учитываются возможности сырьевой базы района ( местные материалы и отходы промышленности ) , их соответствие требованиям , предъявляемым к данному виду асфальтобетона, экономические соображения. В случае невыполнения этих условий следует ориентироваться на привозные материалы. Используемые материалы должны соответствовать действующим стандартам и обеспечивать надлежащую механическую прочность , сдвигоустойчивость и коррозионную стойкость асфальтобетона не ниже указанных в 2 . Окончательная пригодность исходных материалов устанавливается по результатам испытаний опытных образцов асфальтобетонных смесей.

Расчёт состава асфальтобетона целесообразно осуществлять в следующей последовательности :

1. Расчёт состава минеральной части.

а) Массовое соотношение между щебнем, песком и минеральным порошком рассчитывается с учётом их зернового состава, а также зернового состава минеральной части асфальтобетона. Смесь щебня (гравия), песка и минерального порошка должна иметь такую гранулометрию, при которой кривая зернового состава располагается в зоне, ограниченной пределами выбранного типа смеси.

б) Количество минерального порошка в смеси первоначально принимается по нижнему пределу (коэффициент сбега Ксб =0.7). В случае несоответствия свойств асфальтобетона требованиям 2 , количество минерального порошка корректируется ( увеличивается).

в) При наличии песка с модулем крупности более 2.0 (среднезернистые и крупнозернистые пески) минеральная часть рассчитывается по принципу непрерывной гранулометрии (табл. 1,2,3 прил. 1 ).

При наличии мелких песков пользуются принципом прерывистой гранулометрии (табл. 1,3 прил. 1 ).

Минеральная часть холодного асфальтобетона подбирается только по принципу непрерывной гранулометрии.

г) При использовании материалов с истинной плотностью, различающейся на 0.2 г/см3 и более, вносятся поправки в соотношение минеральных составляющих, увеличивая количество более тяжёлых и уменьшая количество более лёгких на коэффициент:

7

где: 1 -истинная плотность минерального материала, массовая доля которого преобладает в минеральной смеси (щебень, песок);

2 -истинная плотность минерального материала, отличающаяся от 1 на 0.2 г/см3 и более.

д) При расчёте целесообразно изначально определять содержание крупного заполнителя, минерального порошка и, наконец, песка.

2. Расчёт оптимального содержания битума.

а) Определяемое количество битума рассчитывается исходя из пористости минеральной части и остаточной пористости лабораторных асфальтобетонных

где: Vо пор -пористость минеральной части испытанных образцов, %;

mаб -средняя плотность испытанных образцов асфальтобетона, г/см3 ;

Бпр -количество битума в пробной смеси, % ;

mo -истинная плотность минеральной части асфальтобетонных образцов, г/см3 ;

ср mo -средняя плотность минеральной части асфальтобетонных образцов, г/см3 ;

Vпор -заданная остаточная пористость асфальтобетона при 200С,%;

Б-истинная плотность битума при 200С, г/см3 ;

Б-требуемое количество битума в проектируемой смеси, % .

в) Рассчитав требуемое количество битума, готовят контрольную смесь, формуют 3 образца и определяют остаточную пористость. При её соответствии требуемой (для данного вида и типа асфальтобетона), готовятся образцы в количестве 12 штук для определения всех показателей физико-механических свойств согласно 2 .

Если остаточная пористость первых трёх образцов контрольной смеси меньше или больше требуемой для данного вида асфальтобетона, расчёт коли-

8

чества битума и проверка свойств повторяются, при этом в расчёт принимается

пористость минеральной части асфальтобетона Vo пор ,полученная для контрольной смеси.

Если асфальтобетон с этим количеством битума имеет требуемую остаточную пористость, но по другим показателям (например , по прочности или водоустойчивости) не соответствует установленным требованиям, необходимо изменить зерновой состав минеральной части (как правило, увеличить количество минерального порошка в допустимых пределах) и повторить расчёт оптимального содержания битума. Подбор состава асфальтобетонной смеси можно считать законченным, если пористость минерального остова и остаточная пористость образцов находятся в требуемых пределах, а остальные показатели физи- ко-механических свойств удовлетворяют требованиям 2 .

Техническая документация на запроектированный асфальтобетон составляется по форме, приведённой в табл. 5 прил. 1 1 .

3.2.Проектирование состава дорожного цементобетона

Проектирование состава цементобетона включает:

1.Назначение нормативных характеристик бетона.

2.Выбор исходных материалов для приготовления бетона.

3.Определение технологических характеристик бетонной смеси.

4.Подбор бетона по заданным нормативным и технологическим характеристикам.

Нормативные характеристики дорожного бетона - его марки по прочности

на растяжении при изгибе Ри , по прочности на сжатие М и морозостойкости

Мрз определяются в зависимости от назначения бетона, климатических условий строительства и должны соответствовать требованиям 3или табл. 1 прил.

2 1 .

Выбор исходных материалов (в том числе местных заполнителей) для приготовления дорожного бетона определяется проектной организацией на основе геологических изысканий, необходимых испытаний и экономических расчётов.

Исходные материалы (цемент, вода, химические добавки, заполнители) должны быть предварительно проверены (при необходимостииспытаны) на соответствие показателей их свойств требованиям действующих норм и стандартов.

Подбор состава дорожного бетона осуществляется расчётно-экспери- ментальным методом в следующей последовательности:

а) Расчётным путём определяется значение водоцементного отношения (В/Ц) для получения бетона заданной марки по прочности на растяжение при изгибе Ри для данного цемента:

где: А - коэффициент, зависящий от принятого содержания вовлечённого в бетонную смесь воздуха (определяется назначением бетона и применяемыми химическими добавками по табл.2 прил.2 1 );

Рц - предел прочности цемента на растяжение при изгибе, МПа, (принимается по табл.3 прил.2 1 );

Ри - марка бетона по прочности на растяжение при изгибе, МПа.

б) Для задания подвижности бетонной смеси на месте укладки (ОК=1-3см) определяется ориентировочная водопотребность В бетонной смеси (табл.4 прил.2 1 ).

где: Кр - коэффициент раздвижки крупного заполнителя раствором (для мелких песков с Мкр =1.5-2.0 Кр =1.7-1.9 ; для средних песков с

Мкр =2.0-2.5 Кр=1.8-2.0 ; для крупных с Мкр >2.5 Кр =1.9-2.1 );

сркз - насыпная плотность крупного заполнителя, кг/ л;

кз - истинная плотность крупного заполнителя, кг/ л; Vкз - пустотность крупного заполнителя :

сркз , кз -соответственно насыпная плотность и истинная плотность зёрен крупного заполнителя, кг/ л.

д) Определяется содержание мелкого заполнителя (песка) в 1м3 бетона :

Vв - объём вовлечённого воздуха в 1м3 бетона , л (принимается по табл.5 прил.2 1 ).

10

е) В соответствии с известными рекомендациями назначаются дозировки химических добавок ПАВ-воздухововлекающих (газообразующих) и пластифицирующих .

ж) Определяется номинальный расчётный состав бетона :

Расчётный состав бетона записывается в табличной форме с указанием расхода на 1м3 бетона - цемента, воды, песка и крупного заполнителя (кг), химических добавок (% от массы цемента и вовлечённого воздуха (л)).

з) Номинальный состав бетонной смеси пересчитывается на полевой на основании установленной влажности песка и щебня. Количество воды затворения уменьшается на величину, равную количеству воды в заполнителях. Количество влажных заполнителей увеличивается настолько, чтобы содержание в них сухого материала равнялся расчётному. Полевой состав будет :

Цр = Ц ; Вр = В - ( WпП / 100 + WкзКЗ / 100 ) - Вд (3.10)-(3.11) Пр = П + WпП / 100 ; КЗр = КЗ + WкзКЗ / 100 (3.12)-(3.13)

где:Цр, Вр, Пр, КЗр -откорректированные значения составляющих материалов на 1м3 бетона , кг ;

Wп,Wкз - фактическая влажность песка и крупного заполнителя, %;

Вд - количество воды, содержащейся в химических добавках. и) Определяется коэффициент выхода бетона .

где: Vц ,Vп ,Vкз - насыпной объём цемента, песка и крупного заполнителя, л.

к) Определяется расход материалов на замес бетономешалки.

Дозировка составляющих материалов на замес бетономешалки вместимостью V:

где : Цv , Bv, Пv, КЗv - количество соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя.