Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ROZDIL_1.docx
Скачиваний:
95
Добавлен:
05.03.2016
Размер:
11.22 Mб
Скачать

11.3. Асфальтобетон

Відповідно до ДСТУ Б В. 2. 7 – “Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний” асфальтобетонні суміші підрозділяються на щебеневі, гравійні і піщані.

За температурою укладання і маркою бітуму, що застосовується асфальтобетонні суміші підрозділяють на класи:

  • гарячі з в’язкими нафтовими дорожніми бітумами (не мають індексу);

  • холодні з рідкими нафтовими дорожніми бітумами (індекс “х”).

Залежно від найбільшого розміру зерен мінеральних матеріалів асфальтобетони підрозділяють на види:

  • крупнозернисті – з розміром зерен до 40 мм (Кр);

  • дрібнозернисті – з розміром зерен до 20 мм (Др);

  • піщані – з розміром зерен до 5 мм (Пщ);

холодні асфальтобетонні суміші і асфальтобетони підрозділяються на види:

  • дрібнозернисті – з розміром зерен до 20 мм (Др);

  • піщані – з розміром зерен до 5 мм (Пщ);

Залежно від значення залишкової пористості асфальтобетони із гарячих сумішей підрозділяються на групи:

  • щільні - з залишковою пористістю від 2 до 5 % (Щ);

  • пористі - з залишковою пористістю від 5 до 10 % (П);

  • високопористі - з залишковою пористістю від 10 до 15 % (ВП);

Залежно від вмісту щебеню і різновиду піску суміші і асфальтобетони для верхніх шарів покриттів підрозділяються на гранулометричні типи (А, Б, Бх, В, Вх, Г, Гх, Д, Дх) згідноі з таблицями 11.7 і 11.8.

За характером гранулометрії асфальтобетони і асфальтобетонні суміші розділяються на два різновиди: з безперервним (НП) і перервним (ПР) складом.

Таблиця 11.7.

Структура і послідовність позначень

Різновиди класифікації

Ознаки класифікації

Абревіатура позначень

1. Клас сумішей

гарячі

Марка бітуму і умови укладання

АСГ

холодні

АСХ

2. Вид сумішей і асфальтобетону

крупнозернисті

Крупність мінеральних зерен

Кр

дрібнозернисті

Др

піщані

Пщ

3. Група

асфальтобетону

щільні

Залишкова пористість асфальтобетону

Щ

пористі

П

високопористі

ВП

4. Тип гранулометрії сумішей і

асфальтобетону

А

За вмістом щебеню і різновиду піску

А

Б

Б, Бх

В

В, Вх

Г

Г, Гх

Д

Д, Дх

5. Різновид

гранулометрії

безперервна

Особливості гранулометрії

НП

перервна

ПР

6. Марка асфальтобетону

марка I

За якістю матеріалів

I

марка II

II

Таблиця 11.8

Типи асфальтобетонних сумішей і асфальтобетонів

Типи сумішей і асфальтобетонів з кількістю

зерен більше 5 мм, % за масою

Різновид піску

Гарячі для щільного

асфальтобетону

Холодні

А, від 45 до 55

Щільний подрібнений і природний

Б, від 35 до 45

х), від 35 до 50

Також

В, від 25 до 35

х), від 20 до 35

Також

Г

Гх

Щільний природний або його суміш з подрібненим

Д

Дх

Також

Примітка 1. Вміст природного неподрібненого піску у сумішах типу А, Б, Бх, В, Вх, не повинно перевищувати 20 % за масою.

Примітка 2. Вміст природного неподрібненого піску в сумішах типу Г, Гх не повинно перевищувати 25 % за масою.

Примітка 3. Вміст природного подрібненого піску у сумішах Д, Дх не повинно перевищувати 25 % за масою.

Залежно від якості використовуваних мінеральних матеріалів і значень показників фізико-механічних властивостей асфальтобетони діляться на марки (I, II) відповідно до таблиць 11.7 і 11.9.

Таблиця 11.9

Марки асфальтобетонів

Типи асфальтобетонів

Марки

Щільні: А, Б, В, Бх, Вх, Г

Гх

Д, Дх

I, II

I

II

Щебенисті і високопористі

I, II

Піщані пористі і високопористі

I, II

У випадку, коли для виробництва асфальтобетону використовують матеріали, що не відповідають вимогам ДСТУ БВ. 2. 7 – 119 – 2003 до асфальтобетонів I марки, він автоматично відноситься до марки нижнього рівня, незалежно від встановлених у процесі випробувань значень показників якості.

Асфальтобетони для нижніх (АБ. НШ) і підстилаючих (АБ. ПД) шарів покриттів, які не відповідають гранулометричним типам А, Б, В, Г і Д, підрозділяють на крупнозернисті (Кр) або дрібнозернисті (Др), пористі (П) або високопористі (ВП), з безперервною (НП) або перервною (ПР) гранулометрією марок I, II; асфальтобетони піщані (АБ. НШ. Пщ) марок I, II.

Умовне позначення асфальтобетонів дається в такій послідовності: асфальтобетон; місто використування у випадку нижнього (НШ) або підстилаючого (ПД) шару; від крупності зерен; група за залишковою пористістю; тип за вмістом щебеню; різновид гранулометрії; марка.

Приклади умовного позначення асфальтобетонів:

Асфальтобетон АБ. Др. Щ. НП. I ДСТУ БВ. 2.7 – 119 – 2003 – асфальтобетон дрібнозернистий, щільний, тип А, безперервної гранулометрії, марки I.

Асфальтобетон АБ. НШ. Кр. ВП. ПР. I ДСТУ БВ. 2.7.– 119 – 2003 – асфальтобетон для нижнього шару, крупнозернистий, високопористий, перервної гранулометрії, марки I.

Вимоги до фізико-механічних властивостей асфальтобетону відповідно до ДСТУ Б В. 2. 7. – 119 – 2003 назначають згідно з класом суміші, видом, групою, типом, маркою асфальтобетону, дорожньо-кліматичним районом його використовування і призначенням у дорожньому одязі (табл. 11.10).

Таблиця 11.10

Вимоги до фізико-механічних властивостей асфальтобетонів для районів А-2 (Горні Карпати) і А-6 (Дніпропетровська, Донецька і Луганська обл.)

Найменування показника

Норми для асфальтобетонів марок

І

ІІ

1.Пористість мінерального кістяка % за об’ємом, для асфальтобетону із сумішей типів А і Б

В

Г

Д

15-18

17-20

17-20

16-18

17-20

17-20

17-20

2. Залишкова пористість, % за об’ємом

2-4

2-4

3. Водонасичення, % за об’ємом, для асфальтобетонів із сумішей типу:

А

Б і Г

В і Д

1,5-3,0

1,0-2,5

1,0-2,0

1,5-3,5

1,0-3,0

1,0-2,7

4. Набрякання, % за об’ємом, для асфальтобетонів із сумішей усіх типів, не більше

0,50

0,85

5. Межа міцності при стиску, МПа, при температурі 0С для асфальтобетонів із сумішей усіх типів, не більше

20С для асфальтобетонів із сумішей усіх типів,

не менше

50С для асфальтобетонів із сумішей типів:

А, не менше

Б і В, не менше

Г, не менше

Д, не менше

11,0/9,0

1,3/1,2

1,2/1,1

1,3/1,2

1,6/1,3

12,0/10,0

1,2/1,1

1,2/1,1

1,2/1,1

1,3/1,2

1,3/1,1

6. Коефіцієнт водостійкості, не менше

0,90/0,85

0,85/0,80

7. Коефіцієнт довготривалої водостійкості,

не менше

0,85/0,80

0,80/0,75

Примітка. Значення показників у чисельнику відносяться до асфальтобетонів, що виготовлені на бітумах з глибиною проникненості голки від 40 до 90 (0,1) мм, у знаменнику – від 90 до 200 (0,1) мм.

Вимоги до холодного асфальтобетону наведені у табл. 11.11.

Таблиця 11.11

Фізико-механічні властивості асфальтобетонів з холодних сумішей

Найменування показника

Норми для асфальтобетонів марок

І

ІІ

1.Пористість мінерального кістяка % за об’ємом, для асфальтобетону із сумішей типів:

Бх, не більше

Вх, не більше

Гх і Дх, не більше

18

20

21

18

20

21

2. Залишкова пористість, % за об’ємом, для асфальтобетонів із сумішей усіх типів

6-10

6-10

3. Водонасичення, % за об’ємом, для асфальтобетонів із сумішей усіх типів

5-9

5-9

4. Набрякання, до прогрівання, % за об’ємом, із сумішей усіх типів, не більше

1,2

2,0

5. Межа міцності при стиску, МПа, при температурі 20С: до прогрівання асфальтобетонів із сумішей усіх типів не менше: Бх, Вх

Гх

Дх

після прогрівання у асфальтобетонів із сумішей усіх типів: Бх, Вх

Гх

Дх

1,5

1,7

1,8

2,0

1,3

1,2

1,6

1,5

6. Коефіцієнт водостійкості, не менше

0,75

0,60

7. Коефіцієнт водостійкості після прогрівання, не менше

0,90

0,80

8. Коефіцієнт довготривалої водостійкості до прогрівання, не менше

0,50

0,40

9. Коефіцієнт довготривалої водостійкості після прогріванняя, не менше

0,75

0,65

10. Злежуваність за числом ударів, не більше

10

10

Під механічним навантаженням асфальтобетон виявляє комплекс властивостей: пружність, пластичність, повзучість, релаксацію напруження, зміну міцності залежно від швидкості деформування, накопичення деформації при багаторазових навантаженнях і ін.

Для асфальтобетону як термопластичного матеріалу розрізняють два види втрати міцності: у пружній стадії, що приводить до руйнування покриттів; у пластичній стадії, що приводить до виникнення деформацій, що порушують нормальну експлуатацію конструкції. Асфальтобетону притаманні закономірності деформаційно-міцнісних властивостей аналогічні тим, що розглянуті вище для дьогтебетону. У цьому ж розділі наведено ряд показників якості асфальтобетону, що характеризує його поводження в покритті автомобільної дороги.

Міцність при зрушенні асфальтобетону при підвищених температурах може бути охарактеризована видозміненим рівнянням Кулона (ВБН В.2.3-218-186-2004):

(11.6)

де: τ – міцність асфальтобетону при статичному зсуві, МПа; Р – питоме нормальне навантаження при зсуві, МПа; φаб – кут внутрішнього тертя асфальтобетону з урахуванням змащувальної дії бітуму; Сс – зачеплення зерен при зсуві асфальтобетону, МПа; Σб – зчеплення в асфальтобетоні, що містить бітум у кількості б.

Для характеристики пластичності асфальтобетону при позитивних температурах, коли можливе виникнення деформацій покриттів (хвилі, напливи), служить показник пластичності (11.7):

(11.7)

де: R1 і R2 – межа міцності при стиску, МПа; V1 і V2 – швидкості деформування (звичайно 3 і 30мм/хв).

Асфальтобетон вважають не пластичним, якщо при 50°С m≤0,10; нормальної пластичності при m=0,15-024; пластичним при m>0,25.

Міцність асфальтобетону при розтяганні визначають безпосереднім розтяганням «бразильським» методом. Циліндричний зразок асфальтобетону діаметром D і висотою Н піддають стиску по твірний. Міцність при розтяганні за цим методом (11.8):

(11.8)

де  – коефіцієнт (для асфальтобетону як пластичного тіла =1, для крихких тіл =0,63); Р- руйнівне зусилля; D і H – діаметр і висота зразку, см.

Деформативність асфальтобетону оцінюють по відносній деформації асфальтобетонних зразків при випробуванні на вигин або розтягання. Покриття буде стійким проти утворення тріщин, якщо асфальтобетон має відносне подовження при 0°С не менш 0,001-0,002 (при швидкості деформації, близької до 5-10 мм/хв).

На рис. 11.18 наведені криві повзучості асфальтобетону

Рис.11.18. Розвиток деформацій ε в асфальтобетоні при напруженнях: 1-0,01-0,015 розр.; 2-0,07-0,10 розр.; 3-0,34-0,45 розр у часі t

Крива 1 характеризує роботу матеріалу в пружній стадії. Крива 2 показує наявність залишкової деформації. Крива росту пружних деформацій складається з двох частин: у першій деформації розвиваються за законом пропорційності між миттєвою пружною деформацією і напруженням, в другій крива деформації розвивається в часі по експонентній залежності. Миттєва пружна деформація, досягши постійного значення, залишається постійною весь період часу дії навантаження. Пружна деформація, що розвивається в часі при постійно діючому напруженні, росте в часі зі зменшуваною швидкістю, асимптотично наближаючись до постійного значення протягом необмежено більшого часу.

Гарячий асфальтобетон при температурі 20 °С і напруженнях, що не перевищують 0,028 розр., працює в пружній стадії, при напруженнях до = 0,38 розр. – в пружнов’язкої стадії. У цей період в асфальтобетоні накопичуються залишкові деформації. При напруженнях більше 0,3-0,4 розр. деформація асфальтобетону зростає і приводить через 5-10 хвилин до руйнування (крива 3 на рис. 10.18). Це підтверджує те, що процес руйнування асфальтобетону під дією прикладеного напруження являє собою процес, що розвивається в часі.

Криві повзучості, що побудовані в логарифмічному масштабі, дають прямолінійну залежність деформації від часу дії навантаження (рис. 11.19). Це дозволяє визначити ступінь пластичності асфальтобетону за кутом нахилу лінії до осі часу. Ступінь пластичності P= tgα гарячого асфальтобетону при 20˚С знаходиться в межах 0,4-0,6.

Рис.11.19. Залежність деформації асфальтобетону ε від часу дії навантаження t: 1 – бітум БНД 130/200; 2 – БНД 40/60

Статичний модуль пружності визначають при дії одиночного навантаження в середині прогону зразка балочки (11.9):

(11.9)

де: Р - вертикальне навантаження, 0,2-0,3 σрозр; ℓ – розрахунковий прогін балочки (0,14 м); f-пружний прогин балочки; І-момент інерції перетину зразка (I = bh3 / 12); b і h – ширина і висота балочки.

Величину Р у межах приймають 0,1-0,3 від руйнівного навантаження. Статичний модуль пружності асфальтобетону відповідає впливові автомобіля на конструктив дорожнього одягу на стоянці, зупинці і перехрестях (табл. 11.12).

Таблиця 11.12

Матеріал

Марка бітуму

Модуль пружності Е, МПа

Середній опір розтяганню при вигині, МПа

Щільний асфальтобетон Ι і ΙΙ марок

БНД 40/60

БНД 60/90

БНД 90/130

БНД 130/200

БНД 200/300

СГ 130/200

6000

4500

3600

2600

2000

1500

3,2

2,8

2,4

2,0

1,8

1,6

Динамічний модуль пружності визначають за вищенаведеною формулою, але при тривалості дії навантаження 0,1с. Значення динамічного модуля пружності відповідає режимові впливу рухомих навантажень на асфальтобетонне покриття (табл. 11.13).

Таблиця 11.13

Матеріал

Марка бітуму

Розрахункові значення динамічного модуля пружності Е, МПа, при температурі покриття, ˚С

10

20

30

40

50

Щільний асфальтобетон

БНД 40/60

БНД 60/90

БНД 90/130

БНД 130/200

БНД 200/300

СГ 130/200

СГ 70/130

МГ 70/130

4400

3200

2400

1500

1200

900

800

800

2600

1800

1200

800

600

400

350

350

1300

900

660

560

420

350

300

300

690

550

440

380

350

300

250

250

430

380

350

320

300

300

250

250

Релаксація напруження в асфальтобетоні описується рівнянням (11.9):

(11.9)

де: σ – загальні напруження; σt – релаксуюча частина напруження; σк – нерелаксуюча частина напруження.

Релаксуюча частина напруження описується експоненціальною залежністю (11.10):

(11.10)

де: σ0 – величина релаксуючої частини напруження у момент часу; К – постійна.

Релаксаційні процеси в асфальтобетоні залежать від типу структури асфальтобетону, в'язкості бітуму, величини початкового напруження, швидкості деформації (навантаження), температури й ін. факторів.

При високих позитивних температурах інтенсивність зниження напруження служить показником деформаційної стійкості асфальтобетону, а при негативних – показником тріщиностійкості. Для задовільної роботи асфальтобетону в покритті при високих позитивних температурах необхідно, щоб релаксація напруження протікала повільно. При низьких негативних температурах виникнення тріщин можна попередити в тому випадку, якщо напруження будуть швидко розсмоктуватися.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]