Вязкость разжиженного битума

К=120^. 18/100=21,6 т

6. Задача. К какому классу по скорости загустевания относится жидкий битум, если при выдерживании в вакуум-термостате из него за 2 ч при температуре 100^оС испарилось 9% разжижителя? Назвать марку битума.

Решение: Согласно ГОСТ 11955-82 (приложение5. табл.2) в течении 2 ч при температуре 100^оС выдерживают в вакуум-термостате битум класса СГ. Из битума марки СГ 49/70 должно испаряться не менее 10% разжижителя, из битума марки СГ 70/130 не менее 8%. Таким образом, данный битум имеет марки СГ 70/130.

7. Задача. Для изготовления 220 т дегтебетонной смеси израсходовано 7,5% дегтя вязкостью С¹⁰₃₀ = 40 с. Сколько антраценового масла и пеки потребовалось для изготовления дегтебетонной смеси, если при подборе состава дегтя заданной марки из этих компонентов вязкость по стандартному вязкозиметру С¹⁰₃₀ смеси с 40% антраценового масла была равна 65 с, с 50% масла – 25 с?

Решение: Строим в полулогарифмических координатах график изменения вязкости пека в зависимости от содержания антраценового масла (рис 2 ). Для этого записываем необходимые логарифмы: Ig 65 = 1,813; Ig 25 = 1,398; Ig 40 = 1,602. По двум известным точкам строим прямую вязкости пека. Устанавливаем (как показано стрелками) процентное содержание антраценового масла, необходимое для приготовления дегтя заданной вязкости, - 45,7%.

Расход дегтя

Д = 220 7,5/100 = 16,5 т.

Расход антраценового масла

М = 16,5 45,7/100 = 7,55 т .

Расход пека П = 16,5 – 7,55 = 8,95 т.

Рис. 2. Влияние содержания антраценового масла

На вязкость составленного дегтя.

8. Задача. Определить содержание в эмульсии битума с эмульгатором, если масса выпарительной чашки со стеклянной палочкой 162 г, масса чашки с палочкой и остатком после выпаривания воды из эмульсии 176,2 г.

Решение: Используем формулу, приведенную в ГОСТ 18659-81,

М = ,

где m₁ – масса чашки с палочкой, г; m₂ – масса чашки с палочкой и эмульсией, г; m₃ – масса чашки с палочкой и остатком после выпаривания воды из эмульсии, г. В результате содержание битума с эмульгатором

М = .

9. Задача. Масса сита и чашки в сухом состоянии 271,5 г, масса сита с остатком анионной эмульсии и чашкой после высушивания в термостате и охлаждения в эксикаторе 272,73 г. Масса эмульсии, принятой для испытания, 205 г. Удовлетворяет ли эмульсия требованиям к однородности?

Решение: Применим формулу, приведенную в ГОСТ 18659-81,

Н = ,

где Н – однородность эмульсии, %; m₁ – масса сита и чашки, г; m₂ – масса сита с остатком и чашкой, г; m₃ – масса эмульсии, г. Однородность данной эмульсии:

Н =

Согласно ГОСТ 18659-81 массовая доля частиц битума крупнее 0,14 мм не должна превышать 0,5%. Таким образом, эмульсия не отвечает требованиям стандарта по однородности.

7.3. Бетоны на основе органических вяжущих.

1.Задача. Построить предельные кривые плотных смесей непрерывной гранулометрии с наибольшим размером зерен 35 мм и коэффициентами сбега 0,65 и 0,80.

Решение. максимальный размер зерен d_макс=35 мм обусловлен заданной крупностью зерен асфальтобетона. Максимальный размер зерен ограничен крупностью пылеватых частиц d_мин=0,005 мм. Число фракций n=13, исходя из условия, что

Находим объемную долю первой фракции а, для коэффициента сбега К₁=0,65 по формуле:

а₁=

Возведение в 13-ю степень выполнено с помощью логарифмов:

0,65¹³=13 lq 0,65=13(1,81)=3,53

Находим число по его логарифму: 3,53=0,0034

Определяем объемную долю первой фракции в, для коэффициента сбега К₂=0,80

б₁=

Здесь 0,80¹³=13 lq 0,80=13 (1,9)=2,7

Устанавливаем число по его логарифму: 2.7=0,05.

В табличной форме (табл 7.3.1.) рассчитываем объемные доли последующих фракций в виде частных и полных остатков на идеальных ситах.

Таблица 7.3.1.

№ ФРАКЦИЙ	РАЗМЕРЫ ФРАКЦИЙ, мм	К1=0,65		К2=0,80
		ОСТАТКИ,%		ОСТАТКИ,%
		ЧАСТНЫЕ	ПОЛНЫЕ	ЧАСТНЫЕ	ПОЛНЫЕ
1	35……17,5	35,20	35,20	21,0	21,00
2	17,5……8,75	22,84	58,04	16,8	37,80
3	8,75……4,375	14,75	72,79	13,4	51,20
4	4,375……2,188	9,60	82,39	10,7	61,90
5	2,188…..1,094	6,24	88,63	8,55	70,45
6	1,094……0,547	4,06	92,69	6,85	77,30
7	0,547……0,273	2,54	95,23	5,50	82,80
8	0,273……0,137	1,71	96,94	4,40	87,20
9	0,137……0,068	1,11	98,05	3,52	90,72
10	0,068……0,034	0,72	98,77	2,82	93,52
11	0,034…..0,017	0,47	99,24	2,26	95,78
12	0,017……0,009	0,31	99,55	1,80	97,58
13	0,009……0,004	0,20	99,75	1,44	99,02

По найденным полным остаткам строим кривые плотных смесей. Для этого полные остатки откладываем в прямоугольных координатах на оси ординат в масштабе натуральных чисел, а размеры сит – на оси абсцисс в логарифмическом масштабе.

2.Задача. Рассчитать состав мелкозернистого горячего асфальтобетона типа Б для строительства дорожных покрытий. где применены минеральные материалы, гранулометрические составы которых приведены в табл 7.3.2. и вязкий битум марки БНД 60/90.

Таблица 7.3.2.

МАТЕРИАЛ	ЧАСТНЫЕ ОСТАТКИ, % НА СИТАХ С d мм
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	0,071	<0,071
ЩЕБЕНЬ	19,6	15,2	21,7	40,5	3,0	-	-	-	-	-	-
ПЕСОК	-	-	-	-	22,9	28,8	22,4	13,0	10,8	2,2	-
МИНЕРАЛЬНЫЙ ПОРОШОК	-	-	-	-	-	-	-	3,0	3,0	10,0	84,0

Решение: 1) Расчет начинаем с щебня.

Объемная доля щебня находится по формуле:

, где

- полный остаток на сите 5 по ГОСТ 9128-97 (100-П_проход ) (табл1 приложения 4. )

Для смеси типа Б рекомендуемые полные остатки на сите 5 составляют от 40 до 50%, принимаем

- фактический полный остаток на сите 5 применяемого щебня (по табл 7.3.2.) составит 97%

где a_i – частные остатки на ситах 20, 15, 10 и 5. т.о.

Находим объемную долю щебня:

2) объемную долю минерального порошка вычисляем по формуле:

,

где - полный проход минерального порошка через сито 0,071 мм рекомендует ГОСТ 9128-97. Согласно ГОСТ проход через сито 0,071 составляет от 6 до 12%. Принимаем 8% (табл 1. приложение 4).

фактический проход через сито 0,071 используемого минерального порошка принимаем по табл. 7.3.2. Он составляет 84,0%. т.о.

3) объемную долю песка находим из условия, что все минеральные материалы составляют 100%

Щ + П + МП = 100%

т.о. находим объемную долю песка

4. рассчитываем количество каждой фракции минеральных материалов с учетом их доли в составе минеральной смеси.

а) щебень

,

где - частный остаток на сите 20 в проектируемой смеси, %

- частный остаток на сите 20 в исходном щебне, % (табл 7.3.2).

б) песок %

в) минеральный порошок Д^м.п. = 9,5%

Результаты расчета заносим в таблицу 7.3.3.

Суммируем полные остатки на каждом сите. Полученные суммы сопоставляем с пределами полных остатков на ситах. Сравнение показывает, что полные остатки смеси рассчитанного состава входят в пределы, установленные стандартом приложения.

Поскольку истинные плотности минеральных составляющих различаются больше чем на 200 кг/м³, пересчитываем объемные доли составляющих с учетом их истинной плотности (табл 7.3.4 )

Таблица 7.3.3.

Зерновой состав минеральной части проектируемой смеси

МАТЕРИАЛ	СОДЕРЖАНИЕ, % ЗЕРЕН НА СИТАХ С d, ММ											ИСТИННАЯ ПЛОТ-НОСТЬ, КГ/М3
	20	15	10	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	0,071	<0,071
Щебень гранитный	9,0	7,0	10,0	18,8	1,4	-	-	-	-	-	-	2660
Песок кварцевый	-	-	-	-	10,2	12,8	10,0	5,8	4,8	1,0	-	2630
Минеральный порошок кварцевый	-	-	-	-	-	-	-	0,28	0,28	0,95	8,0	2850
Σ частных остатков	9,0	7,0	10,0	18,8	11,6	12,8	10,0	6,1	5,1	2,0	8,0
Полные остатки на ситах в принятой смеси	9,0	16,0	26,0	44,8	56,4	69,2	79,2	85,3	90,4	92,4	100,4
Рекомендуемые пределы полных остатков	0-10	0-20	0-30	40-50	52-62	63-72	72-80	78-86	84-90	88-94	100

Таблица 7.3.4.

МАТЕРИАЛ	ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ, кг/м3	ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ	СОДЕРЖАНИЕ
			В ДОЛЯХ ОБЪЕМА	В ДОЛЯХ МАССЫ	В % ПО МАССЕ
Щебень гранитный крупностью, мм: Б….20 Песок: кварцевый Порошок минеральный шлаковый Итого	2660 2630 2850 -	1,01 1,00 1,08 -	0,46 0,445 0,095 1,00	0,465 0,445 0,103 1,013	45,9 43,9 10,2 100

Поправочный коэффициент для гранитного щебня

Р_х = 2660/2630=1,01.

Аналогично определены коэффициенты для остальных материалов (табл 7.3.4 )

3. Задача. Для расчета оптимального содержания битума в асфальтобетоне приготовлена смесь с массовой долей битума 4,5%, что на 0,5% меньше рекомендуемого стандартом предела. Состав минеральной части асфальтобетона рассчитан в примере 2. Масса образцов асфальтобетона из смеси указанного состава, взвешенных в сухом состоянии на воздухе, m_о=238,2 г, масса образцов на воздухе после выдерживания 30 мин в воде m₁=238,6 г, масса образцов в воде после выдерживания в ней 30 мин m₂=138,2 г. Заданная остаточная пористость асфальтобетона 5%. Определить оптимальное содержание битума в асфальтобетоне.

Решение: Средняя плотность асфальтобетона

.

Здесь - истинная плотность воды, =1000 кг/м³

Тогда .

Средняя плотность минерального остова асфальтобетона

где q^м, q^б – массовые доли минеральной части и битума, %.

Имеем

Средневзвешенная истинная плотность минерального остова асфальтобетона

кг/м³

Пористость минерального остова асфальтобетона

Требуемое содержание битума в асфальтобетоне

.

Здесь - заданная остаточная пористость асфальтобетона %, ρ^б-плотность битума -1000 кг/м³. В результате

Б=(15-5)^. 1000/2270=4,4%.

4. Задача. .Найти массы минеральных составляющих и вязкого нефтяного дорожного битума для приготовления 300 т горячего плотного асфальтобетона типа Б марки Ι. Истинная плотность битума 980 кг/м³, средняя плотность минерального остова асфальтобетона 2240 кг/м³, пористость минерального остова 17%, остаточная пористость асфальтобетона по объему 4%.

Решение: Процентное содержание битума в асфальтобетоне сверх 100% минеральной части

Массу минеральных составляющих М^m = QМ/(М+Б),

где Q- заданная масса асфальтобетонной смеси, т; М- содержание минеральных составляющих в асфальтобетонной смеси, %; М=100%. Тогда

М^m = 300 100/(100+5,7)=283,8 т.

Массу битума в 300 т смеси можно вычислить двумя способами – по формуле, приведенной выше:

Б^m = 300 5,7/(100+5,7)=16,2 т.

И путем вычитания из массы смеси массы минеральной части:

Б^m = 300 – 283,8 = 16,2 т.

5. Задача. Рассчитать расход минеральных составляющих и битума на 1 км верхнего слоя дорожного покрытия толщиной 4 см при ширине проезжей части 7 м, если в смеси содержание щебня 25%, искусственного песка 35%, песка 30%, минерального порошка 10%, битума 6,5% (сверх минеральной части). Средняя плотность асфальтобетона 2343 кг/м³.

Решение: Объем асфальтобетона на 1 км дорожного покрытия

V=1000 7 0,04=280 м³

Масса асфальтобетона составит

А=2343 280=656040 кг≈656 т

Определяем расход щебня

Щ=656

Определяем расход искусственного песка

П_иск = 656

Определяем расход битума

Б=656 ≈ 40 m

Определяем расход минерального порошка

МП=656 m.

Приложение 1

Таблица 1

Физико-механические свойства некоторых материалов.

Наименование материала	Прочность при сжатии, МПа	Истинная плотность, кг/м3	Средняя плотность, кг/м3	Тепло-проводность, Вт/(м.0С)
Гранит	150-250	2600-2800	2500-2700	2,9-3,3
Известняк плотный	50-150	2400-2600	1800-2200	0,8-1,0
Известняк - ракушечник	0,5-5	2300-2400	900-1400	0,3-0,6
Кирпич керамический	10-20	2600-2700	1700-2000	0,8-0,9
Кирпич силикатный	10-20	2400-2500	1700-1900	0,35-0,7
Бетон тяжелый	10-60	2500-2600	1800-2500	1,1-1,6
Бетон легкий	2-15	-	500-1800	0,35-0,8
Древесина сосны	30-60	1550-1600	500-600	0,15-0,2
Сталь Ст3(при растяжении)	380-450	7800-7900	7800-7900	58
Пластмассы	120-200	1000-2200	100-1200	0,23-0,80

Приложение 2