Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Его во многом зависят от свойств ингредиентов смеси и их соотношением.

Различают несколько типов асфальтобетона, состав которых заметно отличается. В отдельных случаях состав и качества исходных ингредиентов оказываются связанными с методом производства.

• Так, для 1–3 климатического пояса плотные и высокоплотные АБ изготавливают из щебня, чей класс морозостойкости равен F50. Пористые и высокопористые – из камня классом F 15 и F25.
• Для зон 4 и 5 только высокоплотный горячий асфальт выполняют на основе щебня классом F 50

Про роль песка в составе асфальтобетона поговорим ниже.

Песок

Добавляется в любые виды АБ, но в некоторых – песчаный асфальтобетон, он выступает как единственная минеральная часть. применяют как природный – из карьеров, так и получаемый отсевом при дроблении. Требования к материалу диктует ГОСТ 8736.

• Так, для плотных и высокоплотных подходит песок с классом прочности в 800 и 1000. Для пористых — уменьшается до 400.
• Число глинистых частиц – в диаметре менее 0,16 мм, тоже регулируется: для плотных – 0,5%. Для пористых – 1%.
• увеличивает способность АБ к набуханию и снижает морозостойкость, поэтому за этим фактором следят особо.

Минеральный порошок

Эта часть формирует вместе с битумом вяжущее вещество. Также порошок заполняет поры между крупными каменными частицами, что снижает внутреннее трение. Размеры зерна крайне малы – 0, 074 мм. Получают их из системы пылеуловителей.

По сути дела, минеральный порошок производят из отходов цементных предприятий и металлургических – это пыль-унос цемента, золошлаковые смеси, отходы переработки металлургических шлаков. Зерновой состав, количество водорастворимых соединений, водостойкость и прочее регулирует ГОСТ 16557.

Дополнительные компоненты

Для улучшения состава или придания каких-то определенных свойств в исходную смесь вводят различные добавки. Разделяют их на 2 основные группы:

• компоненты, разработанные и изготавливаемые специально для улучшения свойств – пластификаторы, стабилизаторы, вещества, препятствующие старению и прочее;
• отходы или вторичное сырье – сера, гранулированная резина и так далее. Стоимость таких добавок, конечно, намного меньше.

Подбор и проектирование состава дорожного и аэродромного асфальтобетона рассмотрены ниже.

Про отбор проб для оценки состава и качества асфальтобетона расскажет видео ниже:

Проектирование

Состав устройства покрытия из асфальтобетона подбирают исходя из назначения: улица в небольшом городе, скоростное шоссе и велосипедная дорожка требуют разного асфальта. Чтобы получить лучшее покрытие, но при этом не перерасходовать материалы, используют следующие принципы подбора.

Основные принципы

• Зерновой состав минерального ингредиента, то есть, камня, песка и порошка, является базовым для обеспечения плотности и шероховатости покрытия. Чаще всего используют принцип непрерывной гранулометрии, и только в отсутствие крупного песка – метод прерывистой гранулометрии. Зерновой состав – диаметры частиц и правильное их соотношение, должны полностью соответствовать ТУ.

Смесь подбирают таким образом, чтобы кривая, помещалась на участке между предельными значениями и не включала переломов: последнее означает, что наблюдается избыток или недостаток какой-то фракции.

• Различные типы асфальта могут формировать каркасную и бескаркасную структуру минеральной составляющей. В первом случае щебня достаточно, чтобы камни соприкасались друг с другом и в готовом продукте образовывали четко выраженную структуру асфальтобетона. Во втором случае камни и зерна крупного песка не соприкасаются. Несколько условной границей между двумя структурами выступает содержание щебня в пределах 40–45%. При подборе это нюанс нужно учитывать.
• Максимальную прочность гарантирует щебень кубовидной или тетраэдральной формы. Такой камень наиболее износостоек.
• Шероховатость поверхности сообщает 50–60% щебня из труднополируемых горных пород или песка из них. Такой камень сохраняет шероховатость естественного скола, а это важно для обеспечения сдвигоустойчивости асфальта.
• В общем случае асфальт на основе дробленного песка более сдвигоустойчив, чем на основе карьерного благодаря гладкой поверхности последнего. По тем же причинам долговечность и стойкость материала на основе гравия, особенно морского меньше.
• Избыточное измельчение минпорошка ведет к повышению пористости, а, значит, к расходу битума. А таким свойством обладает большинство промышленных отходов. Чтобы снизить параметр, минеральный порошок активируют – обрабатывают ПАВ и битумом. Такая модификация не только снижает содержание битума, но и повышает водо- и морозостойкость.
• При подборе битума следует ориентироваться не только на его абсолютную вязкость – чем она выше, тем выше плотность асфальт, но и на погодные условия. Так, в засушливых районах подбирают состав, обеспечивающий минимально возможную пористость. В холодных смесях, наоборот, снижают объем битума на 10–15%, чтобы снизить уровень слеживаемости.

Подбор состава

Процедура подбора в общем виде одинакова:

• оценка свойств минеральных ингредиентов и битума. Имеется в виду не только абсолютные показатели, но их соответствие конечной цели;
• вычисляют такое соотношение камня, песка и порошка, чтобы эта часть асфальта обретала максимально возможную плотность;
• в последнюю очередь вычисляют количество битума: достаточное, чтобы на базе выбранных материалов, обеспечить нужные технические свойства готового продукта.

Сначала проводят теоретические расчеты, а затем – лабораторные испытания. В первую очередь, проверяют остаточную пористость, а затем – соответствие всех остальных характеристик предполагаемым. Расчеты и испытания проводят до тех пор, пока не будет получена смесь, полностью удовлетворяющая тех заданию.

Как и всякой сложный строительный материал АБ не имеет однозначных качеств – плотности, удельного веса, прочности и так далее. Его параметры определяют состав и метод приготовления.

О том, как происходит проектирование асфальтобетонного состава в США, расскажет следующий познавательный видеосюжет:

В России наибольшее распространение получил подбор составов минеральной части асфальтобетонных смесей по предельным кривым зерновых составов. Смесь щебня, песка и минерального порошка подбирают таким образом, чтобы кривая зернового состава расположилась в зоне, ограниченной предельными кривыми, и была по возможности плавной. Фракционный состав минеральной смеси рассчитывается в зависимости от содержания выбранных компонентов и их зерновых составов по следующей зависимости:

j - номер компоненты;

n - количество компонент в смеси;

При подборе зернового состава асфальтобетонной смеси, особенно с использованием песка из отсевов дробления, необходимо учитывать содержащиеся в минеральном материале зерна мельче 0,071 мм., которые при нагреве в сушильном барабане выдуваются и оседают в системе пылеулавливания.

Эти пылевидные частицы могут либо удаляться из смеси, либо дозироваться в смесительную установку вместе с минеральным порошком. Порядок использования пыли улавливания оговаривается в технологическом регламенте на приготовление асфальтобетонных смесей с учетом качества материала и особенностей асфальты смесительной установки.

Далее в соответствии сГОСТ 12801-98 определяют среднюю и истинную плотность асфальтобетона и минеральной части и по их значениям рассчитывают остаточную пористость и пористость минеральной части. Если остаточная пористость не соответствует нормируемому значению, то вычисляют новое содержание битума Б (% по массе) по следующей зависимости:

С рассчитанным количеством битума вновь готовят смесь, формуют из нее образцы и снова определяют остаточную пористость асфальтобетона. Если она будет соответствовать требуемой, то рассчитанное количество битума принимается за основу. В противном случае процедуру подбора содержания битума, основанную на приближении к нормируемому объему пор в уплотненном асфальтобетоне, повторяют.

Из асфальтобетонной смеси с заданным содержанием битума формуют стандартным методом уплотнения серию образцов и определяют полный комплекс показателей физико-механических свойств, предусмотренный ГОСТ 9128-97. Если асфальтобетон по каким-либо показателям не будет отвечать требованиям стандарта, то состав смеси изменяют.

При недостаточной величине коэффициента внутреннего трения следует увеличивать содержание крупных фракций щебня или дробленых зерен в песчаной части смеси.

При низких показателях сцепления при сдвиге и прочности при сжатии при 50°С следует увеличивать (в допустимых пределах) содержание минерального порошка или применять более вязкий битум. При высоких значениях прочности при 0°С рекомендуется снижать содержание минерального порошка, уменьшать вязкость битума, применять полимерно-битумное вяжущее или использовать пластифицирующие добавки.

При недостаточной водостойкости асфальтобетона целесообразно увеличивать содержание минерального порошка либо битума, но в пределах, обеспечивающих требуемые значения остаточной пористости и пористости минеральной части. Для повышения водостойкости эффективно применять поверхностно-активные вещества (ПАВ), активаторы и активированные минеральные порошки. Подбор состава асфальтобетонной смеси считают завершенным, если все показатели физико-механических свойств, полученные при испытании асфальтобетонных образцов, будут отвечать требованиям стандарта. Однако в рамках стандартных требований к асфальтобетону состав смеси рекомендуется оптимизировать в направлении повышения эксплуатационных свойств и долговечности устраиваемого конструктивного слоя дорожной одежды.

Оптимизацию состава смеси, предназначенной для устройства верхних слоев дорожных покрытий, до последнего времени связывали с повышением плотности асфальтобетона. В связи с этим в дорожном строительстве сформировались три метода, применяемые при подборе зерновых составов плотных смесей. Первоначально они назывались как:

• - экспериментальный (немецкий) метод подбора плотных смесей, заключающийся в постепенном заполнении одного материала другим;
• - метод кривых, основанный на подборе зернового состава, приближающегося к заранее определенным математически «идеальным» кривым плотных смесей;
• - американский метод стандартных смесей, основанный на апробированных составах смесей из конкретных материалов.

Эти методы были предложены около 100 лет назад и получили дальнейшее развитие.

Сущность экспериментального метода подбора плотных смесей заключается в постепенном заполнении пор одного материала с более крупными зернами другим более мелким минеральным материалом. Практически подбор смеси осуществляется в следующем порядке.

К 100 весовым частям первого материала добавляют последовательно 10, 20, 30 и т. д., весовых частей второго, определяя после их перемешивания и уплотнения среднюю плотность и выбирая смесь с минимальным количеством пустот в уплотненном состоянии.

Если необходимо составить смесь из трех компонентов, то к плотной смеси из двух материалов добавляют постепенно увеличивающимися порциями третий материал и также выбирают наиболее плотную смесь. Хотя данный подбор плотного минерального остова трудоемкий и не учитывает влияния содержания жидкой фазы и свойств битума на уплотняемость смеси, тем не менее он до сих пор применяется при проведении экспериментально-исследовательских работ.

Кроме того, экспериментальный метод подбора плотных смесей был положен в основу расчетных методов составления плотных бетонных смесей из сыпучих материалов различной крупности и получил дальнейшее развитие в методах планирования эксперимента. Принцип последовательного заполнения пустот использован в методике проектирования оптимальных составов дорожных асфальтобетонов, в которых используются щебень, гравий и песок с любой гранулометрией.

По мнению авторов работы, предлагаемая расчетно-экспериментальная методика позволяет оптимально управлять структурой, составом, свойствами и стоимостью асфальтобетона. В роли варьируемых структурно-управляющих параметров используются:

• - коэффициенты раздвижки зерен щебня, гравия и песка;
• - объемная концентрация минерального порошка в асфальтовом вяжущем;
• - критерий оптимальности состава, выраженный минимальной общей стоимостью компонентов на единицу продукции.

По принципу последовательного заполнения пустот в щебне, песке и минеральном порошке был рассчитан ориентировочный состав смеси для асфальтобетонов повышенной плотности на основе жидких битумов.

Содержание компонентов в смеси вычислялось на основании результатов предварительно установленных значении истинной и насыпной плотности минеральных материалов. Окончательный состав уточнялся экспериментально при совместном варьировании содержанием всех компонентов смеси методом математического планирования эксперимента на симплексе. Состав смеси, обеспечивающий минимальную пористость минерального остова асфальтобетона, считался оптимальным.

Второй метод подбора зернового состава асфальтобетона основывается на подборе плотных минеральных смесей, зерновой состав которых приближается к идеальным кривым Фуллера, Графа, Германа, Боломея, Тэлбот-Ричарда, Китт-Пеффа и других авторов. Эти кривые в большинстве случаев представляются степенными зависимостями требуемого содержания зерен в смеси от их крупности. Например, кривая гранулометрического состава плотной смеси по Фуллеру задается следующим уравнением:

D - наибольшая крупность зерен в смеси, мм.

Для нормирования зернового состава асфальтобетонной смеси в современном американском методе проектирования «Superpave» также принимаются гранулометрические кривые максимальной плотности, соответствующие степенной зависимости с показателем степени 0,45.

Причем, кроме контрольных точек, ограничивающих диапазон содержания зерен, приводится также внутренняя зона ограничения, которая располагается вдоль гранулометрической кривой максимальной плотности в промежутке между зернами размером 2,36 и 0,3 мм. Считается, что смеси с гранулометрическим составом, проходящим по ограничительной зоне, могут иметь проблемы с уплотнением и сдвиговая устойчивость, так как они более чувствительны к содержанию битума и становятся пластичными при случайной передозировке органического вяжущего.

Следует отметить, что ГОСТ 9128-76 также предписывал для кривых зернового состава плотных смесей ограничительную зону, расположенную между предельными кривыми непрерывной и прерывистой гранулометрии. На рис. 1 эта зона заштрихована.

Рис. 1. - Зерновые составы минеральной части мелкозернистой:

Однако в 1986 г. при переиздании стандарта это ограничение было отменено, как несущественное. Более того, в работах Ленинградского филиала Союздорнии (А.О. Саль) было показано, что проходящие по заштрихованной зоне так называемые «полупрерывистые» составы смесей в ряде случаев предпочтительней непрерывных из-за меньшей пористости минеральной части асфальтобетона, а прерывистых - из-за большей устойчивости к расслоению.

В основу отечественного метода построения кривых гранулометрического состава плотных смесей легли известные исследования В.В. Охотина, в которых было показано, что наиболее плотную смесь можно получить при условии, если диаметр частичек, составляющих материал, будет уменьшаться в пропорции 1:16, а весовые их количества - как 1:0,43. Однако, учитывая склонность к сегрегации смесей, составленных с таким соотношением крупных и мелких фракций, было предложено добавлять промежуточные фракции. При этом весовое количество фракции с диаметром, в 16 раз меньшим, совершенно не изменится, если заполнять пустоты не просто этими фракциями, а, например, фракциями с диаметром зерен в 4 раза меньшего размера.

Если при заполнении фракциями в 16 раз меньшим диаметром их весовое содержание равнялось 0,43, то при заполнении фракциями диаметром зерен, в 4 раза меньшим, их содержание должно быть равным к = 0,67. Если ввести еще одну промежуточную фракцию с диаметром, уменьшающимся в 2 раза, то соотношение фракций должно быть к = 0,81. Таким образом, весовое количество фракций, которые будут все время уменьшаться на одну и ту же величину, можно выразить математически как ряд геометрической прогрессии:

Y1 - количество первой фракции;

к - коэффициент сбега;

n - число фракций в смеси.

Из полученной прогрессии выводится количественное значение первой фракции:

Таким образом, коэффициентом сбега принято называть весовое соотношение фракций, размеры частиц которых относятся как 1:2, т. е., как соотношение ближайших размеров ячеек в стандартном наборе сит.

Хотя теоретически самые плотные смеси рассчитываются по коэффициенту сбега 0,81, на практике более плотными оказались смеси с прерывистым зерновым составом.

Это объясняется тем, что представленные теоретические выкладки составления плотных смесей по коэффициенту сбега не учитывают раздвижку крупных зерен материала более мелкими зернами. В связи с этим еще П.В. Сахаров отмечал, что положительные результаты с точки зрения увеличения плотности смеси получаются только при ступенчатом (прерывистом) подборе фракций.

Если же соотношение размеров смешиваемых фракций меньше, чем 1:2 или 1:3, то мелкие частицы не заполняют промежуток между крупными зернами, а раздвигают их.

Кривые гранулометрического состава минеральной части асфальтобетона с различными коэффициентами сбега показаны на рис. 2.

Рис. 2. - Гранулометрический состав минеральной части асфальтобетонных смесей с различными коэффициентами сбега:

Позже было уточнено соотношение диаметров частиц смежных фракций, исключающих раздвижку крупных зерен в много фракционной минеральной смеси. По данным П.И. Боженова, чтобы исключить раздвижку крупных зерен мелкими, отношение диаметра мелкой фракции к диаметру крупной фракции должно быть не более 0,225 (т. е., как 1:4,44). Учитывая проверенные на практике составы минеральных смесей, Н.Н. Иванов предложил применять для подбора смесей кривые гранулометрического состава с коэффициентом сбега в пределах от 0,65 до 0,90.

Гранулометрические составы плотных асфальтобетонных смесей, ориентированные на удобоукладываемость, были нормированы в СССР с 1932 по 1967 гг. В соответствии с этими нормами асфальтобетонные смеси содержали ограниченное количество щебня (26-45%) и повышенное количество минерального порошка (8-23%). Опыт применения таких смесей показал, что в покрытиях, особенно на дорогах с тяжелым и интенсивным движением, образуются волны, сдвиги и другие пластические деформации. При этом шероховатость поверхности покрытий была также недостаточной, чтобы обеспечить высокое сцепление с колесами автомобилей, исходя из условий безопасности движения.

Принципиальные изменения в стандарт на асфальтобетонные смеси были внесены в 1967 г. В ГОСТ 9128-67 вошли новые составы смесей для каркасных асфальтобетонов с повышенным содержанием щебня (до 65%), которые стали предусматривать в проектах дорог с высокой интенсивностью движения. В асфальтобетонных смесях также было снижено количество минерального порошка и битума, что обосновывалось необходимостью перехода от пластичных к более жестким смесям.

Составы минеральной части много щебенистых смесей рассчитывались по уравнению кубической параболы, привязанной к четырем контрольным размерам зерен: 20;5;1,25 и 0,071 мм.

При исследовании и внедрении каркасного асфальтобетона большое значение придавалось повышению шероховатости покрытий. Методы устройства асфальтобетонных покрытий с шероховатой поверхностью нашли отражение в рекомендациях, разработанных в начале 60-х годов прошлого столетия и получивших первоначальное внедрение на объектах Главдорстроя Минтрансстроя СССР. По данным разработчиков, созданию шероховатости должно было предшествовать образование пространственного каркаса в асфальтобетоне. Практически это достигалось уменьшением количества минерального порошка в смеси, увеличением содержания крупных дробленых зерен, полным уплотнением смеси, при котором зерна щебня и крупных фракций песка соприкасаются между собой. Получение асфальтобетона с каркасной структурой и шероховатой поверхностью обеспечивалось при содержании 50-65% по массе зерен крупнее 5 (3) мм. в мелкозернистых смесях типа А и 33-55% зерен крупнее 1,25 мм. в песчаных смесях типа Г при ограниченном содержании минерального порошка (4-8% в мелкозернистых смесях и 8-14% в песчаных).

Рекомендации по обеспечению сдвигоустойчивости асфальтобетонных покрытий в результате применения каркасных асфальтобетонов за счет повышения внутреннего трения минерального остова присутствуют и в зарубежных публикациях.

Например, дорожные фирмы из Великобритании при строительстве асфальтобетонных покрытий в тропических и субтропических странах специально применяют зерновые составы, подбираемые по уравнению кубической параболы.

Устойчивость покрытий из таких смесей обеспечивается главным образом в результате механической заклинки частиц угловатой формы, которые должны быть либо прочным щебнем, либо дробленым гравием. Применять недробленый гравий в таких смесях не разрешается.

Сопротивление покрытий сдвиговым деформациям можно повысить увеличением крупности щебня. В стандарте СШАASTM D 3515-96 были предусмотрены асфальтобетонные смеси, дифференцированные на девять марок в зависимости от максимальной крупности зерен от 1,18 до 50 мм.

Чем выше марка, тем крупнее щебень и тем меньше содержание минерального порошка в составе смеси. Кривые зерновых составов, построенные по кубической параболе, обеспечивают при уплотнении покрытия жесткий каркас из крупных зерен, который оказывает основное сопротивление транспортным нагрузкам.

В большинстве случаев минеральная часть асфальтобетонной смеси подбирается из крупнозернистой, среднезернистой и мелкозернистой составляющих. Если истинная плотность составляющих минеральных материалов существенно различается между собой, то содержание их в смеси рекомендуется рассчитывать по объему.

Проверенные на практике зерновые составы минеральной части асфальтобетонных смесей стандартизованы во всех технически развитых странах с учетом области их применения. Эти составы, как правило, согласуются между собой.

В целом принято считать, что наиболее разработанным элементом проектирования состава асфальтобетона является подбор гранулометрического состава минеральной части либо по кривым оптимальной плотности, либо по принципу последовательного заполнения пор. Сложнее обстоит дело с выбором битумного вяжущего нужного качества и с обоснованием его оптимального содержания в смеси. До сих пор отсутствует единое мнение о надежности расчетных методов назначения содержания битума в асфальтобетонной смеси.

Действующие экспериментальные методы подбора содержания вяжущего предполагают разные методы изготовления и испытания асфальтобетонных образцов в лаборатории и, главное, не позволяют достаточно надежно прогнозировать долговечность и эксплуатационное состояние дорожных покрытий в зависимости от условий эксплуатации.

П.В. Сахаров предлагал проектировать состав асфальтобетона по предварительно подобранному составу асфальтового вяжущего вещества. Количественное соотношение битума и минерального порошка в асфальтовом вяжущем веществе подбиралось экспериментально в зависимости от показателя пластической деформации (методом водоупорности) и от предела прочности на растяжение образцов-восьмерок. Учитывалась также и термическая устойчивость асфальтового вяжущего вещества сопоставлением показателей прочности при температурах 30, 15 и 0°С. На основании экспериментальных данных было рекомендовано придерживаться величин отношения битума к минеральному порошку по массе (Б/МП) в пределах от 0,5 до 0,2.

В итоге составы асфальтобетона характеризовались повышенным содержанием минерального порошка. В дальнейших исследованиях И.А. Рыбьева было показано, что рациональные значения Б/МП могут быть равны 0,8 и даже выше. Основываясь на законе прочности оптимальных структур (правиле створа), был рекомендован метод проектирования состава асфальтобетона по заданным эксплуатационным условиям работы дорожного покрытия. Констатировалось, что оптимальная структура асфальтобетона достигается при переводе битума в пленочное состояние.

В то же время было показано, что оптимальное содержание битума в смеси зависит не только от количественного и качественного соотношения компонентов, но и от технологических факторов и режимов уплотнения.

Поэтому научное обоснование требуемых эксплуатационных показателей асфальтобетона и рациональных способов их достижения продолжает оставаться основной задачей, связанной с повышением долговечности дорожных покрытий.

Существуют несколько расчетных способов назначения содержания битума в асфальтобетонной смеси как по толщине битумной пленки на поверхности минеральных зерен, так и по количеству пустот в уплотненной минеральной смеси.

Первые попытки их применения при проектировании асфальтобетонных смесей часто заканчивались неудачей, что вынуждало совершенствовать расчетные методы определения содержания битума в смеси. Н.Н. Иванов предлагал учитывать лучшую уплотняемость горячей асфальтобетонной смеси и некоторый запас на температурное расширение битума, если расчет содержания битума ведется по пористости уплотненной минеральной смеси:

Б - количество битума, %;

Р - пористость уплотненной минеральной смеси, %;

с6 - истинная плотность битума, г/см. куб.;

с - средняя плотность уплотненной сухой смеси, г/см. куб.;

0,85 - коэффициент уменьшения количества битума за счет лучшего уплотнения смеси с битумом и коэффициента расширения битума, который принят равным 0,0017.

Следует отметить, что расчеты объемного содержания компонент в уплотненном асфальтобетоне, включая объем воздушных пор или остаточной пористости, выполняются в любом методе проектирования в форме нормировки объема фаз. В качестве примера на рис. 3 приведен объемный состав асфальтобетона типа А в виде круговой диаграммы.

Рис. 3. - Нормировка объема фаз в асфальтобетоне:

В соответствии с этой диаграммой содержание битума (% по объему) равно разности между пористостью минерального остова и остаточной пористостью уплотненного асфальтобетона. Так, М. Дюрье рекомендовал методику расчета содержания битума в горячей асфальтобетонной смеси по модулю насыщения. Модуль насыщения асфальтобетона вяжущим веществом был установлен по экспериментальным и производственным данным и характеризует процентное содержание вяжущего в минеральной смеси, имеющей удельную поверхность 1 м. кв/кг.

Эта методика принята для определения минимального содержания битумного вяжущего в зависимости от зернового состава минеральной части в методе проектирования асфальтобетонной смеси LCPC. разработанном Центральной лабораторией мостов и дорог Франции. Весовое содержание битума по этому методу определяется по формуле:

к - модуль насыщения асфальтобетона вяжущим.

• S - частный остаток на сите с отверстиями размером 0,315 мм., %;
• s - частный остаток на сите с отверстиями размером 0,08 мм., %;

Методику расчета содержания битума по толщине битумной пленки существенно усовершенствовал И.В. Королев. На основании экспериментальных данных им произведено дифференцирование удельной поверхности зерен стандартных фракций в зависимости от природы горной породы. Было показано влияние природы каменного материала, крупности зерен и вязкости битума на оптимальную толщину битумной пленки в асфальтобетонной смеси.

Следующим шагом является дифференцированная оценка битумоемкости минеральных частиц мельче 0,071 мм. В результате статистического прогноза зерновых составов минерального порошка и битумоемкости фракций размером от 1 до 71 мкм в МАДИ (ГТУ) была разработана методика, позволяющая получать расчетные данные, удовлетворительно совпадающие с экспериментальным содержанием битума в асфальтобетонной смеси.

Другой подход к назначению содержания битума в асфальтобетоне основан на зависимости между пористостью минерального остова и зерновым составом минеральной части. На основании изучения экспериментальных смесей из частиц различной крупности японскими специалистами была предложена математическая модель пористости минерального остова (VMA). Значения коэффициентов установленной корреляционной зависимости были определены для щебеночно-мастичного асфальтобетона, который уплотнялся во вращательном уплотнителе (гираторе) при 300 оборотах формы. Алгоритм расчета содержания битума, основанный на корреляции поровых характеристик асфальтобетона с зерновым составом смеси, был предложен в работе. По результатам обработки массива данных, полученных при испытании плотных асфальтобетонов различных типов, установлены следующие корреляционные зависимости для расчета оптимального содержания битума:

К - параметр гранулометрии.

Dкр - минимальный размер зерен крупной фракции, мельче которого содержится 69,1% по массе смеси, мм.;

D0 - размер зерен средней фракции, мельче которого содержится 38,1% по массе смеси, мм.;

Dмелк- максимальный размер зерен мелкой фракции, мельче которого содержится 19,1% по массе смеси, мм.

Однако в любом случае расчетные дозировки битума следует корректировать при приготовлении контрольных замесов в зависимости от результатов испытаний сформованных образцов асфальтобетона.

При подборе составов асфальтобетонных смесей остается актуальным следующее высказывание проф. Н.Н. Иванова: «Битума следует брать не больше, чем это обусловливается получением достаточно прочной и устойчивой смеси, но битума надо брать возможно больше, а ни в коем случае не возможно меньше». Экспериментальные методы подбора асфальтобетонных смесей обычно предполагают приготовление стандартных образцов заданными способами уплотнения и испытание их в лабораторных условиях. Для каждого метода разработаны соответствующие критерии, устанавливающие в той или иной степени связь между результатами лабораторных испытаний уплотненных образцов и эксплуатационными характеристиками асфальтобетона в условиях эксплуатации.

В большинстве случаев зги критерии определены и стандартизованы национальными стандартами на асфальтобетон.

Распространены следующие схемы механических испытаний образцов асфальтобетона, представленные на рис. 4.

Рис. 4. - Схемы испытания цилиндрических образцов при проектировании состава асфальтобетона:

а - по Дюрьезу;

б - по Маршаллу;

в - по Хвиму;

г - по Хаббарду-Филду.

Анализ различных экспериментальных методов проектирования составов асфальтобетона указывает на схожесть в подходах при назначении рецептуры и на различие как в методах испытания образцов, так и в критериях оцениваемых свойств.

Схожесть методов проектирования асфальтобетонной смеси основывается на подборе такого объемного соотношения компонентов, при котором обеспечиваются заданные величины остаточной пористости и нормируемые показатели механических свойств асфальтобетона.

В России при проектировании асфальтобетона проводят испытание стандартных цилиндрических образцов на одноосное сжатие (по схеме Дюрьеза), которые формуют в лаборатории по ГОСТ 12801-98 в зависимости от содержания щебня в смеси либо статической нагрузкой 40 МПа, либо способом вибрирования с последующим дополнительным уплотнением нагрузкой 20 МПа. В зарубежной практике наибольшее распространение получил метод проектирования асфальтобетонных смесей по Маршаллу.

В США до последнего времени применяются методы проектирования асфальтобетонных смесей по Маршаллу, Хаббарду-Фильду и Хвиму. но в последнее время в ряде штатов внедряется система проектирования «Superpave».

При разработке новых методов проектирования асфальтобетонных смесей за рубежом большое внимание уделялось совершенствованию методов уплотнения образцов. В настоящее время при проектировании смесей по Маршаллу предусмотрено три уровня уплотнения образца: 35, 50 и 75 ударов с каждой стороны соответственно для условий легкого, среднего и интенсивного движения транспортных средств. Инженерные войска Соединенных Штатов, проведя обширные исследования, усовершенствовали испытания по методу Маршалла и распространили его на проектирование составов смесей для аэродромных покрытий.

Проектирование асфальтобетонной смеси по методу Маршалла предполагает, что:

• - предварительно установлено соответствие исходных минеральных материалов и битума требованиям технических условий;
• - подобран гранулометрический состав смеси минеральных материалов, удовлетворяющий проектным требованиям;
• - определены значения истинной плотности вязкого битума и минеральных материалов соответствующими методами испытаний;
• - достаточное количество каменного материала высушено и разделено на фракции, чтобы приготавливать лабораторные замесы смесей с различным содержанием вяжущего.

Для испытаний по методу Маршалла изготавливают стандартные цилиндрические образцы высотой 6,35 см. и диаметром 10,2 см. при уплотнении ударами падающего груза. Смеси готовят с различным содержанием битума, обычно отличающимся одно от другого на 0,5%. Рекомендуется приготавливать, по крайней мере, две смеси с содержанием битума выше «оптимального» значения и две смеси с содержанием битума ниже «оптимального» значения.

Чтобы точнее назначить содержание битума для проведения лабораторных испытаний, рекомендуется вначале установить примерное «оптимальное» содержание битума.

Под «оптимальным» подразумевается содержание битума в смеси, обеспечивающее максимальную устойчивость по Маршаллу сформованных образцов. Ориентировочно для подбора необходимо иметь 22 юг каменных материалов и около 4 л. битума.

Результаты испытаний асфальтобетона по методу Маршалла приведены на рис. 5.

На основании результатов испытаний образцов асфальтобетона по методу Маршалла обычно приходят к следующим выводам:

• - Значение устойчивости возрастает при увеличении содержания вяжущего до определенного максимума, после которого значение устойчивости снижается;
• - Величина условной пластичности асфальтобетона возрастает при увеличении содержания вяжущего;
• - Кривая зависимости плотности от содержания битума подобна кривой устойчивости, однако для нее максимум чаще наблюдается при несколько более высоком содержании битума;
• - Остаточная пористость асфальтобетона снижается при увеличении содержания битума, приближаясь асимптотически к минимальному значению;
• - Процент заполнения пор битумом увеличивается с увеличением содержания битума.

Рис. 5. - Результаты (а, б, в, г) испытаний асфальтобетона по методу Маршалла:

Оптимальное содержание битума рекомендуется определять как среднее из четырех значений, установленных по графикам для соответствующих проектных требований. Асфальтобетонная смесь с оптимальным содержанием битума должна удовлетворять всем требованиям, предъявляемым в технических спецификациях. При окончательном выборе состава асфальтобетонной смеси могут учитываться также технико-экономические показатели. Обычно рекомендуют выбирать смесь, обладающую наиболее высокой устойчивостью по Маршаллу.

Однако при этом следует иметь в виду, что смеси с чрезмерно высокими значениями устойчивости по Маршаллу и низкой пластичностью бывают нежелательными, так как покрытия из таких смесей будут чрезмерно жесткими и могут растрескаться при движении большегрузных транспортных средств, особенно при непрочных основаниях и высоких прогибах покрытия. Часто в Западной Европе и в США метод проектирования асфальтобетонной смеси по Маршаллу подвергается критике. Отмечается, что ударное уплотнение образцов по Маршаллу не моделирует уплотнение смеси в покрытии, а устойчивость по Маршаллу не позволяет удовлетворительно оценить прочность асфальтобетона при сдвиге.

Также критикуется и метод Хвима, к недостаткам которого относят довольно громоздкое и дорогостоящее испытательное оборудование.

Кроме того, некоторые важные объем метрические показатели асфальтобетона, связанные с его долговечностью, в этом методе должным образом не раскрываются. По мнению американских инженеров, метод выбора содержания битума по Хвиму является субъективным и может привести к недолговечности асфальтобетона из-за назначения низкого содержания вяжущего в смеси.

Метод LCPC (Франция) основан на том, что горячая асфальтобетонная смесь должна быть спроектирована и уплотнена в процессе строительства до максимальной плотности.

Поэтому проводились специальные исследования расчетной работы уплотнения, которая была определена как 16 проходов катка с пневматическими шинами, с нагрузкой на ось 3 тс при давлении в шине 6 бар. На полномасштабном лабораторном стенде при уплотнении горячей асфальтобетонной смеси была обоснована стандартная толщина слоя, равная 5 максимальным размерам минеральных зерен. Для соответствующего уплотнения лабораторных образцов были стандартизованы угол вращения на лабораторном уплотнителе (гираторе), равный 1°, и вертикальное давление на уплотняемую смесь 600 кПа. При этом стандартное число вращений гиратора должно составлять величину, равную толщине слоя из уплотняемой смеси, выраженную в миллиметрах.

В американском методе системы проектирования «Superpave» принято уплотнять образцы из асфальт бетонной смеси также в гираторе, но при угле вращения 1,25°. Работа по уплотнению образцов асфальтобетона нормируется в зависимости от расчетной величины суммарной транспортной нагрузки на покрытие, для устройства которого проектируется смесь. Схема уплотнения образцов из асфальтобетонной смеси в приборе вращательного уплотнения представлена на рис. 6.

Рис. 6. - Схема уплотнения образцов из асфальтобетонной смеси в приборе вращательного уплотнения:

В методе проектирования асфальтобетонной смеси MTQ (Министерство транспорта Квебека, Канада) заимствован вращательный уплотнитель Superpave вместо гиратора LCPC. Расчетное число вращений при уплотнении принято для смесей с максимальным размером зерен 10 мм. равным 80, а для смесей крупностью 14 мм. - 100 оборотов вращения. Расчетное содержание воздушных нор в образце должно находиться в пределах от 4 до 7%. Номинальный объем пор обычно составляет 5%. Эффективный объем битума установлен для смесей каждого типа, как и в методе LCPC.

Примечательно, что при проектировании асфальтобетонных смесей из одних и тех же материалов по методу Маршалла, методу LCPC (Франция), методу системы проектирования «Superpave» (США) и методу MTQ (Канада) были получены примерно одинаковые результаты.

Несмотря на то, что каждый из четырех методов предусматривал различные условия уплотнения образцов:

• - Маршалл - 75 ударов с двух сторон;
• - «Superpave» - 100 оборотов вращения в гираторе под углом 1,25°;
• - MTQ - 80 оборотов вращения в гираторе под углом 1,25°;
• - LCPC - 60 оборотов вращения эффективного уплотнителя под углом 1°С были получены вполне сопоставимые результаты по оптимальному содержанию битума.

Поэтому авторы работы пришли к выводу, что важно не то, чтобы иметь «правильный» метод уплотнения лабораторных образцов, а то, чтобы иметь систему влияния уплотняющего усилия на структуру асфальтобетона в образце и на работоспособность его в покрытии.

Следует отметить, что вращательные методы уплотнения асфальтобетонных образцов также не лишены недостатков. Установлено заметное истирание каменного материала при уплотнении горячей асфальтобетонной смеси в гираторе.

Поэтому в случае использования каменных материалов, характеризующихся износом в барабане Лос-Анжелеса более 30%, нормируемое число оборотов уплотнителя смеси при получении образцов щебеночно-мастичного асфальтобетона назначают равным 75 вместо 100.

3.8. Необходимо подобрать состав мелкозернистой горячей асфальтобетонной смеси типа Б марки II для плотного асфальтобетона, предназначенного для устройства верхнего слоя покрытия в III дорожно-климатической зоне.

Имеются следующие материалы:

щебень гранитный фракции 5-20 мм;

щебень известняковый фракции 5-20 мм;

песок речной;

материал из отсевов дробления гранита;

материал из отсевов дробления известняка;

минеральный порошок неактивированный;

битум нефтяной марки БНД 90/130 (по паспорту).

Характеристика испытываемых материалов приведенаниже.

Щебень гранитный: марка по прочности при раздавливании в цилиндре - 1000, марка по износу - И-I, марка по морозостойкости - Мрз25, истинная плотность - 2,70 г/см 3 ;

щебень известняковый: марка по прочности при раздавливании в цилиндре - 400, марка по износу - И-IV, марка по морозостойкости - Мрз15, истинная плотность - 2,76 г/см 3 ;

песок речной: содержание пылеватых и глинистых частиц - 1,8%, глины - 0,2% массы, истинная плотность - 2,68 г/см 3 ;

материал из отсевов дробления гранита марки 1000:

материал из отсевов дробления известняка марки 400: содержание пылеватых и глинистых частиц - 12%, глины - 0,5% массы, истинная плотность - 2,76 г/см 3 ;

минеральный порошок неактивированный: пористость - 33% объема, набухание образцов из смеси порошка с битумом - 2% объема, истинная плотность - 2,74 г/см 3 , показатель битумоемкости - 59 г, влажность - 0,3% массы;

битум: глубина проникания иглы при 25°С - 94×0,1 мм, при 0°С - 31×0,1 мм, температура размягчения - 45°С, растяжимость при 25°С - 80 см, при 0°С - 6 см, температура хрупкости по Фраасу - минус 18°С, температура вспышки - 240°С, сцепление с минеральной частью асфальтобетонной смеси выдерживает, индекс пенетрации - минус 1.

По результатам испытаний пригодными для приготовления смесей типа Б марки II можно считать щебень гранитный, песок речной, материал из отсевов дробления гранита, минеральный порошок и битум марки БНД 90/130.

Таблица 7

Минеральный материал	Массовая доля, %, зерен мельче данного размера, мм
Исходные данные
Щебень гранитный
Песок речной
Материалы из отсевов дробления гранита
Минеральный порошок
Расчетные данные
Щебень гранитный (50%)
Песок речной (22%)
Материалы из отсевов дробления гранита (20%)
Минеральный порошок (8%)
Требования ГОСТ 9128-84 для смесей типа Б

Щебень известняковый и материал из отсевов дробления известняка не отвечают требованиям табл. 10и 11ГОСТ 9128-84 по показателям прочности.

Зерновые составы отобранных минеральных материалов приведены в табл. 7 .

Расчет состава минеральной части асфальтобетонной смеси начинают с определения такого соотношения масс щебня, песка и минерального порошка, при котором зерновой состав смеси этих материалов удовлетворяет требованиям табл. 6 ГОСТ 9128-84 .

Магистратура

О.А. КИСЕЛЕВА

РАСЧЕТ СОСТАВА асфальтоБЕТОННОЙ СМЕСИ

Для магистрантов, обучающихся по направлению 270100

«Строительство», методические указания к расчетно-графической работе

по дисциплине «Физические основы проектирования новых строительных

материалов»

Утверждено Редакционно-издательским советом ТГТУ

Печатный вариант электронного издания

Тамбов

РИС ТГТУ

УДК 625.855.3(076)

ББК 0311-033я73-5

Составители: к.т.н., доц. О. А. Киселева

Рецензент: д.т.н., проф. Леденев В.И.

Расчет состава асфальтобетонной смеси: Метод.указ. / Сост.: О.А. Киселева. Тамбов: ТГТУ, 2010 – 16 с.

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Физические основы проектирования новых строительных материалов» для магистрантов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство».

Утверждено редакционно - издательским советом Тамбовского государственного технического университета

© ГОУ ВПО «Тамбовский государственный

технический университет» (ТГТУ), 2010

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания посвящены подбору состава асфальтобетона.

Для проектирования состава асфальтобетона необходимо знать следующее:

– зерновой состав заполнителей,

– марку битума,

– марку асфальтобетона.

Расчет состава асфальтобетона заключается в выборе рационального соотношения между составляющими материалами, обеспечивающего оптимальную плотность минерального остова при требуемом количестве битума и получение бетона с заданными техническими свойствами при определенной технологии производства работ.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА СОСТАВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ

Наиболее широкое распространение получил метод расчета по кривым плотных смесей . Он гласит, что наибольшая прочность бетона достигается при условии максимальной плотности минерального состава путем расчета гранулометрического состава и определения содержания оптимального количества битума и минерального порошка.

Расчет состава асфальтобетона включает в себя следующие этапы :

– расчет гранулометрического состава минеральной смеси по принципу минимума пустот,

– определение оптимального количества битума,

– определение физико-механических свойств рассчитанных смесей,

– внесение корректив в полученные составы смесей.

1.Расчет гранулометрического состава минеральной смеси . С этой целью для мелкого и крупного заполнителя по данным о частных остатков на ситах находят остатки А i , % равные сумме частных остатков (а i) на данном сите и на всех ситах мельче данного . Полученные результаты с учетом марки асфальтобетона по крупности заполнителя вносятся в таблице 1.

2.Определяем количество заполнителя по фракциям. Расчет выполняется по предельным кривым, соответствующим выбранным коэффициентам сбега (рис. 1) . Кривые с коэффициентом сбега меньше 0,7 относят к составам минеральной части асфальтобетонной смеси с незначительным содержанием минерального порошка. Составы, рассчитанные по коэффициенту сбега 0,9, содержат повышенное количество минерального порошка.

С этой целью в зависимости от марки асфальтобетона определяется требуемое количество песка на сите с разметом ячейки 1,25 или щебня на сите с размером ячейки 5 мм (для мелкозернистого асфальтобетона). Например, для крупнозернистого асфальтобетона количество частиц песка мельче 1,25 мм находится в пределах от 23 до 46 %. Принимаем 40 %. После этого определяем коэффициент для корректировки зернового состава песка

Т а б л и ц а 1

Гранулометрический состав минеральной смеси

Вид заполнителя	Остатки	Размеры отверстий сит
			2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,07
Щебень	а i	а 20 щ	а 10 щ	а 5 щ
А i	А 20 щ	А 10 щ	А 5 щ
Песок	а i				а 2,5 п	а 1,25 п	а 0,63 п	а 0,315 п	а 0,14 п
А i				А 2,5 п	А 1,25 п	А 0,63 п	А 0,315 п	А 0,14 п
Минеральный порошок	а i						а 0,63 м	а 0,315 м	а 0,14 м	а 0,07 м
А i						А 0,63 м	А 0,315 м	А 0,14 м	А 0,07 м

Определяется требуемое количество минерального порошка на сите с разметом ячейки 0,071. Для крупнозернистого асфальтобетона количество частиц мельче 0,071 мм находится в пределах от 4 до 18 %. Принимаем 10 %. После этого определяем коэффициент для корректировки зернового состава минерального порошка .

Определяем коэффициент для корректировки зернового состава щебня (или песка) . И уточняем зерновой состав заполнителей (таблица 2).

Т а б л и ц а 2

Расчетный состав заполнителей

Вид заполнителя	Остатки	Размеры отверстий сит
			2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,07
Щебень	а i	К щ × а 20 щ	К щ × а 10 щ	К щ × а 5 щ
А i
Песок	а i				К п × а 2,5 п	К п × а 1,25 п	К п × а 0,63 п	К п × а 0,315 п	К п × а 0,14 п
А i
Минеральный порошок	а i						К м × а 0,63 м	К м × а 0,315 м	К м × а 0,14 м	К м × а 0,07 м
А i
∑А

По полученным данным строится кривая гранулометрического состава конкретной рассчитанной смеси, которая должна располагаться между предельными кривыми сбега. Уточняем количество компонентов наполнителя по фракциям с учетом типа асфальтобетона по таблица 3.

Т а б л и ц а 3

Оптимальный гранулометрический состав минеральной смеси

Тип смеси	Содержание зерен минерального материала, %, мельче данного размера, мм	Примерный расход битума, % по массе
				2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071
Смеси непрерывной гранолуметрии
Среднезернистые типов:А Б В	95-100 95-100 95-100	78-85 85-91 91-96	60-70 70-80 81-90	35-50 50-65 65-80	26-40 40-55 55-70	17-28 28-39 39-53	12-20 20-29 29-40	9-15 14-22 20-28	6-10 9-15 12-19	4-8 6-10 8-12	5-6,5 5-6,5 6,5-7
Мелкозернистые типов:А Б В		95-100 95-100 95-100	63-75 75-85 85-93	35-50 50-65 65-80	26-40 40-55 57-70	17-28 29-39 39-53	12-20 20-29 29-40	9-15 14-22 20-28	6-10 9-15 12-19	4-8 6-10 8-12	5-6,5 5,5-7 6-7,5
Песчаные типов:Г Д				95-100 95-100	75-88 80-95	45-67 53-86	28-60 37-75	18-35 27-55	11-23 17-55	8-14 10-16	7,5-9 7-9
Смеси прерывистой гранулометрии
Среднезернистые типов:А Б	95-100 95-100	78-85 85-91	60-70 70-80	35-50 50-65	35-50 50-65	35-50 50-65	35-50 50-65	17-28 28-40	8-14 14-22	4-8 6-10	5-6,5 5-6,5

П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы 3

3.Определяем расход битума. Перспективным является расчет количества битума в смеси по методу, разработанному ХАДИ и основанному на битумоемкости минеральных компонентов. Расчет производится в два этапа: определение битумоемкости каждой фракции минеральной части смеси и расчет содержания битума. Для определения битумоемкости просушенные материалы рассеивают на фракции менее 0,071, 0,071-0,14, 0,14-0,315, 0,315-0,63, 0,63-1,25, 1,25-3, 3-5, 5-10 мм и т.д. до наибольшей крупности щебня. Битумоемкость каждой фракции представлена в таблица 4 . Определяем содержание битума для каждой фракции (таблица 5).

Т а б л и ц а 4

Битумоемкость наполнителя

Размер фракций, мм	Битумоемкость, %
Гранитный материал	Диоритовый материал	Материал из плотного, прочного известняка	Чистый окатанный кварцевый песок и гравий
20-40	3,9	3,3	2,9	–
10-20	4,7		3,5	–
5-10	5,4	4,5	4,1	2,8
2,5-5	5,6	5,6	4,6	3,3
1,25-2,5	5,7	5,9	5,3	3,8
0,63-1,25	5,9		6,0	4,6
0,315-0,63	6,4	7,9	7,0	4,8
0,14-0,315	7,4		7,3	6,1
0,071-0,14	8,4		9,4
0,071		16,5

Т а б л и ц а 5

Определение содержания битума

Т а б л и ц а 6

Физико-механические характеристики асфальтобетонов

Показатели	Нормы на смеси для верхнего слоя	Нормы на смеси для нижнего слоя
I марка	II марка
Пористость минерального остова, % по объему для смесей типов: А (многощебеночные, щебня 50-65 %) Б (среднещебеночные, щебня 35-50 %) В (малощебеночные, щебня 20-35 %) Г (песчаные из дробленого песка с содержанием фракции 1,25-5 мм >33 %) Д (песчаные из природного песка)	15-19 15-19 18-22 – –	15-19 15-19 18-22 18-22	16-22
Остаточная пористость, % по объему	3-5	3-5	5-10
Водонасыщение, % по объему для смесей: А Б и Г В и Д	2-5 2-3,5 1,5-3	2-5 2-3,5 1,5-3	3-8
Набухание, % по объему, не более	0,5		1,5
Предел прочности при сжатии, кгс/см 2 для смесей типов при температурах 20-50 0 С: А Б и Г В и Д при температуре 0 0 С	–		–
Коэффициент водостойкости, не менее	0,9	0,85	–
Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, не менее	0,8	0,75	–

Оптимальное содержание битума в смеси определяется по следующей формуле

где К – коэффициент, зависящий от марки битума (при БНД 60/90 – 1,05; БНД 90/130 – 1; БНД 130/200 – 0,95; БНД 200/300 – 0,9) ; Б i – битумоемкость фракции i; Р i – содержание фракции i в смеси в частях от целого.

4. Из таблицы 6 выписываем физико-механические показатели, характерные данному асфальтобетону .

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Подобрать состав мелкозернистого асфальтобетона типа А. Наполнители: гранитный щебень, кварцевый песок, минеральный порошок полученный путем измельчения диорита.

Расчет полных остатков представлен в таблице 7.

Т а б л и ц а 7

Частные остатки

Вид заполнителя	Остатки	Размеры отверстий сит
				2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071
Щебень	а i
А i
Песок	а i
А i
Минеральный порошок	а i
А i

Так как щебень мелкозернистый, то он просеивается через сито с размером ячейки 5 мм, и более крупные фракции удаляются.

Определяем количество заполнителя по фракциям. Для мелкозернистого асфальтобетона количество частиц щебня мельче 5 мм находится в пределах от 84 до 70 %. Принимаем требуемое содержание щебня крупнее 5 мм 25 %. Определяем коэффициент для корректировки зернового состава щебня К щ =25*100/(100-28)=34,7.

Требуемое количество минерального порошка на сите с разметом ячейки 0,071 находится в пределах от 10 до 25 %. Принимаем 15 %. Коэффициент для корректировки зернового состава минерального порошка равен К м =15*100/74=27,7.

Определяем коэффициент для корректировки зернового состава песка К п =100-35-28=37.

Уточняем зерновой состав заполнителей с учетом марки асфальтобетона по крупности заполнителя (таблица 8).

Т а б л и ц а 8

Зерновой состав заполнителей

Вид заполнителя	Остатки	Размеры отверстий сит
			2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071
Щебень	а i			28*0,35=9,8
А i			9,8
Песок	а i				16*0,37=5,9	22*0,37=8,2	20*0,37=7,4	30*0,37=11,1	12*0,37=4,4
А i					31,1	22,9	15,5	4,4
Минеральный порошок	а i						7*0,28=2	10*0,28=2,8	9*0,28= 2,5	74*0,28=20,7
А i								23,2	20,7
∑А			74,8		59,1	50,9	41,5	27,6	20,7

Проверяем правильность выбора зернового состава минеральной смеси. Для этого строим график гранулометрического состава и наносим его на кривые сбега (рис. 5). Из рисунка видно, что график входит в допустимую область. Расчет выполнен правильно.

Зная битумоемкость отдельных фракций, определяем расход битума (таблица 9).

Определяем расчетное содержание битума марки БНД 90/130 Б=1*6,71=6,71 %. Проверяем содержание битума по табл. 3. Так как количество битума по расчету больше нормативного 5-6,5 % принимаем Б=6,71 % .

Выписываем физико-механические показатели, характерные данному асфальтобетону:

– пористость минерального остова –18-22 %,

– остаточная пористость – 3-5 %,

– водонасыщение – 1,5-3 %,

– набухание – 0,5 %,

– предел прочности при сжатии – 10 кгс/см 2 ,

– коэффициент водостойкости – 0,9,

– коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении – 0,8.

Т а б л и ц а 9

Определение содержания битума

Размер фракций	Частные остатки (в долях единицы)	Битумоемкость, % (из табл.4)	Общая битумоемкость, %
Щебень	Песок	Минеральный порошок	Щебень	Песок	Минеральный порошок
2,5-5	0,098			4,6			0,45
1,25-2,5		0,059			3,8		0,22
0,63-1,25		0,082			4,6		0,38
0,315-0,63		0,074	0,02		4,8	7,9	0,36+0,16
0,14-0,315		0,111	0,028		6,1	9,0	0,68+0,25
0,071-0,14		0,044	0,025			19,0	0,31+0,48
0,071			0,207			16,5	3,42
Содержание битума=∑	6,71

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глушко И.М. Дорожно-строительные материалы. Учебник для автомобильно-дорожных институтов / Глушко И.М., Королев И.В., Борщ И.М. и др.. – М. 1983.

2. Горелышев Н.В. Материалы и изделия для строительства дорог. Справочник. / Горелышев Н.В., Гурячков И.Л., Пинус Э.Р. и др. – М.: Транспорт, 1986. – 288 с.

3. Корчагина О.А. Расчет состава бетонных смесей: Метод. указ./Корчагина О.А., Однолько В.Г. – Тамбов: ТГТУ, 1996. – 28 с.

Т а б л и ц а П 1

Данные к заданию

Вариант	Вид асфальтобетона	Тип асфальтобетона	Вид асфальтобетона по методу производства	Назначение асфальтобетона	Марка битума БНД
	крупнозернистый	А	горячий	Верхнее покрытие	60/90
	среднезернистый	Б	теплый	Нижнее покрытие	90/130
	мелкозернистый	В	горячий	Верхнее покрытие	130/200
	песчаный	Г	холодный	Нижнее покрытие	200/300
	крупнозернистый	Б	теплый	Верхнее покрытие	60/90
	среднезернистый	В	холодный	Нижнее покрытие	130/200
	мелкозернистый	А	теплый	Нижнее покрытие	90/130
	песчаный	Д	горячий	Верхнее покрытие	60/90
	крупнозернистый	В	горячий	Нижнее покрытие	90/130
	среднезернистый	А	теплый	Верхнее покрытие	60/90
	мелкозернистый	Б	холодный	Нижнее покрытие	200/300
	крупнозернистый	А	теплый	Нижнее покрытие	90/130
	среднезернистый	Б	горячий	Верхнее покрытие	60/90
	мелкозернистый	В	холодный	Верхнее покрытие	130/200
	песчаный	Г	теплый	Нижнее покрытие	90/130
	крупнозернистый	Б	холодный	Верхнее покрытие	200/300
	среднезернистый	В	горячий	Нижнее покрытие	90/130
	мелкозернистый	А	теплый	Нижнее покрытие	60/90
	песчаный	Д	холодный	Верхнее покрытие	130/200
	крупнозернистый	В	холодный	Верхнее покрытие	200/300
	среднезернистый	А	теплый	Нижнее покрытие	90/130
	мелкозернистый	Б	горячий	Верхнее покрытие	60/90
	песчаный	Д	теплый	Нижнее покрытие	90/130
	крупнозернистый	А	горячий	Нижнее покрытие	60/90
	среднезернистый	Б	холодный	Верхнее покрытие	130/200

Т а б л и ц а П 2

Данные к заданию

Вариант	Гранулометрия	Материал наполнителя
щебень	песок	минеральный порошок
	Непрерывная	гранит	кварцевый	диорит
	Непрерывная	диорит	кварцевый	диорит
	Непрерывная	гравий	из известняка	гранит
	Непрерывная	–	из известняка	из известняка
	Прерывистая	диорит	из известняка	гранит
	Непрерывная	гранит	кварцевый	из известняка
	Непрерывная	гравий	кварцевый	диорит
	Непрерывная	–	из известняка	диорит
	Непрерывная	гравий	кварцевый	из известняка
	Непрерывная	диорит	из известняка	из известняка
	Непрерывная	гранит	кварцевый	гранит
	Прерывистая	диорит	кварцевый	из известняка
	Непрерывная	гравий	из известняка	из известняка
	Непрерывная	гранит	из известняка	из известняка
	Непрерывная	–	кварцевый	диорит
	Непрерывная	гравий	кварцевый	гранит
	Непрерывная	гранит	из известняка	диорит
	Непрерывная	диорит	из известняка	диорит
	Непрерывная	–	кварцевый	гранит
	Прерывистая	гранит	из известняка	гранит
	Непрерывная	гравий	кварцевый	диорит
	Непрерывная	диорит	кварцевый	гранит
	Непрерывная	–	кварцевый	из известняка
	Непрерывная	гравий	из известняка	диорит
	Прерывистая	диорит	кварцевый	гранит

Состав асфальтобетонной смеси подбирают по заданию, составленному на основании проекта автомобильной дороги. В задании указываются тип, вид и марка асфальтобетонной смеси, а также конструктивный слой дорожной одежды, для которого она предназначена. Подбор состава асфальтобетонной смеси включает испытание и по его результатам выбор составляющих материалов, а затем установление рационального соотношения между ними, обеспечивающего получение асфальтобетона со свойствами, отвечающими требованиям стандарта. Минеральные материалы и битум испытывают в соответствии с действующими стандартами, а после проведения всего комплекса испытаний устанавливают пригодность материалов для асфальтобетонной смеси заданного типа и марки, руководствуясь положениями ГОСТ Выбор рационального соотношения между составляющими материалами начинают с расчета зернового состава. Минеральную часть крупно- и мелкозернистых асфальтобетонных смесей при наличии крупного или среднего песка, а также отсевов дробления рекомендуется подбирать по непрерывным зерновым составам, при наличии мелкого природного песка - по прерывистым составам, где остов из щебня или гравия заполняется смесью, практически не содержащей зерен размером 5-0,63 мм.

Минеральную часть горячих и теплых песчаных и всех видов холодных асфальтобетонных смесей подбирают только по непрерывным зерновым составам. Для удобства проведения расчетов целесообразно пользоваться кривыми предельных значений зерновых составов, построенными в соответствии с требованиями ГОСТ (рис). Смесь щебня (гравия), песка и минерального порошка подбирают таким образом, чтобы кривая зернового состава располагалась в зоне, ограниченной предельными кривыми, и была по возможности плавной. При подборе зернового состава смесей на дробленых песках и дробленом гравии, а также на материалах из отсевов дробления горных пород, для которых характерно высокое содержание тонкодисперсных зерен (мельче 0,071 мм), необходимо учитывать количество последних в общем содержании минерального порошка. При использовании материалов из отсевов дробления изверженных горных пород полная замена минерального порошка их тонкодисперсной частью допускается в смесях для плотных горячих асфальтобетонов марки III, a также в смесях для пористых и высокопористых асфальтобетонов марок I и II. В смесях для горячих, теплых и холодных асфальтобетонов марок I и II допускается только частичная замена минерального порошка; при этом в массе зерен мельче 0,071 мм, входящих в состав смеси, должно содержаться не менее 50% известнякового минерального порошка, отвечающего требованиям ГОСТ

При применении материалов из отсевов дробления карбонатных горных пород в состав горячих и теплых смесей для плотных асфальтобетонов марок II и III, а также холодных смесей марок I и II и смесей для пористых и высокопористых асфальтобетонов марок I и II минеральный порошок можно не вводить, если содержание зерен мельче 0,071 мм в отсевах обеспечивает соответствие зерновых составов требованиям ГОСТ, а свойства зерен мельче 0,315 мм в отсевах отвечают требованиям ГОСТ к минеральному порошку. Рис. Непрерывные зерновые составы минеральной части горячих и теплых мелкозернистых (а) и песчаных (б) смесей для плотных асфальтобетонов, применяемых в верхних слоях покрытий.

При использовании в асфальтобетоне продуктов дробления полиминерального гравия в IV-V дорожно-климатических зонах также допускается не вводить в асфальтобетонные смеси марки II минеральный порошок, если в массе зерен мельче 0,071 мм содержится не менее 40% карбонатов кальция и магния (СаСО3+МgСО3). В результате подбора зернового состава устанавливается процентное соотношение по массе между минеральными составляющими асфальтобетона: щебнем (гравием), песком и минеральным порошком. Содержание битума в смеси выбирают предварительно в соответствии с рекомендациями прил.1 ГОСТ и с учетом требований стандарта к величине остаточной пористости асфальтобетона для конкретного климатического региона. Так в IV-V дорожно-климатических зонах допускается применение асфальтобетонов с более высокой остаточной пористостью, чем в I-II, поэтому содержание битума в асфальтобетонах для этих зон назначают ближе к нижним рекомендуемым пределам, а в I-II - к верхним.

В лаборатории готовят три образца из асфальтобетонной смеси с предварительно выбранным количеством битума и определяют: среднюю плотность асфальтобетона, среднюю и истинную плотность минеральной части, пористость минеральной части и остаточную пористость асфальтобетона по ГОСТ Если остаточная пористость не соответствует выбранной, то из полученных характеристик рассчитывают требуемое содержание битума Б (%) по формуле: Б где V°пop - пористость минеральной части, % объема; Vпор - выбранная остаточная пористость, % объема, принимается в соответствии с ГОСТ для данной дорожно-климатической зоны; гб - истинная плотность битума, г/см 3; гб = 1 г/см 3; r°m - средняя плотность минеральной части, г/см 3.

Рассчитав требуемое количество битума, вновь готовят смесь, формуют из нее три образца и определяют остаточную пористость асфальтобетона. Если остаточная пористость совпадает с выбранной, то рассчитанное количество битума принимается. Асфальтобетонную смесь подобранного состава готовят в лаборатории: крупнозернистую кг, мелкозернистую кг и песчаную смесь кг. Из смеси изготавливают образцы и определяют соответствие их физико- механических свойств ГОСТ Если асфальтобетон подобранного состава не отвечает требованиям стандарта по некоторым показателям, например по прочности при 50°С, то рекомендуется увеличить (в допустимых пределах) содержание минерального порошка или применить более вязкий битум; при неудовлетворительных значениях прочности при 0°С следует снизить содержание минерального порошка, уменьшить вязкость битума или ввести добавку полимера.

При недостаточной водостойкости асфальтобетона целесообразно увеличить содержание либо минерального порошка, либо битума; при этом остаточная пористость и пористость минерального остова должны оставаться в пределах, предусмотренных вышеупомянутым стандартом. Для повышения водостойкости наиболее эффективны поверхностно- активные вещества и активированные минеральные порошки. При назначении содержания битума для холодных асфальтобетонных смесей дополнительно следует предусмотреть меры, чтобы смесь не слеживалась при хранении. Для этого после определения требуемого количества битума готовят образцы для испытания на слеживаемость. Если показатель слеживаемости превышает требования ГОСТ, то содержание битума снижают на 0,5% и испытание повторяют. Уменьшать количество битума следует до получения удовлетворительных результатов по слеживаемости, однако при этом необходимо следить, чтобы величина остаточной пористости холодного асфальтобетона не превышала требований ГОСТ После корректировки состава асфальтобетонной смеси следует вновь испытать подобранную смесь. Подбор состава асфальтобетонной смеси можно считать законченным, если все показатели свойств асфальтобетонных образцов отвечают требованиям вышеупомянутого ГОСТа.

Пример подбора состава асфальтобетонной смеси Необходимо подобрать состав мелкозернистой горячей асфальтобетонной смеси типа Б марки II для плотного асфальтобетона, предназначенного для устройства верхнего слоя покрытия в III дорожно- климатической зоне. Имеются следующие материалы: - щебень гранитный фракции 5-20 мм; - щебень известняковый фракции 5-20 мм; - песок речной; - материал из отсевов дробления гранита; - материал из отсевов дробления известняка; - минеральный порошок неактивированный; - битум нефтяной марки БНД 90/130 (по паспорту). Характеристика испытываемых материалов приведена ниже. Щебень гранитный: марка по прочности при раздавливании в цилиндре, марка по износу - И-I, марка по морозостойкости - Мрз 25, истинная плотность - 2,70 г/см 3; щебень известняковый: марка по прочности при раздавливании в цилиндре - 400, марка по износу - И-IV, марка по морозостойкости - Мрз 15, истинная плотность - 2,76 г/см 3; песок речной: содержание пылеватых и глинистых частиц - 1,8%, глины - 0,2% массы, истинная плотность - 2,68 г/см 3; материал из отсевов дробления гранита марки 1000:

Содержание пылеватых и глинистых частиц - 5%, глины - 0,4% массы, истинная плотность - 2,70 г/см 3; материал из отсевов дробления известняка марки 400: содержание пылеватых и глинистых частиц - 12%, глины - 0,5% массы, истинная плотность - 2,76 г/см 3; минеральный порошок неактивированный: пористость - 33% объема, набухание образцов из смеси порошка с битумом - 2% объема, истинная плотность - 2,74 г/см 3, показатель битумоемкости - 59 г, влажность - 0,3% массы; битум: глубина проникания иглы при 25°С - 94×0,1 мм, при 0°С - 31×0,1 мм, температура размягчения - 45°С, растяжимость при 25°С - 80 см, при 0°С - 6 см, температура хрупкости по Фраасу - минус 18°С, температура вспышки - 240°С, сцепление с минеральной частью асфальтобетонной смеси выдерживает, индекс пенетрации - минус 1. По результатам испытаний пригодными для приготовления смесей типа Б марки II можно считать щебень гранитный, песок речной, материал из отсевов дробления гранита, минеральный порошок и битум марки БНД 90/130.

Щебень известняковый и материал из отсевов дробления известняка не отвечают требованиям табл. 10 и 11 ГОСТ по показателям прочности. Зерновые составы отобранных минеральных материалов приведены в табл. Расчет состава минеральной части асфальтобетонной смеси начинают с определения такого соотношения масс щебня, песка и минерального порошка, при котором зерновой состав смеси этих материалов удовлетворяет требованиям табл. 6 ГОСТ Таблица

Расчет количества щебня В соответствии с ГОСТ и рис. 2,а содержание частиц щебня крупнее 5 мм в асфальтобетонной смеси типа Б составляет 35-50%. Для данного случая принимаем содержание щебня Щ=48%. Поскольку зерен крупнее 5 мм в щебне содержится 95%, то щебня потребуется Щ= Полученное значение заносят в табл. 7 и рассчитывают содержание в смеси щебня каждой фракции (берут 50% количества каждой фракции щебня). Расчет количества минерального порошка В соответствии с ГОСТ и рис. 2,а содержание частиц, мельче 0,071 мм в минеральной части асфальтобетонной смеси типа Б должно быть в пределах 6-12%. Для расчета принимаем содержание частиц, например, ближе к нижнему пределу требований, т. е. 7%. Если количество этих частиц в минеральном порошке составляет 74%, то содержание минерального порошка в смеси МП =

Однако для наших условий следует принять 8% минерального порошка, так как в песке и материале из отсевов дробления гранита уже имеется небольшое количество частиц мельче 0,071 мм. Полученные данные заносят в табл.7 и рассчитывают содержание минерального порошка каждой фракции (берут 8%). Расчет количества песка Количество песка П в смеси составит: П =100 - (Щ + МП) = (50 + 8) = 42% Так как в данном примере использованы два вида песка (речной и материалы из отсевов дробления гранита), необходимо определить количество каждого из них в отдельности. Соотношение между речным песком Пр и материалом из отсева дробления гранита можно установить по содержанию в них зерен мельче 1,25 мм, которых согласно ГОСТ и рис. 2,а в асфальтобетонной смеси типа Б должно быть 28-39%. Мы принимаем 34%; из них 8%, как рассчитано выше, приходится на долю минерального порошка. Тогда на долю песка остается 34-8=26% зерен мельче 1,25 мм. Учитывая, что массовая доля таких зерен в речном песке - 73%, а в материале из отсевов дробления гранита - 49%, составляем пропорцию для определения массовой доля речного песка в минеральной части асфальтобетонной смеси:

Для расчета принимаем Пр = 22%; тогда количество материала из отсева дробления гранита составит = 20%. Рассчитав аналогично щебню и минеральному порошку количество каждой фракции в песке и материале, из отсевов дробления гранита, записываем полученные данные в табл. 7. Суммируя в каждой вертикальной графе количество частиц мельче данного размера, получаем общий зерновой состав смеси минеральных материалов. Сравнение полученного состава с требованиями ГОСТ показывает, что он удовлетворяет им. Аналогично рассчитываем минеральную часть асфальтобетонной смеси прерывистого зернового состава. Определение содержания битума Щебень, песок, материал из отсевов дробления гранита и минеральный порошок смешивают с 6% битума. Такое количество битума является средним значением из рекомендуемых в прил. 1. ГОСТ для всех дорожно-климатических зон. Из полученной смеси приготавливают три образца диаметром и высотой 71,4 мм.

Поскольку щебня в асфальтобетонной смеси содержится 50%, смесь уплотняют комбинированным методом: вибрированием на виброплощадке в течение 3 мин под нагрузкой 0,03 МПа (0,3 кгс/см 2) и доуплотнением на прессе в течение 3 мин под нагрузкой 20 МПа (200 кгс/см 2). Через ч определяют среднюю плотность (объемную массу) асфальтобетона (образцов), истинную плотность минеральной части асфальтобетона r° и на основании этих данных вычисляют среднюю плотность и пористость минеральной части образцов. Зная истинную плотность всех материалов и выбрав по ГОСТ остаточную пористость асфальтобетона Vпор = 4%, рассчитывают ориентировочное количество битума. Средняя плотность пробных асфальтобетонных образцов при содержании битума 6,0% (сверх 100% минеральной части) равна 2,35 г/см 3. В этом случае

Г/см 3 ; Из контрольной смеси с 6,2% битума изготавливают три образца и определяют остаточную пористость. Если она будет в пределах 4,0 ± 0,5% (как было принято для мелкозернистого асфальтобетона из смесей типа Б), то готовят новую смесь с таким же количеством битума, формуют 15 образцов и испытывают их в соответствии с требованиями ГОСТ (по три образца на каждый вид испытания). Если показатели свойств образцов, приготовленных из подобранной смеси, имеют отклонения от требований ГОСТа, то необходимо провести корректировку состава смеси и вновь ее испытать.

Зерновые составы минеральной части смесей и асфальтобетонов должны соответствовать указанным в таблице. Показатели физико-механических свойств асфальтобетонов, применяемых в конкретных дорожно-климатических зонах, должны соответствовать указанным в таблице.

Компоненты, рецептура и свойства Объективно оценить пригодность порошка для использования в литом асфальтобетоне можно лишь по результатам испытаний изготовленных на нем асфальтобетонных образцов. Учет этого важного обстоятельства позволяет использовать в некоторых типах литого асфальтобетона даже такие, малопригодные на первый взгляд, порошки, как лессовые, молотый мергель, гипсовый камень или гипс, фильтр-прессные отходы сахарной промышленности, отходы содовых заводов, феррохромовый шлак и др. Песок играет важную технологическую и экономическую роль в производстве литой асфальтобетонной смеси. При выборе песка предпочтение отдают природному песку. Чем плотнее и крупнее зерно, тем подвижнее и плотнее минеральная смесь и тем меньше она требует битума. В отличие от минерального порошка большинство природных морских, речных и озерных кварцевых песков в химическую реакцию с битумом не вступает. Для большинства литых смесей можно рекомендовать пески удовлетворяющие требованиям стандарта и табл.

Компоненты, рецептура и свойства Для смесей I и II типов не рекомендуется использование отсевов дробления, содержащих повышенное количество пылеватых частиц, во избежание ухудшения подвижности смесей и увеличения расхода битума. Дробленые пески желательно использовать лишь как добавку в природный окатанный песок при изготовлении смесей I и II типов. в чистом виде их можно применять только в смесях III, IV и V типов. Существенно улучшаются практически все свойства литого асфальтобетона при введении в смесь высевок фракции 3-5 мм из трудно полируемых горных пород. Соотношение фракции 3- 5 мм и фракции 5-10 в смеси следует принимать как 2:1 или 1,5:1. Щебень (гравий) для щебенистых (гравийных) литых смесей должен отвечать требованиям и табл. 3. Не рекомендуется применять щебень, получаемый дроблением слабых (марка по дробимости ниже 600) и пористых пород. Пористый щебень быстро впитывает битум, и для обеспечения необходимой подвижности смеси содержание битума приходится увеличивать.

Компоненты, рецептура и свойства В смесях для верхнего слоя требуется применять щебень из плотных и трудно полируемых горных пород, кубовидной формы максимальной крупностью до 15(20) мм. Причем для смесей I типа щебень рекомендуется фракции 3-15 с соотношением зерен размером 3-5, 5-10 и мм как 2,5:1,5:1,0. Для смесей V типа максимальный размер зерна может достигать 20 мм, а для III - 40 мм. В последнем случае прочность исходной горной породы может быть снижена на %.

Компоненты, рецептура и свойства Без особого ущерба для асфальтобетона из смесей II, III и V типов, но с большой выгодой для производства, может быть снижено требование к дробимости зерен щебня. Дробление зерен в этих асфальтобетонных смесях маловероятно, так как формирование структуры в монолит происходит под влиянием гравитации или вибрации и без участия тяжелых катков. В литых смесях II, III и V типом можно с успехом применять гравий. Благодаря окатанной форме и ультракислому характеру поверхности зерен смесь имеет повышенную подвижность при меньшем расходе битума. Битум определяет фазовым состав асфальтового вяжущего вещества в асфальтобетоне, подвержен наибольшим изменениям по сравнению с другими компонентами смеси и влияет на теплоустойчивость покрытия. Поэтому, ориентируются в основном на вязкие марки, имеющие свойства, указанные в табл. 4.

Компоненты, рецептура и свойства Если битум не обладает комплексом указанных свойств, его улучшают добавками природных битумов, битуминозных пород, эластомерами и т.п. К весьма эффективным добавкам относятся природные битумы, которые хорошо совместимы с нефтяными и просты в использовании. Природные битумы образовались из нефти в верхних слоях земной коры в результате потери легких и средних фракций - природной деасфальтизации нефти, а также процессов взаимодействия ее компонентов с кислородом или серой. На территории нашей страны природные битумы находятся в составе различных битуминозных пород и в чистом виде встречаются редко. Компоненты, рецептура и свойства Месторождения битумов залегают в виде пластов, линз, жил и на поверхности. Наибольшее количество битума содержится в пластовых и линзовых месторождениях. Жильные месторождения в нашей стране встречаются редко. Значительное количество природного битума находится в поверхностных месторождениях. По своему химическому составу эти битумы сходны с нефтяными. Природные битумы бывают твердыми, вязкими и жидкими. Твердые битумы (асфальтиты). Плотность асфальтитов кг/м 3, температура размягчения °С. В среднем асфальтит содержит 25% масел, 20% смол и 55% асфальтенов. Асфальтиты обладают повышенными адгезионными свойствами благодаря большому содержанию в их составе природных поверхностно-активных веществ - асфальтогеновых кислот и их ангидридов. Асфальтиты устойчивы к старению при воздействии солнечной радиации и кислорода воздуха.

Компоненты, рецептура и свойства Положительные результаты были получены при введении в литую смесь дробленого полиэтилена, а также тонко измельченного резинового порошка (ТИРП) в количестве 1,5% от массы минеральных материалов. В качестве добавки, повышающей теплоустойчивость литого асфальтобетона, рекомендуют использовать дегазированную серу в комовом, гранулированном (размер гранул до 6 мм) или жидком виде. Серу вводят в мешалку на горячие минеральные материалы, т.е. перед подачей битума. Количество серы назначают в пределах 0,25-0,65 от содержания битума. При этом количество битума с серой составляет 0,4-0,6 от содержания минерального порошка.

Компоненты, рецептура и свойства Подводя итог сказанному, нужно иметь в виду, что большинство перечисленных «ноу-хау» требуют преодоления серьезных технических и технологических проблем, а также дополнительных финансовых затрат, решить которые могут далеко не все организации. Увеличивая себестоимость производства, они не всегда способствуют улучшению технологических свойств смесей и эксплуатационных характеристик покрытия, а также здоровья людей и экологии. Рецептуру смесей рекомендуется подбирать по специальной методике. К расчету содержания компонентов приступают после определения зернового (гранулометрического) состава всех минеральных материалов и построения кривой рассева. Кривая должна вписываться в рекомендуемые пределы для конкретного типа смеси 53 Компоненты, рецептура и свойства Если кривая рассева не вписывается в рекомендуемые пределы, производят корректировку содержания отдельных зерен, изменяя их количество в минеральной смеси. При расчете количества минерального порошка необходимо вносить поправку на содержание в минеральной смеси пыли от песка и щебня. Далее, руководствуясь численными значениями фазового состава асфальтового вяжущего вещества (Б/МП) и его количества (Б+МП) для соответствующего типа литой смеси, вводят дозу битума (полимербитума или другого битумного вяжущего) и определяют показатели свойств. Основными показателями свойств образцов литой смеси и асфальтобетона, на заданные значения которых подбирают состав, являются для типов: I и V - подвижность, глубина вдавливания штампа и водонасыщение; II - подвижность, прочность при сжатии при +50 °С и глубина вдавливания штампа; III - подвижность и водонасыщение; IV - водонасыщение и прочность при сжатии при +50 °С.

Компоненты, рецептура и свойства Факультативно определяются прочность на растяжение при изгибе и модуль упругости при 0 °С, а также коэффициент трещиностойкости, как отношение величин указанных показателей. При полном соответствии свойств смеси и асфальтобетона требуемым (табл.), подбор считается успешно выполненным. Таблица – Физико-механические свойства литого асфальтобетона