Розрахунку асфальтобетонної суміші

 

Вихідні дані: щебінь фракції 10-20 мм; щебінь фракції 5-10 мм; відсів; мінеральний порошок; бітум нафтовий дорожній БНД 90/130. Зерновий склад вихідних матеріалів у часткових залишках наведено в таблиці 1.1.

 

Таблиця 2.1 - Зернового складу матеріалу у часткових залишках у %

Матеріал	Зерновий склад матеріалів у часткових залишках у % при розмірах комірок у мм
				2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	0,071	<0,071
Щебінь 10-20
Щебінь 5-10
Відсів							18,5	16,5
Мінеральний порошок							0,1	0,2	3,1	12,5	84,1

Розрахунок мінеральної частини

Розрахунок заключається у визначенні оптимального співвідношення між мінеральними складовими, що забезпечує потрібну щільність мінерального складу.

Суміші потрібної щільності можуть бути розраховані по допустимим межам повних залишків на ситах або повних проходів через сито, причому вимоги до зернових складів мінеральної частини гарячих щільних асфальтобетонів, що застосовуються в верхніх шарах покриття, складені у вигляді повних проходів через сито (табл. Д.3.1, додаток 3). В зв’язку з цим переведемо зерновий склад мінеральних складових, який представлений у вигляді часткових залишків (табл. 1.1), в повні проходи через сито.

 

Для щебеню фракції 10-20 мм – часткові залишки на ситі 20 складають 2% (графа 2, табл. 2.1), значить через сито 20 пройшло (100-2) = 98 % щебеню; часткові залишки на ситі 15 складають 67 % (графа 3, табл. 2.1), значить через сито 15 пройшло (98-67) = 31 % щебеню і т.д.

Аналогічно проводяться розрахунки для щебеню фракції 5-10 мм, відсіву та мінерального порошку.

Отримані таким чином отримані результати розрахунку зводять в таблицю 2.2.

 

Таблиця 2.2 - Склад вихідних матеріалів за вмістом мінерального матеріалу

Склад вихідних матеріалів за вмістом мінерального матеріалу дрібніше даних розмірів
Щебінь 10-20
Щебінь 5-10
Відсів							35,5
Мінеральний порошок							99,9	99,7	96,6	84,1

 

Тепер приступимо до вирішення другої частини завдання - визначення відсоткового співвідношення між щебенем, відсівом та мінеральним порошком, при якому зерновий склад суміші цих матеріалів буде відповідати вимогам табл. Д.3.1 (додаток 3).

Розрахунок кількості щебеню. По табл. Д.3.1 (додаток 3) встановлюють, що щебеню крупніше 5 мм повинно бути в суміші 35-45 % (так як через сито з отвором 5 мм повинно проходити 55-65 % матеріалу). Приймають потрібну кількість щебеню крупніше 5 мм – Щ=(35+45)/2=40 % (приймемо кількість щебеню фракції 10-20 мм – 15%; щебеню фракції 5-10 мм – 25%).

Розрахунок кількості мінерального порошку. По табл. Д.3.1 (додаток 3) встановлюють, що кількість часток по всій мінеральній частині асфальтобетону повинна складати 8-14 %. Для розрахунку можна прийняти 8%. Якщо в мінеральному порошку міститься 84,1 % часток дрібніше 0,071 мм, то мінерального порошку в суміші повинно бути МП=(8/84,1)*100≈10%. Однак, потрібно прийняти 9 % мінерального порошку, так як у відсіві є невелика кількість часток дрібніше 0,071 мм.

Кількість відсіву складає В=(100-Щ-МП)=(100-40-9)=51 %.

Отримані значення заносять в табл. 2.3 і розраховують вміст в суміші кожної фракції матеріалів.

 

Таблиця 2.3.Результати розрахунку зернового складу мінеральної частини асфальтобетонної суміші

Результати розрахунку зернового складу мінеральної частини асфальтобетонної суміші
Щебінь 10-20	16,0%		15,7	5,0	0,5
Щебінь 5-10	24,0%		24,0	24,0	21,4	2,2	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Відсів	51,0%		51,0	51,0	51,0	51,0	39,3	27,5	18,1	9,7	5,6	2,6	0,0
Мінеральний порошок 0%	9%		9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	8,7	7,6	0,0
Всього	100,0%		99,7	89,0	81,8	62,2	48,3	36,5	27,1	18,7	14,3	10,1	0,0
Вимоги ДСТУ Б В.2.7-119-2003		100-95	93-84	82-69	65-55	53-41	42-31	33-23	25-16	18-11	14-8

 

Після цього сумують в кожній вертикальній графі кількість часток менше даного розміру і знаходять загальний зерновий склад суміші мінеральних матеріалів. Після цього порівнюється розрахований склад з вимогами табл. Д.3.1 (додаток 3) і будується графік (рис. 2.1).

Порівнюючи результати розрахунку з вимогами ДСТУ Б В.2.7-119-2003 видно, що на ситі 10 кількість матеріалу дрібніше даного розміру складає 83,1 %, що перевищує гранично допустиме значення (82 %) на 1,1 % (на решті ситах крива розрахунку вписується між граничними кривими).

Зробимо перерозподіл кількості щебеню. Приймемо: щебеню фракції 10-20 мм – 20%; щебеню фракції 5-10 мм – 20 %. Решта кількість матеріалу залишається без змін. Після перерахунку отримаємо нові значення, які заносимо в табл. 1.4, та будуємо новий графік (рис. 1.2).

 

Рисунок 2.1 - Графічне зображення розрахунку зернового складу

асфальтобетону в порівнянні з граничними кривими

Порівнюючи результати скоригованого розрахунку з вимогами табл. Д.3.1 (додаток 3) видно, що крива розрахунку вписується між граничними кривими.

 

Рисунок -1.2. Графічне зображення скоригованого розрахунку зернового складу асфальтобетону в порівнянні з граничними кривими

 

Таблиця 1.4. Результати розрахунку зернового складу мінеральної частини асфальтобетонної суміші

Результати розрахунку зернового складу мінеральної частини асфальтобетонної суміші
Щебінь 10-20	16,0%		15,7	5,0	0,5
Щебінь 5-10	24,0%		24,0	24,0	21,4	2,2	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
Відсів	51,0%		51,0	51,0	51,0	51,0	39,3	27,5	18,1	9,7	5,6	2,6	0,0
Мінеральний порошок 0%	9%		9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0	8,7	7,6	0,0
Всього	100,0%		99,7	89,0	81,8	62,2	48,3	36,5	27,1	18,7	14,3	10,1	0,0
Вимоги ДСТУ Б В.2.7-119-2003		100-95	93-84	82-69	65-55	53-41	42-31	33-23	25-16	18-11	14-8
Щебінь 10-20	16,0%	15%	15%	15%	15%	15%	15%	15%	15%	15%	15%	15%	15%
Щебінь 5-10	24,0%	25%	25%	25%	25%	25%	25%	25%	25%	25%	25%	25%	25%
Відсів	51,0%	51%	51%	51%	51%	51%	51%	51%	51%	51%	51%	51%	51%
Мінеральний порошок 0%	9%	9%	9%	9%	9%	9%	9%	9%	9%	9%	9%	9%	9%
Сума	100,0%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%	100,00%

 

Розрахунок кількості бітуму

Кількість бітуму в асфальтобетоні визначається за формулою

 

, (2.1)

 

де - пористість мінеральної частини щільних асфальтобетонів, визначена експериментально-аналітичним шляхом; - залишкова пористість асфальтобетону при температурі 20 ^оС (згідно ДСТУ Б В.2.7-119-2003 для умов Київської області залишкова пористість складає 2-4 % за об’ємом); - середня щільність асфальтобетонного зразка при температурі 20 ^оС, визначається експериментально; - щільність бітуму при температурі 20 ^оС.

 

, (2.2)

 

де - щільність мінеральної суміші, яка дорівнює

 

, (2.3)

 

де Щ, П, МП - процентний вміст в суміші відповідно щебеню, відсіву та мінерального порошку (з табл. 2.3); - середня щільність матеріалів, що складають мінеральну суміш (щебеню, піску, мінерального порошку), визначається експериментально.

На основі лабораторних випробувань складових асфальтобетону встановлено: =2,72 г/см³; =2,719 г/см³; =2,617 г/см³; =2,26 г/см³; = 0,99 г/см³.

Середня щільність розрахованої мінеральної суміші

 

г/см³.

Пористість асфальтобетону

 

%

Кількість бітуму в асфальтобетоні

 

%.

 

Загальні висновки

 

Таким чином, для застосування може бути рекомендована асфальтобетонна суміш, яка складається з:

· щебінь фракції 10-20 мм – 20 %;

· щебінь фракції 5-10 мм – 20 %;

· відсів – 51 %;

· мінеральний порошок – 9 %;

· бітум БНД 90/130 – 6,08 %.