Розрахунок складу асфальтобетонної суміші

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Комп'ютерні технології вирішення будівельних задач»

на тему:

« Розрахунок оптимального складу асфальтобетонної та цементобетонної сумішей за допомогою програм

Microsoft Exel та Mathcad»

 

Студента ІІІ курсу, групи ТК-ІІІ-1

Напряму підготовки: будівництво

Фахового спрямування: технології будівельних

конструкцій, виробів та матеріалів

Ткаченка В.О.

Керівник: асистент Баран С. А.

Національна шкала _______________

Кількість балів:______ECTS_____

Члени комісії: ____________________________

____________________________

____________________________

 

Київ 2015

Зміст

Вступ.. 3

1. Розрахунок складу асфальтобетонної суміші 4

1.1 розрахунок асфальтобетонної суміші 7

1.2 Розрахунок мінеральної частини. 7

1.3 Розрахунок кількості бітуму. 10

1.4 Загальні висновки. 11

2. Розрахунок складу цементобетонної суміші 12

2.1 розрахунок складу цементобетонної суміші 15

2.2 Визначення водоцементного співвідношення. 16

2.3 Визначення витрати води. 17

2.4 Визначення витрати цементу. 17

2.5 Визначення витрат заповнювачів (піску і щебеня чи гравію) 18

на 1 м³ бетону. 18

2.6 Розрахунок номінального (лабораторного) складу бетону. 21

2.7 перерахунок номінального складу бетонної суміші на виробничий.... 21

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ.. 23

Вступ

 

Мета курсової роботи – допомогти студентам набути навичок проведення розрахунків складу асфальтобетонної та цементобетонної сумішей за допомогою програм Microsoft Exel та Mathcad на основі знань з дисциплін «Будівельне матеріалознавство» та «Обчислювальна техніка і програмування».

Задачі курсової роботи:

· закріпити і систематизувати теоретичні та практичні знання з дисциплін «Будівельне матеріалознавство» та «Обчислювальна техніка і програмування»;

· набути практичних навичок в розрахунку складу асфальтобетону та цементобетону.

Розрахунок складу асфальтобетонної суміші

 

Асфальтобетонні суміші готують змішуванням в установках обезводнених та нагрітих щебеню, природного і/або подрібненого піску, мінерального порошку, а також нафтового дорожнього бітуму, взятих у відповідних співвідношеннях.

Мета підбору складу – призначити вид та тип асфальтобетону у відповідності до умов роботи в покритті, правильно обрати мінеральні матеріали і бітум, встановити найбільш раціональне їх співвідношення.

Підбираючи склад асфальтобетону будь-якого виду слід керуватись такими положеннями:

1) Один з найважливіших факторів, що забезпечує необхідну якість асфальтобетону – зерновий склад його мінеральної частини. Зерновий склад мінеральної частини асфальтобетонної суміші повинен забезпечувати потрібну щільність асфальтобетону, необхідний опір впливу зовнішніх навантажень, шорсткість покриття.

В залежності від умов роботи асфальтобетону, місця розташування асфальтобетонного шару в дорожньому одязі слід обирати безперервний або перервний гранулометричний зерновий склад. Для щільних асфальтобетонів частіше обирають безперервний гранулометричний склад мінеральної суміші.

Суміш щебеню, піску й мінерального порошку добирають таким чином, щоб крива зернового складу знаходилась у зоні, яку обмежують граничні криві ДСТУ Б В.2.7-119-2003 «Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний», і була по можливості плавною, без різких переломів.

Шорсткість поверхні асфальтобетонних покриттів забезпечується високим вмістом щебеню чи подрібненого піску. В суміші типу Б шорсткість досягається заміною природного піску дробленим, а в мало щебеневих і піщаних сумішах – утопленням чорного щебеню в поверхню покриття чи спеціальною поверхневою обробкою покриття.

2) На властивості асфальтобетону (особливо піщаного) суттєво впливає якість піску. Асфальтобетон з подрібненим піском (відсівом) більш стійкий до зсуву, ніж з природним, але вимагає більших затрат роботи на ущільнення.

3) Мінеральний порошок виконує роль заповнювача, який структурує бітум й створює з ним асфальтов’яжучу речовину, що склеює в моноліт зерна щебеню та піску. Мінеральний порошок надає асфальтобетону належну щільність, міцність і теплостійкість, але при надлишковому вмісті обумовлює зростання крихкості і зменшення деформативності при низьких температурах.

Вміст глини в мінеральному порошку суттєво підвищує здатність асфальтобетону до набухання й знижує його водо- та морозостійкість.

Для підвищення якості мінерального порошку його активізують сумішшю поверхнево-активної речовини (ПАР). Асфальтобетон з активованим мінеральним порошком має підвищену міцність, щільність, водо- і морозостійкість. Активований мінеральний порошок в холодному асфальтобетоні сприяє скороченню строків ущільнення й забезпечує формування структури покриття під рухом автомобілів.

4) Міцність, водо- і морозостійкість асфальтобетону залежить від властивостей бітуму. В’язкі бітуми повинні мати комплекс структурно-механічних властивостей: еластичність і пластичність при низьких температурах, достатню міцність та теплостійкість при високій температурі, стійкість при технологічній переробці й експлуатації, міцне зчеплення з поверхнею мінеральних матеріалів. Якість бітумів залежить від природи сировини та технології його переробки. Чим вища в’язкість бітуму, тим більша міцність асфальтобетону. Однак надмірна в’язкість бітуму в гарячому асфальтобетоні може привести до утворювання тріщин на покритті. Чим краще зчеплення бітуму з поверхнею мінеральних матеріалів, тим більша корозійна стійкість асфальтобетону.

5) Кількість бітуму у суміші повинна бути оптимальною, що забезпечує максимальну щільність асфальтобетону при заданому мінеральному матеріалі і зерновому складі мінеральної частини і оптимальну залишкову пористість.

Надлишок бітуму знижує міцність, стійкість до зсуву й підвищує пластичність асфальтобетону, що веде до утворювання зсувів й хвиль на покритті у жарку погоду. Недостатня кількість бітуму знижує міцність, водо- й морозостійкість, а також корозійну стійкість асфальтобетону. Про недостатню кількість бітуму свідчить великий показник водонасичення.

6) Склад асфальтобетону підбирають в три етапи:

· визначають якість мінеральних матеріалів і бітуму, відповідність їх властивостей встановленим вимогам;

· встановлюють співвідношення мінеральних матеріалів, при якому мінеральна частина асфальтобетону має оптимальну щільність за кривими зернового складу;

· експериментально чи теоретично визначають оптимальний вміст бітуму, при якому асфальтобетон має найкращі фізико-механічнівластивості.

Зерновий склад мінеральної частини гарячих асфальтобетонних сумішей повинен, як правило, відповідати вимогам таблиці Д.3.1 (додаток 3). Наведений в таблиці 4 (додаток) вміст бітуму у сумішах є орієнтовним і повинен уточнюватися розрахунком на основі вимог до залишкової пористості та експериментальною перевіркою фізико-механічних властивостей асфальтобетону.

Розрахунок асфальтобетонної суміші

Завдання: підібрати склад дрібнозернистого асфальтобетону, щільного, типу Б, непереривчастої гранулометрії з максимальною крупністю мінеральних зерен до 10 мм.

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 2.1.

Таблиця 1.1 - Зерновий склад вихідних матеріалів у часткових залишках у % при розмірах комірок у мм

Матеріал	Зерновий склад вихідних 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		82,6

Розрахунок кількості бітуму

Кількість бітуму в асфальтобетоні визначається за формулою:

 

, (1.1)

 

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.

 

, (1.2)

 

де - щільність мінеральної суміші, яка дорівнює:

 

(1.3)

 

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: =2,720 г/см³; =2,719 г/см³; =2,620 г/см³; =2,23 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 –0 %;

· щебінь фракції 5-10 мм – 40 %;

· відсів – 51 %;

· мінеральний порошок – 9 %;

· бітум БНД 90/130 – 6,53 %.

·

Визначення витрати води

Витрати води в залежності від потрібної рухомості і легкоукладальності бетонної суміші визначаються по табл. 2, яка складена на основі залежності водопотреби бетонної суміші від її жорсткості і властивостей вихідних матеріалів.

 

Таблиця 2.2.

Показник легкоукладаємості бетонної суміші	Найбільша крупність зерен, мм
гравій	щебінь
Осадка конуса, см	Жорст-кість
9-12
6-8
3-5
1-2
	30-50				-
	60-80				-
	90-120				-
	150-200				-
Примітка: 1. Дані приведені в табл. 2, справедливі для пісків середньої крупності. При використанні дрібного піску витрати води збільшуються на 10 л.

Визначимо водопотребу бетонної суміші для нашого прикладу по табл. 2.2.

При ОК = 10 см і крупності щебеню 20 мм водопотреба складає 200 л на 1 м³ бетону.

Визначення витрати цементу

При визначеному значенні В/Ц і взятій із таблиці водопотреби бетонної суміші В, для даних матеріалів і заданої рухомості можна визначити витрати цементу на 1 м³ бетону

 

. (2.4)

 

Якщо витрата цементу на 1 м³ бетону буде меншою допустимої, то необхідно довести її до норми у відповідності із нормативним документами.

По витраті води і водоцементному співвідношенні витрати цементу на 1 м³ бетону знаходять:

 

.

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Комп'ютерні технології вирішення будівельних задач »

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Комп'ютерні технології вирішення будівельних задач»

на тему:

« Розрахунок оптимального складу асфальтобетонної та цементобетонної сумішей за допомогою програм

Microsoft Exel та Mathcad»

 

Студента ІІІ курсу, групи ТК-ІІІ-1

Напряму підготовки: будівництво

Фахового спрямування: технології будівельних

конструкцій, виробів та матеріалів

Ткаченка В.О.

Керівник: асистент Баран С. А.

Національна шкала _______________

Кількість балів:______ECTS_____

Члени комісії: ____________________________

____________________________

____________________________

 

Київ 2015

Зміст

Вступ.. 3

1. Розрахунок складу асфальтобетонної суміші 4

1.1 розрахунок асфальтобетонної суміші 7

1.2 Розрахунок мінеральної частини. 7

1.3 Розрахунок кількості бітуму. 10

1.4 Загальні висновки. 11

2. Розрахунок складу цементобетонної суміші 12

2.1 розрахунок складу цементобетонної суміші 15

2.2 Визначення водоцементного співвідношення. 16

2.3 Визначення витрати води. 17

2.4 Визначення витрати цементу. 17

2.5 Визначення витрат заповнювачів (піску і щебеня чи гравію) 18

на 1 м³ бетону. 18

2.6 Розрахунок номінального (лабораторного) складу бетону. 21

2.7 перерахунок номінального складу бетонної суміші на виробничий.... 21

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ.. 23

Вступ

 

Мета курсової роботи – допомогти студентам набути навичок проведення розрахунків складу асфальтобетонної та цементобетонної сумішей за допомогою програм Microsoft Exel та Mathcad на основі знань з дисциплін «Будівельне матеріалознавство» та «Обчислювальна техніка і програмування».

Задачі курсової роботи:

· закріпити і систематизувати теоретичні та практичні знання з дисциплін «Будівельне матеріалознавство» та «Обчислювальна техніка і програмування»;

· набути практичних навичок в розрахунку складу асфальтобетону та цементобетону.

Розрахунок складу асфальтобетонної суміші

 

Асфальтобетонні суміші готують змішуванням в установках обезводнених та нагрітих щебеню, природного і/або подрібненого піску, мінерального порошку, а також нафтового дорожнього бітуму, взятих у відповідних співвідношеннях.

Мета підбору складу – призначити вид та тип асфальтобетону у відповідності до умов роботи в покритті, правильно обрати мінеральні матеріали і бітум, встановити найбільш раціональне їх співвідношення.

Підбираючи склад асфальтобетону будь-якого виду слід керуватись такими положеннями:

1) Один з найважливіших факторів, що забезпечує необхідну якість асфальтобетону – зерновий склад його мінеральної частини. Зерновий склад мінеральної частини асфальтобетонної суміші повинен забезпечувати потрібну щільність асфальтобетону, необхідний опір впливу зовнішніх навантажень, шорсткість покриття.

В залежності від умов роботи асфальтобетону, місця розташування асфальтобетонного шару в дорожньому одязі слід обирати безперервний або перервний гранулометричний зерновий склад. Для щільних асфальтобетонів частіше обирають безперервний гранулометричний склад мінеральної суміші.

Суміш щебеню, піску й мінерального порошку добирають таким чином, щоб крива зернового складу знаходилась у зоні, яку обмежують граничні криві ДСТУ Б В.2.7-119-2003 «Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний», і була по можливості плавною, без різких переломів.

Шорсткість поверхні асфальтобетонних покриттів забезпечується високим вмістом щебеню чи подрібненого піску. В суміші типу Б шорсткість досягається заміною природного піску дробленим, а в мало щебеневих і піщаних сумішах – утопленням чорного щебеню в поверхню покриття чи спеціальною поверхневою обробкою покриття.

2) На властивості асфальтобетону (особливо піщаного) суттєво впливає якість піску. Асфальтобетон з подрібненим піском (відсівом) більш стійкий до зсуву, ніж з природним, але вимагає більших затрат роботи на ущільнення.

3) Мінеральний порошок виконує роль заповнювача, який структурує бітум й створює з ним асфальтов’яжучу речовину, що склеює в моноліт зерна щебеню та піску. Мінеральний порошок надає асфальтобетону належну щільність, міцність і теплостійкість, але при надлишковому вмісті обумовлює зростання крихкості і зменшення деформативності при низьких температурах.

Вміст глини в мінеральному порошку суттєво підвищує здатність асфальтобетону до набухання й знижує його водо- та морозостійкість.

Для підвищення якості мінерального порошку його активізують сумішшю поверхнево-активної речовини (ПАР). Асфальтобетон з активованим мінеральним порошком має підвищену міцність, щільність, водо- і морозостійкість. Активований мінеральний порошок в холодному асфальтобетоні сприяє скороченню строків ущільнення й забезпечує формування структури покриття під рухом автомобілів.

4) Міцність, водо- і морозостійкість асфальтобетону залежить від властивостей бітуму. В’язкі бітуми повинні мати комплекс структурно-механічних властивостей: еластичність і пластичність при низьких температурах, достатню міцність та теплостійкість при високій температурі, стійкість при технологічній переробці й експлуатації, міцне зчеплення з поверхнею мінеральних матеріалів. Якість бітумів залежить від природи сировини та технології його переробки. Чим вища в’язкість бітуму, тим більша міцність асфальтобетону. Однак надмірна в’язкість бітуму в гарячому асфальтобетоні може привести до утворювання тріщин на покритті. Чим краще зчеплення бітуму з поверхнею мінеральних матеріалів, тим більша корозійна стійкість асфальтобетону.

5) Кількість бітуму у суміші повинна бути оптимальною, що забезпечує максимальну щільність асфальтобетону при заданому мінеральному матеріалі і зерновому складі мінеральної частини і оптимальну залишкову пористість.

Надлишок бітуму знижує міцність, стійкість до зсуву й підвищує пластичність асфальтобетону, що веде до утворювання зсувів й хвиль на покритті у жарку погоду. Недостатня кількість бітуму знижує міцність, водо- й морозостійкість, а також корозійну стійкість асфальтобетону. Про недостатню кількість бітуму свідчить великий показник водонасичення.

6) Склад асфальтобетону підбирають в три етапи:

· визначають якість мінеральних матеріалів і бітуму, відповідність їх властивостей встановленим вимогам;

· встановлюють співвідношення мінеральних матеріалів, при якому мінеральна частина асфальтобетону має оптимальну щільність за кривими зернового складу;

· експериментально чи теоретично визначають оптимальний вміст бітуму, при якому асфальтобетон має найкращі фізико-механічнівластивості.

Зерновий склад мінеральної частини гарячих асфальтобетонних сумішей повинен, як правило, відповідати вимогам таблиці Д.3.1 (додаток 3). Наведений в таблиці 4 (додаток) вміст бітуму у сумішах є орієнтовним і повинен уточнюватися розрахунком на основі вимог до залишкової пористості та експериментальною перевіркою фізико-механічних властивостей асфальтобетону.