Как сделать расчет асфальтобетонной смеси

Обновлено: 07.07.2024

Расчет состава смеси заключается в определении рационального соотношения между составляющими его материалами,обеспечивающего определенные заданные технологические иэксплуатационные свойства.

В задании на проектирование должно быть указано: характеристика исходных материалов, вид асфальтобетона, маркаасфальтобетонной смеси и ее тип, а также плотность, назначение и конструктивный слой, крупность. Запроектированный состав должен быть экономичным с использованием местных дорожно-строительных материалов.

Порядок подбора состава асфальтобетонной смеси, применяемой в горячем состоянии по методу предельных кривыхплотных смесей, заключается в следующем: определяют зерновойсостав минеральных материалов (щебня, песка, минеральногопорошка) — все материалы должны удовлетворять требованиямГОСТ 9128—84; определяют соотношение между составляющими минеральными материалами; полученный зерновой составсравнивают с пределами зернового состава согласно выбранному типу асфальтобетона. Если подобранный состав будет в пределах, указанных в табл. 11 для данного типа смеси, то расчетминеральных материалов считают правильным. В противномслучае изменяют соотношение между составляющими материа­лами и делают перерасчет по фракциям.

Выбрав соотношение между минеральными материалами, го­товят пробные образцы с различным количеством вяжущего и подвергают их испытанию. Из нескольких вариантов выбирают тот, который показал лучшие результаты. Затем из смеси подо­бранного состава готовят контрольные образцы, подвергая их всем испытаниям согласно ГОСТ12801—84. Показатели физико-механических свойств должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 12.

Пример расчета.Подобрать мелкозернистую асфальтобетонную смесь I марки типа А, уплотняемую в горячем состоянии из следующих материалов: щебня гранитного (Rсж=120 МПа), песка природного с Мкр = 3,1, минераль­ного порошка из известняка-ракушечника и нефтяного битума марки БНД 60/90.

Определяем зерновой состав минеральных материалов и результаты за­писываем в табл. 13.

Из табл. 11 выписываем рекомендуемый состав минеральных материалов для мелкозернистого асфальтобетона типа А и записываем в табл. 14.

Необходимое содержание щебня, песка и минерального порошка опреде­ляем в предположении, что частицы крупнее 5 мм содержатся только в щеб­не, а мельче 0,071 мм — только в минеральном порошке. По табл. 11 нахо­дим, что щебня крупнее 5 (5—10) мм должно быть в смеси 50—65% (так как через сито с отверстиями 5 мм должно проходить 35—50% материала). Примем требуемое содержание щебня крупностью 5 мм — 54%.

Поскольку зерен крупнее 5 мм в щебне (см. табл. 13) содержится 90,1%


Количество минерального порошка


где а — требуемое содержание в минеральной части асфальтобетона ча­стиц мельче 0,071 мм (из табл. 11 видно, что таких частиц должно быть 4— 10%). Для расчета примем а=7%; b -содержание частиц мельче 0,071 мм в исходном минеральном порошке, %; (из табл. 13) b = 73,4%;


Необходимое содержание песка:



Найденное количество щебня, песка и минерального порошка распреде­ляем по фракциям пропорционально заданному зерновому составу (см. табл. 13) и записываем в табл. 15, строка 1:

На сите 15 мм 0 %;

На сите 10 мм 28,6 %;

На сите 5 мм 24,8 %;

На сите 2,5 мм 5,8 %;

По такому же принципу определяют количество каждой фракции в при­нятом количестве песка (31,1%) и минерального порошка (9,7%), строки 2 и 3 табл. 15.

Частные остатки в щебне, песке, минеральном порошке на одинаковых ситах суммируют и записывают в строку 4 табл. 15.

Например, па сите 10 мм частный остаток 28,6%, а так как таких частиц в других материалах нет, то и суммарное количество равно 28,6%, а на си­те 2,5 мм - 9,1% (5,8% в щебне и 3,3% в песке) и т.д.

Например, полный остаток на сите с отверстиями 20 мм равен 0, поэтому через сито прошло 100%, на сите с отверстиями 10 мм прошло 71,4% (100— —28,6), через сито 5 мм прошло 46,6% (100—53,4) и т. д.

Сравнивая эти результаты с пределом проходящих частиц (см. табл. 11) видим, что количество частиц, прошедших через сито, будет в пределах ре­комендуемых, значит подобранное соотношение минеральных материалов удовлетворительное.

Для более точного подбора соотношений минеральных материалов между собой следует подобранный состав (строка 6 табл. 15) нанести на кривые оптимального зернового состава.

Наименование и тип смеси

Массовая доля зерен минерального материала. %, мельче данного размера, мм

1. Зерновые составы минеральной части горячих и теплых смесей для плотных асфальтобетонов, применяемых в верхних слоях покрытия

Непрерывные зерновые составы

Прерывистые зерновые составы

2. Зерновые составы минеральной части горячих и теплых смесей для плотных и пористых асфальтобетонов, применяемых в нижних слоях оснований

Определение и подбор оптимального состава асфальтобетонной смеси и всех исходных материалов обеспечивает получение строительного дорожного полотна высокого качества. Для этого проводят испытания асфальтобетона, чтобы оценить его характеристики по сдвигоустойчивости, трещиностойкости, влагостойкости, износостойкости и устойчивости к старению.


Состав раствора: что включает?

Количественный, качественный и фракционный состав определяет ГОСТ 9128–2009. Асфальтобетонную смесь разделяют на несколько групп по количеству заполнителей:

  • 1 — до 60%;
  • 2 — около 50%;
  • 3—40% и менее.


Для изготовления асфальтобетонной смеси применяется очищенный мелкозернистый песок.

Основные ингредиенты для асфальтобетона:

  • песок мелкозернистый речной либо очищенный, с добавлением гравия и примесей;
  • органические вяжущие, такие как битум или деготь.

Битум обеспечивает материалу вязкость только в разогретом состоянии, которым покрывают всю площадь заполнителей. Однако важно следить, чтобы этот компонент не стекал с них, обеспечить стойкость, пластичность и противостояние механическим и химическим влияниям. Когда при изготовлении асфальтобетонной смеси добиваются вязкого материала, тогда опираются на ГОСТ 22245, а если жидкого — на ГОСТ 11955. При этом основываясь как на марку битума, так и на класс получаемого асфальта и температуру смеси. Плотность асфальтобетона считают одной из главных характеристик этого материала.

Проектирование структуры

Чтобы подобрать состав асфальтобетона, необходимо четко понимать для каких целей и, в каких условиях он будет эксплуатироваться, например, это пешеходная дорожка, автомагистраль с небольшим потоком транспорта или же максимально загруженная трасса. Все эти подвиды дорог несут разную нагрузку и, соответственно, для каждой необходимо правильно определить состав материала, чтобы не допустить деформаций со стороны полотна. Для испытаний разработана специальная компьютерная программа автодорожных исследований SHRP и ручные труды профессоров. Выведенными формулами и графиками удобно пользоваться при проектировании.

По модулю насыщения

Модуль насыщения показывает содержание вяжущего вещества в минеральных компонентах.

Это значение для вяжущего вещества

асфальтобетона было определено научно-экспериментальным путем. Модуль отображает его содержание в минеральных компонентах с удельной поверхностью 1 м2/кг. Значения этого модуля равны m=3,0—5,0. Он определяет количество вяжущего вещества, которое крайне необходимо знать для получения прочного слоя.

По условиям эксплуатации

Этот метод проектирования подразумевает тесную связь структуры ингредиентов, входящих в состав, и получаемых свойств. Прочность материала зависит от структуры асфальтополотна и влияния на него (механического и температурного), в котором немаловажную роль играют показатели сцепления битума и остальных элементов, а также эластичность формы, реологические свойства, что изменяются в зависимости от температуры. Просчет слоя асфальтобетона путем подставления в выведенное уравнение проф. И.А.Рыбьевым исходных данных позволяет узнать до момента укладки, какую нагрузку будет нести полотно.

По предельным кривым

Суть этого метода заключается в сравнительной характеристике зернового состава, планируемого для использования. Он должен удовлетворять заявленным требованиям в нормативном документе относительно качества материалов. Проводят расчет гранулометрического состава и сравнивают с допустимыми показателями.

Если в таблице данные состава будут совпадать с разрешенными, в таком случае его считают правильным и переходят к следующему этапу строительства. Однако, если данные не отвечают нормативам, делают перерасчет минеральных заполнителей. Объемные доли (частные остатки) фракций переводят в полные, и строят графики предельных кривых плотных смесей. Гранулометрический состав плотной зернистой смеси задан уравнением, варианты которого соответствуют кривым, ограничивающим область допустимых зерновых составов.

Подбор состава и расчеты


Подбор состава включает оценку качества исходных ингредиентов и расчет составляющих.

Вычисление компонентного состава проводят по этапам:

  • оценка качества исходных ингредиентов;
  • проведение расчета минеральных составляющих;
  • подсчет необходимого количества вяжущего вещества;
  • распределение согласно полученным данным.

Если прочностные характеристики асфальтобетона не удовлетворяют требованиям нормативного документа, тогда разрешено повысить содержание минерального порошка или взять для основы битум более вязкой консистенции. Если же значения прочности меньше допустимого, в таком случае количество минеральных веществ значительно снижают, при этом следует понизить вязкость или даже добавить в смесь полимер.

Количество всех компонентов определяют в зависимости от всей массы по их процентному содержанию.

Водостойкость материала обеспечивают ПАВами. Не менее важное и главное условие, при котором смесь правильной пропорции должна верным образом храниться, исключая слеживаемость ингредиентов. Этот показатель для холодного плотного асфальтобетона отслеживается исходя из параметров остаточной пористости по ГОСТу. В итоге проектирование состава будет достигнуто, если пористость как минерального состава, так и остальные показатели отвечают необходимым требованиям государственного стандарта.

Читайте также: