Primjer odabira sastava mješavine asfaltnog betona. Metode za izračunavanje sastava mješavine asfaltnog betona Obrazac recepture za mješavinu asfaltnog betona

3.8. Za gusti asfaltbeton namijenjen za ugradnju gornjeg sloja kolnika u cestovno-klimatskoj zoni III potrebno je odabrati sastav mješavine sitnozrnatog vrućeg asfaltnog betona tipa B, kvaliteta II.

Dostupni su sljedeći materijali:

drobljeni granitni kamen frakcija 5-20 mm;

frakcija drobljenog vapnenca 5-20 mm;

riječni pijesak;

materijal od drobljenja granita;

materijal od drobljenja vapnenca;

neaktivirani mineralni prah;

bitumen razreda nafte BND 90/130 (prema putovnici).

Karakteristike ispitanih materijala navedene su u nastavku.

Drobljeni granit: stupanj čvrstoće na drobljenje u cilindru - 1000, stupanj trošenja - I-I, stupanj otpornosti na mraz - Mrz25, stvarna gustoća - 2,70 g / cm 3;

drobljeni vapnenac: stupanj čvrstoće na drobljenje u cilindru - 400, stupanj trošenja - I-IV, stupanj otpornosti na mraz - Mrz15, stvarna gustoća - 2,76 g/cm 3 ;

riječni pijesak: sadržaj čestica prašine i gline - 1,8%, glina - 0,2% mase, stvarna gustoća - 2,68 g / cm 3;

materijal od granita za drobljenje razreda 1000:

materijal od drobljenja vapnenca razreda 400: sadržaj čestica prašine i gline - 12%, glina - 0,5% mase, stvarna gustoća - 2,76 g / cm 3;

neaktivirani mineralni prah: poroznost - 33% volumena, bubrenje uzoraka iz mješavine praha s bitumenom - 2% volumena, stvarna gustoća - 2,74 g/cm 3, kapacitet bitumena - 59 g, vlažnost - 0,3% od mase;

bitumen: dubina prodiranja igle na 25°C - 94×0,1 mm, na 0°C - 31×0,1 mm, temperatura omekšavanja - 45°C, istezanje na 25°C - 80 cm, na 0°C - 6 cm, Fraas točka lomljivosti - minus 18°C, plamište - 240°C, prianjanje na mineralni dio asfalt betonska smjesa podnosi, indeks penetracije - minus 1.

Prema rezultatima ispitivanja, drobljeni granitni kamen, riječni pijesak, materijal od drobljenja granita, mineralni prah i bitumen razreda BND 90/130 mogu se smatrati prikladnim za pripremu mješavina tipa B razreda II.

Tablica 7

Mineralni materijal	Maseni udio, %, zrna manjih od zadane veličine, mm
Mineralni materijal
Početni podaci
Drobljeni granit
Riječni pijesak
Materijali od sita za drobljenje granita
Mineralni prah
Izračunati podaci
Drobljeni granit (50%)
Riječni pijesak (22%)
Materijali od drobljenja granita (20%)
Mineralni prah (8%)

Zahtjevi GOST 9128-84 za mješavine tipa B

Drobljeni vapnenac i materijal od drobljenja vapnenca ne udovoljavaju zahtjevima tablice. 10 i 11 GOST 9128-84 u smislu snage.

Dat je zrnasti sastav odabranih mineralnih materijala stol 7.

Proračun sastava mineralnog dijela mješavine asfaltnog betona počinje određivanjem takvog omjera masa drobljenog kamena, pijeska i mineralnog praha pri kojem zrnasti sastav mješavine ovih materijala zadovoljava zahtjeve tablice. 6 GOST 9128-84.

To uvelike ovisi o svojstvima sastojaka smjese i njihovom omjeru.

Postoji nekoliko vrsta asfaltnog betona, čiji se sastav značajno razlikuje. U nekim slučajevima, sastav i kvaliteta početnih sastojaka povezani su s metodom proizvodnje.

Dakle, za klimatske zone 1-3, AB guste i visoke gustoće izrađuju se od drobljenog kamena, čija je klasa otpornosti na mraz F50. Porozni i visokoporozni - od kamena klase F 15 i F25.
Za zone 4 i 5 samo visoke gustoće vrući asfalt izrađena na bazi drobljenog kamena klase F 50

U nastavku ćemo govoriti o ulozi pijeska u sastavu asfaltnog betona.

Pijesak

Dodaje se svim vrstama asfaltnog betona, ali u nekim - pješčanim asfaltnim betonima, djeluje kao jedini mineralni dio. Koriste kako prirodne - iz kamenoloma, tako i one dobivene prosijavanjem tijekom drobljenja. Zahtjevi za materijal diktira GOST 8736.

Dakle, za gusti pijesak i pijesak visoke gustoće prikladan je pijesak s klasom čvrstoće 800 i 1000. Za porozni pijesak smanjuje se na 400.
Također je reguliran broj čestica gline - manji od 0,16 mm u promjeru: za guste - 0,5%. Za porozne – 1%.
povećava sposobnost bubrenja AB i smanjuje otpornost na mraz, pa se ovaj faktor posebno prati.

Mineralni prah

Ovaj dio čini vezivo zajedno s bitumenom. Puder također ispunjava pore između velikih čestica kamena, čime se smanjuje unutarnje trenje. Veličine zrna su izuzetno male - 0,074 mm. Dobivaju se iz sustava za sakupljanje prašine.

Zapravo, mineralni prah se proizvodi od otpada iz cementara i metalurških postrojenja - to je cementna prašina, mješavina pepela i troske, otpad od prerade metalurške troske. Sastav zrna, količina spojeva topivih u vodi, otpornost na vodu itd. regulirani su GOST 16557.

Dodatne komponente

Da bi se poboljšao sastav ili dala određena svojstva, u početnu smjesu se uvode različiti aditivi. Podijeljeni su u 2 glavne skupine:

komponente razvijene i proizvedene posebno za poboljšanje svojstava - plastifikatori, stabilizatori, tvari protiv starenja itd.;
otpad ili sekundarne sirovine - sumpor, granulirana guma i tako dalje. Trošak takvih aditiva je, naravno, mnogo manji.

Izbor i projektiranje sastava asfaltnog betona za ceste i aerodrome raspravlja se u nastavku.

Video ispod će vam reći o uzorkovanju za procjenu sastava i kvalitete asfaltnog betona:

Oblikovati

Sastav asfaltbetonskog kolnika odabire se prema namjeni: ulica u malom gradu, autocesta i biciklistička staza zahtijevaju drugačiji asfalt. Dobiti najbolja pokrivenost, ali da ne pretjerate s materijalima, koristite sljedeća načela odabira.

Osnovni principi

Sastav zrna mineralnog sastojka, odnosno kamena, pijeska i praha je bazičan kako bi se osigurala gustoća i hrapavost premaza. Najčešće se koristi princip kontinuirane granulometrije, a samo u nedostatku krupnog pijeska metoda isprekidane granulometrije. Sastav zrna - promjeri čestica i njihov točan omjer - moraju u potpunosti odgovarati specifikacijama.

Mješavina je odabrana na takav način da se krivulja nalazi u području između graničnih vrijednosti i ne uključuje lomove: potonje znači da postoji višak ili nedostatak neke frakcije.

Različite vrste asfalta mogu formirati okvirnu i bezramnu strukturu mineralne komponente. U prvom slučaju ima dovoljno drobljenog kamena da kamenje dođe u međusobni kontakt i u gotovom proizvodu formira jasno definiranu asfaltbetonsku strukturu. U drugom slučaju kamenje i zrnca grubog pijeska ne dolaze u kontakt. Donekle konvencionalna granica između dvije strukture je sadržaj drobljenog kamena u rasponu od 40-45%. Prilikom odabira treba uzeti u obzir ovu nijansu.
Maksimalnu čvrstoću jamči kuboidni ili tetraedarski drobljeni kamen. Ovaj kamen je najotporniji na habanje.
Hrapavost površine javlja 50–60% drobljenog kamena iz teško poliranih stijena ili pijeska iz njih. Takav kamen zadržava hrapavost prirodnog usitnjavanja, a to je važno za osiguranje otpornosti asfalta na smicanje.
Općenito, asfalt na bazi drobljenog pijeska je otporniji na smicanje od asfalta na bazi pijeska iz kamenoloma zbog glatka površina zadnji. Iz istih je razloga trajnost i otpornost materijala na bazi šljunka, posebice morskih, manja.
Pretjerano mljevenje mineralnog praha dovodi do povećanja poroznosti, a time i do potrošnje bitumena. I većina industrijskog otpada ima ovo svojstvo. Da bi se smanjio parametar, mineralni prah se aktivira - tretira se površinski aktivnim tvarima i bitumenom. Ova modifikacija ne samo da smanjuje sadržaj bitumena, već također povećava otpornost na vodu i smrzavanje.
Prilikom odabira bitumena treba se usredotočiti ne samo na njegovu apsolutnu viskoznost - što je veća, to je veća gustoća asfalta, već i na vremenske uvjete. Dakle, u sušnim područjima odabire se sastav koji osigurava minimalnu moguću poroznost. U hladnim smjesama, naprotiv, volumen bitumena se smanjuje za 10-15% kako bi se smanjila razina zgrušavanja.

Odabir sastava

Izborni postupak u opći pogled je isti:

procjena svojstava mineralnih sastojaka i bitumena. To se ne odnosi samo na apsolutne pokazatelje, već i na njihovu usklađenost s konačnim ciljem;
izračunajte omjer kamena, pijeska i praha tako da ovaj dio asfalta dobije najveću moguću gustoću;
Na kraju, izračunajte količinu bitumena: dovoljnu da osigurate potrebne materijale na temelju odabranih materijala tehnička svojstva gotov proizvod.

Prvo se provode teorijski proračuni, a zatim laboratorijski testovi. Prije svega se provjerava zaostala poroznost, a potom i usklađenost svih ostalih karakteristika s očekivanim. Proračuni i ispitivanja provode se dok se ne dobije smjesa koja u potpunosti zadovoljava specifikacije.

Kao i svaki kompleks građevinski materijal AB nema jednoznačne kvalitete - gustoću, specifičnu težinu, čvrstoću i tako dalje. Njegovi parametri određuju sastav i način pripreme.

Sljedeći obrazovni video će vam reći kako dizajnirati asfaltne betonske kompozicije u SAD-u:

U Rusiji je najrasprostranjeniji odabir sastava mineralnog dijela asfaltbetonskih smjesa temeljen na graničnim krivuljama sastava zrna. Mješavina drobljenog kamena, pijeska i mineralnog praha bira se na način da se krivulja sastava zrna nalazi u području ograničenom graničnim krivuljama i bude što je moguće glatkija. Frakcijski sastav mineralne smjese izračunava se ovisno o sadržaju odabranih komponenti i njihovom zrnastom sastavu prema sljedećem odnosu:

j - broj komponente;

n je broj komponenti u smjesi;

Pri odabiru zrnastog sastava mješavine asfaltnog betona, posebno kod pijeska iz sitnog drobljenja, potrebno je voditi računa o zrncima sadržanim u mineralnom materijalu manjih od 0,071 mm, koja se pri zagrijavanju u bubnju za sušenje ispuhuju i taložiti u sustavu za sakupljanje prašine.

Te se čestice prašine mogu ili ukloniti iz smjese ili u nju dozirati postrojenje za miješanje zajedno s mineralnim puderom. Postupak korištenja sakupljača prašine određen je tehnološkim propisima za pripremu asfaltbetonskih mješavina, uzimajući u obzir kvalitetu materijala i karakteristike postrojenja za miješanje asfalta.

Zatim, u skladu s GOST 12801-98, određuje se prosječna i stvarna gustoća asfaltnog betona i mineralnog dijela i na temelju njihovih vrijednosti izračunava se zaostala poroznost i poroznost mineralnog dijela. Ako rezidualna poroznost ne odgovara standardiziranoj vrijednosti, tada se novi sadržaj bitumena B (težinski %) izračunava prema sljedećem odnosu:

S izračunatom količinom bitumena ponovno se priprema smjesa, iz nje se formiraju uzorci i ponovno određuje zaostala poroznost asfaltbetona. Ako odgovara potrebnoj, tada se izračunata količina bitumena uzima kao osnova. U suprotnom se ponavlja postupak odabira udjela bitumena temeljen na aproksimaciji standardiziranog volumena pora u zbijenom asfaltnom betonu.

Standardnom metodom zbijanja formira se niz uzoraka iz asfaltne mješavine sa zadanim sadržajem bitumena i određuje se cijeli niz fizičkih i mehaničkih svojstava, kako je predviđeno GOST 9128-97. Ako asfaltni beton ne zadovoljava zahtjeve standarda za bilo koji pokazatelj, tada se mijenja sastav smjese.

Ako je koeficijent unutarnjeg trenja nedovoljan, treba povećati sadržaj krupnih frakcija drobljenog kamena ili drobljenih zrna u pjeskovitom dijelu smjese.

Ako su smična adhezija i tlačna čvrstoća na 50°C niske, potrebno je povećati sadržaj mineralnog praha (unutar prihvatljivih granica) ili koristiti viskozniji bitumen. Kod visokih vrijednosti čvrstoće na 0°C preporuča se smanjiti sadržaj mineralnog praha, smanjiti viskoznost bitumena, koristiti polimer-bitumensko vezivo ili koristiti aditive za plastificiranje.

Ako je vodonepropusnost asfaltbetona nedovoljna, preporučljivo je povećati udio mineralnog praha ili bitumena, ali u granicama koje osiguravaju potrebne vrijednosti zaostale poroznosti i poroznosti mineralnog dijela. Za povećanje otpornosti na vodu učinkovito je koristiti površinski aktivne tvari (tenzide), aktivatore i aktivirane mineralne prahove. Odabir sastava mješavine asfaltnog betona smatra se dovršenim ako svi pokazatelji fizikalnih i mehaničkih svojstava dobiveni tijekom ispitivanja uzoraka asfaltnog betona zadovoljavaju zahtjeve norme. Međutim, unutar standardne zahtjeve za asfaltbeton preporuča se optimizirati sastav mješavine u smjeru povećanja operativna svojstva i trajnost izvedenog konstruktivnog sloja kolnika.

Optimizacija sastava smjese namijenjene uređaju gornje slojeve cestovnih površina, donedavno se povezivalo s povećanjem gustoće asfaltnog betona. S tim u vezi, u cestogradnji su razvijene tri metode koje se koriste pri izboru zrnastog sastava gustih smjesa. Izvorno su se zvali:

- eksperimentalna (njemačka) metoda izbora gustih smjesa, koja se sastoji u postupnom punjenju jednog materijala drugim;
- metoda krivulje, koja se temelji na izboru sastava zrna koji se približava unaprijed određenim matematički “idealnim” krivuljama gustih smjesa;
- Američka metoda standardnih smjesa, bazirana na provjerenim sastavima smjesa od specifičnih materijala.

Ove su metode predložene prije otprilike 100 godina i dalje su razvijane.

Bit eksperimentalne metode odabira gustih smjesa je postupno ispunjavanje pora jednog materijala s većim zrnima drugim sitnijim mineralnim materijalom. U praksi se odabir smjese provodi sljedećim redoslijedom.

Na 100 težinskih dijelova prvog materijala dodajte uzastopno 10, 20, 30 itd. težinskih dijelova drugog, određujući nakon miješanja i zbijanja prosječnu gustoću i birajući smjesu s minimalnim brojem šupljina u zbijenom stanju. .

Ako je potrebno izraditi mješavinu od tri komponente, tada se u gušću smjesu od dva materijala dodaje treći materijal u postupno povećavajućim obrocima i također se bira najgušća smjesa. Iako je ovaj izbor guste mineralne konstrukcije zahtjevan i ne uzima u obzir utjecaj sadržaja tekuće faze i svojstava bitumena na zbijanje smjese, ipak se još uvijek koristi u eksperimentalnim istraživanjima.

Osim toga, eksperimentalna metoda za odabir gustih mješavina korištena je kao temelj proračunskih metoda za pripremu gustih betonskih mješavina iz sipkih materijala različitih veličina i dalje je razvijena u metodama eksperimentalnog planiranja. Načelo sekvencijalnog ispunjavanja šupljina koristi se u metodologiji za projektiranje optimalnih sastava asfaltnog betona za ceste, koji koriste drobljeni kamen, šljunak i pijesak bilo koje granulometrije.

Prema autorima rada, predložena računska i eksperimentalna metodologija omogućuje optimalnu kontrolu strukture, sastava, svojstava i cijene asfaltnog betona. Sljedeći se koriste kao promjenjivi strukturni kontrolni parametri:

- koeficijenti odvajanja zrna drobljenog kamena, šljunka i pijeska;
- volumna koncentracija mineralnog praha u asfaltnom vezivu;
- kriterij optimalnog sastava, izražen minimalnim ukupnim troškom komponenti po jedinici proizvodnje.

Na temelju principa sekvencijalnog ispunjavanja šupljina u drobljeniku, pijesku i mineralnom prahu izračunat je okvirni sastav mješavine za asfaltbeton visoke gustoće na bazi tekućeg bitumena.

Sadržaj komponenata u smjesi izračunat je na temelju rezultata unaprijed utvrđenih vrijednosti stvarne i nasipne gustoće mineralnih materijala. Konačni sastav eksperimentalno je dorađen zajedničkim variranjem sadržaja svih komponenti smjese metodom matematičkog planiranja simpleks pokusa. Optimalnim se smatra sastav mješavine koji osigurava minimalnu poroznost mineralne jezgre asfaltbetona.

Druga metoda odabira zrnastog sastava asfaltbetona temelji se na izboru gustih mineralnih smjesa čiji se zrnasti sastav približava idealnim krivuljama Fullera, Grafa, Hermana, Bolomeya, Talbot-Richarda, Kitt-Peffa i drugih autora. U većini slučajeva te se krivulje prikazuju kao potencne ovisnosti potrebnog sadržaja zrna u smjesi o njihovoj veličini. Na primjer, Fullerova krivulja raspodjele veličine čestica guste smjese dana je sljedećom jednadžbom:

D je najveća veličina zrna u smjesi, mm.

Za standardizaciju zrnastog sastava mješavine asfaltnog betona, u suvremenoj američkoj metodi projektiranja "Superpave", također su usvojene granulometrijske krivulje maksimalne gustoće, koje odgovaraju potencnom zakonu s eksponentom od 0,45.

Štoviše, osim kontrolnih točaka koje ograničavaju raspon zrnatosti, postoji i interna zona ograničenja, koja se nalazi duž granulometrijske krivulje maksimalne gustoće u intervalu između zrna veličine 2,36 i 0,3 mm. Vjeruje se da mješavine s raspodjelom veličine zrna koje se protežu duž granične zone mogu imati problema sa zbijanjem i smičnom stabilnošću, budući da su osjetljivije na sadržaj bitumena i postaju plastične kada se slučajno predozira organskim vezivom.

Treba napomenuti da je GOST 9128-76 također propisao za krivulje sastava zrna gustih smjesa restriktivnu zonu koja se nalazi između graničnih krivulja kontinuirane i diskontinuirane granulometrije. Na sl. 1 ovo područje je zasjenjeno.

Riža. 1. - Sastav zrna sitnozrnatog mineralnog dijela:

Međutim, 1986. godine, kada je standard ponovno izdan, ovo je ograničenje poništeno kao nevažno. Štoviše, u radovima lenjingradske podružnice Soyuzdornia (A.O. Sal) pokazano je da su takozvani "polu-diskontinuirani" sastavi smjesa koje prolaze kroz zasjenjenu zonu u nekim slučajevima poželjniji od kontinuiranih zbog manje poroznosti smjese. mineralni dio asfaltbetona, a isprekidani - zbog veće otpornosti na raslojavanje.

Osnova domaće metode za konstrukciju krivulja granulometrijskog sastava gustih smjesa bila je dobro poznata istraživanja V.V. Okhotin, u kojem je pokazano da se najgušća smjesa može dobiti pod uvjetom da se promjer čestica koje čine materijal smanji u omjeru 1:16, a njihova težina iznosi - kao 1:0,43. Međutim, s obzirom na tendenciju segregacije smjesa formuliranih s ovim omjerom grubih i finih frakcija, predloženo je dodavanje međufrakcija. Istodobno, težina frakcije s 16 puta manjim promjerom neće se uopće promijeniti ako ispunite praznine ne samo s tim frakcijama, već, na primjer, s frakcijama s 4 puta manjim promjerom zrna.

Ako je kod punjenja frakcijama s 16 puta manjim promjerom zrna njihov težinski udio bio jednak 0,43, tada bi pri punjenju frakcijama s 4 puta manjim promjerom zrna njihov sadržaj trebao biti jednak k = 0,67. Ako uvedete drugu međufrakciju s promjerom koji se smanjuje za 2 puta, tada bi omjer frakcija trebao biti k = 0,81. Dakle, težinski broj razlomaka, koji će se uvijek smanjivati za isti iznos, može se matematički izraziti kao niz geometrijske progresije:

Y1 - količina prve frakcije;

k - koeficijent otjecanja;

n je broj frakcija u smjesi.

Iz rezultirajuće progresije izvodi se kvantitativna vrijednost prve frakcije:

Stoga se koeficijent otjecanja obično naziva težinski omjer frakcija čije su veličine čestica u odnosu 1:2, tj. kao omjer najbližih veličina ćelija u standardnom skupu sita.

Iako su teoretski najgušće smjese izračunate pomoću koeficijenta otjecanja od 0,81, u praksi su se smjese s diskontinuiranim sastavom zrna pokazale gušćima.

To se objašnjava činjenicom da prikazani teorijski proračuni za pripremu gustih smjesa na temelju koeficijenta otjecanja ne uzimaju u obzir odvajanje velikih zrna materijala od manjih zrna. S tim u vezi, P.V. Saharov je primijetio da se pozitivni rezultati u smislu povećanja gustoće smjese postižu samo postupnim (isprekidanim) odabirom frakcija.

Ako je omjer veličina miješanih frakcija manji od 1:2 ili 1:3, tada male čestice ne ispunjavaju prazninu između velikih zrna, već ih guraju.

Krivulje granulometrijskog sastava mineralnog dijela asfaltnog betona s različitim koeficijentima otjecanja prikazane su na sl. 2.

Riža. 2. - Granulometrijski sastav mineralnog dijela asfaltbetonskih mješavina s različitim koeficijentima otjecanja:

Kasnije je razjašnjen omjer promjera čestica susjednih frakcija, isključujući odvajanje velikih zrna u višefrakcijskoj mineralnoj smjesi. Prema P.I. Bozhenov, kako bi se isključilo odvajanje velikih zrna od malih, omjer promjera fine frakcije i promjera velike frakcije ne smije biti veći od 0,225 (tj. Kao 1: 4,44). Uzimajući u obzir sastave mineralnih smjesa ispitane u praksi, N.N. Ivanov je predložio korištenje granulometrijskih krivulja sastava s koeficijentom otjecanja u rasponu od 0,65 do 0,90 za odabir smjesa.

Granulometrijski sastavi gustih asfaltbetonskih smjesa, usmjereni na obradivost, standardizirani su u SSSR-u od 1932. do 1967. godine. Sukladno tim normama, asfaltne betonske mješavine sadržavale su ograničenu količinu drobljenog kamena (26-45%) i povećanu količinu mineralnog praha (8-23%). Iskustva s primjenom ovakvih smjesa pokazala su da se u premazima stvaraju valovi, posmične i druge plastične deformacije, osobito na cestama s gustim i intenzivnim prometom. U isto vrijeme, hrapavost površine premaza također je bila nedovoljna da osigura visoko prianjanje na kotače automobila, na temelju uvjeta sigurnosti prometa.

Temeljne promjene standarda za asfaltne betonske smjese napravljene su 1967. GOST 9128-67 uključivao je nove sastave mješavina za okvirni asfaltni beton s visokim udjelom drobljenog kamena (do 65%), koji se počeo uključivati u cestovne projekte s velikim prometom. intenzitet. Smanjena je i količina mineralnog praha i bitumena u asfaltbetonskim mješavinama, što je opravdano potrebom prelaska s plastičnih na čvršće mješavine.

Sastav mineralnog dijela mnogih mješavina drobljenog kamena izračunat je pomoću jednadžbe kubične parabole vezane za četiri kontrolne veličine zrna: 20; 5; 1,25 i 0,071 mm.

Pri istraživanju i implementaciji okvirnog asfaltnog betona veliki značaj dano je za povećanje hrapavosti premaza. Metode izgradnje asfaltnih betonskih kolnika s hrapavom površinom odražavaju se u preporukama razvijenim ranih 60-ih godina prošlog stoljeća, a prvobitno su primijenjene u objektima Glavdorstroy Ministarstva prometa SSSR-a. Prema developerima, stvaranju hrapavosti trebalo je prethoditi formiranje prostornog okvira u asfaltnom betonu. U praksi se to postiglo smanjenjem količine mineralnog praha u smjesi, povećanjem udjela krupnih drobljenih zrna i potpunim zbijanjem mješavine, pri čemu zrna drobljenog kamena i krupnih frakcija pijeska dolaze u međusobni kontakt. Osigurana je proizvodnja asfaltnog betona s okvirnom konstrukcijom i hrapavom površinom sa sadržajem 50-65% masenih zrnaca većih od 5 (3) mm. u sitnozrnatim smjesama tipa A i 33-55% zrna je veće od 1,25 mm. u mješavinama pijeska tipa G s ograničenim sadržajem mineralnog praha (4-8% u smjesama sitnog zrna i 8-14% u mješavinama pijeska).

Preporuke za osiguranje posmične otpornosti asfaltbetonskih kolnika kao rezultat uporabe okvirnog asfaltbetona povećanjem unutarnjeg trenja mineralne konstrukcije prisutne su iu stranim publikacijama.

Na primjer, cestovne tvrtke iz Velike Britanije, pri izradi asfaltbetonskih kolnika u tropskim i suptropskim zemljama, posebno koriste sastave zrna odabrane prema jednadžbi kubične parabole.

Stabilnost premaza izrađenih od takvih smjesa osigurava se uglavnom kao rezultat mehaničkog uklinjavanja čestica uglatog oblika, koje moraju biti ili izdržljivi drobljeni kamen ili drobljeni šljunak. U takvim smjesama nije dopuštena uporaba nedrobljenog šljunka.

Otpornost premaza na posmične deformacije može se povećati povećanjem veličine drobljenog kamena. Američka norma ASTM D 3515-96 predviđala je asfaltne mješavine diferencirane u devet stupnjeva ovisno o maksimalnoj veličini zrna od 1,18 do 50 mm.

Što je viši stupanj, to je krupniji drobljeni kamen i manji sadržaj mineralnog praha u smjesi. Krivulje sastava zrna, konstruirane duž kubične parabole, daju, prilikom zbijanja premaza, kruti okvir od velikih zrna, koji pruža glavnu otpornost na transportna opterećenja.

U većini slučajeva, mineralni dio mješavine asfaltnog betona odabire se od krupnozrnatih, srednjezrnatih i sitnozrnatih komponenti. Ako se stvarna gustoća sastavnih mineralnih materijala značajno razlikuje jedna od druge, tada se preporuča izračunati njihov sadržaj u smjesi prema volumenu.

Zrnasti sastavi mineralnog dijela asfaltbetonskih mješavina, ispitani u praksi, standardizirani su u svim tehnički razvijenim zemljama s obzirom na njihovo područje primjene. Ove su kompozicije, u pravilu, međusobno usklađene.

Općenito je prihvaćeno da je najrazvijeniji element u projektiranju sastava asfaltbetona odabir granulometrijskog sastava mineralnog dijela prema krivuljama optimalne gustoće ili prema principu sekvencijalnog ispunjavanja pora. Složenija je situacija s izborom bitumenskog veziva potrebne kvalitete i s opravdanjem njegovog optimalnog sadržaja u smjesi. Još uvijek ne postoji konsenzus o pouzdanosti proračunskih metoda za određivanje sadržaja bitumena u mješavini asfaltnog betona.

Postojeće eksperimentalne metode za odabir sadržaja veziva predlažu različite metode izrada i ispitivanje uzoraka asfaltnog betona u laboratoriju i, što je najvažnije, ne omogućuju pouzdano predviđanje trajnosti i eksploatacijskog stanja cestovnih površina ovisno o uvjetima rada.

P.V. Saharov je predložio projektiranje sastava asfaltnog betona na temelju unaprijed odabranog sastava asfaltnog veziva. Kvantitativni omjer bitumena i mineralnog praha u asfaltnom vezivu odabran je eksperimentalno ovisno o brzini plastične deformacije (vodootpornom metodom) i vlačnoj čvrstoći osmodijelnih uzoraka. Također je uzeta u obzir toplinska stabilnost asfaltnog veziva usporedbom pokazatelja čvrstoće na temperaturama od 30, 15 i 0°C. Na temelju eksperimentalnih podataka, preporučeno je pridržavati se masenog omjera bitumena i mineralnog praha (B/MP) u rasponu od 0,5 do 0,2.

Kao rezultat toga, sastavi asfaltnog betona karakteriziraju povećani sadržaj mineralnog praha. U daljnjim studijama I.A. Rybiev je pokazao da racionalne vrijednosti B/MP mogu biti jednake 0,8 pa čak i više. Na temelju zakona čvrstoće optimalnih konstrukcija (pravilo poravnanja) preporučena je metoda proračuna sastava asfaltnog betona prema zadanim uvjetima rada kolničke površine. Konstatirano je da se optimalna struktura asfaltbetona postiže prevođenjem bitumena u filmsko stanje.

Istodobno je pokazano da optimalan sadržaj bitumena u mješavini ne ovisi samo o kvantitativnom i kvalitativnom omjeru komponenti, već io tehnološkim čimbenicima i načinima zbijanja.

Stoga je znanstveno utemeljenje potrebnih pokazatelja učinkovitosti asfaltnog betona i racionalnih metoda za njihovo postizanje i dalje glavni zadatak povezan s povećanjem trajnosti cestovnih površina.

Postoji nekoliko proračunskih metoda za određivanje sadržaja bitumena u asfaltbetonskoj smjesi, kako prema debljini bitumenskog filma na površini mineralnih zrna tako i prema broju šupljina u zbijenoj mineralnoj smjesi.

Prvi pokušaji njihove uporabe u projektiranju asfaltbetonskih smjesa često su završavali neuspjehom, što je zahtijevalo poboljšanje proračunskih metoda za određivanje sadržaja bitumena u smjesi. N.N. Ivanov je predložio da se uzme u obzir bolja zbijenost vruće mješavine asfaltnog betona i određena rezerva za toplinsko širenje bitumena, ako se proračun sadržaja bitumena provodi na temelju poroznosti zbijene mineralne smjese:

B - količina bitumena,%;

P - poroznost zbijene mineralne smjese, %;

c6 - prava gustoća bitumena, g / cm. kubični;

sa - prosječna gustoća zbijena suha smjesa, g/cm. kubični;

0,85 je koeficijent smanjenja količine bitumena zbog boljeg zbijanja smjese s bitumenom i koeficijent ekspanzije bitumena koji se uzima jednak 0,0017.

Treba napomenuti da se proračuni volumetrijskog sadržaja komponenata u zbijenom asfalt-betonu, uključujući volumen zračnih pora ili rezidualne poroznosti, izvode u bilo kojoj metodi projektiranja u obliku fazne normalizacije volumena. Kao primjer na Sl. Na slici 3 prikazan je volumenski sastav asfaltbetona tipa A u obliku kružnog dijagrama.

Riža. 3. - Normalizacija volumena faza u asfalt betonu:

Prema ovom dijagramu sadržaj bitumena (% volumni) jednak je razlici između poroznosti mineralne matrice i zaostale poroznosti zbijenog asfaltbetona. Tako je M. Durieu preporučio metodu za izračunavanje sadržaja bitumena u vrućoj mješavini asfaltnog betona na temelju modula zasićenja. Modul zasićenja asfalt betona vezivo je utvrđen na temelju eksperimentalnih i proizvodnih podataka i karakterizira postotak veziva u mineralnoj smjesi koja ima specifičnu površinu od 1 m2/kg.

Ova metodologija je usvojena za određivanje minimalnog sadržaja bitumenskog veziva ovisno o sastavu zrna mineralnog dijela u metodi projektiranja asfaltne mješavine LCPC. razvijen od strane Centralnog laboratorija za mostove i ceste Francuske. Maseni udio bitumena ovom metodom određuje se formulom:

k je modul zasićenja asfaltnog betona vezivom.

S - djelomični ostatak na situ s rupama veličine 0,315 mm, %;
s - djelomični ostatak na situ s rupama veličine 0,08 mm, %;

Metoda izračuna sadržaja bitumena na temelju debljine bitumenskog filma značajno je poboljšana od strane I.V. Koroljov. Na temelju eksperimentalnih podataka razlikovao je specifičnu površinu zrna standardnih frakcija ovisno o prirodi stijene. Utjecaj prirode kamenog materijala, veličine zrna i viskoznosti bitumena na optimalna debljina bitumenski film u smjesi asfaltnog betona.

Sljedeći korak je diferencirana procjena bitumenskog kapaciteta mineralnih čestica manjih od 0,071 mm. Kao rezultat statističke prognoze sastava zrna mineralnog praha i kapaciteta bitumena frakcija veličine od 1 do 71 mikrona, u MADI (GTU) razvijena je metodologija koja omogućuje dobivanje izračunatih podataka koji se na zadovoljavajući način podudaraju s eksperimentalni sadržaj bitumena u mješavini asfaltnog betona.

Drugi pristup određivanju sadržaja bitumena u asfaltnom betonu temelji se na odnosu između poroznosti mineralne matrice i sastava zrna mineralnog dijela. Na temelju proučavanja eksperimentalnih mješavina čestica različitih veličina, japanski stručnjaci predložili su matematički model poroznosti mineralne matrice (VMA). Vrijednosti koeficijenata utvrđene korelacijske ovisnosti određene su za drobljeno-mastiks asfaltbeton, koji je zbijen u rotacijskom kompaktoru (giratoru) pri 300 okretaja kalupa. U radu je predložen algoritam za izračun sadržaja bitumena koji se temelji na korelaciji karakteristika pora asfaltnog betona sa zrnastim sastavom mješavine. Na temelju rezultata obrade niza podataka dobivenih ispitivanjem različitih tipova gustog asfaltnog betona utvrđene su sljedeće korelacijske ovisnosti za izračun optimalnog sadržaja bitumena:

K - parametar granulometrije.

Dcr - minimalna veličina zrna grube frakcije, čija finija zrna sadrže 69,1% težine smjese, mm;

D0 je veličina zrna srednje frakcije, manja od koje sadrži 38,1% težine smjese, mm;

Dfine je najveća veličina zrna fine frakcije, čija sitnija sadrži 19,1% težine smjese, mm.

No, u svakom slučaju izračunate doze bitumena potrebno je prilagoditi pri pripremi kontrolnih šarža ovisno o rezultatima ispitivanja kalupljenih uzoraka asfaltbetona.

Pri odabiru sastava asfaltbetonskih mješavina treba uzeti u obzir sljedeću tvrdnju prof. N.N. Ivanova: “Ne smije se uzimati više bitumena nego što je određeno dobivanjem dovoljno čvrste i postojane smjese, ali bitumena treba uzimati što je moguće više, a ni u kojem slučaju što manje.” Eksperimentalne metode odabira asfaltbetonskih mješavina obično uključuju pripremu standardnih uzoraka na zadane načine brtve i ispitivanje istih u laboratorijskim uvjetima. Za svaku su metodu razvijeni odgovarajući kriteriji koji, u jednom ili drugom stupnju, uspostavljaju odnos između rezultata laboratorijske pretrage zbijeni uzorci i karakteristike izvedbe asfalt beton u radnim uvjetima.

U većini slučajeva ti su kriteriji definirani i standardizirani nacionalnim normama za asfaltbeton.

Uobičajene su sljedeće sheme mehaničkog ispitivanja uzoraka asfaltnog betona, prikazane na sl. 4.

Riža. 4. - Sheme za ispitivanje cilindričnih uzoraka pri projektiranju sastava asfaltnog betona:

a - prema Duriezu;

b - prema Marshallu;

c - prema Khvimu;

g - prema Hubbard-Fieldu.

Analiza različitih eksperimentalnih metoda za projektiranje sastava asfaltnog betona ukazuje na sličnosti u pristupima određivanju formulacije i razlike kako u metodama ispitivanja uzoraka tako iu kriterijima za ocjenjivana svojstva.

Sličnost metoda za projektiranje mješavine asfaltnog betona temelji se na odabiru takvog volumetrijskog omjera komponenti koji osigurava navedene vrijednosti zaostale poroznosti i standardizirane pokazatelje mehaničkih svojstava asfaltnog betona.

U Rusiji se pri projektiranju asfaltnog betona ispituju standardni cilindrični uzorci na jednoosnu kompresiju (prema Duriezovoj shemi), koji se oblikuju u laboratoriju prema GOST 12801-98, ovisno o sadržaju drobljenog kamena u smjesi, bilo s statičko opterećenje od 40 MPa, ili vibracijom uz naknadno dodatno zbijanje s opterećenjem od 20 MPa. U inozemnoj praksi najraširenija metoda za projektiranje asfaltbetonskih mješavina je Marshallova metoda.

U SAD-u su se donedavno koristile metode projektiranja asfaltbetonskih mješavina prema Marshallu, Hubbard-Fieldu i Hvimu. ali u U zadnje vrijeme Brojne države uvode sustav dizajna Superpave.

Pri razvoju novih metoda za projektiranje asfaltbetonskih smjesa u inozemstvu, velika se pažnja posvetila poboljšanju metoda za zbijanje uzoraka. Trenutno, pri projektiranju Marshallovih smjesa, predviđene su tri razine zbijanja uzorka: 35, 50 i 75 udaraca sa svake strane, redom, za stanja pluća, promet srednjih i teških vozila. Inženjerski korpus vojske Sjedinjenih Američkih Država, kroz opsežna istraživanja, poboljšao je Marshallovo testiranje i proširio ga na dizajn mješavina za pločnike aerodroma.

Projektiranje mješavine asfaltnog betona Marshall metodom pretpostavlja da:

- prethodno je utvrđena usklađenost polaznih mineralnih materijala i bitumena sa zahtjevima tehničke specifikacije;
- granulometrijski sastav mješavine mineralnih materijala je odabran tako da zadovolji projektne zahtjeve;
- definirane vrijednosti prava gustoća viskoznog bitumena i mineralnih materijala korištenjem odgovarajućih ispitnih metoda;
- dovoljna količina kamenog materijala se osuši i podijeli na frakcije za pripremu laboratorijskih šarži mješavina s različitim sadržajem veziva.

Za Marshallova ispitivanja izrađuju se standardni cilindrični uzorci visine 6,35 cm i promjera 10,2 cm i zbijaju udarcima padajućeg utega. Smjese se pripremaju s različitim sadržajem bitumena, obično se međusobno razlikuju za 0,5%. Preporuča se pripremiti najmanje dvije mješavine s udjelom bitumena iznad "optimalne" vrijednosti i dvije mješavine s udjelom bitumena ispod "optimalne" vrijednosti.

Za točnije određivanje sadržaja bitumena za laboratorijsko ispitivanje, preporuča se prvo utvrditi približan "optimalan" sadržaj bitumena.

Pod "optimalnim" mislimo na sadržaj bitumena u smjesi koji osigurava maksimalnu Marshallovu stabilnost lijevanih uzoraka. Otprilike za odabir trebate imati 22 južno kamenih materijala i oko 4 litre. bitumen

Rezultati ispitivanja asfaltnog betona Marshall metodom prikazani su na slici. 5.

Na temelju rezultata ispitivanja uzoraka asfaltbetona Marshall-ovom metodom obično se dolazi do sljedećih zaključaka:

- Vrijednost stabilnosti raste s povećanjem sadržaja veziva do određenog maksimuma, nakon čega vrijednost stabilnosti opada;
- Vrijednost uvjetne plastičnosti asfaltbetona raste s povećanjem sadržaja veziva;
- Krivulja gustoće prema sadržaju bitumena slična je krivulji stabilnosti, ali se njen maksimum češće opaža pri nešto većem sadržaju bitumena;
- Preostala poroznost asfaltbetona opada s povećanjem sadržaja bitumena, približavajući se asimptotski minimalnoj vrijednosti;
- Postotak pora ispunjenih bitumenom raste s povećanjem sadržaja bitumena.

Riža. 5. - Rezultati (a,b,c,d) ispitivanja asfaltnog betona Marshall metodom:

Preporuča se da se optimalni sadržaj bitumena odredi kao prosjek četiriju vrijednosti utvrđenih prema grafikonima za odgovarajuće projektne zahtjeve. Asfaltnobetonska mješavina s optimalnim sadržajem bitumena mora ispunjavati sve zahtjeve navedene u tehničkim specifikacijama. Pri konačnom izboru sastava asfaltbetonske mješavine mogu se uzeti u obzir i tehnički i ekonomski pokazatelji. Obično se preporuča odabrati smjesu koja ima najveću Marshallovu stabilnost.

Međutim, treba imati na umu da su smjese s pretjerano visokim vrijednostima stabilnosti Marshall-a i niskom duktilnošću nepoželjne, budući da će premazi iz takvih smjesa biti pretjerano kruti i mogu popucati kada ih voze teška vozila, osobito sa slabim bazama i velikim deformacijama premaz. Često u Zapadna Europa a u SAD-u je kritizirana Marshallova metoda projektiranja asfaltbetonskih smjesa. Napominje se da Marshallova udarna zbijenost uzoraka ne modelira zbijenost smjese u kolniku, a Marshallova stabilnost ne omogućuje zadovoljavajuću ocjenu posmične čvrstoće asfaltnog betona.

Također se kritizira metoda Khvim, čiji nedostaci uključuju prilično glomaznu i skupu opremu za testiranje.

Osim toga, neki važni volumetrijski metrički parametri asfaltnog betona koji se odnose na njegovu trajnost nisu ispravno prikazani u ovoj metodi. Prema američkim inženjerima, metoda Hvim za odabir sadržaja bitumena je subjektivna i može dovesti do krhkosti asfaltnog betona zbog imenovanja niskog sadržaja veziva u smjesi.

Metoda LCPC (Francuska) temelji se na činjenici da vrući asfalt mora biti projektiran i zbijen tijekom izgradnje do maksimalne gustoće.

Stoga su provedena posebna istraživanja izračunatog rada zbijanja, koji je određen kao 16 prolaza valjka s pneumatskim gumama, s osovinskim opterećenjem od 3 tf pri tlaku u gumama od 6 bara. Na laboratorijskom stolu u punom razmjeru pri zbijanju vruće asfaltne betonske smjese, to je potkrijepljeno standardne debljine sloj jednak 5 maksimalnih veličina mineralnih zrnaca. Za odgovarajuće zbijanje laboratorijskih uzoraka kut rotacije na laboratorijskom kompaktoru (giratoru) standardiziran je na 1°, a vertikalni pritisak na zbijenu smjesu iznosio je 600 kPa. U tom slučaju, standardni broj okretaja žiratora trebao bi biti vrijednost jednaka debljini sloja zbijene smjese, izražena u milimetrima.

U američkoj metodi sustava projektiranja "Superpave" uobičajeno je zbijanje uzoraka iz asfalt-betonske smjese također u vrtaču, ali pod kutom rotacije od 1,25°. Rad na zbijanju uzoraka asfaltbetona normira se ovisno o proračunskoj vrijednosti ukupnog transportnog opterećenja kolnika za koji se smjesa projektira. Dijagram zbijanja uzoraka iz asfaltbetonske mješavine u rotacijskom uređaju za zbijanje prikazan je na sl. 6.

Riža. 6. - Shema zbijanja uzoraka iz asfaltbetonske mješavine u rotacijskom uređaju za zbijanje:

Metoda projektiranja asfaltne mješavine MTQ (Ministarstvo prometa Quebeca, Kanada) prihvaća Superpave rotacijski kompaktor umjesto LCPC gyratora. Izračunati broj okretaja tijekom zbijanja prihvaća se za smjese s maksimalnom veličinom zrna od 10 mm. jednak 80, a za smjese s veličinom čestica 14 mm. - 100 okretaja rotacije. Procijenjeni sadržaj zračnih šupljina u uzorku trebao bi biti u rasponu od 4 do 7%. Nominalni volumen pora je obično 5%. Efektivni volumen bitumena utvrđuje se za svaku vrstu mješavine, kao u LCPC metodi.

Značajno je da su pri projektiranju asfaltbetonskih mješavina od istih materijala metodom Marshall, metodom LCPC (Francuska), metodom Superpave design system (SAD) i metodom MTQ (Kanada) dobiveni približno isti rezultati.

Iako svaka od četiri uključene metode raznim uvjetima uzorci pečata:

- Marshall - 75 udaraca s obje strane;
- “Superpave” - 100 okretaja rotacije u žiratoru pod kutom od 1,25°;
- MTQ - 80 okretaja rotacije u giratoru pod kutom od 1,25°;
- LCPC - 60 okretaja rotacije efektivnog kompaktora pod kutom od 1°C, dobiveni su sasvim usporedivi rezultati za optimalan sadržaj bitumena.

Stoga su autori rada došli do zaključka da nije važno imati „ispravnu“ metodu zbijanja laboratorijskih uzoraka, već imati sustav utjecaja sile zbijanja na strukturu asfaltbetona u uzorku i na njegovu izvedbu u premazu.

Treba napomenuti da rotacijske metode zbijanja uzoraka asfaltnog betona također nisu bez nedostataka. Uočena je zamjetna abrazija kamenog materijala tijekom zbijanja vruće asfaltbetonske mješavine u žiratoru.

Stoga, u slučaju korištenja kamenih materijala karakteriziranih trošenjem u bubnju u Los Angelesu većim od 30%, normalizirani broj okretaja kompaktora mješavine pri dobivanju uzoraka drobljenog kamena-mastiks asfalt betona postavljen je na 75 umjesto 100.

Proračun se sastoji od odabira racionalnog omjera između materijala koji čine mješavinu asfaltnog betona.

Metoda izračuna pomoću krivulja gustih smjesa postala je široko rasprostranjena. Najveća čvrstoća asfaltbetona postiže se maksimalnom gustoćom mineralne jezgre, optimalnom količinom bitumena i mineralnog praha.

Između sastava zrna mineralni materijal i gustoća postoji izravan odnos. Optimalni sastavi bit će oni koji sadrže zrna različitih veličina, čiji su promjeri prepolovljeni.

Gdje d 1 - najveći promjer zrna, postavljen ovisno o vrsti smjese;

d 2 - najmanji promjer zrna koji odgovara frakciji prašine i mineralnog praha (0,004...0,005 mm).

Veličine zrna prema prethodnoj razini

(6.6.2)

Broj veličina određen je formulom

(6.6.3)

Broj frakcija P jedan manje od broja veličina T

(6.6.4)

Omjer mase susjednih frakcija

(6.6.5)

Gdje DO- koeficijent izlaza.

Vrijednost koja pokazuje koliko je puta količina sljedeće frakcije manja od prethodne naziva se koeficijent izlaza. Najgušća smjesa dobiva se s koeficijentom otjecanja od 0,8, ali je takvu smjesu teško odabrati, stoga, prema sugestiji N.N. Ivanova, koeficijent izbjegavanja DO prihvaćeno od 0,7 do 0,9.

Poznavajući veličinu frakcija, njihov broj i prihvaćeni koeficijent otjecanja (na primjer, 0,7), sastavljaju se jednadžbe sljedećeg oblika:

Zbroj svih frakcija (težinski) jednak je 100%, to jest:

na 1 + na 1 Do + na 1 Do 2 + na 1 Do 3 +...+ na 1 Do n -1 = 100 (6.6.6)

na 1 (1 + Do + Do 2 + Do 3 +... + Do n -1) = 100 (6.6.7)

Zbroj geometrijske progresije i, prema tome, količina prve frakcije u smjesi naznačena je u zagradama

(6.6.8)

Slično, određujemo postotak prve frakcije na 1, za koeficijent otjecanja Do= 0,9. Poznavajući količinu prvog razlomka na 1, lako prepoznati na 2 , na 3 i tako dalje.

Na temelju dobivenih podataka konstruiraju se granične krivulje koje odgovaraju prihvaćenim koeficijentima otjecanja. Kompozicije izračunate korištenjem koeficijenta otjecanja od 0,9 sadrže povećanu količinu mineralnog praha, a kada Do < 0,7 - уменьшенное количество минерального порошка.

Krivulja sastava zrna smjese koja se izračunava trebala bi se nalaziti između graničnih krivulja (slika 6.6.1).

Riža. 6.6.1. Sastav žitarica:
A - sitnozrnata asfaltbetonska smjesa s kontinuiranom granulometrijom tipova A, B, C; B - mineralni dio mješavina pijeska tipova D i D

Visoki pokazatelji učinkovitosti postižu se mješavinama s visokim udjelom drobljenog kamena i smanjenim udjelom mineralnog praha. Prednost treba dati smjesama s koeficijentom otjecanja od 0,70 ... 0,80.

Ako je nemoguće izračunati gustu mineralnu smjesu pomoću graničnih krivulja (odsutnost krupnozrnatih pijesaka i nemogućnost njihove zamjene sjemenom), potrebna gustoća može se odabrati prema principu isprekidane granulometrije. Smjese s diskontinuiranom granulometrijom su otpornije na smicanje zbog svog krutog okvira.

Za određivanje potrošnje bitumena formiraju se ispitni uzorci iz smjese s poznatim niskim sadržajem bitumena, zatim se određuje volumen šupljina u mineralnoj jezgri

(6.6.9)

Gdje g- zapreminska masa uzorka asfaltnog betona;

B pr- sadržaj bitumena u ispitnoj smjesi, %;

r m- prosječna gustoća mineralnog materijala:

(6.6.10)

Gdje g,y n , na mp- sadržaj drobljenog kamena, pijeska, mineralnog praha u % masenog udjela;

r,r str , r mp- gustoća drobljenog kamena, pijeska, mineralnog praha.

Formula za izračun za određivanje optimalnog sadržaja bitumena imat će oblik

(6.6.11)

Gdje r b- gustoća bitumena;

j- koeficijent popunjavanja šupljina mineralne smjese bitumenom, ovisno o navedenoj rezidualnoj poroznosti

Gdje Po- poroznost mineralne jezgre asfaltnog betona, % volumena;

P- specificirana zaostala poroznost asfaltbetona pri 20°C, % volumena.

Hladni asfaltni beton

Sastav hladnog asfaltnog betona može se izračunati po standardnim sastavima ili po metodologiji koja se koristi za proračun vrućih mješavina, uz obvezno ispitivanje fizikalno-mehaničkih svojstava u laboratoriju. Količina tekućeg bitumena smanjuje se za 10...15% u odnosu na optimum kako bi se smanjilo zgrudnjavanje.

Karakteristična značajka hladnog asfaltnog betona, koja ga razlikuje od vrućeg asfalta, je sposobnost da ostane u labavom stanju dugo vremena nakon pripreme. Ova sposobnost hladnih asfaltbetonskih smjesa objašnjava se prisutnošću tankog bitumenskog filma na mineralnim zrncima, zbog čega su mikrostrukturne veze u smjesi toliko slabe da mala sila dovodi do njihovog uništenja. Stoga se pripremljene smjese ne zgrudavaju pod utjecajem vlastite težine tijekom skladištenja u hrpama i transporta. Smjese ostaju dugo u rastresitom stanju (do 12 mjeseci). Relativno lako se mogu utovarivati u vozila i raznositi u tankom sloju pri izradi cestovnih površina.

Zrnasti sastavi hladnih asfaltbetonskih mješavina razlikuju se od sastava vrućih mješavina u smjeru većeg udjela mineralnog praha (do 20%) - čestica manjih od 0,071 mm i smanjenog udjela drobljenog kamena (do 50%). . Povećana količina mineralnog praha uzrokovana je upotrebom tekućeg bitumena, koji zahtijeva veću količinu praha za formiranje strukture, a kada je udio drobljenog kamena veći od 50%, pogoršavaju se uvjeti za stvaranje premaza. Najveća veličina zrna kod hladnog asfaltnog betona je 20 mm. Veći drobljeni kamen pogoršava uvjete za stvaranje premaza.

Kao krupna komponenta za hladni asfaltbeton koristi se drobljeni kamen dobiven drobljenjem stijena i metalurške troske. Ovi materijali moraju imati tlačnu čvrstoću od najmanje 80 MPa, a za asfaltni beton razreda II - najmanje 60 MPa.

Za pripremu hladnog asfaltnog betona koriste se isti mineralni prah i pijesak kao i za vruće mješavine.

Tekući bitumeni moraju imati unutarnju viskoznost što odgovara markama SG 70/130, MG 70/130. Viskoznost i klasa bitumena odabiru se uzimajući u obzir očekivani rok trajanja smjese u skladištima, temperaturu zraka tijekom skladištenja i uporabe, kao i kvalitetu mineralnih materijala. Hladne asfaltne betonske mješavine koriste se za izradu cestovnih površina s intenzitetom prometa do 2000 automobila dnevno.

Lijevani asfaltni beton

Lijevani asfaltni beton je posebno konstruirana mješavina drobljenog kamena, pijeska, mineralnog praha i viskoznog bitumena, pripremljena i ugrađena dok je vruća bez dodatnog zbijanja. Lijevani asfaltni beton razlikuje se od vrućeg asfaltnog betona po većem udjelu mineralnog praha i bitumena, tehnologiji izrade i načinu polaganja. Lijevani asfaltni beton se koristi kao kolnička površina na autocestama, na kolniku mostova, kao i za izradu podova u industrijske zgrade. Rad na popravci korištenjem lijevanih smjesa može se izvoditi pri temperaturama zraka do -10°C. Posebnost rada je potreba kontinuiranog miješanja lijevane smjese tijekom transporta do mjesta ugradnje.

Za pripremu lijevanog asfaltnog betona koristi se drobljeni kamen (veličine do 40 mm), prirodni ili drobljeni pijesak. Drobljeni kamen, sjeme i pijesak moraju biti visoke kvalitete, kao i za konvencionalni vruće taljivi asfaltbeton. Kao vezivo koristi se bitumen BND 40/60. U skladu s TU 400-24-158-89, lijevane smjese podijeljene su u pet vrsta (tablica 6.6.11).

Tablica 6.6.11

Klasifikacija smjesa lijevanog asfaltnog betona

Pozitivna svojstva lijevanog asfaltnog betona uključuju trajnost, niske troškove zbijanja i otpornost na vodu. Prilikom rekonstrukcije prometnice postojeći lijevani asfaltni kolnik može se ponovno upotrijebiti u cijelosti i gotovo bez potrebe za dodavanjem novih materijala.

Katran beton

Ovisno o viskoznosti katrana i temperaturi smjesa tijekom polaganja katranski beton se dijeli na topli i hladni. Po fizička i mehanička svojstva katranski beton je inferioran od asfaltnog betona, jer ima manju čvrstoću i otpornost na toplinu.

Prema vrsti kamenog materijala katranski beton se dijeli na drobljeni kamen, šljunak i pijesak. Za pripremu katranskog betona koriste se isti mineralni materijali kao i za asfaltni beton, zahtjevi za njih su slični. Katran cestovnog ugljena koristi se kao vezivo: za vrući katranski beton - D-6, za hladni katran - D-4 i D-5. Katrani se koriste kako industrijski proizvedeni tako i pripremljeni izravno u tvornici asfaltnog betona oksidacijom ili miješanjem pijeska s razrjeđivačem (antracensko ulje, katran ugljena, itd.).

Proračun sastava katranskog betona može se napraviti na isti način kao i asfaltni beton, s tim da glavnu pozornost treba posvetiti pažljivom odabiru količine katrana, budući da neznatno odstupanje njegovog sadržaja u smjesi značajno utječe na svojstva katrana. betonski.

Za pripremu vrućeg katranskog betona koriste se katrani s viskoznošću znatno nižom od viskoznosti bitumena za odgovarajuću vrstu asfaltnog betona. Smanjena viskoznost katrana uzrokuje slabljenje unutarnjih strukturnih veza, što se može kompenzirati povećanjem unutarnjeg trenja mineralnog dijela. Da biste to učinili potrebno je koristiti kamenih materijala sa zrncima uglatog oblika i hrapave površine, kao i zamjena dijela ili cijelog prirodnog pijeska sa zaobljenim zrncima sa sijanjem. Za pripremu smjesa katrana i betona možete koristiti drobljeni kamen od kiselijih stijena (kvarcni pješčenjaci, graniti bogati kvarcom itd.).

Gusti katranski beton se koristi za izradu površina na cestama II...IV kategorije. Zbog sanitarno-higijenskih uvjeta ugradnja završnih slojeva katran betonskih obloga dopuštena je samo izvan naseljenih mjesta. Pri izradi katranskih i betonskih mješavina moraju se poštivati posebni sigurnosni propisi.

Mješavina katrana i betona priprema se u tvornicama asfaltnog betona s prisilnim miješalicama. Zbog smanjene viskoznosti katrana, njegovo ovijanje zrnaca mineralnog materijala odvija se bolje nego kod upotrebe bitumena, što rezultira kraćim vremenom miješanja materijala. Iz istog razloga je lakše zbijanje smjesa kod izrade premaza. Koeficijent zbijenosti, koji je omjer debljine postavljenog sloja smjese prije zbijanja i debljine zbijenog premaza, može biti jednak 1,3...1,4.

Pri proizvodnji katranske betonske smjese potrebno je strogo poštivati utvrđeni temperaturni režim, budući da je katran osjetljiviji na promjene temperature od bitumena (tablica 6.6.12).

Tablica 6.6.12

Temperaturni uvjeti tijekom pripreme i polaganja katran betona

U pogledu fizičkih i mehaničkih svojstava, katranski beton je inferioran od asfaltnog betona: ima manju čvrstoću i otpornost na toplinu. Ali u isto vrijeme ima povećanu otpornost na habanje. Tar betonski premaz ima povećanu hrapavost, veći koeficijent prianjanja kotača na podlogu i povećanu sigurnost prometa. To je zbog niže viskoznosti katrana, slabije kohezijske sile međumolekularnog međudjelovanja i prisutnosti hlapljivih komponenti. Hlapljive tvari u sastavu katrana ubrzavaju stvaranje strukture katranskog betona u premazu, a pridonose i intenzivnijoj promjeni njegovih svojstava. Tar beton je manje plastičan u usporedbi s asfaltnim betonom, što je također zbog sastava i strukture katrana koji se pretežno sastoji od aromatskih ugljikovodika koji stvaraju čvršće strukturne veze u veziva a pri niskim temperaturama slabo se deformiraju zbog čega nastaju pukotine u premazima.

Kontrola proizvodnje katranske betonske mješavine u pogonu i tijekom ugradnje katranskih kolnika, kao i metode ispitivanja katranskih betona isti su kao i za asfaltne betone.

Proračun se sastoji od odabira racionalnog omjera između materijala koji čine mješavinu asfaltnog betona.

Postoji izravan odnos između sastava zrna mineralnog materijala i gustoće. Optimalni sastavi bit će oni koji sadrže zrna različitih veličina, čiji su promjeri prepolovljeni.

Gdje d 1 - najveći promjer zrna, postavljen ovisno o vrsti smjese;

d 2 - najmanji promjer zrna koji odgovara frakciji prašine i mineralnog praha (0,004...0,005 mm).

Veličine zrna prema prethodnoj razini

(6.6.2)