Расчет состава асфальтобетонной смеси, укладываемой в горячем состоянии.

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

В задании на проектирование должно быть указано: характеристика исходных материалов, вид асфальтобетона, марка асфальтобетонной 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 кривых плотных смесей, заключается в следующем: определяют зерновой состав минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка) — все материалы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9128—84; определяют соотношение между составляющими минеральными материалами; полученный зерновой состав сравнивают с пределами зернового состава согласно выбранному типу асфальтобетона. Если подобранный состав будет в пределах, указанных в табл. 11 для данного типа смеси, то расчет минеральных материалов считают правильным. В противном случае 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 ГОСТ 12801—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 (R_сж=120 МПа), песка природного с М_кр = 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% {48,1 + 42,0), то щебня требуется:

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 %;

Итого 59,2%

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.

Затем определяют полный остаток на каждом сите. Для этого суммиру­ют частный остаток на данном сите со всеми частными остатками на преды­дущих ситах (строка 5, табл. 15). Полный остаток на сите с отверстием 10 мм составляет 28,6%; 5 мм - 53,4% (28,6+24,8); 2,5 мм— 62,5% (53,4+ +9,1) и т. д. Строку 6 «прошло через сито» подсчитывают как разность меж­ду 100% и полным остатком на данном сите.

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.

Таблица 11

Таблица 12

Таблица 13

Таблица 14

Таблица 15

График строят в системе прямоугольных координат (рис. 17).

На оси абсцисс откладывают размеры сит в логарифмическом масштабе по формуле:

где D —наибольший размер сита, мм; d — наименьший размер сита т.е. размер предыдущего сита, мм.

Например, расстояние между ситами с отверстиями 15 и 10 мм определя­ют так:

Расстояние между ситами с отвер­стиями 10 и 5 мм:

Полученные значения в масшта­бе откладывают на оси абсцисс. На оси ординат откладывают количество частиц мельче данного размера. На­носят на график предельные кривые, согласно ГОСТ 9128—84 (строка 7 табл. 15). Через сито 20 мм должно проходить 95—100% материала, поэтому на оси ординат над ситом с отверстиями 20 мм отмечают две точки 95 и 100%. Через сито с отверстиями 10 мм должно проходить 60—100%, по­этому проводят через эти точки на оси ординат две прямые, параллельные оси абсцисс до пересечения с перпендикуляром, восстановленным к оси абсцисс с ко­ординатой 10 мм. Аналогично на графике откладывают пределы и для других сит. Нанесенные точки соединяют и получают две предельные кривые (верх­нюю и нижнюю). Затем наносят кривую подбора данного примера (строка 6 табл. 15) аналогично предыдущим кривым. Если кривая подбора плавно проходит между двумя предельными кривыми, то минеральные составляю­щие подобраны верно, а если кривая подбора выходит над каким-нибудь ситом или над несколькими ситами, то следует изменить соотношение между минеральными материалами, снопа пересчитать частные, полные остатки, проход через сито и нанести вторую кривую.

Вычисления повторяют для того, чтобы кривая подбора плавно проходила между предельными кривыми.

В данном примере кривая подбора 1 проходит между предельными кри­выми достаточно плавно, поэтому оставляют результат подбора следующим: щебня 59,2%, песка 31,2%, минерального порошка 9,7%, итого 100%.