2297
.pdf
11
где : Цv , Bv, Пv, КЗv - количество соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя.
Количество вовлечённого воздуха в бетоне определяется косвенным методом (в % от объёма бетонной смеси):
Vв = (( т.б. - т.в. ) / т.б. )100 |
(3.19) |
где : т.б. - теоретическая плотность бетонной смеси без воздуха;
т.в. - средняя плотность бетонной смеси с вовлечённым воздухом в уплотнённом состоянии .
3.3.Проектирование состава щебёночной смеси, обработанной ЦВС
Состав щебёночной смеси, обработанной ЦВС, проектируется расчётно-
экспериментальным методом. Проектирование заключается в определении компонентного состава смеси с учётом требуемой прочности укреплённого материала и назначении технологических параметров обработки.
Подбор компонентного состава смеси включает определение расходов вяжущего и воды для приготовления ЦВС 4 . Перед подбором состава ЦВС исходные материалы должны быть испытаны для определения соответствия их свойств требованиям действующих стандартов.
1. Определение расхода цемента.
а) По табл.1,2 прил.3 1
устанавливают требуемую марочную прочность на сжатие щебня, обработанного ЦВС в возрасте 28суток. При необходимости
величина R28сж корректируется с учётом дробимости исходного щебня в водонасыщенном состоянии путём умножения на коэффициент Кв:
Дробимость, потери |
|
|
|
|
|
по массе, % |
35 |
28 |
24 |
19 |
15 |
Кв |
1.54 |
1.36 |
1.17 |
1.05 |
1.0 |
б) В зависимости от типа катка назначается величина уплотняющей на- |
|||||
грузки Рупл с использованием графика рис.1а,б прил.3 |
1 при |
|
|||
см |
2.15 - 2.25 т/м3 |
|
|
||
в) Для известных R28сж и Рупл и марке по прочности исходного щебня
по номограмме рис.2 прил.3 1
определяют количество цемента Ц, требуемое для получения материала заданного класса прочности.
2. Определение расхода воды.
а) Рассчитывают значение показателя крупности щебня:
Кр = 0.5 ( d + D ) , мм |
(3.20) |
12
где : d, D - наибольший и наименьший номинальные размеры фракций щебня (определяемые по кривой зернового состава).
б) Назначается глубина пропитки hпр из условия проливки уложенного
слоя на всю толщину: |
|
|
|
|
|
h = h |
отс |
= h |
Ксм |
1 |
(3.21) |
пр |
|
расч |
|
где : hрасч - проектная толщина слоя (определяется расчётом дорожной одежды на прочность) , см;
Ксм1 = 1.4-1.52-коэффициент относительного уплотнения смеси.
в) По известным Ц, К, hпр и Рупл =0 (величина уплотняющей нагрузки в момент проливки) с номограммы рис.3 прил.3 1
считывают значение водоце-
ментного отношения В/Ц . Примечание:
1) При работе по технологии пропитки с дополнительным перемешиванием в расчётное значение Ц вводят понижающий коэффициент Кпер =0.75, а
определение В/Ц осуществляют при значении hпр =0.7hпр , вычисленного по формуле (3.21).
2) При использовании пластифицирующей |
добавки (ЛСТ) |
величину |
||
(В/Ц) следует умножить на коэффициент 0.8. |
|
|
|
|
г) Расчётное количество воды затворения: |
|
|
|
|
В = Ц, |
% |
|
|
(3.22) |
3. Определение расхода компонентов для приготовления смеси. |
|
|||
а) На замес |
|
|
|
|
цемент : |
|
|
|
|
m’ц = 0.9V цвс / ( 1+ В/Ц ) |
, т |
(3.23) |
||
где: V -объём цистерны смесителя, м3 ; |
|
|
|
|
цвс - плотность ЦВС, определяется по рис.4 прил.3 1 . |
||||
вода : |
|
|
|
|
mв = m’ц |
( В/Ц ) |
, |
т |
(3.24) |
пластифицирующая добавка : |
|
|
|
|
Д’ = 0.003 |
m’ц |
, кг |
(3.25) |
|
б) На 1км дороги : |
|
|
|
|
цемент : |
|
|
|
|
mкмц = m’ц |
( 1000 / lx ) , т |
(3.26) |
||
вода :
13
км |
в |
(1000 / lx ) |
|
|
В = m |
|
, т |
(3.27) |
|
где: lx = 0.9V / qцвсВосн - , пм |
|
(3.28) |
||
- длина хода или участка, обрабатываемого за один приём (замес);
Восн -ширина обрабатываемого слоя, м;
qцвс =10-40 л/м2 -норма розлива ЦВС.
4. Выбор технологических параметров.
а) Количество полос движения распределителя:
nп = Восн / b |
(3.29) |
где: b -ширина рабочего органа распределителя (2.5 м). |
|
б) Число проходов распределителя по одному следу: |
|
N = Vф / Vр 3-5 |
(3.30) |
где: Vф и Vр -расчётная и фактическая скорость движения распределителя, соответственно.
в) Число проходов по перемешиванию слоя следует принимать в зависимости от имеющейся техники в количестве 2-6 прох/следу.
г) Число проходов катка-15-25 по одному следу.
4. Примеры проектирования 4.1. Пример расчёта и подбора состава асфальтобетонной смеси.
Задание: требуется подобрать состав плотного мелкозернистого асфальтобетона типа Б марки 
для верхнего слоя покрытия автомобильной дороги 
категории в 
дорожно-климати-ческой зоне.
Материалы: гранитный щебень, речной песок, известняковый минеральный порошок, битум БНД 90/130.Свойства материалов удовлетворяют требованиям ГОСТ 9128-84.
Порядок проектирования:
1) Расчёт состава минеральной части асфальтобетонной смеси.
Втабл.1 приведёны зерновые составы исходных материалов, полученные
входе предварительных испытаний.
Пример расчёта зернового состава минеральной части асфальтобетонной смеси.
Таблица 1
Примерный
14
|
|
Содержание минерального материала, %, |
расход биту- |
||||||||||
Минеральный |
|
|
|
мельче данных размеров, мм |
|
|
ма, в% по |
||||||
|
|
|
|
|
массе (сверх |
||||||||
материал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100% мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
15 |
10 |
5 |
2.5 |
1.25 |
0.63 |
0.315 |
|
0.14 |
0.071 |
частиц) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные минеральные материалы |
|
|
||||||||
Щебень 5-15мм |
100 |
|
95 |
57 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Песок речной |
|
|
|
|
100 |
86 |
61 |
39 |
16 |
|
9 |
1 |
5.5-6.5 |
Мин. порошок |
|
|
|
|
|
|
|
100 |
93 |
|
83 |
74 |
|
|
|
|
|
|
Требования ГОСТ |
|
|
|
|||||
|
95- |
|
85- |
70- |
50- |
38- |
28- |
20- |
14- |
|
9- |
6- |
|
|
100 |
|
100 |
100 |
65 |
52 |
39 |
29 |
22 |
|
16 |
12 |
|
|
|
|
|
|
Расчётные данные |
|
|
|
|||||
Щебень 45% |
45 |
|
43 |
26 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Песок 45% |
45 |
|
45 |
45 |
45 |
39 |
27 |
18 |
7 |
|
4 |
0.5 |
|
Мин. порошок |
10 |
|
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
9 |
|
8 |
7.4 |
|
10% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
100 |
|
98 |
81 |
57 |
49 |
37 |
28 |
16 |
|
12 |
7.9 |
6.3 |
а)Расчёт количества щебня.
По табл.1 прил.1 1
находим, что щебня крупнее 5мм (5-15мм) должно быть в смеси 35-50% (т.к. через сито с отверстием 5мм должно проходить 5065% материала). Принимаем требуемое содержание щебня крупнее 5мм равным 43%, Поскольку зёрен крупнее 5мм в щебне содержится 95% (в других компонентах нет фракции крупнее 5мм), то щебня требуется:
Щ = (43 / 95)100=45%
Рассчитываем содержание в смеси фракций (45% от значения каждой фракции щебня).
мельче 20 мм : (100/100)45=45% ; мельче 15 мм : (95/100)45=43% мельче 10 мм : (57/100)45=26% ; мельче 5 мм : (5/100)45=2%
б) Расчёт количества минерального порошка.
Согласно рекомендованного зернового состава частиц мельче 0.071мм должно быть в пределах 6-12% (см. табл.1 прил.1 1
). Принимаем для расчёта 9%. Поскольку частиц мельче 0.071мм содержится в минеральном порошке 74%, то минерального порошка в смеси должно быть:
МП = (9/74)100=12%
Однако следует принять меньшее значение, так как некоторое количество частиц мельче 0.071мм содержится в песке. Принимаем 10% минерального порошка в смеси и рассчитываем содержание каждой фракции минерального порошка:
мельче 0.63мм : (100/100)10=10% ; мельче 0.315мм : (93/100)10=9.3% 9% мельче 0.14мм : (83/100)10=8.3% 8% ; мельче 0.071мм : (74/100)10=7.4% .
15
в) Расчёт количества песка. Количество песка в смеси :
П=100-(Щ+МП)=100-(45+10)=45%
Рассчитываем содержание в смеси каждой фракции песка :
мельче 5мм : (100/100)45=45% ; мельче 2.5мм : (86/100)45=39% ; мельче 1.25мм : (61/100)45=27% ; мельче 0.63мм : (39/100)45=18% ; мельче 0.315мм : (16/100)45=7% ; мельче 0.14мм : (9/100)45=4% ; мельче 0.071мм : (1/100)45 0.5% .
Суммируя в каждой вертикальной графе табл.1 количество частиц мельче данного размера, находим общий зерновой состав минеральных материалов. Сравниваем полученный зерновой состав с рекомендуемым (данный зерновой состав соответствует рекомендуемому).
2) Назначение количества битума.
Предварительное количество битума принимаем по табл.4 прил.1 1
- 5.2%. Далее следует изготовить контрольные образцы и уточнить фактически требуемое содержание битума.
4.2. Пример расчёта состава дорожного цементобетона
Задание: Подобрать состав бетона для однослойного цементобетонного покрытия с прочностью при изгибе Ри(50), прочностью при сжатии М400, с морозостойкостью Мрз200.
Характеристики исходных материалов: портландцемент М400 и истинной
плотностью |
ц =3.1кг/л ; крупный заполнитель-щебень гранит- |
||
ный с наибольшей крупностью 20мм, средняя плотность щебня |
|||
(насыпная) |
ср |
щ=2.5кг/л; мел- |
|
щ =1.48кг/л, истинная плотность |
|||
кий заполнительпесок среднезернистый с Мкр=2.3 и истинной |
|||
плотностью |
п=2.6кг/л, поверхностно-активные |
добавки |
|
ЛСТ(0.20%) и СНВ(0.01%). |
|
|
|
Порядок проектирования: |
|
|
|
а) Определяем В/Ц : |
|
|
|
В/Ц = 0.36 5.5 /(4.0+0.1 0.36 5.5)=0.47 |
|
|
|
б) Водопотребность ориентировочно В=160л (табл.4 прил.2 |
1 |
). |
|
в) Расход цемента в 1м3 бетона : |
|
|
|
Ц = 160 / 0.47 =340кг |
|
|
|
г) Расход щебня в 1м3 бетона : |
|
|
|
Щ = 1000 / (1.9 0.408 / 1.48 +1 / 2.6) = 1100кг |
|
|
|
д) Расход песка в 1м3 бетона : |
|
|
|
П = 1000- (340/3.1 + 160 + 1100/2.6 + 40) 2.6 = 695кг |
|
|
|
где: Vв=40л - ориентировочный объём вовлечённого воздуха (табл.5 |
|||
прил.2 |
1 ). |
|
|
16
е) Дозировка химических добавок :
ЛСТ = 0.0001 340 = 0.034кг; СНВ = 0.002 340 = 0.68кг.
ж) Номинальный расчёт состава бетона :
1 : n : m = 1 : 2 : 3
Средняя плотность бетона :
Б=340+160+695+1100=2295кг/м3 2.3т/м3.
Далее состав проверяется в лаборатории с уточнением его путём приготовления пробных замесов. При необходимости в состав бетонной смеси вносятся поправки способом последовательных приближений.
4.3. Пример проектирования состава щебёночной смеси обработанной ЦВС
Задание : требуется запроектировать состав щебёночной смеси 
класса прочности , обработанной ЦВС, для устройства основания на
внутрихозяйственной дороге толщиной hрасч=18см. Исходные данные :
1.Область применения: нижний слой основания.
2.Свойства исходных материалов:
-щебень Гремячевского карьера: марка щебня-М300, крупность щебня- 0-40мм;
-цемент: марка-М300; -вода: питьевая.
3.Машины и механизмы: прицепной смеситель-распределитель на базе трактора Т-150 с рабочей ёмкостью 5.6м3, автогрейдер ДЗ31 с навесным рыхлителем плужного типа, самоходный каток на пневмошинах ДУ-31А.
4.Работы выполняются способом пропитки-перемешивания. Пропитку щебня ведут без предварительного уплотнения.
Порядок проектирования:
а) Марочная прочность щебня, обработанного ЦВС R28сж=2.0МПа, а с учётом дробимости 25% по массе
R28сж= 2.0 1.22 = 2.4МПа
б) Величина уплотняющей нагрузки при работе катком ДУ-31А до макси-
мальной плотности см = 2.22т/м3 -соответствует 13МПа.
в) Требуемое количество цемента при исходных данных R28сж=2.4МПа, Pупл =13МПа, марке щебня М300 составляет Ц=8.8%. С учётом поправки на пе-
ремешивание Цр = 8.8 0.75 = 6.6%.
г) Величина показателя крупности Кр =0.5 (0+40)=20мм.
д) Глубина пропитки с учётом применения технологии перемешивания
17
hпр=18 1.5 0.7=19см.
е) Для значений Ц=6.6%, Кр=20мм, hпр=19см, Pупл =0 находим В/Ц=1.11, а с учётом поправки на применение ЛСТ В/Ц=1.11 0.8=0.89.
ж) Количество воды затворения:
В= 6.6 0.89=5.9%
з) Расход материалов на замес:
цемент : mц =0.9 5.6 1570 / (1+0.89) = 4187 кг вода : mв=4187 0.84=3726 кг
ЛСТ : Д’ = 0.003 4187 = 12.6 кг.
18
Литература
1. Костин В.И, Мерсиков В.И. Проектирование состава композиционных дорожно-строительных материалов.Часть II. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос./ В.И. Костин, В.И Мерсиков; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун-т
–Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. - 16с., электрон. опт. диск (CD-RW)
2.ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон». Технические условия.
3.ГОСТ 25192-82 «Бетоны. Классификация и общие требования». Госком
СССР-М: Издательство стандартов, 1982.
4.Рекомендации по устройству дорожных оснований из местных малопрочных известняковых щебней, укреплённых цементом способом пропиткиперемешивания в условиях Ардатовского района Нижегородской области (для опытного применения). НАСИ - Н.Новгород, 1991.-87с.
5.ГОСТ 27006-86 “Бетоны. Правила подбора состава”. Госком СССР-М: Издательство стантартов, 1986.
19
КОСТИН Валерий Иванович МЕРСИКОВ Вячеслав Иванович
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Часть I
Учебно-методическое пособие по выполнению практических занятий по дисциплине «Технология и организация
строительства дорог» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство профиль Строительство автомобильных дорог, аэродромов, объектов
транспортной инфраструктуры
=========================================================
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http:///www.nngasu.ru,srec@nngasu.ru