Дорожные покрытия

• Для дорожного строительства по ГОСТу предусмотрены пять марок от БНД (битум нефтяной дорожный)-200/300 до БНД-40/60, где цифры дроби указывают на допустимые для данной марки пределы изменения показателей пенетрации при 25°С, и четыре марки БН от 200/300 до БН-60/90.
• Для строительных работ по ГОСТу предусмотрено три марки, обозначаемые «БН» − битум нефтяной: БН-50/50, БН-70/30 и БН-90/10, где цифры числителя дроби соответствуют показателю температуры размягчения по «К и Ш» (кольцо и шар), а знаменателя − указывают на средние значения пределов изменения пенетрации при 25°С.
• Для кровельных работ по ГОСТу предусмотрены следующие марки: БНК (битум нефтяной кровельный)-45/180, БНК-90/40 и 90/30, а также БНК-45/190. В данном случае числитель дроби соответствует среднему значению показателей температуры размягчения по «К и Ш», а знаменатель − среднему значению показателей пенетрации на 25°С.

    

Кроме твердых  и вязкопластичных битумов указанных  марок существуют жидкие битумы. Жидкие битумы при комнатной температуре имеют незначительную вязкость, т. е. жидкую консистенцию, и применяются в строительстве в холодном или слегка подогретом (до 50 - 60°С) состоянии.

    

Вследствие испарения  летучих фракций и процессов  окисления жидкие битумы постепенно загустевают. В зависимости от скорости загустевания жидкие нефтяные битумы выпускают двух классов − густеющие со средней скоростью (класс СГ) и медленногустеющие (класс МГ). Жидкие битумы класса СГ изготовляют путем разжижения обычных, вязких битумов легкими разжижителями типа керосина. Для получения битумов класса МГ применяют разжижители каменноугольного или нефтяного происхождения (нефть, мазут и т. п.). В зависимости от показателей вязкости каждый из дорожных жидких битумов классов СГ и МГ делят на три марки: эти битумы должны удовлетворять требованиям ГОСТа. 
 
 

    

8. Асфальтобетон. Определение.

    Требования  к щебню и песку.

    

Асфальтобетонная  смесь – рационально подобранная смесь минеральных материалов, щебня (гравия) или песка с минеральным порошком и битумом, взятых в определенных соотношениях и перемешенных в нагретых состоянии. Асфальтобетон – уплотненная асфальтобетонная смесь.

    

Асфальтобетонные  смеси в зависимости от вида минеральной  составляющей подразделяются на щебеночные и песчаные.

    

Горячие асфальтобетонные смеси в зависимости от наибольшего размера минеральных зерен подразделяются на:

1. Крупнозернистые с размером зерен до 40 мм
2. Мелкозернистые до 20 мм
3. Песчаные до 5 мм

  

    

Асфальтобетон в зависимости от содержания щебня  подразделяются на типы:

    

Высокоплотные св. 50 до 70%

    

А - св. 50 до 60%

    

Б - св. 40 до 50%

    

В - св. 30 до 40%

    

Все типы асфальтобетонных смесей, перечисленные выше, применяют  для покрытий дорог, аэродромов, площадок и пр. И подбираются в зависимости  от климатических условий и условий эксплуатации объекта.

    

Щебень  и гравий

    

Для приготовления  щебня используют прочные морозостойкие изверженные, метаморфические и осадочные горные породы, а также прочные и морозостойкие медленноохлажденные металлургические шлаки.

    

Требования:

    

1. Прочность при сжатии горных пород должна быть не менее 100... 120 МПа, а осадочных карбонатных пород и металлургических шлаков - не менее 80... 100 МПа. Пониженные требования к прочности известняков, доломитов и шлаков компенсируются повышенной прочностью асфальтобетона в связи с хорошим прилипанием битума к этим материалам.

    

2. Показатель  прочности при износе в полочном  барабане для щебня из горных  пород устанавливается не более  25...35 % (соответствует марке И 1, И 2).

    

3. Щебень для  асфальтобетонных смесей должен быть чистым, не допускается содержание глинистых и пылеватых частиц свыше 2 %.

    

4. Форма зерен  щебня должна приближаться к  кубовидной, а поверхность - к  шероховатой, что повышает внутреннее  трение и прилипание вяжущего. Содержание лещадных и игловатых зерен ограничивается 15...35 %.

    

5. Щебень для  асфальтобетонных смесей должен  выдерживать без разрушения  не менее 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания, а для нижнего слоя покрытия - не менее 25 циклов (ГОСТ 8267-93). 

    

Песок

    

 Для приготовления асфальтобетонных смесей можно применять природные и дробленые пески, отвечающие требованиям ГОСТ 8736.

    

Допускается использовать отсевки продуктов дробления  горных пород и гравия, соответствующие  требованиям нормативно-технической документации.   

    

Дробленый песок получают дроблением скальных горных пород или металлургических шлаков.

    

В зависимости от прочности исходной горной породы, дробленый песок делят на две марки: 800 и 400.

    

Для получения  дробленного песка марки 800 применяют  горные породы с прочностью при сжатии не ниже 80, а для марки 400 - не ниже 40 МПа. Зерновой состав песка должен обеспечивать получение смеси с другими минеральными материалами, с наибольшей плотностью.

    

Требования:

    

1) Для приготовления  асфальтобетонных смесей применяют  крупно- и среднезернистый пески (С модулем крупности Мк=2, 2,5 и выше).

    

2) Песок должен  быть чистым и содержать глинистых  частиц не более 1 % по массе, а органических примесей - менее 0,5 %.

    

3) Необходимо  использовать песок с постоянным зерновым составом. С этой целью песок делят на 2-3 фракции и в асфальтосмеситель подают пофракционно. Для улучшения обволакивания битумом, песок подвергают активации. 

    

9. Укрепление  грунтов органическими  вяжущими материалами. Требования к органическим вяжущим материалам.

 
 

    Укрепление грунтов органическими вяжущими материалами

    

      Для укрепления грунтов широко применяют:

    

1) вязкие битумы  в виде битумных эмульсий или  после их разжижения лигроином или бензином.

    

2) жидкие медленно  или среднегустеющие битумы разных  марок, отличающиеся друг от друга по вязкости и хим. составу.

    

3) жидкие каменноугольные  дегти. 

    

       Однако грунты, укрепленные жидкими медленногустеющими битумами, характеризуются длительным формированием структуры и относительно низкими показателями прочности, подо- и морозостойкости, а также сдвиго- и теплостойкости, большой зависимостью свойств от погодных условий и влажности грунтов. Это предопределило область их применения.

    

        Для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов битумогрунты рекомендуют в качестве:

    

− нижних слоев  оснований на дорогах III и IV категорий  в III и IV дорожно-климатических зонах,

    

− оснований  на дорогах IV и V категорий,

    

− покрытий на дорогах V категории во II−V дорожно-климатических  зонах.

    

         В целях получения укрепленного грунта, обладающего более высокими показателями свойств, чем грунты, укрепленные жидкими битумами или дегтями, целесообразно применять битумные эмульсии.

    

         Применение битумных эмульсий для укрепления грунтов позволяет использовать вязкие битумы, обрабатывать эмульсией влажные грунты без подогрева при температуре воздуха до 5 °С, создавать прочные водо- и теплостойкие дорожные покрытия (в условиях IV и V дорожно-климатических зон) из грунтов на автомобильных дорогах с интенсивностью движения до 1000 авт/сут.

    

       Для укрепления грунтов пригодны прямые медленнораспадающиеся эмульсии трех видов:

    

− анионные,

    

− катионные 

    

− пасты.

    

       При укреплении грунтов битумом на границе раздела твердой и жидкой фаз протекают сложные процессы, зависящие от состава и свойств грунта и от битума.  Это адсорбция высокомолекулярных компонентов органического вяжущего поверхностью тонкодисперсионных частиц, фильтрация низкомолекулярных компонентов вяжущего в глубь тонкопористых частиц грунта, склеивание отдельных частиц и агрегатов грунта вяжущим, заполнение пустот между частицами объемным (свободным) вяжущим.

    

       Грунты, обработанные битумом или дегтем, имеют агрегатно-пористое строение, образующееся вследствие неравномерного распределения вяжущего в массе грунта, а также наличия замкнутых макропор, наполненных воздухом.

    

       Прочный и необратимый гидрофобный слой на поверхности частиц грунта образуется только при химическом взаимодействии их с асфальтогеновым и нафтеновыми кислотами, входящими в состав битума. Эта химическая связь крайне необходима при укреплении глинистых разновидностей грунтов: супесей и особенно суглинков и глин.

    

       Обеспечение максимальной прочности и водостойкости грунта достигается при оптимальном количестве органического вяжущего (битума, дегтя) и воды.

    

       С увеличением дозировки вяжущего и воды сверх оптимального количества происходит резкое уменьшение прочности и теплостойкости битумо- или дегтегрунта. Меньшая часть битума или дегтя адсорбируется на поверхности частиц грунта, а основная часть вяжущего заполняет поры грунта.

    

       Заполнение пор вяжущим обеспечивает водонепроницаемость, уменьшает набухание, повышает водостойкость и прочность укрепленного грунта. Для придания укрепленному грунту необходимых свойств требуется, например, при обработке суглинистого грунта 7−12 % жидкого битума или дегтя.

    

        В укрепленном грунте воды должно быть несколько больше, чем вяжущего материала, а именно:

    

− воды в пределах 0,3−0,4 от влажности границы текучести грунта, принимаемой за единицу;

    

− вяжущего (битума или дегтя) в пределах 0,3−0,2 от влажности границы текучести грунта.

    

      Положительное влияние воды в оптимальном ее количестве на прочность и водостойкость битумо- или дегтегрунта особенно сильно проявляется при укреплении суглинков и глин.

    

       Присутствие в грунте прочносвязанной воды обусловливает насыщенность молекулярных сил, и тем самым создается устойчивое состояние пленки битума или дегтя на поверхности частиц грунта. В этом случае смещение пленок вяжущего при действии порообразной влаги не происходит, а при наличии в порах грунта воды в свободном состоянии происходит в значительно меньшей степени. Прочносвязанная вода также облегчает процесс размельчения грунта до внесения битума, а в последующем и уплотнения смеси. При влажности, несколько меньшей максимальной молекулярной влагоемкости грунта, последний обладает минимальной силой молекулярного сцепления частиц, а следовательно, и легче размельчается. 
 
 
 
 
 
 
 

    

Задача 

    

1. Подобрать  состав цементобетонной смеси для однослойного дорожного покрытия со следующими характеристиками: предел прочности при сжатии R_б=40МПа; осадка конуса ОК=1÷2см.

    

Имеются следующие  материалы: