Методические рекомендации Методические рекомендации по приготовлению асфальтобетонных смесей на основе мелких песков для устройства дорожных одежд в условиях Средней Азии

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ
АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
НА ОСНОВЕ МЕЛКИХ ПЕСКОВ
ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕЙ АЗИИ

Одобрены Минтрансстроем

Москва 1978

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ МЕЛКИХ ПЕСКОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕЙ АЗИИ. Союздорнии. М., 1978.

Даны рекомендации по технологии приготовления асфальтобетонных смесей в стационарных и полустационарных смесительных установках, их укладке и уплотнению. Приведены конструктивные требования по применению этих смесей в различных слоях дорожной одежды. Изложены требования к технологическому контролю.

Табл. 3, рис. 2.

Предисловие

В Среднеазиатском филиале Союздорнии в 1975 - 1976 гг. были проведены лабораторные и опытно-экспериментальные исследования с целью расширить область применения барханных песков для получения горячих асфальтобетонных смесей при устройстве верхних слоев дорожных покрытий, повысить физико-механические свойства получаемых дорожно-строительных материалов и совершенствовать технологию их приготовления в стационарных смесительных установках.

Проведенные исследования позволили разработать настоящие «Методические рекомендации по приготовлению асфальтобетонных смесей на основе мелких песков для устройства дорожных одежд в условиях Средней Азии».

В «Методических рекомендациях» приведены составы асфальтобетонных смесей на основе барханных песков с применением вязких битумов и минерального порошка. В качестве минерального порошка предлагается использовать молотый барханный песок, золу уноса и цементную пыль. Для приготовления асфальтобетонной смеси рекомендуется применять местные поверхностно-активные вещества и полимеры.

"Методические рекомендации" составили кандидаты технических наук З.Э. Рацен, Ю.В. Бутлицкий, Г.А. Попандопуло, инженеры Л.А. Шульженко, Э.А. Стадникова.

Общие положения

1 . Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для руководства при строительстве новых и реконструкции существующих дорожных одежд в южных районах V дорожно-климатической зоны.

2 . Асфальтобетон, полученный из смеси на основе барханных песков, в соответствии с ГОСТ 9128-76 следует относить к IV марке типа Д.

3 . Барханные пески относятся к мелким и содержат 60 - 70 % фракции 0,25 - 0,15 мм, 25 - 30 % фракции 0,15 - 0,071 мм, 5 % фракции мельче 0,071 мм. Они характеризуются модулем крупности меньше 1, удельной поверхностью до 500 см2/г.

4 . Целесообразность применения барханных песков или привозных каменных материалов для приготовления асфальтобетонных смесей устанавливается на основе сравнения технико-экономических показателей этих вариантов и в зависимости от категории дороги.

Конструктивные требования к слоям дорожной одежды (на основе барханных песков)

5 . Горячие асфальтобетонные смеси на основе барханных песков применяются для устройства следующих покрытий:

на дорогах III - IV категорий при использовании минеральных порошков из активированных молотых барханных песков, золы уноса и цементной пыли, а также верхних слоев оснований под другие типы покрытий, имеющих модуль упругости слоя выше, чем у указанных материалов;

на дорогах V категории при использовании молотых барханных песков, поверхностно-активных веществ (ПАВ) и полимерных материалов, а также верхних слоев оснований под облегченные покрытия и нижних - под все типы покрытий.

6. Толщина конструктивных слоев дорожной одежды, приготовленных с применением горячих асфальтобетонных смесей на основе барханных песков, назначается в соответствии с «Инструкцией» ВСН 46-72 Минтрансстроя. Минимальная толщина слоя покрытия с учетом технологичности его укладки на дорогах всех категорий должна быть не менее 10 см.

7 . Нижние слои оснований дорожной одежды должны укладываться непосредственно на защитные слои. Расчетные параметры горячих асфальтобетонных смесей приведены в таблице приложения 1 , а аналогичные данные для барханных песков, укрепленных другими вяжущими материалами, применяемыми в слоях оснований или покрытий, назначаются в соответствии с «Методическими рекомендациями» по расширению применения мелких песков и малопрочных каменных материалов в конструкциях дорожных одежд во II и V дорожно-климатических зонах» (Союздорнии, М., 1975).

8 . Помимо обязательного расчета дорожной одежды по трем критериям предельного состояния необходимо определить сдвигоустойчивость асфальтобетонных смесей из барханных песков в соответствии с приложением 1 настоящих «Методических рекомендаций».

9 . В целях повышения шероховатости дорожных покрытий, приготовленных из горячих асфальтобетонных смесей на основе барханных песков, на них устраивается поверхностная обработка.

10 . Минеральная часть смесей включает:

барханный песок и 5 - 10 % порошкообразных добавок;

50 % барханного песка и 20 - 50 % молотого барханного песка;

70 % барханного песка и 30 % активированного молотого барханного песка.

Примерный расход вязкого битума составляет 6,5 %.

При использовании ПАВ серии «Э» или водорастворимого полимера ВРП-1 в количестве 0,05 % от массы минеральных материалов расход битума снижается до 5,5 %

Требования к материалам и подбор состава смесей

11 . Для приготовления горячих асфальтобетонных смесей применяются мелкие барханные пески песчаных пустынь Средней Азии.

Содержание легкорастворимых солей должно быть не выше 1 %, в том числе Na 2 SO 4 и MgSO 4 - менее 0,25 %, Na 2 CO 3 и NaHCO 3 - менее 0,1 %.

12 . Битумы нефтяные дорожные вязкие должны отвечать требованиям ГОСТ 22245-76.

Для повышения долговечности асфальтобетонных покрытий и снижения расхода битума в смеси рекомендуется применять различные ПАВ и полимерные добавки, характеристика которых приведена в приложении 2 настоящих «Методических рекомендаций».

13 . Минеральный порошок для асфальтобетонных смесей должен соответствовать требованиям ГОСТ 16557-71 и ГОСТ 9128-76. Применяют минеральный порошок, исходя из наличия местных ресурсов и экономической целесообразности.

В качестве минерального порошка можно использовать цементную пыль уноса среднеазиатских цементных заводов (Ахангаранского, Бекабадского, Кувасайского, Ангренского, Безмеинского и Душанбинского), золу уноса сухого улавливания, а также молотые барханные пески.

Молотый барханный песок должен иметь следующий зерновой состав (% массы):

мельче 1,25 мм ............................................................................................................. 100

мельче 0,315 мм ............................................................................................................. 90

мельче 0,071 мм ............................................................................................................. 70

пористость (% объема) ................................................................................. Не более 35

Таблица 1

Физико-механические свойства образцов из асфальтобетонной смеси

При устройстве покрытий на дорогах III - IV категорий

При устройстве верхних слоев оснований

Водонасыщение, % объема, не более

10

Не нормируется

Набухание, % объема, не более

3

То же

Предел прочности при сжатии при температуре +20 °С ( R 20 ), кгс/см2, не менее

16

То же при +50 °С ( R 50 ), не менее

10

Коэффициент водостойкости, не менее

0,8

0,8

Коэффициент длительной водостойкости после 15-суточного насыщения в воде, не менее

0,7

Не нормируется

Коэффициент морозостойкости после 10 циклов замораживания ( t = -5 ° С) и оттаивания, не менее

0,7

0,6

Коэффициент теплостойкости после 196 час прогрева при температуре +50 ° С, не более

2,5

Не нормируется

Таблица 2

Физико-механические свойства образцов из асфальтобетонной смеси

При устройстве покрытий на дорогах V категорий

При устройстве верхних слоев оснований

Водонасыщение, % объема, не более

10

Не нормируется

Набухание, % объема, не более

3

То же

Предел прочности при сжатии при температуре +20 °С ( R 20 ), кгс/см2, не менее

9

То же при +50 °С ( R 50 ), не менее

5

Коэффициент водостойкости, не менее

0,7

0,7

Коэффициент длительной водостойкости после 15-суточного насыщения в воде, не менее

0,6

Не нормируется

Коэффициент морозостойкости после 10 циклов замораживания ( t = -5 ° С) и оттаивания, не менее

0,7

0,6

Коэффициент теплостойкости после 196 час прогрева при температуре +50 ° С, не более

2,5

Не нормируется

Молотый барханный песок активированный должен иметь следующий зерновой состав (% массы):

мельче 1,25 мм ............................................................................................................. 100

мельче 0,315 мм ............................................................................................................. 95

мельче 0,071 мм ............................................................................................................. 80

пористость (% объема) ................................................................................. Не более 30

14 . Оптимальный расход битума определяют в лаборатории на нескольких смесях. Для этого формуют образцы d = h = 50 мм при температуре 120 - 140 ° С под нагрузкой 400 кгс/см2 в горячих формах. На следующий день после подготовки образцов определяют R 20 , R 50 ; водонасыщение, набухание и R вод определяют после суточного насыщения образцов в спокойной воде.

15 . В процессе испытаний определяют также коэффициент длительной теплостойкости Кт.дл образцов после 196 час прогрева при температуре 50 °С как отношение  и коэффициент морозостойкости Кмрз при температуре -5 ° С после 10 циклов замораживания как отношение .

16 . ПАВ и полимеры вводят на поверхность минерального материала в виде водного раствора.

17 . Образцы из горячих асфальтобетонных смесей, применяемых для устройства покрытий на дорогах III - IV категорий и верхних слоев оснований, должны отвечать требованиям табл. 1 ; для покрытий на дорогах V категории, верхних слоев оснований под облегченные покрытия и нижних слоев под все типы покрытий - требованиям табл. 2 .

Технология приготовления асфальтобетонных смесей

18 . Асфальтобетонные смеси на основе барханных песков приготавливают в стационарных смесительных установках на АБЗ либо в передвижных установках в притрассовых карьерах. При этом применяют битумы марок БНД 60/90 и БНД 40/60.

19 . При выпуске смесей на стационарных АБЗ используют смесители любого типа (Д-508-2, Д-617-2, Д-645-3 и др.), а при выпуске смесей на передвижных установках - грунтосмесительные машины (ДС-50).

20 . Технология приготовления смесей с применением барханного песка с местными заполнителями (молотые пески, зола уноса, цементная пыль) в асфальтосмесителях не отличается от технологии производства обычных асфальтобетонных смесей.

21 . Барханный песок сушильного барабана после высушивания и нагрева горячим элеватором подают в бункер смесителя, сюда же в соответствующий отсек подают отдельным элеватором минеральный порошок. Из отсеков бункера песок и минеральный порошок после дозирования в весовых дозаторах попадают в мешалку для смешения с битумом.

22 . При введении в смесь в качестве минерального порошка тонкомолотого барханного песка в технологическую схему включают шаровую мельницу. В процессе приготовления минерального порошка рекомендуется вводить на его поверхность поверхностно-активные добавки или активирующую смесь (смесь битума с ПАВ в соотношении 1:1), поэтому шаровую мельницу дополнительно снабжают рабочим узлом для подачи и дозирования ПАВ.

Добавку или ее смесь с битумом вводят в шаровую мельницу вместе с просушенным минеральным материалом.

Технологическая схема приготовления асфальтобетонной смеси на АБЗ приведена на рис. 1.

23 . Для приготовления асфальтобетонных смесей в установке ДС-50 ее необходимо снабдить сушильными барабанами соответствующей производительности; обогреваемым элеватором для подачи песка от сушильного барабана в бункер смесительной установки; накопительным бункером и скиповыми подъемниками или же обогреваемым элеватором.

Кроме того, установке придается автобитумовоз и автоцементовоз. Технологическая схема приготовления асфальтобетонной смеси в карьерной установке ДС-50 приведена на рис. 2.

24 . При изготовлении асфальтобетонной смеси песок из карьера подается в бункер, из которого по транспортеру поступает в сушильный барабан, а затем через дозатор подается в смеситель. При необходимости в этот бункер подается также минеральный порошок. Затем материалы попадают в двухвальную лопастную мешалку непрерывного действия производительностью 100 т/час. Битум и ПАВ подают в мешалку из расходных емкостей. Готовую смесь складируют в бункере, из которого загружаются транспортные средства.

25 . В качестве ПАВ для активации барханного песка следует применять госсиполовую смолу с Кокандского масло-жирового комбината, а для улучшения свойств смеси в нее добавляют катионные ПАВ Э-1 Э-4 и полимер ВРП-1, характеристика которых приводится в приложении 2 .

26 . Температура смесей при выходе из смесителя без добавок ПАВ должна быть 140 - 160 ° С, с добавкой ПАВ - 120 - 140 ° С, а при укладке в конструктивный слой без добавки ПАВ - не ниже 120 ° С, с добавкой ПАВ - не ниже 100 °С.


Рис. 1 . Технологическая схема приготовления асфальтобетонной смеси на АБЗ:

1 - накопительный бункер для песка; 2 - транспортер для подачи песка в накопительный бункер; 3 - транспортер для питания сушильного барабана; 4 - топка; 5 - сушильный барабан; 6 - дозировочный бачок для активирующей смеси; 7 - емкость с ПАВ; 8 - насос; 9 - битумный котел; 10 - накопительный бункер; 11 - питатель; 12 - шаровая мельница; 13 - элеватор; 14 - емкость для минерального порошка; 15 - пылеулавливающая установка; 16 - дозатор битума; 17 - лопастная двухвальная мешалка; 18 - дозатор поверхностно-активных добавок; 19 - бункер для горячих материалов; 20 - весовой бункер

Рис. 2 . Технологическая схема приготовления асфальтобетонной смеси в карьерной установке ДС-50:

1 - приемный бункер; 2 - ленточный конвейер Т-144; 3 - сушильный барабан; 4 - горячий элеватор; 5 - компрессор; 6 - дозатор сыпучих добавок; 7 - дозатор песка; 8 - мешалка; 9 - скиповый подъемник; 10 - цистерна для битума; 11 - насос для подачи битума; 12 - цистерна для ПАВ; 13 - насос для подачи ПАВ; 14 - емкость для сыпучих добавок; 15 - цистерна для сыпучих добавок; 16 - накопительный бункер


Технология устройства оснований и покрытий дорожных одежд

27 . Технология устройства слоев дорожных одежд из асфальтобетонных смесей на основе барханных песков соответствует технологии устройства оснований и покрытий из обычных асфальтобетонных смесей (см. «Инструкцию по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий» ВСН 93-73).

28 . Основания и покрытия из асфальтобетонных смесей устраивают с помощью асфальтоукладчиков ДС-1, ДС-48, ДС-54, ДС-93 и др. В отдельных случаях можно применять автогрейдеры, имеющие автоматическую следящую систему «Стабилослой-2».

При устройстве покрытий рекомендуется в первую очередь применять асфальтоукладчик с системой «Стабилослой-2» для получения проектной ровности укладываемого слоя.

29 . Асфальтобетонные смеси уплотняют катками на пневматических шинах (ДУ-29, ДУ-31А и др.), катками с гладкими металлическими вальцами (ДУ-8, ДУ-9, ДУ-11, ДУ-18 и др.); могут применяться также и виброуплотняющие средства (ДУ-10А, ДУ-47А).

30 . Асфальтобетонную смесь в покрытии вначале уплотняют катками на пневматических шинах, а окончательно выравнивают моторными катками. При отсутствии катков на пневматических шинах весь процесс выполняют катками с металлическими вальцами.

31 . Уплотнение начинают с краев полосы дорожной одежды, постепенно перемещая каток к середине, перекрывая смежные полосы на 10 - 20 см. Необходимое число проходов катков устанавливают по данным лабораторного контроля. Уплотнение начинают при температуре смеси не ниже 90 ° С и прекращают при 50 - 60 °С.

Технологический контроль

32 . Технологический контроль за приготовлением асфальтобетонной смеси и устройством дорожных покрытий и оснований включает проверку качества исходных материалов, точности дозирования компонентов смеси, температурного режима изготовления, качества готовой смеси, качества основания перед укладкой, распределения смеси необходимой толщины и степени ее уплотнения.

33 . Образцы уложенной в покрытие смеси отбирают через 10 суток после устройства слоя из расчета три образца на 1 км дороги. Показатели физико-механических свойств формованных образцов из асфальтобетонного слоя должны отвечать требованиям табл. 1 , 2 . Коэффициент уплотнения должен быть не менее 0,98.

34 . Условная прочность уложенного слоя при толщине не менее 10 см, определяемая ударником Дорнии по количеству нанесенных ударов, производится нанесением не менее 5 ударов через сутки после укладки слоя, 8 ударов - через 3 суток, 12 ударов - через 7 суток, а также по общему модулю упругости Еобщ, определяемому на поверхности асфальтобетонного слоя прогибомером МАДИ. Еобщ должен быть не менее 700 кгс/см2 через сутки после укладки слоя, 900 кгс/см2 через 3 суток и 1400 кгс/см2 через 7 суток.

35 . Зная значение Еобщ на поверхности подстилающего слоя и на поверхности асфальтобетонного слоя, а также определив его толщину по номограмме, приведенной в «Инструкции» ВСН 46-72, можно вычислить модуль упругости данного слоя Е, величина которого должна быть не менее показателей модулей упругости, приведенных в таблице приложения 1 настоящих «Методических рекомендаций».

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Определение расчетных параметров асфальтобетонных смесей

Требуемая прочность R тр покрытия из горячей асфальтобетонной смеси при температуре +50 ° С определяется в зависимости от перспективной расчетной интенсивности движения по формуле Н.Н. Иванова

,                                     ( 1)

где р - среднее расчетное давление на покрытие от автомобиля группы «Б», равное 5 кгс/см2;

h - толщина слоя, см;

D - расчетный диаметр следа колеса автомобиля группы «Б», равный 28 см;

j - угол внутреннего трения, град.;

N - количество расчетных автомобилей группы «Б».

Угол внутреннего трения j и сцепление С определяются бразильским методом, наиболее доступным для производственных организаций, по формулам:

;                                                           ( 2 )

,                                                          ( 3 )

где R - предел прочности при сжатия, кг c /см2;

r - предел прочности при расколе, кгс/см2,

;

P - разрушающая нагрузка, кгс;

h - высота образца, см.

Состав смеси

Модуль упругости слоя Е, кгс/см2

Предел прочности на растяжение при изгибе, кгс/см2

Угол внутреннего трения j, град.

Сцепление С, кгс/гм2

20 ° С

50 °С

20 ° С

50 °С

20 ° С

50 °С

20 ° С

50 °С

1. Барханный песок + вязкий битум

2500

2000

7,0

2,0

30

20

3,0

1,0

2. Барханный песок + молотый барханный песок + вязкий битум

3500

3000

8,0

2,5

43

23

4,0

1,4

3. Барханный песок + активированный молотый барханный песок + вязкий битум

4000

3000

9,0

3,0

35

25

4,5

1,7

4. Барханный песок + цементная пыль + зола уноса + вязкий битум

5000

4000

10,0

3,5

35

25

4,5

1,7

Полученные значения j и С умножаются на коэффициент однородности, равный 0,73. Значения коэффициента динамичности К = 0,4 + 0,5 lgN при N = 100 авт/сутки группы «Б» равны 1,4; при N = 300 авт/сутки - 1,64; при N = 500 авт/сутки - 1,75.

Пример. Определить требуемую прочность покрытия из асфальтобетонной смеси при расчетной интенсивности движения N р = 300 авт/сутки; толщине слоя покрытия 10 см; j р = j ф ∙ Кодн = 54 ° 28 ´ 0,73 = 40°; p = 5 кгс/см2 ; Д = 28 см. Подставив все значения в формулу ( 1), получим R тр - 2,72 кгс/см2. Фактическую прочность определяют испытанием образцов в лаборатории; она составляет 5 кгс/см2. Таким образом, смесь будет сдвигоустойчивой, так как R ф > R тр . В таблице приведены расчетные параметры, характеристика которых может быть использована при расчете дорожных одежд.

Приложение 2

Характеристика полимеров и катионных ПАВ

Водорастворимый полимер ВРП-1 жидкость темно-коричневого цвета, растворимая в воде и нерастворимая в битуме. Молекулярная масса 10000, удельный вес 1,3 г/см3. рН = 7, вязкость по вискозиметру ВЗ-4-15 2-20.2 сек при температуре +20 °С. Стоимость 1 т - 200 руб.

Полимер Э-1 - темно-коричневая вязкая жидкость легкорастворимая в воде при 60 °С, нерастворимая в битуме. Молекулярная масса 440, количество неомыленных частиц 1 - 2 %, кислотность - 79,4 мг КОН.

Производится на Ферганском нефтеперерабатывающем заводе. Стоимость 1 т - 400 руб.

Полимер Э-4 - темно-коричневая вязкая жидкость, хорошо растворимая в воде, нерастворимая в битуме. Поверхностное натяжение 1 % раствора - 31,0 эрг/см2. Молекулярная масса 418 - 420, удельный вес 1,008 г/см3, рН = 4,15.

Приложение 3

Приготовление водорастворимых ПАВ рабочей концентрации

В поступающей добавке определяют процентное содержание воды по методу Дина-Старка или же в фарфоровых чашечках. Для этого в фарфоровые чашечки диаметром 8 - 9 см берется навеска в 10 г анализируемого раствора ПАВ и ставится на водяную или песчаную баню под тягу. Чашечка должна быть взвешена вместе со стеклянной палочкой. Проба высушивается при периодическом перемешивании до тех пор, пока в ней не исчезнут пузыри и пена. Затем выпаренную пробу взвешивают, определяют уменьшение массы в процентах к первоначальной навеске.

Пример. Масса чашки без навески - 25 г

Масса чашки с навеской - 35 г

Масса навески - 10 г

Масса чашки после сушки - 33 г

Уменьшение веса - 35 - 33 = 2 г

Количество воды  = 20 %.

Следовательно, в анализируемой пробе содержится 80 % сухого вещества.

Для приготовления 1 %-ного раствора ПАВ мы должны взять 1 г ПАВ из расчета на сухое вещество, т.е. с учетом содержания воды в самой пробе вместо 1 г берут 1,2 г (с учетом 20 % влаги в самой добавке) и растворяют это количество в 98,8 г воды.

Раствор ПАВ 0,5 %-ной концентрации с учетом 20 % влаги самой добавки готовят, растворив 0,6 г исходного ПАВ в 99,4 г воды.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . 1

Общие положения . 1

Конструктивные требования к слоям дорожной одежды (на основе барханных песков) 2

Требования к материалам и подбор состава смесей . 2

Технология приготовления асфальтобетонных смесей . 4

Технология устройства оснований и покрытий дорожных одежд . 8

Технологический контроль . 8

Приложение 1. Определение расчетных параметров асфальтобетонных смесей . 8

Приложение 2. Характеристика полимеров и катионных ПАВ .. 9

Приложение 3. Приготовление водорастворимых ПАВ рабочей концентрации . 10

Похожие документы