Гранулометрический состав АГБ-смеси должен соответствовать требованиям, установленным в ГОСТ 9128 для пористых и высокопористых щебеночных смесей, за исключением частиц мельче 0,071 мм, содержание которых не нормируется.

Для дорог I-II категорий применяют щебеночные смеси, а для дорог III-IV категорий допускается применение песчаных АГБ-смесей. Если в АГ, используемом для приготовления щебеночных смесей, содержание щебня меньше 35%, при приготовлении АГБ-смеси необходимо добавление недостающей фракции щебня.

Содержание в АГ гранул крупнее 50 мм не должно превышать 5% по массе.

Для приготовления смесей с использованием органического вяжущего применяют вязкие и жидкие нефтяные битумы, отвечающие требованиям соответственно ГОСТ 22245 и ГОСТ 11955.

Марку битума выбирают в зависимости от типа смеси и дорожно-климатической зоны в соответствии с таблицей 6.8.

Таблица 6.8 Марки битума для приготовления АГБ-смесей.

Для приготовления смесей типов Э и К используют эмульсии, отвечающие требованиям ГОСТ 18659.

В смесях типа Э применяют катионные эмульсии классов ЭБК-2, ЭБК-3 и анионные эмульсии классов ЭБА-2, ЭБА-3. Более предпочтительными являются катионные эмульсии.

В смесях типа К применяют преимущественно катионные эмульсии класса ЭБК-3.

Для приготовления смесей типов М и К в качестве минерального вяжущего чаще всего применяют портландцемент не ниже марки 400, соответствующий требованиям ГОСТ 10178.

При необходимости увеличения содержания в АГБ-смеси щебня к АГ добавляют щебень, отвечающий требованиям ГОСТ 8267.

Для приготовления смесей всех типов, кроме типа Б, в ряде случаев требуется добавление воды. Обычно применят воду, пригодную для питья.

6.3 Конструирование и расчет дорожной одежды.

Большинство существующих дорог, требующих усиления, имеют искаженный поперечный профиль и неудовлетворительную продольную ровность, что отражается на комфорте и безопасности движения и усложняет содержание покрытия, особенно в зимнее время. Поэтому в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по выравниванию покрытия.

На стадии сбора исходных данных осуществляют работы, включающие: оценку прочности дорожной одежды в соответствии с нормами ОДН 218.046.01 или Указаниями ВСН-52-89; отбор кернов для определения продольного и поперечного профилей толщин пакета монолитных слоев дорожной одежды и вида асфальтобетона, входящего в эти слои; бурение скважин для определения толщин остальных конструктивных слоев дорожной одежды и оценки состояния составляющих их материалов, в том числе грунта земляного полотна и основания; создание цифровой модели местности.

На дорогах с приведенной расчетной интенсивностью воздействия нагрузки Nр>2000 ед./сут. регенерированный слой рассматривают в качестве верхнего монолитного слоя основания, на который должно быть уложено двухслойное асфальтобетонное покрытие общей толщиной 9-10 см.

На дорогах с 500£Nр£2000 ед./сут. на регенерированный слой может быть уложено однослойное покрытие из плотного асфальтобетона толщиной 4-5 см.

На дорогах с Nр£500 ед./сут. регенерированный слой рассматривают в качестве слоя покрытия, на котором должна быть устроена поверхностная обработка.

Задавшись типом и толщиной покрытия, укладываемого поверх регенерированного слоя, рассчитывают его толщину по допускаемому упругому прогибу в соответствии с ОДН 218.046-01 с учетом требуемого модуля упругости Етр, рассчитанного общего модуля упругости на поверхности слоя, подстилающего регенерированный, и ориентировочного значения кратковременного модуля упругости регенерирующего слоя при соответствующей расчетной температуре.

Регенерированный слой проверяют на сопротивление растяжению при изгибе при температуре покрытия 00С.

Ориентировочные расчетные значения кратковременного модуля упругости (Ер) и среднего сопротивления растяжению при изгибе (Rи), при времени воздействия нагрузки 0,1 с, для разных типов АГБ-смесей приведены в таблицах 6.6 и 6.7 (в дальнейшем подлежат уточнению).

Таблица 6.9 Расчетные значения кратковременного модуля упругости.

Таблица 6.10 Характеристики для расчета на изгиб при температуре покрытия 00С.

При расчете по условию сдвига конструктивных слоев дорожной одежды мы рассматриваем его по условию:

С1+С2+Р.tgφ>0,75Рр,

где

С1 – коэффициент сцепления а/б на транзитном участке (при движении);

С2 – коэффициент сцепления а/б при воздействии статической и горизонтальной нагрузки (при остановке);

Р – нагрузка на покрытие;

φ - величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при действии нагрузки от торможения;

Рр –

Исходя из условия, находим угол внутреннего трения материала:

Р.tgφ³0,75Рр-С1.С2

tgφ³(0,75-(С1.С2/Рр.Р)).2

при экстренном торможении:

tgφ³(0,75-(С1.С2/Рр.Р)).4

В зависимости от толщины пакета асфальтобетонных слоев ремонтируемой дорожной одежды (hс) могут возникнуть следующие случаи:

а) hс существенно больше, чем толщина регенерированного слоя, полученная по расчету (hс).

В этом случае старое покрытие целесообразнее всего отфрезеровать с учетом выравнивания его в продольном и поперечном направлениях (выравнивающее фрезерование).

Глубину фрезерования (hв) по оси проезжей части определяют таким образом, чтобы оставшийся пакет асфальтобетонных слоев был в среднем близок по толщине к hp, т.е. hв≈hc-hp.

После выравнивающего фрезерования осуществляют регенерационное фрезерование на глубину близкую к hр.

При построении соответствующей картограммы возможны местами захват части слоя основания или оставление части старого асфальтобетонного слоя с учетом получения регенерируемого слоя требуемой толщины. Пример такой конструкции приведен на рисунке 6.1, а.

Добытый в процессе выравнивающего фрезерования АГ должен быть повторно использован (например, для устройства выравнивающего слоя), что удешевляет производство ремонтных работ.

Если увеличение затрат за счет более глубокого фрезерования, чем это требуется для выравнивания, не компенсируется доходом от повторного использования АГ, можно назначить hв=0 (рисунок 6.1, б). В этом случае местами требуется устройство выравнивающего слоя.

Рисунок 6.1 Примеры конструирования дорожной одежды, включающей регенерированный слой (покрытие, укладываемое поверх регенерированного слоя, не показано):

а) – hс существенно больше hp, hв≈hc-hр; б) – то же, при hв≈0; в) – hс сопоставима с hр или меньше ее;

1 – пакет асфальтобетонных слоев старой дорожной одежды; 2 – регенерированный слой; 3 – удаляемая часть старого покрытия после выравнивающего фрезерования; 4 – выравнивающий слой, укладываемый поверх старого покрытия и повторно перерабатываемый совместно с материалом старого покрытия в процессе регенерации; 5- регенерированный слой из АГ с захватом части слоя основания; 6 – слой основания; 7 – обочина.

Оставшийся после регенерации слой нетронутого старого асфальтобетона включают в расчет дорожной одежды, принимая его расчетный модуль упругости Ер=500 МПа.

Недостатком такого конструктивного решения является то, что в случае превышения средней толщины оставшегося слоя (hо) общей толщины пакета новых слоев (включая регенерированный) возникает опасность появления отраженных трещин.

б) hс сопоставима или меньше hр.

В этом случае предусматривают комплексное выравнивание, сочетающее выравнивающее фрезерование с устройством выравнивающего слоя (рис. 6.1, в), после чего осуществляют регенерацию выровненного покрытия с захватом на всю ширину или часть ширины слоя основания.

Уменьшение толщины слоя основания учитывают при расчете дорожной одежды.

6.4 Подбор состава асфальтогранулобетона.

6.4.1 Отбор пробы.

На основе запроектированной конструкции дорожной одежды и осмотра кернов, отобранных на стадии сбора исходных данных, намечают участки, на которых зерновой состав пакета асфальтобетонных слоев, подлежащих регенерации, находится в пределах одного типа смеси по ГОСТ 9128 (А, Б, В или Д).

Из намеченных участков отбирают пробы АГ путем фрезерования покрытия.

Если выбранная конструкция дорожной одежды предусматривают удаление верхней части асфальтобетонных слоев (см. рис. 6.1, а), которая отличается по типу смеси от нижележащей, пробу отбирают АГ из слоя, подлежащего регенерации.

Масса пробы с одного участка должна быть не менее 30 кг.

6.4.2 Выбор типа АГБ.

В зависимости от имеющегося оборудования и заложенного в проект расчетного модуля упругости намечают для исследования один или несколько типов АГБ-смеси.

Битум, входящий в состав добавок для смесей типов Э, В, Б и К, устраняет излишнюю жесткость состарившегося пленочного битума, окружающего гранулы; экранирует обнажившиеся в результате фрезерования поверхности зеоен минерального материала; обеспечивает сцепление зерен заполнителя, добавляемого для увеличения содержания щебня или корректировки гранулометрического состава АГБ-смеси, между собой и с АГ; заполняет частично межгранулярные пустоты, уменьшая водонасыщение АГБ; снижает межгранулярное трение, способствуя лучшей упаковке гранул при уплотнении АГБ-смеси; способствует залечиванию микродефектов, возникающих в процессе эксплуатации регенерированного слоя.

Цемент, входящий в состав смесей типов М и К, образует в присутствии воды цементный камень, который частично заполняет межгранулярные пустоты; армирует битумную пленку, окружающую гранулу; кристаллически связывается с не обработанными битумом зернами, содержащимися в АГ и заполнителе.

Наиболее технологичны смеси типа Э. Их чаще всего применяют для регенерации слоев, преимущественно состоящих из АГ. К недостаткам следует отнести возможность колееобразования при тяжелом движении.

Смеси типа К более сложны в изготовлении, но АГБ из таких смесей более устойчив к колееобразованию. Применение указанных смесей позволяет снизить толщину регенерированного слоя.

Слой из смесей типа К быстрее формируется, что особенно важно при неблагоприятных погодных условиях.

Смеси типа М чаще всего применяют, когда при регенерации захватывается часть слоя основания из не обработанного битумом материала (более 30% от толщины регенерируемого слоя).

АГБ из такой смеси отличается высокими расчетными характеристиками, однако в регенерированном слое возможно появление усадочных и температурных трещин.

6.4.3 Приготовление смесей.

Из пробы АГ отсеивают крупные гранулы через сито с отверстиями диаметром 40 мм.

Смеси заданного состава готовят при температуре 20±20С в лабораторной лопастной мешалке или вручную. Перемешивание заканчивают, смесь станет однородной.

Если проектом предусмотрено добавление к АГ щебня или других минеральных заполнителей или при регенерации возможен захват части основания (более 20% по массе), соответствующий материал, просеянный через сито, перемешивают с АГ в требуемой пропорции.

При приготовлении АГБ-смеси АГ должен иметь 2%-ную влажность. Это имитирует его естественное состояние, при котором влажность обычно колеблется в пределах 1-3%. Если проба АГ имеет меньшую влажность, то в него добавляют недостающее количество воды, а если большую влажность, то его подсушивают на воздухе или в сушильном шкафу с принудительной вентиляцией при температуре не выше 400С до требуемой влажности. Перед приготовлением АГБ-смеси в этом случае необходимо остудить навеску АГ до температуры 20±20С.

Для упрощения дозирования воды пробу АГ можно заранее высушить до постоянного веса.

При приготовлении АГБ-смеси типа М в АГ с влажностью 2% вводят сначала цемент, а после его равномерного распределения в смеси – дополнительное количество воды.

При приготовлении АГБ-смеси типа К в АГ с влажностью 2% вводят сеачала эмульсию, а после ее равномерного распределения в смеси – цемент.

Если по принятой технологии предполагается введение цемента в виде суспензии, то в лабораторных условиях в АГ вводят цементную суспензию с соотношением В/Ц=0,5 и эмульсию одновременно.

Предварительно определяют совместимость этих двух типов вяжущего путем добавления 150 г суспензии (100 г цемента + 50 г воды) в 100 г эмульсии и непрерывного их перемешивания в стеклянном стакане стеклянной палочкой.

Процесс распада эмульсии должен начаться не ранее, чем через 4 мин. От начала перемешивания.

6.4.4 Изготовление образцов и подготовка их к испытанию.

Физико-механические свойства АГБ определяют на цилиндрических образцах диаметром 71,4 мм (площадью 40 см2), изготовленных прессованием под давлением 7 МПа, в стандартных формах для изготовления асфальтобетонных образцов (ГОСТ 12801), при температуре 20±20С. Время выдерживания образца при заданном давлении – 3 мин.

Высота образца должна составлять 71,4±1,5 мм. Ориентировочное количество смеси на образец 610-620 г. Его уточняют при изготовлении пробного образца как для асфальтобетона (ГОСТ 12801).

В процессе прессования излишек воды должен выделятся через зазор между нижним пуансоном и формой. Если зазор недостаточен, на пуансоне необходимо проделать с четырех сторон вертикальные прорези шириной и глубиной 2 мм.

После изготовления образцы хранят в помещении при температуре 20±20С и влажности воздуха 60-80% до испытания.

Перед испытанием образцы высушивают до постоянного веса на воздухе или в сушильном шкафу с принудительной вентиляцией при температуре не выше 400С. В последнем случае перед проведением испытанием их следует охладить до комнатной температуры.

6.4.5 Подбор состава АГБ.

Для смесей типов В и Б готовят четыре замеса из АГ с влажностью 2%: с добавлением 1,0, 1,5 и 2,0% битума (сверх 100% АГ по массе) и сравнительный – без добавления битума. На один замес требуется 2 кг АГ.

Из смесей, приготовленных как указано в п.6.4.3, прессуют по три образца (см. п.6.4.4), и через сутки хранения, после подготовки к испытаниям, определяют среднюю плотность образцов.

С целью упрощения испытания, объем образца (V) вычисляют с погрешностью 1 см3 по формуле

,                                            (6.1)

где

  – среднее значение высоты образца из четырех замеров штангенциркулем в точках, равностоящих друг от друга по окружности образца, с погрешностью 0,01 см;

S – площадь образца, равная 40 см2;

6 см3 – ориентировочная разница между объемами, определенными геометрическим и гидростатическим методами.

Среднюю плотность образца γа или γаг определяют с погрешностью 0,01 г/см3 по формуле

γ=g0/V                                              (6.2)

где

g0 – масса образца, взвешенного с погрешностью 1 г на воздухе.

За среднюю плотность для каждой серии образцов принимают среднее арифметическое результатов определений плотности трех образцов. Расхождение между результатами параллельных определений не должно превышать 0,03 г/см3.

Вычисляют коэффициенты упаковки гранул (Кг) для каждой серии образцов из АГБ с разным содержанием битума.

После определения средней плотности образцы испытывают на сжатие при 200С.

Оптимальным является содержание битума, при котором образцы показывают максимальное значение показателя предела прочности АГБ при сжатии при 200С (R20). Как правило, у образцов из такой серии максимальным оказывается и значение показателя Кг.

Если средний показатель R20 для двух смежных серий отличается меньше чем на 0,1 МПа, предпочтение следует отдать АГБ с более высоким значением показателя Кг.

В зависимости от тенденции изменения показателей Кг и R20 с изменением содержания битума может потребоваться изготовление дополнительных замесов с другим содержанием битума: менее 1,0% или более 2,0%.

Если показатель R20 для серии с оптимальным содержанием битума не отвечает требованиям табл.6.7 следует попытаться откорректировать гранулометрический состав АГБ-смеси или перейти на смеси типов К или М.

Для смесей типа Э процедура подбора оптимального состава АГБ аналогична описанной выше.

Основные замесы готовят с добавлением 2,0, 3,0 и 4,0% эмульсии.

В смесях этого типа содержания воды, как правило, оказывается избыточным и лишняя вода отжимается при прессовании образцов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13