Материал: Материаловедение. Технология конструкционных материалов (контрольные задачи и методические указания по их решению). Чернушкин О.А., Усачев А.М

РАЗДЕЛ 9

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. АСФАЛЬТОБЕТОН

109.Какой вязкий битум более подходит для использования в асфальто-

бетоне в районе с умеренным климатом: а) с температурой размягчения (tр) 50 0С и температурой хрупкости (tхр) -12 0С; б) с температурой размягчения (tр) 42 0С и температурой хрупкости (tхр) -18 0С? Оценку вести по величине интервала пластичности битума (ИПл).

110.Из двух битумов: а) с глубиной проникания иглы (пенетрацией) 220 0 при температуре 25 0С и температурой размягчения 40 0С; б) с глубиной проникания иглы (пенетрацией) 150 0 и температурой размягчения 40 0С указать битум, обладающий большей теплоустойчивостью. Оценку вести по величине индекса пенетрации (ИП).

111.Сколько потребуется теплоты и газа (без учета потерь) для нагрева

(mб) 10 т битума в битумоплавильном котле от начальной температуры (tн) 10 0С до температуры (tк) 180 0С, если удельная теплоемкость битума Сб = 0,9 кДж/кг·0С, а теплотворная способность газа q = 30000 кДж/м3.

112.Для приготовления холодной асфальтобетонной смеси израсходовано 10 т жидкого битума с вязкостью по стандартному вискозиметру С605 = 90 с. Сколько потребуется керосина для разжижения вязкого битума, если с 14 % керосина вязкость жидкого битума оказалась равной 110 с, а с 18 % – 80 с.

113.Определить оптимальное соотношение между битумами марок

БН 60/90 и БНД 200/300 для изготовления мастики с теплоустойчивостью (Тм) 40 0С. Температуры размягчения битумов БН (Т1) и БНД (Т2) принять по прил. 17.

114.Подобрать состав гидроизоляционной мастики с температурой раз-

мягчения (Тм) 55 0С на основе двух марок битумов с температурой размягчения Т1 = 70 0С и Т2 = 35 0С.

115.Установить глубину проникания иглы (условную вязкость) битума, если его индекс пенетрации (ИП) -1,5, а температура размягчения (Т) 35 0С.

116.Рассчитать расход материалов в асфальтобетоне на 1 км верхнего слоя дорожного покрытия толщиной 6 см при ширине проезжей части 7 м, если

всмеси содержится щебня 35 %, дробленого песка – 30 %, природного песка –

61

25 %, минерального порошка – 10 % и битума – 6 % (сверх 100 % минеральной части). Средняя плотность асфальтобетона (ρд.п.) 2300 кг/м3.

117.Установить пористость минеральной части и остаточную пористость

малощебеночного мелкозернистого плотного дегтебетона, содержащего 9 % дегтя (q) с истинной плотностью (ρд) 1120 кг/м3, если истинная плотность минеральной части дегтебетона (ρм) 2520 кг/м3, а средняя плотность дегтебетона

(ρmд.б) 2250 кг/м3.

118.Рассчитать состав минеральной части горячего мелкозернистого асфальтобетона типа Б в соответствии с требованиями ГОСТа 9128-97, исходя из данных, представленных в табл. 8.

Таблица 8 Результаты рассева минеральных составляющих асфальтобетона

119. Найти массовые доли минеральных составляющих Мm и вязкого нефтяного дорожного битума Б для приготовления (Q) 120 т пористого горячего асфальтобетона марки II. Истинная плотность битума (ρб) 980 кг/м3, средняя плотность минерального остова асфальтобетона (ρmм) 2320 кг/м3, пористость минерального остова асфальтобетона (Vмпор) 24 %, остаточная пористость асфальтобетона (V опор) 9 %.

120. Что такое битумоемкость минерального порошка? Найти показатель битумоемкости (ПБ), если истинная плотность неактивированного минерального порошка (ρм.п.) 2680 кг/м3. Для получения смеси с индустриальным маслом, характеризующейся погружением в нее пестика прибора Вика на глубину 8 мм, затрачено 75 г порошка (m).

121. Установить остаточную пористость (V опор) образцов из смеси неактивированного минерального порошка с битумом, если известно, что средняя плотность образцов (ρm) 2180 кг/м3, содержание битума (qб) 12 % сверх 100 % минерального порошка. Истинная плотность битума (ρб) 990 кг/м3, минерального порошка (ρп) 2680 кг/м3.

62

122.Определить среднюю плотность (ρm) уплотненного образца асфальтобетона, если масса образца на воздухе (q) составила 210 г, а в воде( q1 ) -102 г. После 30 мин выдержки в воде тот же образец имел массу (q2) 216 г.

123.Рассчитать среднюю (ρmм) и истинную плотность (ρм) минеральной части асфальтобетонной смеси при следующих исходных данных: средняя

плотность (ρm) лабораторных образцов асфальтобетона 2310 кг/м3; содержание битума в смеси составляет 6 % (сверх 100 % минеральной части); содержание щебня, песка и минерального порошка – соответственно 55 %, 35 % и 10 %. Истинная плотность щебня (ρщ) равна 2520 кг/м3, песка (ρп) 2600 кг/м3, минерального порошка (ρм.п) 2820 кг/м3.

124. Определить пористость (Vмпор) минеральной части асфальтобетона. Значения средней и истинной плотности минеральной части предварительно рассчитать, используя данные задачи 123.

125. Рассчитать остаточную пористость (Vопор) горячего асфальтобетона после его уплотнения и классифицировать по ее величине асфальтобетон. Величины средней плотности асфальтобетона и истинной плотности минеральной части рассчитать предварительно, исходя из условия задачи 123.

126. Определить предел прочности асфальтобетона при сжатии (Rсж) и растяжении при расколе (Rр). Образец имеет форму цилиндра диаметром (d ) 50,5 мм, высотой (h) 50,5 мм. Разрушающая нагрузка при сжатии составила 480 кгс, а при раскалывании – 320 кгс.

Методические указания к решению задач по разделу 9

109. Интервал пластичности битума определяется по формуле

ИПл=/tр /+/tхр /.

Битум, имеющий больший интервал пластичности ИПл, более предпочтителен для использования в асфальтобетоне в условиях умеренного климата.

110. Индекс пенетрации определяется согласно табл. П.17.3 по значениям глубины проникания иглы и температуре размягчения.

Более высокой теплоустойчивостью обладает битум, имеющий больший индекс пенетрации.

Для вязких нефтяных дорожных битумов индекс пенетрации ИП можно рассчитать по формуле

63

ИП =1+3050А−10,

где А – коэффициент, определяемый по формуле А=2,9031−log П;

П – глубина проникания иглы при 25 0, (1 мм = 10 0); Т−25 Т – температура размягчения, 0С.

Для нефтяных дорожных битумов ИП находится в пределах -2,5…+2,9.

111. На нагрев 10 т битума от tн до tк потребуется:

-теплоты Q =mб Сб(tк −tн), кДж;

-газа r =Qq , нм3.

112. Предварительно строится график зависимости вязкости С от процента введения разжижителя (керосина) – Пк.

Рис. 1. График зависимости вязкости битума от количества разжижителя

После построения графика по нему находят процент керосина Пк для получения жидкого битума с вязкостью С605 = 90 с (пунктирная линия на рис. 1).

Общее количество керосина для разжижения 10 т битума составит

Кер=10 100Пк, т.

64

113. Предварительно по табл. П.17.1 находят температуры размягчения битумов БН 60/90 (Т1) и БНД 200/300 (Т2).

Затем устанавливают содержание в битумной мастике битума марки БН 60/90 по формуле

БН =Тм−Т2 100, %.

Т1 −Т2

После вычисляют количество битума марки БНД 200/300:

БНД = 100 – БН, %.

114. Определяется содержание более высокоплавкого битума по формуле

Б1 =Тм−Т2 100, %.

Т1 −Т2

Содержание второго битума

Б2 = 100 – Б1, %.

115. Глубину проникания иглы (условную вязкость) битума находят из формулы расчета индекса пенетрации:

ИП =1+3050А−10,

где А – коэффициент, определяемый по формуле А=2,9031−log П;

П – глубина проникания иглы при 25 0 (1 мм = 10 0); Т−25 Т – температура размягчения, 0С.

Вычислив А, находят условную вязкость, используя таблицу логарифмов.

116. Вычисляется объем дорожного полотна с учетом заданных размеров:

Vд.п. = 1000×7×0,06, м3.

Находится масса 1 км дорожного полотна:

mд.п. = Vд.п.× ρд.п., кг.

Расход битума составит Б = 0,06× mд.п., кг.

Расходы щебня, дробленного и природного песка, а также минерального порошка будут составлять

mд.п. – 0,06× mд.п. = 0,94×mд.п., кг.

Суммарный расход щебня, дробленного и природного песка, а также минерального порошка принимаем за 100 %, тогда расходы составят:

-щебня Щ = 0,35(0,94×mд.п.), кг;

-дробленного песка Пдр = 0,30(0,94×mд.п.), кг;

65