6Физические характеристики гранитного щебня из месторождения Алданское Республики Саха (Якутия), применяемых для верхнего слоя асфальтобетонного покрытия
Едисеев Олег Сергеевич
аспирант кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис», Автодорожный факультет, Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, olegediseev@yandex.ru
Друзьянова Варвара Петровна
доктор технических наук, профессор кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис», Автодорожный факультет, Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, druzvar@mail.ru
В настоящее время происходит увеличение интенсивности движения легковых транспортных средств и осевых нагрузок от грузовых автомобилей, что приводит к преждевременным разрушениям покрытий автомобильных дорог. Для снижения преждевременных разрушений асфальтобетонных покрытий необходимо применять щебни высокой прочности. В данной статье в качестве щебня мы рассматриваем гранитный щебень из месторождения Алданское, Алданского района, Республики Саха (Якутия). Определены гранулометрический состав для щебней размером зерен от 4 до 8 мм, от 8 до 16 мм. Также были получены результаты определения морозостойкости, содержания зерен пластинчатой и игловатой формы, истинная плотность и насыпная плотность. Установлены физические характеристики гранитного щебня Алданского месторождения, исходя из полученных данных можно сделать вывод о том, что данные щебни могут быть применены для приготовления асфальтобетонных смесей.
Ключевые слова: Автомобильные дороги, щебень, асфальтобетонная смесь, асфальтобетон, дроби-мость, морозостойкость
Введение
Рост интенсивности движения, осевых нагрузок и скорости движения автомобильного транспорта способствуют к повышению вероятности снижения долговечности асфальтобетонного покрытия. Для того чтобы повысить долговечность асфальтобетонного покрытия нами была рассмотрена возможность применения гранитных щебней из месторождения Алданское, Алданского района, Республики Саха (Якутия).
Алданский район муниципальный район в составе Республики Саха (Якутия) Российской Федерации. Административный центр город Алдан. Район образован 5 мая 1930 года. Алданский район расположен, в южной части Республики Саха (Якутия) и занимает значительную часть её территории. Карьер Алданское расположен на территории МО город Алдан. Принадлежит ООО «Ассоциация АЯМ»[1-2].
Щебень неорганический, неокатанный, сыпучий материал с зёрнами диаметром от 1 до 10 см[3]. Применение гранитного щебня должна способствовать снижению износа асфальтобетонного покрытия, из-за высокой устойчивости к истиранию. Устойчивость покрытия к истиранию и образованию колеи, является основной проблемой эксплуатации асфальтобетонного покрытия в условиях I дорожно-климатической зоны, в частности города Якутска. Для зимнего содержания с целью снижения скользкости на проезжей части в течении многих лет применяется фрикционный способ борьбы с зимней скользкостью, так как применение химических реагентов в условиях крайне низких температур не эффективен. До 2022 года на территории города Якутска применяли речной песок, у которой твердость выше, чем у щебня асфальтобетона. Тем самым можно прийти к выводу о том, что речной песок истирает асфальтобетонное покрытие и увеличивается запыленность города.
Для снижения истирания асфальтобетонного покрытия и запыленности города асфальтобетонного покрытия с 2022 года в городе Якутске начали применять песок из отсевов дробления известнякового щебня. При использовании в эксплуатируемых участках с известняковым щебнем происходит снижение истирания асфальтобетонного покрытия, по сравнению с речным песком, так как твердость песка равна или ниже твердости известнякового щебня.
Для снижения образования колеи от истирания и воздействия осевых нагрузок от транспортных средств нами предлагается применение гранитного щебня из Алданского месторождения для верхнего слоя асфальтобетонного покрытия. Для объективного обоснования преимущества применения гранитного щебня, нами были определены физические характеристики.
Для выполнения работы по определению физических характеристик гранитного щебня соответствующей требованиям [4], были поставлены следующие цели и задачи:
Цель исследования: Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности применения гранитных щебней из Алданского месторождения для асфальтобетонного покрытия по ГОСТ 58406.1[5] и ГОСТ 58406.2[6].
Задачи исследования:
1) Определение гранулометрического состава щебней[7];
2) Определение морозостойкости щебня[8];
3) Определение зерен пластинчатой и игловатой формы щебня[9];
4) Определение истинной плотности щебня[10];
5) Определение насыпной плотности щебня[11];
6) Определение марки дробимости[12].
Методикой исследования являются стандартные методики определения физических характеристик щебней для предназначенных для приготовления асфальтобетонных смесей по ГОСТ Р 58406.1 и ГОСТ Р 58406.2.
На таблице 1 представлены основные требования для приготовления асфальтобетонных смесей.
Таблица 1
Требования к показателям щебня, входящего в состав асфальтобетонных и щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей[5-6]
№ п/п Наименования показателя Вид щебня Для А16Вн Для ЩМА 16
1 Дробимость, не ниже Щебень из осадочных пород для М1000 М1000
Щебень из изверженных и метаморфических горных пород, щебень из гравия и валуна для М800 М1000
2 Морозостойкость, не ниже Для всех видов щебня F50 F 50
3 Сопротивление дроблению и износу, марка Для всех видов щебня От И1 до ИЗ включительно От И1 до ИЗ включительно
4 Количество зерен ле-щадной и игловатой формы, % Для всех видов щебня До 20 До 15
Далее нами было проведено определение гранулометрического состава щебней. На таблице 2 представлены результаты определения гранулометрического состава гранитных щебней размером зерен от 8 до 16 мм. Для определения зернового состава применяются сита по [13-14].
Таблица 2
Гранулометрический состав щебня размером зерен от 8 до 16 мм
№ Наименование Зерновой состав (проход через сито с отверстием, мм), в % массе
32,0 22,4 16,0 11,2 8 4 поддон
1 Щебень фракции от 8 до 16 мм 100,0 100,0 92,4 45,2 8,1 1,2 0
3 Требования ГОСТ 32703-2014[4] 100,0 100,0 90-100 25-80 0-10 0-2 0
На рис. 2 представлен график гранулометрического состава пробы щебня 8-16 мм.
-ПШ1 -щебень 8-16 мм -тах
Рисунок 2 График гранулометрического состава пробы щебня от 8 до 16 мм.
На таблице 2 показаны данные гранулометрического состава для пробы щебней размером зерен от 4 до 8 мм
Таблица 3
№ Наименование Зерновой состав (проход через сито с отверстием, мм), в % массе
16,0 11,2 8 5,6 4,0 2,0 поддон
1 Щебень фракции от 8 до 16 мм 100,0 100,0 95,4 31,6 5,3 0,9 0
3 Требования ГОСТ 32703-2014[4] 100,0 100,0 90-100 25-80 0-10 0-2 0
На рисунке 3 представлены данные определения гранулометрического состава пробы щебня размером зерен от 4 до 8 мм.
-щебень £-10 мм -тах
Рисунок 3 График гранулометрического состава пробы щебня от 4 до 8 мм.
После определения гранулометрического состава, начинаем определение физико-механических характеристик. Данные определения физико-механических характеристик проб щебня размером зерен от 8 до 16 мм представлены в таблице 4.
Таблица 4.
Определение физических характеристик проб щебней месторождения Алданское
№ Наименование характеристики Щебень 8-16 Щебень 4-8 Нормативные
мм мм значения
1 3 Истинная плотность, г/см 2,77 2,77 -
2 3 Насыпная плотность, кг/м 1560 1540 -
3 Определение зерен пластинчатой и игловатой формы щебня 8,68 7,46 Не более 10
4 Определение марки морозостойкости F200 F200 F50
5 Марка по дробимости М1200 М1200 Не ниже М1000для А16Вн, ЩМА 16
Выводы: Определен гранулометрический состав проб щебня размером зерен от 8 до 16 мм и от 4 до 8 мм. Щебень соответствует предъявляемым требованиям по [4], соответствует марке по гранулометрическому составу 90/10. Далее были определены физические характеристики по методике [8-12], щебни размером зерен от 8 до 16 и от 4 до 8 мм соответствуют всем требованиям по [5-6], и пригодны для приготовления асфальтобетонных смесей марки А16Вн и щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей марки ЩМА 16.
Литература
1. https://www.aldanray.ru/district/index.php Официальный сайт Алданского района Республики Саха (Якутия). (дата обращения 25.03.2023 г.)
2. аям.рф/аЬои Официальный сайт ООО «Ассоциация строителей АЯМ»
3. Ананьева Э.Г. Литолого-минералогический анализ. — Смоленск-Москва: СГУ, 1998. — С. 21. — 140 с.
4. ГОСТ 327032014. Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Технические требования.[Электронный ресурс] введ. 2015 06 01.
5. ГОСТ Р 58406.1-2020. Дороги автомобильный общего пользования. Смеси ще-беночно-мастичные асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия. -Введ. 2020-01-06. - Москва : Стандартинформ, 2020. - 30 с.
6. ГОСТ Р 58406.2-2020. Дороги автомобильные общего пользования. Смеси горячие асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия. - Введ. 2020-01-06. - Москва : Стандартинформ, 2020. - 37 с.
7. ГОСТ 33029—2014. Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение гранулометрического состава. - Введ. 2016-01-06. -Москва : Стандартинформ, 2016. - 12 с.
8. ГОСТ 33109—2014. Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение морозостойкости.- Введ. 2016-01-06. - Москва : Стандартинформ, 2015. - 12 с.
9. ГОСТ 33053—2014. Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение содержания зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы. .- Введ. 2016-01-06. - Москва : Стандартинформ, 2019. - 12 с.
10. ГОСТ 33057—2014. Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение средней и истинной плотности, пористости и водопоглощения.- Введ. 2016-01-06. - Москва : Стандартинформ, 2019. - 16 с.
11. ГОСТ 33047—2014. Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий пород. Определение насыпной плотности и пустотности.- Введ. 2016-01-06. - Москва : Стандартинформ, 2016. - 13 с.
12. ГОСТ 33030—2014. Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение дробимости.- Введ. 2016-01-06. - Москва : Стандартинформ, 2016. - 13 с.
13. ISO 3310-1:2000 Сита лабораторные. Технические требования и испытания. Часть 1. Лабораторные сита из проволочной ткани (Test sieves Technical requirements and testing Part 1: Test sieves of metal wire cloth)
14. ISO 3310-2:1999 Сита лабораторные. Технические требования и испытания. Часть 2. Лабораторные сита с перфорированной металлической пластиной (Test sieves Technical requirements and testing Part 2: Test sieves of perforated metal plat)
Physical characteristics of crushed granite from the Aldanskoye deposit of the Republic of Sakha (Yakutia), used for the
top layer of asphalt concrete pavement Ediseev O.S., Druzyanova V.P.
North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov
Currently, there is an increase in the intensity of traffic of light vehicles and axle loads from trucks, which leads to premature destruction of road surfaces. To reduce the premature destruction of asphalt concrete pavements, it is necessary to use high-strength crushed stones. In this article, as crushed stone, we consider granite crushed stone from the Aldan deposit, Aldan region, the Republic of Sakha (Yakutia). The granulometric composition for crushed stones with grain sizes from 4 to 8 mm, from 8 to 16 mm was determined. Also, the results of determining frost resistance, the content of lamellar and needle-shaped grains, true density and bulk density were obtained. The physical characteristics of crushed granite from the Aldan deposit have been established, based on the data obtained, it can be concluded that these crushed stones can be used for the preparation of asphalt concrete mixtures. Keywords: Highways, crushed stone, asphalt mix, asphalt concrete, crushability, frost resistance References
1. https://www.aldanray.ru/district/index.php Official website of the Aldan region of the Republic of Sakha (Yakutia). (Accessed
25.03.2023)
2. ayam.rf/about
3. Anan'eva E.G. Lithological and mineralogical analysis. - Smolensk-Moscow: SGU, 1998. - S. 21. - 140 p.
4. GOST 32703-2014. Public automobile roads. Crushed stone and gravel from rocks. Technical requirements. [Electronic
resource] - introduction. 2015-06-01.
5. GOST R 58406.1-2020. Public automobile roads. Crushed-stone-mastic asphalt-concrete mixtures and asphalt concrete.
Specifications. - Input. 2020-01-06. - Moscow: Standartinform, 2020. - 30 p.
6. GOST R 58406.2-2020. Public automobile roads. Mixes of hot asphalt concrete and asphalt concrete. Specifications. - Input.
2020-01-06. - Moscow: Standartinform, 2020. - 37 p. 7. GOST 33029-2014. Public automobile roads. Crushed stone and gravel from rocks. Determination of particle size distribution. - Input. 2016-01-06. - Moscow: Standartinform, 2016. - 12 p.
7. GOST 33029-2014. Public automobile roads. Crushed stone and gravel from rocks. Determination of particle size distribution. -
Input. 2016-01-06. - Moscow: Standartinform, 2016. - 12 p.
8. GOST 33109-2014. Public automobile roads. Crushed stone and gravel from rocks. Determination of frost resistance. -
Introduction. 2016-01-06. - Moscow: Standartinform, 2015. - 12 p.
9. GOST 33053-2014. Public automobile roads. Crushed stone and gravel from rocks. Determination of the content of lamellar
(flaky) and needle-shaped grains. .- Intro. 2016-01-06. - Moscow: Standartinform, 2019. - 12 p.
10. GOST 33057-2014. Public automobile roads. Crushed stone and gravel from rocks. Determination of average and true density,
porosity and water absorption.- Vved. 2016-01-06. - Moscow: Standartinform, 2019. - 16 p.
11. GOST 33047-2014. Public automobile roads. Rubble and gravel rocks. Determination of bulk density and voidness.- Vved. 2016-01-06. - Moscow: Standartinform, 2016. - 13 p.
12. GOST 33030-2014. Public automobile roads. Crushed stone and gravel from rocks. Determination of crushability. - Vved. 2016-01-06. - Moscow: Standartinform, 2016. - 13 p.
13. ISO 3310-1:2000 Laboratory sieves. Technical requirements and tests. Part 1. Test sieves of metal wire cloth (Test sieves -Technical requirements and testing - Part 1: Test sieves of metal wire cloth)
14. ISO 3310-2:1999 Laboratory sieves. Technical requirements and tests. Part 2. Laboratory sieves with perforated metal plate (Test sieves - Technical requirements and testing - Part 2: Test sieves of perforated metal plat)
