CC BY
16УДК 625.7/.8:625.855.3
DOI: 10.31659/0585-430Х-2018-761-7-24-27
Л.И. МАЛЯНОВА1, 2, канд. техн. наук (malyanova.00@mail.ru)
1 Волжский филиал Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) (Волжский филиал МАДИ) (428000, Чувашская Республика, г. Чебоксары, пр. Тракторостроителей, 101, корп. 30)
2 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (428015, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15)
Модифицированный асфальтобетон с отходами дробления известняков в дорожных одеждах
Проведено исследование возможности конструирования и использования модифицированного асфальтобетона с отходами дробления известняка в дорожных одеждах (на примере Чувашской Республики). Рассмотрены два варианта верхнего слоя покрытия из асфальтобетона на битуме: первый, в котором не предусмотрена добавка анилина в битум, и второй - с добавкой анилина в количестве 0,5-1% от массы битума. При сравнении двух вариантов дорожных одежд установлено, что запас прочности конструкций с использованием модифицированного асфальтобетона с отходами дробления известняка больше при расчетах на сдвиг в грунте земляного полотна на 49%; на сдвиг в песчаном подстилающем слое - на 80%; по упругому прогибу - на 14%. Необходимым условием устройства дорожных одежд является обеспечение надежной эксплуатации основания под насыпями. Для уменьшения деформативности они должны быть закреплены с помощью заглубленных конструкций, например буровыми сваями с заделкой в коренные несущие слои основания. Один из вариантов -использование свай ЭРТ.
Ключевые слова: кубовые остатки, модифицированный битум, отходы дробления известняка, активное напряжение, сдвиг, упругий прогиб, электроразрядная технология, сваи ЭРТ.
Для цитирования: Малянова Л.И. Модифицированный асфальтобетон с отходами дробления известняков в дорожных одеждах // Строительные материалы. 2018. № 7. С. 24-27. DOI: 10.31659/0585-430Х-2018-761-7-24-27
L.I. MALYANOVA1, 2, Candidate of Sciences (Engineering) (malyanova.00@mail.ru)
1 The Volga Affiliate of Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI), (101, bldg. 30, Traktorostroiteley Avenue, Cheboksary, 428000, Russian Federation)
2 I.N. ULIANOV Chuvash State University (15, Moskovsky Avenue, Cheboksary, Chuvash Republic, 428015, Russian Federatio)
Modified Asphalt Concrete with Limestone Crushing Waste in Road Pavement
Has been conducted the study of possibility of design and use of modified asphalt concrete with limestone crushing waste in road pavements (on the example of the Chuvash Republic) Have been considered two options of the upper layer made of asphalt concrete with bitumen; the first one doesn't include an aniline additive, the second one - with an aniline additive with an amount of 0.5-1% of bitumen mass. When comparing two options of toad pavements it is established that the reserve of structures strength with the use of modified asphalt concrete with limestone crushing waste is higher when calculating the soil-shearing of earth road bed by 49%, shift in the bedding sand - by 80%, elastic deflection - by 14%. A necessary condition of arrangement of road pavements is to provide the reliable operation of the base under the road fill. The reduce the deformability, they should be fixed with the help of bored piles with pile fixing in the root bearing layers of the base. One of the options is the use of EDT piles.
Keywords: still bottoms, modified bitumen, limestone crushing waste, active stress, shift, banging motion, electric discharge technology, EDT piles.
For citation: Malyanova L.I. Modified asphalt concrete with limestone crushing waste in road pavement. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 7, pp. 24-27. DOI: 10.31659/0585-430X-2018-761-7-24-27 (In Russian).
Разработаны две конструкции дорожных одежд для автомобильных дорог общего пользования, по которым осуществляются перевозки лесоматериалов лесовозными автопоездами [1, 2]. По варианту 1 верхний слой покрытия предусматривается устраивать из асфальтобетона (а/б) классического состава, в котором анилинсодержа-щая добавка (АсД) не предусматривается. По варианту 2 верхний слой покрытия устраивается из асфальтобетона с отходами дробления известняка (ОДИ), в котором в качестве добавки используются АсД.
Рассмотрим верхний слой покрытия из асфальтобетона на битуме с добавкой анилина.
Предварительно назначается следующая конструкция дорожной одежды [2]: верхний слой асфальтобетонного покрытия толщиной 5 см — горячая мелкозернистая смесь для плотного асфальтобетона типа Б марки 2 на битуме БНД 90/130 с добавкой анилина (ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон»); нижний слой асфальтобетонного покрытия толщиной 6 см — горячая крупнозернистая смесь для пори-
стого асфальтобетона марки I на битуме БНД 90/130; основание толщиной 32 см — щебень М 400 фракции 40—70 мм (ГОСТ 8267—93 «Щебень из природного камня для строительных работ»); песчаный подстилающий слой толщиной 34 см — песок мелкий (ГОСТ 8736—2014 «Песок для строительных работ») с содержанием пылевато-гли-нистой фракции не более 5%, с коэффициентом фильтрации Кф=3 м/сут и пористостью п=0,36 [2, 3] (рис. 1).
Назначаются параметры асфальтобетона на битуме, в котором предусмотрена добавка АсД на основе проведенных экспериментальных исследований [1—4].
Результаты испытания физико-механических свойств битума с добавлением 0,5% АсД (от массы битума) приведены в табл. 1.
Для расчета по допускаемому упругому прогибу при температуре покрытия Т=+10оС модуль упругости асфальтобетона типа Б марки II на модифицированном битуме равен £аб+10°С=2600 МПа; для расчета по условию сдвигоустойчивости при температуре покрытия t=+20оС модуль упругости принят £аб+20оС=1304 МПа;
24
июль 2018
jVJ ®
10
Верхний слой покрытия из горячей мелкозернистой модифицированной асфальтобетонной смеси с ОДИ Асфальтобетон пористый из горячей крупнозернистой смеси типа Б
Нижний слой основания из известнякового щебня марки 400 фр. 20-40 мм
Рис. 1. Конструкция дорожной одежды
Песчаный подстилающий слой из мелкозернистого песка Суглинок
р=39 см Таблица 1
,,!.:,::;, i МПа Требования ГОСТ 22245-90 Средние
5 см Еа/б=2400 МПа Наименование показателей фактические показатели
4
6 см Еа/б=1400 МПа Глубина прониковения иглы 0,1 мм:
при 25оС 90-130 106
при 0оС, не менее 28 30
32 см Ещеб=350 МПа Растяжимость, см, при температуре, не менее:
25оС 0оС 65 72
4 4,3
Температура размягчения, оС, не ниже 43 46,5
34 см Епеска=100 МПа Температура хрупкости, оС, не выше -17 -17,3
43 МПа Температура вспышки, оС, не ниже +230 +271
i Изменение температуры размягчения 5 4,5
\ Суглинок тяжелый Е грунта—43 МПа после прогрева, оС, не более
Рис. 2. Схема конструкции дорожной одежды для расчета на упругий прогиб Индекс пенетрации От -1 до +1 -0,23
80
70
60
50
40
я 30
сс
т
20
70
60
39
20 в а в
а 1 б
Вариант 1
Вариант 2
Рис. 3. Диаграмма запаса прочности конструкции дорожных одежд для вариантов 1 и 2 конструкции дорожных одежд: а - сдвиг в грунте земляного полотна; б - сдвиг в песчаном слое; в - упругий прогиб
0
j'^J ®
июль 2018
25
Таблица 2
Материал слоя Толщина слоя h, см Модуль упругости материала при t =+10оС, МПа Модуль упругости материала при t =+20оС, МПа Характеристики асфальтобетона на растяжение при изгибе
Е, МПа На, МПа а т
Верхний слой покрытия - асфальтобетон типа Б М-2 на битуме БНД 90/130 с добавкой анилина по ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон». (Технические условия: Минземстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1998. 23 с.) 5 2600 1304 3600 9,5 5,4 5
Нижний слой покрытия - асфальтобетон горячий крупнозернистый пористый марки 2 на битуме БНД 90/130 по ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон». (Технические условия: Минземстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1998. 23 с.) 6 1400 800 2200 7,8 6,3 4
Несущий слой основания - щебень М400 фракции 40-70 мм по ГОСТ 8267-93 «Щебень из природного камня для строительных работ. Технические условия». (Госстрой России. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1996. 19 с.) 32 350 350 350 - - -
Песчано-подстилающий слой - песок мелкий по ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ». (ФГУП «ВНИПИИстромсырье». Стандартинформ, 2015. 62 с.) Кф=3 м/сут, я=0,36 34 100 100 100 - - -
Грунт основания земляного полотна - суглинок тяжелый по ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация». (Госстрой России. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2013. 62 с.) »р=0,69Жг - 43 43 43 - - -
Примечание. В 5-м столбце: значения угла внутреннего трения и сцепления приняты при частоте приложения нагрузки до капитального ремонта 2^=10000 ед. [3, 4].
Таблица 3
Слои конструкции дорожной одежды Толщина слоя, см Активное напряжение сдвига в грунте земляного полотна, МПа Активное напряжение сдвига в песчаном подстилающем слое, МПа Модуль упругости конструкции, МПа Расчет конструкции дорожной одежды на растяжение при изгибе в монолитных слоях, МПа
Расчетные значения Допуск Коэффициент прочности Кпр Расчетные значения Допуск Коэффициент прочности Кпр Расчетные значения Допуск Коэффициент прочности Кпр Расчетные значения Допуск Коэффициент прочности Кпр
Асфальтобетон плотный типа Б М-2 с добавкой АсД 5 0,0114 0,0142 1,25 0,0192 0,0183 0,95 254,8 150 1,7 2,14 1,93 0,9
Асфальтобетон пористый М-2 6 182
Щебень М-400 32 154
Песок 34 68
Грунт - суглинок легкий, ^р=0,7Жт 43
26
июль 2018
диаметр отпечатка колеса лесовозного автопоезда составляет Д=39 см.
Ниже значения расчетных параметров сведены в табл. 2 [2, 3].
Расчетная схема конструкции дорожной одежды приведена на рис. 2.
Расчеты, приведенные в табл. 3, подтверждают, что выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу, сдвигу в грунте земляного полотна [4] и песчаном подстилающем слое, а также сопротивлению монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе. Коэффициенты прочности конструкции дорожной одежды выше требуемого.
Запас прочности по сдвигу в грунте земляного полотна — 39%. Запас прочности по сдвигу в песчаном
Список литературы
1. Патент РФ 2503633. Способ получения горячей щебеночной асфальтобетонной смеси с отсевами дробления известняков марки 400 / Салихов М.Г., Маляно-ва Л.И., Иливанов В.Ю. Заявл. 18.11.2011. Опубл. 10.01.2014. Бюл. № 1.
2. Малянова Л.И. Изучение возможности использования модифицирования дорожных битумов отходами местной химической промышленности Чувашии. Материалы международной научно-практической конференции «Модернизация и научные исследования в транспортом комплексе» Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и Российской академии транспорта (РАТ) 2013 г. Пермь: ПНИПУ, 2013. С. 267-272.
3. Малянова Л.И., Салихов М.Г. Модифицированные битумы и экспериментальные исследования их физико-механических свойств. В кн.: Дорожно-транспортый комплекс: состояние, проблемы и перспективы развития. Чебоксары: ВФ МАДИ, 2016. С. 155-161.
4. Соколов Н.С., Соколов С.Н., Соколов А.Н. Мелкозернистый бетон как конструкционный строительный материал буроинъекционных свай-ЭРТ // Строительные материалы. № 5. 2017. С. 16-19.
5. Соколов Н.С., Викторова С.С., Смирнова Г.М., Федосеева И.П. Буроинъекционная свая-ЭРТ как заглубленная железобетонная конструкция // Строительные материалы. 2017. № 9. С. 47-49.
6. Соколов Н.С., Соколов С.Н., Соколов А.Н., Федоров П.Ю. Использование буроинъекцион-ных свай ЭРТ в качестве оснований фундаментов повышенной несущей способности // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 9. С. 66-70.
7. Соколов Н.С. Технология обеспечения устойчивости ограждения котлована // Строительные материалы. 2018. № 1-2. С. 81-91.
8. Соколов Н.С., Соколов А.Н., Соколов С.Н., Глушков В.Е., Глушков А.В. Расчет буроинъекционных свай ЭРТ повышенной несущей способности // Жилищное строительство. 2017. № 11. С. 20-25.
9. Соколов Н.С., Алексеева Г.Н., Викторова С.С., Смирнова Г.М., Федосеева И.П. Исследование и разработка установки для электрогидравлической обработки бетона буровых свай // Вестник Чувашского университета. 2018. № 1. С. 69-79.
10. Соколов Н.С., Никонорова И.В. Строительство и территориальное освоение оползневых склонов Чебоксарского водохранилища // Жилищное строительство. 2017. № 9. С. 13-20.
слое — 2,2%. Запас прочности по упругому прогибу — 70% (рис. 3).
Конструкция дорожной одежды капитального типа с усовершенствованным покрытием для автодорог (вариант № 2) при диаметре отпечатка колеса Д=39 см приведена в табл. 3.
Для обеспечения надежной эксплуатации основания дорожной насыпи и уменьшения его деформативности необходимо армировать его буровыми сваями. Наиболее подходящими для этого являются сваи ЭРТ, изготовленные по электроразрядным технологиям [5—10].
Таким образом, при сравнении двух вариантов дорожных одежд вариант с применением модифицированного асфальтобетона с ОДИ обладает большим запасом прочности конструкций (рис. 3), чем асфальтобетон классического состава.
References
1. Patent RF 2503633. Sposob polucheniya goryachej shche-benochnoj asfal'tobetonnoj smesi s otsevami drobleniya iz-vestnyakov marki 400 [Way of receiving hot crushed-stone asphalt concrete mix with eliminations of crushing of limestones ofbrand400] / Salikhov M.G. , Malyanova L.I., Ilivanov V.Yu. Declared 18.11.2011. Published 10.01.2014. Bulletin No. 1. (In Russian).
2. Malyanova L.I. Studying of a possibility of use of modifying of road bitumens waste of local chemical industry Chuvashia. Materials of the international scientific and practical conference "Modernization and Scientific Research in Transport a Complex". The Perm National Research Polytechnical University (PNRPU) and the Russian Academy of Transport (RaT). Perm: PNIPU. 2013, pp. 267-272. (In Russian).
3. Malyanova L.I., Salikhov V.F. Modificirovannye bitumy i ehksperimental'nye issledovaniya ih fiziko-me-khanicheskih svojstv. V kn.: Dorozhno-transportyj kom-pleks: sostoyanie, problemy i perspektivy razvitiya [Research in Transport a Complex: state, problems and prospects of development]. Cheboksary: VF MADI.
2016, pp. 155-161. (In Russian).
4. SokolovN.S., SokolovS.N., Sokolov A.N. Fine Concrete as a Structural Building Material of Bored-Injection Piles EDT. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials].
2017. No. 5, pp. 16-19. (In Russian).
5. Sokolov N.S., Viktorova S.S., Smirnova G.M., Fedoseeva I.P. Bored-injection pile-ert as a buried reinforced concrete structure. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 9, pp. 47-49. (In Russian).
6. Sokolov N.S. Use the buroinjektsionnykh svay-ERT as foundations of the bases of the increased bearing ability. Promyshlennoe I Gragshdanskoe stroitelstvo. 2017. No. 9, pp. 66-70. (In Russian).
7. Sokolov N.S. Technology for ensuring the stability of excavation shoring. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 12, pp. 81-90. (In Russian).
8. Sokolov N.S., Sokolov A.N., Sokolov S.N., Glushkov V.E., Glushkov A.V. Calculation of bored-injection piles of improved bearing capacity. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 11, pp. 20-25. (In Russian).
9. Sokolov N.S., Alekseev G.N., Viktorov S.S., Smirnov G.M., Fedoseyev I. P. Installation research and development for electrohydraulic processing of concrete of boring piles. Vestnik Chuvashskogo Universiteta. 2018. No. 1, pp. 69-79. (In Russian).
10. Sokolov N.S. Foundation of increased bearing capacity constructed with use of bored-injection edt-piles with multiple enlargements. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 9, pp. 25-28. (In Russian).
J'iyj ®
июль 2018
27
