Материалы для дорожного строительства. Дорожно строительные материалы

Дорожно-строительные материалы

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Общие сведения об автогрейдерах

Для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог и железнодорожного полотна применяют разнообразные природные и искусственные дорожно-строительные материалы.

К природным материалам относятся такие материалы, которые добываются в верхних слоях земной коры и используются после несложной механической обработки для придания частицам материала нужных размеров, формы и состояния поверхности (песок, глина, щебень, гравий, природный асфальт и др.). Искусственные материалы изготавливают из природного сырья или отходов промышленности путем их обработки по специальной технологии, способствующей образованию новых материалов с другими, чем у исходных, свойствами (цемент, битум, цементобетон и др.).

Если дорожно-строительные материалы получены из местного исходного сырья и из отходов промышленности, то они называются местными (песок, гравий, шлак и др.) и более дешевы в строительстве, чем привозные. Но так как от качества применяемых материалов, так же как и от качественной технологии строительства дорог, в конечном счете зависит долговечность дорожных одежд, применение менее качественных местных материалов может быть оправдано не всегда.

Основой природных материалов являются рыхлые осадочные горные породы, которые в результате длительного воздействия переменных температур, размыва водами и выветривания разрушаются до определенного состояния, образуя в зависимости от величины частичек, примесей и влаги так называемые грунты, обладающие различными свойствами.

К грунтам минерального происхождения, используемым в дорожном строительстве, относятся глины, пески, смеси песков с глинами (супесчаные и суглинистые), щебень, галька, гравий. К грунтам органического (растительного) происхождения принадлежат торф и чернозем с примесями песка и глины. Грунты с обильными примесями минеральных солей образуют солончаки.Глины. Состоят из мелких чешуйкообразных частиц крупностью 0,001…0,005 мм, плотно прилегэющих одна к другой. В материковом залегании глины водонепроницаемы. При определенном увлажнении глины становятся пластичными, т. е. под действием внешних сил приобретают способность сохранять придаваемую форму. Чистая глина при увлажнении увеличивается в объеме, поэтому для полотна не пригодна. Плотность 1,8…1,95 т/м3.

Пески. Состоят из частиц крупностью 0,05…5 мм, не связанных между собой, из-за чего пески хорошо пропускают воду. Без примесей пески, независимо от влажности, пластичностью не обладают. Если в песке содержатся частицы меньше 0,05 мм, то он считается пылеватым! Если же в песке есть частицы мельче 0,005 мм, то он называется глинистым. Наиболее прочными являются кварцевые пески (белого цвета). При наличии примесей окислов железа пески могут быть желтыми, бурыми или вишнево красными. В зависимости от размеров частиц пески могут быть крупнозернистыми, среднезернистыми, мелкозернистыми, очень мелкозернистыми и тонкозернистыми.. Применяют песок для подстилающих слоев дорожных одежд, устройства дренажа, в цементо- и асфальтобетонах. Плотность песка 1,6…1;75 т/м3. Пылеватые пески в земляном полотне не используются, так как при увлажнении приобретают свойства плывунов.

Глинистые грунты. Состоят в основном из глины, но содержат незначительные примеси песка, практически водонепроницаемы. Могут применяться в земляном полотне в сухих местах, так как при насыщении водой размягчаются и теряют несущую способность.

Суглинистые грунты. Представляют собой смеси песка с глиной, когда глины содержится более 20% по массе. Плотность 1,6… 1,9 т/м3. Хорошо сопротивляются воздействию ветра и влаги, устойчивы в откосах.

Пылеватые суглинки и тяжелые пылеватые супеси. Содержат большое количество пылеватых частиц, поэтому неустойчивы к воздействию влаги. Набухают при увлажнении, зимойч в них образуются пучины. Откосы из этих грунтов легко размываются и выветриваются. Могут использоваться в земляном полотне насыпи и выемке, если их верхние части (0,8…1,2 м) устроены из устойчивых грунтов.

Супесчаные грунты. Представляют собой смеси песка с глиной при содержании глины от 5 до 20% по массе. Глинистые частицы являются связующими для остальных частиц. При их содержании более 5% по массе супеси являются связными, т. е. меняют форму под воздействием внешних сил. Плотность супесчаных грунтов 1,6…1,8 т/м3. В переувлажненном состоянии не теряют несущей способности, что способствует их применению при устройстве насыпей.

Пылеватые супесчаные грунты. Те же супесчаные грунты, но отличаются большим содержанием песчаных частиц (до 50% по массе). При переувлажнении теряют несущую способность. Могут накапливать влагу в зимних условиях с образованием пучин. Применимы в насыпях только в сухих местах.

Галька. Представляет собой окатанные водой обломки горных пород размером от 40 до 100 мм. Гальку применяют для устройства оснований, дренажа и в качестве исходного продукта для изготовления щебня. Плотность гальки 1,8…2 т/м3.

Гравий. Представляет собой окатанные водой обломки горных пород размером от 3 до 70 мм. Плотность гравия 1,8…2,0 т/м3. Добытый в карьере гравий может содержать песок. Если песка более 50%, то материал называется гравийно-песчаным. Гравий находит применение в покрытиях, конструктивных слоях дорожных одежд, в дренажах, асфальто- и цементобетоне, в качестве балластного слоя на железнодорожном полотне.

Щебень. Представляет собой смесь угловатых обломков скальных пород размером 5…70 мм. Щебень может быть природный и изготовленный путем дробления. Для дорожного строительства применяют 5 сортов щебня: крупный (40…70 мм), средний (20…40 мм), мелкий (10…20 мм),, клинец (5… 10 мм), высевки (ме,ньше 5 мм). Плотность щебня 1,6…2 т/м3.

Чернозем, торф. Применяются только для облицовки откосов насыпей и выемок с целью создания растительного покрова, предохраняющего откосы от размыва водами. Плотность чернозема 1,2…1,4 т/м3.

Грунты разрабатываются автогрейдерами либо в естественном состоянии при его залегании в массиве, либо в рыхлом состоянии при отсыпке на дорожное полотно. В любом случае чем выше плотность грунта, тем труднее он подвергается разработке, а следовательно, требует больше энергозатрат.

Плотность грунтов в свою очередь зависит от содержания в них воды: больше воды — выше плотность грунта. Отношение массы в % к массе сухого грунта, в котором она содержится, называется влажностью.

Более связные грунты труднее подвергаются обработке, чем несвязные. А связные да еще влажные грунты требуют еще больших энергозатрат.

Производительность землеройной техники зависит еще и от того, насколько увеличивается объем грунта при его разработке. Для оценки этого явления служит так называемый коэффициент разрыхления, т. е. отношение объема разрыхленного грунта к его объему в плотном массиве. Каждому виду грунта соответствует свой коэффициент разрыхления (от 1,1 в песке и супеси до 4,4 в суглинке).

Цемент. Относится к минеральным вяжущим материалам водного твердения. Портландцемент представляет собой гидравлическое вяжущее, полученное тонким помолом цементного клинкера, минеральных добавок и природного гипса. Основным свойством портландцемента является его способность затвердевать при растворении водой, превращаясь в камневидное тело. Это свойство зависит от состава добавок и тонкости помола клинкера.

В зависимости от активности и предела прочности при изгибе образцов из портландцемента он подразделяется на марки 400, 500, 550 и 600. Нарастание прочности происходит неравномерно: через 3 сут она достигает 50%, на 7-е сутки — 70% от прочности в 28-суточном возрасте. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец — не позднее 12 ч от начала затвердения для возможности производства строительных работ. Активность цемента снижается на 30% через 6 мес и на 40% через 12 мес.

Объемная масса насыпного портландцемента составляет 0,9…1,3 т/м3, плотность — 3…3,2 т/м3. Применяется портландцемент при укреплении грунтов, устройстве бетонных дорожных оснований и покрытий.

Битумы. Относятся к органическим вяжущим материалам, представляют собой группу природных и искусственных твердых, пластичных или жидких веществ, состоящих из смеси органических высокомолекулярных соединений (ароматические углеводороды и их производные).

Легко соединяются с каменными материалами, образуют прочную, водоустойчивую пленку. Искусственным путем битумы приготавливают из нефти или сланцев. Они делятся на три группы: твердые, жидкие и вязкие битумы — в зависимости от подвижности при 20…25° С и при 120… 180° С. Показателями битумов являются вязкость, пластичность и прочность. При изменении температуры у битумов сильно меняется вязкость. Так, при изменении температуры от — 30° С до + 60° С битум переходит из твердого в вязко-пластичное, а затем в жидкое состояние.

При строительстве дорожных и аэродромных покрытий используются искусственно получаемые из нефти дорожные вязкие битумы марки БНД (битумы нефтяные дорожные), марки БН (битумы нефтяные) и жидкие битумы марок БГ (быстрогустеющие), СГ (среднегустеющие) и МГ (медленногустеющие).

Природные битумы по качеству бывают лучше нефтяных. Их месторождения встречаются на Кавказе, в Крыму, в Сибири, в Средней Азии.

—-

В дорожном строительстве широко применяют грунты, каменные материалы, минеральные и органические вяжущие вещества и полученные на их основе искусственные материалы — укрепленные грунты и цементобетонные, асфальтобетонные смеси. От качества этих материалов во многом зависят не только прочность и долговечность, но и экономичность дорожных конструкций, так как в общей стоимости строительства автомобильных дорог и мостов расходы на строительные материалы составляют свыше 60%.

Грунтом называется горная порода, слагающая верхние горизонты земной коры, затронутые физико-химическими процессами выветривания. Грунт является сложным телом, состоящим при положительной температуре из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. При отрицательной температуре в состав грунта входит также лед. Твердая фаза представляет собой смесь минеральных частиц и органических примесей; жидкая состоит из воды с растворами различных солей; газообразная — из смеси воздуха, некоторых газов и водяного пара.

Грунтовый скелет состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц. К песчаным относят частицы диаметром от 2 до 0,05 мм, к пылеватым — частицы диаметром от 0,05 до 0,005 мм, к глинистым — частицы диаметром менее 0,005 мм. Грунты, содержащие не менее 82% песчаных частиц и не более 3% глинистых, называют песчаными грунтами. Грунты, в которых содержится более 25% глинистых частиц, являются глинистыми. К супесчаным относятся грунты, содержащие не менее 50% песка и от 3 до 12% глины; к суглинистым— грунты, содержащие от 12 до 25% глинистых частиц. Если в грунте содержится пылеватых частиц больше, чем песчаных, то к названию грунта прибавляется слово пылеватый.

Песчаный грунт является хорошим материалом для возведения земляного полотна. Он легко разрабатывается, хорошо уплотняется и незначительно снижает прочность при увлажнении. Недостатком песчаных грунтов, особенно легких песков, является их плохое сопротивление размывающему действию текущей воды. Для предотвращения размывания водой откосы полотна требуют уплотнения.

Супесчаные грунты пригодны для устройства насыпей — легко разрабатываются и уплотняются, сохраняют устойчивость при повышении влажности.

Суглинистые грунты широко используют при возведении земляного полотна. Однако во время увлажнения прочность их значительно снижается и становится меньше прочности песков и супесей.

Глинистые грунты обычно применяют для возведения высоких насыпей в сухих местах. При увлажнении прочность глин значительно снижается по сравнению с остальными видами грунтов.

Перед разработкой грунтов необходимо установить возможность их использования для возведения насыпей. Насыпи возводят в основном из песчаных и супесчаных грунтов. Суглинистые грунты применяют для нижних слоев насыпей (ниже 0,9—1,2 м от поверхности проезжей части). Возводить насыпи из жирных глин не рекомендуется, так как трудно дробить комки и уплотнять эти грунты до монолитного состояния.

Чтобы оценивать грунты как среду для земляных работ, необходимо знать их основные физико-механические свойства: объемную массу, плотность, разрыхляемость, влажность, связность.

Объемной массой грунта называется масса единицы занимаемого им объема при естественной влажности, включая объем, занимаемый минеральными частицами и порами. Обычно объемная масса выражается в кг/м3 и изменяется у грунтов в среднем от 1000 до 2500 кг/м3.

Плотностью грунта удобно пользоваться при оценке степени уплотнения. Плотность определяется массой твердой фазы грунта в единице объема и выражается в г/см3. После уплотнения плотность грунтов составляет 1,4—1,7 г/см3.

Разрыхляемостыо называют способность грунта увеличиваться в объеме в процессе разработки. При разрыхлении соответственно уменьшается объемная масса грунта. Коэффициент разрыхления характеризует отношение объема разрыхленного грунта к объему,, который он занимал в естественном залегании. В зависимости от вида грунта, его влажности и способа разработки средние значения коэффициента разрыхления колеблются в пределах 1,08—-1,32 (большие значения относятся к глинистым грунтам).

Влажность грунта — отношение массы воды, содержащейся в порах грунта, к массе твердых частиц, составляющих грунт, выраженное в процентах. Влажность бывает различной для одних и тех же грунтов. При заполнении водой менее 1/3 объема пор грунты считаются сухими; при заполнении от 1/3 До 2/3 объема пор — влажными и при заполнении более 2/3 объема пор — мокрыми.

Связность — это основная прочностная характеристика грунта. Ее определяют по удельной силе сцепления грунтовых частиц между собой. Сцепление грунта при одной и той же влажности повышается с увеличением степени уплотнения, а при одинаковой плотности понижается с увеличением влажности. Удельная сила сцепления грунтов изменяется в пределах от 0,1 до 1 кгс/см2.

Трудность разработки грунтов имеет большое значение при строительстве автомобильных дорог. По трудности разработки грунты разделяются на XI основных групп: I группа — наиболее легко разрабатываемые грунты (легкие), II — средние, III — тяжелые, IV скальная предварительно разрыхленная порода, V—XI — разные твердые породы.

Каменные материалы для дорожного строительства получаю1!1 из горных пород путем их механической переработки в карьерах или на камнедробильных заводах.

По геологическому происхождению различают изверженные (магматические), осадочные (пластовые) и метаморфические (видоизмененные) горные породы.

К изверженным горным породам относятся граниты, диориты, диабазы и прочие кристаллические образования, которые возникли в результате застывания и кристаллизации магмы.

Осадочными породами являются известняки, песчаники и ракушечник. Они образовались путем осаждения веществ из водной среды рек, морей и океанов. Прочность осадочных пород ниже, чем у изверженных.

Метаморфическими породами называются те, которые образовались из изверженных и осадочных пород под влиянием высокой температуры и большого давления. К ним относятся мрамор, гнейс, кварциты.

Основная характеристика горных пород —их прочность. Прочность определяют по величине наибольшего сжимающего напряжения, при котором разрушаются (предел прочности при сжатии) образцы с размерами 5×5×5 см или цилиндры диаметром и высотой 5 см. В зависимости от предела прочности при сжатии (в МПа) горные породы разделяют на следующие группы: очень прочные — более 120, прочные— 120—80, средней прочности — 80—60, слабые—60—30 и очень слабые — менее 30.

Для устройства проезжей части и приготовления цементобетон-ной смеси используют гравий, щебень и песок.

Гравием называется осадочная рыхлая порода, образовавшаяся в результате естественного разрушения горных пород и состоящая из различных по крупности окатанных обломков минералов. По происхождению различают ледниковый, речной, озерный, морской, горный и овражный гравий. Если гравий содержит более 50% песка, то такой материал называется гравийно-песчаной смесью. Гравий, получаемый после грохочения и отделения песка, называется сортовым и разделяется на следующие фракции (ГОСТ 8268—74): крупный с размерами зерен 70—40 мм; средний 40— 20 мм; мелкий 20—10 мм; гравийная мелочь 10—5 мм.

Щебнем называется смесь обломков горных пород, получаемых в результате механического дробления. В зависимости от крупности зерен щебень разделяется на следующие фракции (ГОСТ 8267—75): 5—10; 10—20; 20—40; 40—70 мм. Форма зерен щебня должна приближаться к кубической.

Наибольший размер частиц щебня или гравия при приготовлении цементобетонных смесей, предназначенных для устройства оснований, должен быть не более 70 мм, а для устройства покрытий— не более 40 мм. В щебне и гравии встречаются зерна лещадной формы, у которых длина или ширина в три раза превышает толщину. Щебень и гравий, предназначенные для приготовления цементо-бетонной смеси, не должны содержать зерен лещадной и игольчатой формы более 25%, а пылевидных и глинистых частиц — более 1%.

Природный и искусственный пески широко применяют для приготовления цементобетонных смесей.

Природный песок образуется в результате выветривания изверженных,- осадочных или метаморфических горных пород. Искусственный песок получают путем дробленая прочных горных пород.

Одной из основных характеристик песка является крупность зерен. Для оценки зернового состава вводят показатель, который называется модулем крупности Мк. Для определения Мк пробу песка рассеивают на решетах с ячейками диаметром 10; 5; 2,5; 1,25 мм и ситах с размером сторон 0,63; 0,315; 0,14 мм и устанавливают массу полных остатков на ситах. Полным остатком называется сумма остатка на данном сите и всех предыдущих. Модуль крупности песка представляет собой частное от деления на 100 суммы полных остатков на всех ситах. По величине модуля крупности пески делятся на следующие группы (ГОСТ 8736—77): крупный —Мк более 2,5; средний —Мк 2,5—2; мелкий —Мк 2—1,5; очень мелкий —Мк 1,5—1. В песке для приготовления смесей содержание пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 3%; органические примеси должны отсутствовать.

Вяжущие материалы способны в результате физико-химических или химических процессов связывать смешанные с ними минеральные частицы в одно целое. Подразделяют вяжущие материалы на две группы — минеральные и органические вяжущие.

Минеральными вяжущими материалами называются тонко измельченные порошки минералов, которые при замешивании с водой через некоторое время затвердевают, превращаясь из тестообразного в твердое тело. К ним относятся цемент, известь и гипс. Больше всего при строительстве цементобетонных дорожных покрытий распространен портландцемент.

Портландцемент получают при тонком (сухом или мокром) помоле обожженного до спекания мергеля определенного состава. Основными свойствами портландцемента являются тонкость помола цементного порошка, способность схватываться в определенные сроки, равномерность изменения объема при схватывании и твердении, приобретение прочности в определенный срок.

Тонкость помола определяют просевом цемента массой 50 г через сито с сеткой № 008 (размеры сторон ячейки 0,08 мм). Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании через сито проходило не менее 85% от массы пробы.

При смешивании портландцемента с водой образуется пластичное клейкое тесто. Промежуток времени между затворением цементного теста и началом твердения (схватывания) выбирают, исходя из технологических соображений. На протяжении этого времени необходимо организовать транспортирование, укладку, уплотнение и отделку бетонной смеси. Для дорожных бетонов начало схватывания цемента должно быть не менее чем через 2 ч после его затворения.

В зависимости от прочности портландцемент разделяют на 5 марок: 300, 400, 500, 550 и 600. Прочность определяют при сжатии образцов кубической формы размером 7X7X7 см. Значение предела прочности при сжатии в кгс/см2 и определяет марку цемента. Для бетона однослойных и верхнего слоя двухслойных цементобе-тонных покрытий автомобильных дорог следует применять цемент марки не ниже 500, а для оснований усовершенствованных капитальных покрытий — марки 300 и 400 (ГОСТ 8424—72).

К органическим вяжущим относятся материалы, получаемые в результате переработки различных видов нефти, каменного угля, смол, битумной породы. Эти материалы бывают жидкой, полужидкой или твердой консистенции, черного или темно-коричневого цвета. Органические вяжущие материалы обладают вязкими свойствами и широко применяются для соединения каменных или грунтовых частиц. В дорожном строительстве из органических вяжущих материалов используют битумы, дегти, эмульсии.

Нефтяные дорожные битумы получают путем перегонки сырой нефти, окисления и переработки ее тяжелых фракций. Отличительной особенностью битумов является то, что они хорошо прилипают к поверхности минеральных частиц, обладают достаточной пластичностью и эластичностью, что позволяет устраивать бесшовные покрытия, характеризующиеся высокими эксплуатационными показателями и способностью смягчать вибрацию и шум при проезде транспорта.

К основным свойствам битумов относятся вязкость и пластичность.

Вязкость битума зависит от температуры нагрева и характеризуется условным показателем твердости— глубиной проникания стандартной иглы в битум при температуре 25 и 0° С за 5 с под действием груза массой 100 г. При большей вязкости битумов увеличиваются прочность и водоустойчивость покрытия, но ухудшается обволакивание поверхности минеральных материалов. Ввиду этого битумы должны быть нагреты до определенной температуры.

Пластичность битумов определяется их способностью деформироваться без нарушения сплошности. Чем выше пластичность битума, тем большие деформации может выдержать покрытие с его применением.

Битумы разделяются на жидкие и вязкие. В дорожном строительстве для приготовления различных смесей в основном используют вязкие битумы, которые разделяют на пять марок (ГОСТ 11955—74): БНД-200/300, БНД-130/200, БНД-90/130, БНД-60/90, БНД-40/60 (цифры характеризуют вязкость битума, определяемую глубиной, мм, проникания иглы при температуре 25 °С).

Дегти — это продукты сухой перегонки каменного угля. Их можно использовать в качестве вяжущего материала при строительстве покрытий из черного щебня и смешивании гравийных и щебеночных материалов на полотне дороги.

Эмульсии — дисперсные системы, состоящие из взвешенных в воде капелек битума или дегтя. Добавка к воде эмульгатора предотвращает слипание этих частиц. В эмульсии содержится до 50— 60% битума или дегтя.

Укрепленные вяжущими материалами грунты, асфальтобетонные и цементобетонные смеси используют для строительства дорожных- покрытий.

Укрепленными грунтами называют такие, которые обработаны в установке или на дороге органическими или минеральными вяжущими материалами. При укреплении грунтов с помощью химических средств улучшаются их механические свойства. В результате этого создаются прочные связи между вяжущими материалами и грунтовыми частицами. Грунты приобретают механическую прочность, морозо- и водоустойчивость. Наиболее пригодны для укрепления щебенистые и гравелистые грунты, супеси и суглинки влажностью от 3 до 12%. Оптимальная норма органического вяжущего материала в каждом случае назначается на основе лабораторных опытов и изменяется в пределах 5—17% от массы смеси. Для укрепления грунтов в них добавляют портландцемент марки не ниже 400.

Грунт перемешивают с вяжущими материалами на дорогах грун-тосмесительными машинами или в карьерах на специальных установках. Самые однородные — это смеси, получаемые в карьерных установках. Способ наиболее эффективен в тех местах, где нет качественных грунтовых материалов. Стоимость оснований и покрытий, которые построены методом смешения на дороге, ниже.

Асфальтобетонной называется рационально подобранная по плотности смесь минеральных материалов (щебня или дробленого гравия, песка и минерального порошка) с битумом. В зависимости от наибольшей крупности минерального материала различают смеси песчаные (до 5 мм), мелкозернистые (до 15 мм), средне-зернистые (до 25 мм) и крупнозернистые (до 40 мм).

По вязкости битума и температуре нагрева минеральных материалов, при которой приготовляют, укладывают и уплотняют асфальтобетонные смеси, их подразделяют на горячие, содержащие вязкие битумы, и теплые, включающие в себя жидкие битумы. Температура асфальтобетонных смесей во время выпуска из смесителя при использовании вязких или жидких битумов должна быть соответственно в пределах 120—160 и 80—100° С.

Цементобетонной называется рационально подобранная смесь щебня (гравия) и песка с цементом и водой при определенном водоцементном отношении и консистенции для получения цементного бетона требуемой прочности и долговечности. Цементный бетон получается в результате твердения уплотненной цементобетонной смеси.

Одно из основных свойств цементобетонной смеси — ее удобоук-ладываемость, которая отражает способность бетонной смеси быстро и с минимальной затратой энергии приобретать необходимую плотность и форму в процессе уплотнения. Удобоукладываемость характеризуется степенью подвижности (жесткости) смеси непосредственно перед укладкой в дорожное покрытие или основание.

В зависимости от вида цементобетонной смеси ее подвижность оценивают величиной осадки усеченного конуса высотой 300 или 450 мм, изготовленного из рабочей бетонной смеси, или с помощью технического вискозиметра по скорости течения смеси при вибрации.

Подвижность цементобетонной смеси определяют стандартным конусом из листовой стали высотой 300 мм, внутренним диаметром нижнего основания 200 мм и верхнего— 100 мм. Для цементобетонных смесей с крупностью зерен заполнителя более 70 мм используют конус высотой 450 мм, внутренним диаметром нижнего основания 300 мм и верхнего— 150 мм. При этом величина осадки конуса цементобетонной смеси приводится к значению осадки стандартного конуса умножением на коэффициент 0,67.

Метод определения подвижности смеси по осадке конуса заключается в следующем. В стальную форму-конус укладывают це-ментобетонную смесь в три слоя с уплотнением каждого из них штыкованием 25 раз металлическим стержнем диаметром 16 и длиной 650 мм. После уплотнения смеси форму-конус строго вертикально снимают и конус бетонной смеси оседает под действием силы тяжести, сохраняя свою форму. Осадку конуса определяют, прикладывая металлическую линейку ребром на верх формы и измеряя с точностью до 0,5 см расстояние от низа линейки до верха осевшей бетонной смеси.

По величине осадки конуса в сантиметрах цементобетонные смеси подразделяют на жесткие — осадка конуса 0 см, малоподвижные— примерно 3 см, подвижные—-4—15 см и литые — более 15 см.

Степень жесткости цементобетонной смеси определяют с помощью технического вискозиметра путем вибрирования конуса бетонной смеси на вибростоле с частотой 3000 колебаний в минуту при амплитуде 0,35 мм. Показатель жесткости — это время, с, необходимое для расплывания конуса смеси и заполнения ею цилиндрического сосуда, технического вискозиметра. Для цементобетонной смеси, используемой в дорожном строительстве, это время обычно колеблется в пределах от 10 до 40 с.

Удобоукладываемость бетонных смесей зависит от ряда факторов, определяющий из которых — отношение массы воды к массе цемента в смеси. Чем больше это отношение, тем более пластичной будет смесь и тем легче она может быть уложена в покрытие и уплотнена. Однако увеличение этого отношения приводит к снижению плотности смеси после твердения вследствие испарения лишней воды и к уменьшению прочности и морозостойкости покрытия.

Использование жестких цементобетонных смесей в дорожном строительстве позволяет экономить цемент на 10—20%, сокращать сроки твердения при наборе прочности, но требует более интенсивного уплотнения. Для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий используют бетонную смесь с водоцементным отношением, не превышающим 0,5, а для нижнего слоя двухслойных покрытий — не превышающим 0,6.

Подвижность цементобетонной смеси перед укладкой бетоноук-ладочными машинами должна составлять 1—2 см осадки стандартного конуса.

Цементный бетоц — это искусственный материал, состоящий из зернистого минерального скелета, скрепленного затвердевшим цементным камнем, и полученный в результате твердения уплотненной цементобетонной смеси.

Прочность цементного (дорожного) бетона характеризуется маркой, которую определяют пределом прочности при сжатии стандартных кубиков и пределом прочности на растяжение при изгибе стандартных балочек на 28-е сутки хранения. Дорожный бетон делится на марки (ГОСТ 8424—72) по пределу прочности на растяжение при изгибе — 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 и 55; по пределу прочности при сжатии —75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400 и 500.

Цементный бетон для дорожного строительства должен обладать заданной по проекту прочностью, которая зависит в основном от его плотности. Это свойство бетона обусловлено правильным подбором его состава, качеством приготовления и укладки в покрытие цементобетонной смеси.

Читать далее: Черные металлы

Категория: - Общие сведения об автогрейдерах

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Дорожно–строительные материалы

Н.А. Гриневич

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Н.А. Гриневич

Дорожно–строительные материалы

Учебное пособие

Допущено Учебно методическим объединением по образованию в области дорожного строительства в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы»

Екатеринбург

2006

УДК 625.06/.07: (691:53:54) /075.8/

ББК 39.311.3я73

Рецензенты:

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Свердловский научно–производственный центр «РОСДОРНИИ», директор Телюфанова О.П.

Кандидат технических наук доцент, кафедры «Химическая технология топлива и промышленная экология» Уральского государственного технического университета УГТУ–УПИ Кирсанов Ю.Г.

ISBN 5–94984–103–4

Гриневич Н.А.

Дорожно–строительные материалы: Учеб. пособие.– Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун–т., 2006. – 97 с.

Рассмотрены основополагающие дорожно-строительные материалы (рыхлые каменные материалы, минеральные вяжущие, цементобетоны, органические вяжущие, асфальтобетоны), основные технико-экономические показатели дорожно-строительных материалов, отражающие взаимозависимость состава, структуры и свойств материалов. Изложены основные закономерности структурообразования дорожных бетонов, отражены вопросы влияния структуры на механические свойства и долговечность дорожных покрытий. Рассмотрены теоретические представления о механических превращениях в асфальтобетонных и цементобетонных дисперсных системах и регулировании свойств различного рода минеральных веществ.

Большое внимание в пособии уделено сведениям о нефтяных битумах. Приведены нормативные показатели, методы оценки свойств органических вяжущих, общие сведения об эмульсиях как дисперсных системах, дана развернутая классификация дорожных эмульсий, методах их испытаний.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Уральского государственного лесотехнического университета

УДК 625.06/.07: (691:53:54) /075.8/

ББК 39.311.3я73

ISBN 5–94984–103–4 Ó Уральский государственный

лесотехнический университет, 2006

Ó Гриневич Н.А., 2006

Оглавление

studfiles.net

Дорожно-строительный материал: классификация, свойства и применение

Дорожные покрытия испытывают на себе большие нагрузки, источниками которых выступают не только автомобили, но и природные явления с негативными факторами хозяйственной эксплуатации. Для наделения полотна достаточным набором защитных качеств используется широкий спектр материалов, образующих его конструкцию. Выбор тех или иных дорожно-строительных материалов в каждом случае индивидуален и делается на основе комплексного исследования конкретного участка эксплуатации.

Механические свойства материалов

Это наиболее значимые эксплуатационные качества материалов, которые определяют стойкость покрытия перед нагрузками транспортных средств. Существует целый комплекс механических свойств, позволяющих оценить чувствительность полотна к нагрузкам. В частности, испытания дорожно-строительных материалов проводятся по следующим качествам:

• Прочность. Способность материала принимать на себя действия внешних сил, не подвергаясь разрушению.
• Дробимость. Также косвенный показатель прочности, который определяют при сжатии материала в емкостном цилиндре.
• Истираемость. Способность дорожного материала под действием истирающих сил изменять массу.
• Хрупкость. Способность дорожного стройматериала разрушаться под внешними воздействиями без остаточных деформаций.
• Упругость. Данное качество определяет способность материала восстанавливать изначальную форму с параметрами после того, как внешние силы прекратили механическое воздействие.
• Пластичность. Свойство, которое показывает, насколько материал способен деформироваться необратимо. В процессе испытаний дорожно-строительных материалов на пластичность, в частности, определяется динамика изменения формы и объема исследуемой структуры под внешней нагрузкой. Также фиксируется пиковый момент, после которого начинается процесс разрушения.

Физические свойства материалов

Благодаря изучению данной категории свойств технологи определяют, насколько тот или иной материал способен противостоять атмосферным явлениям и в целом пригоден условиям применения. К таким свойствам относится влагостойкость, термостойкость, устойчивость к морозу, плотность, пористость и т.д. Например, показатель плотности определяют с помощью пикнометра – это тарировочная колба, которую наполняют измельченным материалом. Далее производится заполнение емкости водой, кипячение и настаивание на песчаной бане. В конце испытания порошок взвешивается и путем сопоставления первичных показателей с результатами теста определяется коэффициент плотности и пористости. Для некоторых групп дорожно-строительного материала имеет значение и показатель пустотности. От него зависит степень заполнения дефектных участков рыхлым сыпучим материалом.

Химические свойства материалов

Данными свойствами определяется то, каким образом материал будет химически взаимодействовать с окружающей средой. В этой части можно выделить следующие качества:

• Атмосферостойкость. Способность структуры материалов сохранять целостность под влиянием солнечной радиации, температуры, осадков, газов, микроорганизмов и т.д.
• Коррозионная защищенность. Свойство, которое определяет стойкость перед кислотными средами, щелочами, проточными и морскими жидкостями. Например, битумы чувствительны к щелочным средам, а бетон разрушается под действием морских солей.
• Растворимость. Определяет способность материалов при взаимодействии с водой образовывать новые вещества и растворы.
• Твердение. Данное свойство дорожно-строительных материалов указывает на их способность переходить в своей структуре из пластичного состояния в твердотельное.

Также с точки зрения монтажно-эксплуатационных условий применения важны и технологические качества. Это универсальные свойства, благодаря которым оценивается уплотняемость структуры, степень ее расслаиваемости, вязкость и другие характеристики.

Классификация природных материалов

Несмотря на технологическое развитие в производственном секторе, категория природных стройматериалов для укладки дорог является основной. Как правило, это продукция горнодобывающих предприятий, которая, в свою очередь, разделяется на магматические, осадочные и метаморфические материалы. Их стоит рассмотреть отдельно:

• Магматические породы. Это группа первичных материалов, которые образовались в процессе остывания магмы. Их основу формируют минеральные компоненты, концентрированные под действием высоких температур и давления.
• Осадочные. Это породы вторичной группы, которые отличаются тем, что сформировались на поверхности земли при пониженных температурах в условиях среднего давления. Существует внутри этой категории и своя классификация дорожно-строительных материалов, которая по генетическому признаку выделяет химические, обломочные и органогенные породы. В каждом случае свой набор характерных свойств и эксплуатационных особенностей.
• Метаморфические. Это породы магматических структур, которые образовывались при высоких температурах, но к моменту разработки прошли полное или частичное преобразование.

Классификация искусственных материалов

В отличие от природных материалов для укладки дорог искусственные являются в той или иной степени производственным продуктом. Основу составляют материалы, которые были получены путем специального изготовления – как правило, в промышленных условиях. Причем в качестве сырья для производства также используются преимущественно естественные горные породы, а реже – технические. Также выделяется категория так называемых местных дорожно-строительных материалов, которые применяют только в особых случаях. Как правило, это вторичные ресурсы, оставшиеся после производственных процессов – например, болотная руда, шлаки, зола, ракушка и др. Могут использоваться и промышленные отходы, но также в отдельных случаях, когда это допускается требованиями к дорожным одеждам. В целом же местные материалы и отходы выгодны экономически, но по технико-физическим характеристикам проигрывают основным природным и специально изготовленным изделиям.

Виды материалов из камня

В основном используется сырье из обломочных и скальных пород, которые проходят основную переработку и могут использоваться в разных структурах дорожного полотна. Наибольшей прочностью обладают скальные породы, поэтому их закладывают в ответственных технологических слоях. Обломочные породы характеризуются рыхлой структурой и чаще используются как основа для цементобетонных и асфальтобетонных смесей. К основным дорожно-строительным материалам каменной группы относят щебень, булыжник, шашку, высевки, брусчатку и т.д. Также существуют классификации по степени обработанности и составу. В соответствии с первым признаком материалы разделяют на колотые, штучные и пиленые, а по составу – на простые (однородные) и сложные (агломераты).

Наиболее технологичным материалом данного рода считается цементный камень, формируемый в результате процессов кристаллизации продуктов гидратации и гидролиза. Благодаря кристаллическим отросткам, которые расходятся по всей структуре камня, обеспечивается высокая прочность как при армировании. Скорость обретения твердости определяется реакциями материала с клинкерными элементами и минералогическим составом цемента. В условиях заводской обработки могут добавляться и пластификаторы для придания изделию дополнительных свойств.

Рыхлые материалы и их классификация

Это обширная группа дорожных материалов, которые образовывались в процессе выветривания твердых горных пород. В результате эрозии и вымывания формируются мелкие элементы разной фракции, также характеризующиеся включением разных примесей и других инородных тел. Для сортировки рыхлых продуктов выветривания по происхождению применяется следующая классификация дорожно-строительных материалов:

• Водно-ледниковые или флювиогляциальные.
• Аллювиальные или речные.
• Эоловые или ветровые.
• Морские и озерные.

Различают такие материалы и по фракции:

• Валуны. Грубоокатанные обломки горных пород в основном округлой формы фракцией от 150 мм.
• Галька. Для дорог преимущественно используется мелкая речная галька размером 5-20 мм.
• Гравий. Охватывает широкий размерный диапазон от 3 до 70 мм, но в основном к этой группе относятся рыхлые скопления обломков до 40 мм в диаметре.
• Песок. Зернистые элементы выветренных горных пород, фракция которых варьируется от 0,15 до 3 мм.

Грунтовые материалы

Это неоднородные сыпучие материалы, которые в основном формируются несколькими видами минеральных частиц – к примеру, песком, глиной и пылеватыми включениями. Своего рода силовой каркас грунта образуют зерновые твердые элементы, которые касаются друг друга (порядка 75-80 % общего состава), а промежутки заполняются пылеватой массой (15-20 %). На долю глинистых элементов приходится 5-10 %. Существуют технологические нормативы, которые определяют оптимальное содержание компонентов грунта, а также виды элементов. Грунтовый дорожно-строительный материал может быть и природным, и техническим. Оптимальные составы преимущественно имеют искусственное происхождение, а в условиях производства технологи могут также добавлять супеси, суглинок и другие добавки для оптимизации характеристик дорожно-строительного состава.

Портландцемент как вяжущая основа для дорог

Данный материал входит в группу гидравлических вяжущих компонентов, отвердевание которых происходит в воздушной или водной средах. Основу портландцемента составляет клинкерный помол с гипсовыми добавками в объеме 3-5 %. Сам клинкер получается в процессе обжига тонкодиспесной смеси из глины и известняка. В качестве модифицирующих добавок также могут вноситься смеси мергеля, доменного шлака, опока, нефелиновые отходы и т.д. Этот дорожно-строительный материал может выпускаться в разных вариантах, которые имеют собственную маркировку 300,400, 550 и др. Данная цифра указывает на показатель активности, то есть величину прочности при изгибе. В дорожном строительстве практикуется использование практически всех марок портландцемента, каждая из которых выбирается из соображений целесообразности применения в конкретных условиях с учетом требований.

Строительная известь

Еще одна разновидность вяжущих компонентов, используемых в устройстве дорожных полотен. Известь получается в результате обжига карбонатных пород, в которых также содержатся глинистые примеси в объеме 6-7 %. Увеличение доли примесей достигается за счет сохранения ферритов, алюминатов и силикатов, комбинированное содержание которых повышает гидравлические свойства материала. На основе извести производят разные дорожно-строительные материалы и изделия в виде порошкообразных смесей. Опять же главным образом это связующие компоненты, но практикуется и комплексное применение воздушной извести с другими элементами в целях укрепления несущих грунтов. Это функция активной добавки, используемой в сочетании с битумами, цементами и минеральными отходами. Как полноценный технологический компонент известь используется в создании дегтевых эмульсий.

Производство дорожно-строительных материалов

Основные производственные процессы происходят на горнодобывающих предприятиях, где осуществляются операции переработки. В частности, выполняются следующие работы по подготовке сырья к дальнейшему использованию в дорожном строительстве:

• Отделение монолитов от основной породы.
• Развалка, измельчение и дробление.
• Помол в мельницах и специальных электротехнических аппаратах.
• Фильтрация через сито.
• Сортировка средне- и мелкофракционных материалов с целью получения агломератов.

После механической подготовки сырья осуществляются процессы термической, химической и биологической обработки. Это могут быть процедуры обжига, сушки, пропитки, нанесения защитных покрытий и т.д. На заключительной стадии производится контроль дорожно-строительных материалов по нескольким параметрам. В частности, оценивается фракция, физико-химические качества, технологические и эксплуатационные свойства. Для проверки могут использоваться специальные аппараты с поточным сканированием.

Применение материалов для укладки дорог

В одеждах дорожных покрытий используется несколько технологических слоев, каждый из которых выполняет свои задачи. Также существуют и промежуточные функции – например, у связующих, уплотняющих и модифицирующих материалов. Наиболее распространено применение дорожно-строительных материалов универсального назначения, которые могут закладываться в основу полотна, но также использоваться и для выполнения вспомогательных задач. Например, гравий добавляют в составы цементобетонных и дегтебетонных смесей как заполнитель с одной стороны, а с другой – устраивают с его помощью дренажные сооружения и насыпи на отдельных участках дорог. Также и песок может применяться в качестве наполнителя для связующих растворов, и для устройства подстилающих пластов. Его широко применяют и в качестве ремонтного материала, когда нужно выровнять отдельный участок или заполнить яму.

Конечно, не обходится использование данных материалов и без спецтехники. Это обширный сегмент автомобилей, участвующих в обслуживании дорожно-строительных материалов. И машины, и вспомогательные технические средства требуются для выполнения операций укладки, уплотнения, утрамбовки, выравнивания, приготовления бетонных растворов и т.д. К такой технике можно отнести бетоносмесители, асфальтоукладчики, дробилки, сортировочные автомобили, катки и вибромолоты. И это касается лишь непосредственных рабочих мероприятий, связанных с формированием дорожных полотен, но также комплексное строительство редко обходится без транспортировочных машин, кусторезов, грузоподъемников и кранов.

Контроль качества дорожно-строительных материалов

Существует комплекс испытательных методик, посредством которых проверяется соответствие материала техническим параметрам и эксплуатационным свойствам. Одним из самых распространенных средств контроля является сито. Используются предохранительные и контрольные сито, позволяющие оценивать качество материала, степень его зернистости и рыхлости.

При помощи силовых гидравлических и электромеханических агрегатов проверяются такие показатели, как упругость, склонность к деформациям, плотность и т.д. Существуют специальные нормативные модули с показателями и коэффициентами под каждую группу строительных материалов. Для дорожного строительства с применением гравия, например, используется метод раздавливания пробника в цилиндрической емкости. Дальнейший рассев измельченного материала через сито позволяет установить коэффициент потери в массе под нагрузкой.

Отдельные нормативы контроля применяются и в отношении к цементно-бетонным смесям. Взятые образцы проверяют на прочность, подвижность при транспортировке и другие показатели качества. На выходе завод-изготовитель маркирует каждую партию с указанием даты производства, объема и основных технико-физических параметров.

Заключение

Помимо обширного ассортимента стандартизированных материалов для дорожной укладки, существует значительный сегмент второстепенных и вспомогательных изделий и отходов производства, которые также используются в данной сфере. К таким относится жидкое стекло, гипсовые вяжущие, фибролиты и даже продукция деревоперерабатывающей промышленности. Разумеется, качество дорожно-строительных материалов этой категории не столь высоко по сравнению с бетонными смесями или основными сыпучими продуктами горной переработки, но и они могут быть полезны в решении определенных задач. Ведь не стоит забывать, что дорожное полотно представляет собой сложное по структуре устройство, которое включает и природные компоненты, вовсе не подвергающиеся технической переработке.

В большинстве случаев качество уже готовых дорожных одежд определяется даже не столько непосредственными характеристиками использованных материалов, сколько выбранной технологией укладки. В каждом случае разрабатывается проект с конкретной рецептурой устройства каждого слоя. Далее разрабатывается технологическая карта строительства, по которой уже ответственные подрядчики подбирают материалы и реализуют рабочие мероприятия.

fb.ru

Материалы для дорожностроительных работ

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   О дорожно-строительных машинах

Для дорожного строительства используют материалы, находящиеся непосредственно на поверхности земли или на относительно небольшой глубине. Это строительные материалы растительного происхождения — древесина, минерального происхождения — каменные материалы и грунты, органического происхождения — дегти, битумы и смолы.

Все эти материалы требуют больших или меньших затрат труда на отыскание, добычу и переработку.

Древесина

Древесина (лесоматериал) в бревнах и досках применяется для настилов дорожных мостов, для столбов дорожных знаков и линий связи, для построек легкого типа, например павильонов на остановках регулярного автотранспорта, для ограждающих изгородей и т. п. Кроме того, лесоматериал используют для вспомогательных целей, например для устройства временных подмостей при строительстве мостов, опалубок при изготовлении железобетонных плит и деталей сборных мостовых конструкций и т. д.

В дорожном строительстве лесоматериалы расходуют в относительно малом количестве. Во всех случаях необходимо использовать местные породы деревьев, растущие на трассе строящейся дороги. В безлесных районах приходится пользоваться привозной древесиной, стоимость которой увеличивается из-за расходов на транспортирование с места рубки до строительства.

Трассу строящейся дороги расчищают механизированным способом, выбор которого зависит от размеров деревьев и густоты древесной растительности. Деловую древесину распиливают на доски, горбыль, бревна и используют на строительстве. Мелколесье, сучья и кустарники удаляют с дорожной полосы и используют на топливо.

Каменные материалы

Каменные материалы являются основными для дорожного строительства. Они состоят ‘из горных пород, образованных главным образом из кремния и алюминия и их соединений с другими химическими элементами.

Горные породы в Советском Союзе распространены на Кавказе, Урале, горных хребтах Средней Азии, но встречаются и в других местностях — на Кольском полуострове, в некоторых районах Приднепровья и Украины, а также Дальнего Востока и Сибири.

Горные породы, образовавшиеся в результате застывания изверженных из .недр земли расплавленных веществ (магмы), носят название изверженных горных пород.

Излившаяся на поверхность земли магма быстро остывала и превращалась в стекловидные горные породы — липарит, трахит, диабаз, базальт. Наоборот, магма, не достигшая поверхности земли, остывала медленно и при твердении образовывала кристаллические горные породы — гранит, сиенит, диорит. И те и другие породы применяются в дорожном строительстве.

Стекловидные породы. Липарит имеет стекловидное строение с вкраплением зерен кварца.

В дорожном строительстве липариты применяются главным образом для вспомогательных работ — устройства щебеночных оснований, укрепительных работ и т. п. Это объясняется недостаточной сопротивляемостью липаритов разрушающему воздействию осадков и низких температур.

Трахит, так же как и липарит, не обладает достаточной устойчивостью и прочностью и ввиду этого в дорожном строительстве применяется главным образом для второстепенных сооружений. Трахит имеет мелкозернистое строение с шероховатыми поверхностями изломов; окраска трахитов разнообразная, обычно светлых тонов.

Диабаз имеет плотное, мелкозернистое строение и темную окраску. Поверхности изломов, как правило, неровные.

Ввиду высокой прочности и устойчивости диабаз широко применяется в дорожном строительстве: из него приготовляют высокосортный щебень, брусчатку, штучный камень — шашку и различные облицовочные плиты.

Диабаз хорошо полируется и поэтому мостовые из диабазовой шашки быстро приобретают гладкую, скользкую поверхность, что является недостатком, так как колеса автомобилей скользят по дороге и движение становится неустойчивым и небезопасным.

Базальт — очень плотная и твердая горная порода, почти такого же происхождения, как и диабаз. Структура базальта скрытокристаллическая с примесью вулканического стекла. Окраска базальта темная, почти черная. Базальт обладает высокой прочностью; наиболее темные разновидности базальта являются более прочными. Недостатками базальтов являются хрупкость и легкая полируемость: первая служит причиной разрушения щебенок в покрытии, вторая обусловливает скольжение автомобилей на мостовых из базальтовой шашки.

Вблизи от природных месторождений базальт применяется для изготовления щебня и дорожной шашки.

Кристаллические породы. Гранит — очень прочный строительный материал разнообразной окраски: от темно-красного до почти белого цвета. Название «гранит», происходящее от латинского «гранум» — зерно, указывает на зернистое (кристаллическое) строение породы. По крупности кристаллов различают крупно-, средне- и мелкозернистые граниты; чем меньше размеры кристаллов (зерен), тем выше прочность гранита.

В дорожном деле гранит служит для приготовления высокосортной шашки и прочного щебня для дорожных одежд и покрытий. Наиболее ценные сорта гранита (красного и коричневого цветов) используют для облицовки цоколей и фасадов общественных зданий.

Сиенит очень похож на гранит и в дорожном деле применяется наравне с ним, несмотря на несколько меньшую прочность. Сиенит мягче гранита, благодаря чему легче поддается обработке и поэтому более употребителен для облицовочных работ. В дорожном строительстве сиенит употребляется для приготовления щебня и дорожной шашки.

Диорит также имеет внешнее сходство с гранитом по строению и окраске. Диориты обладают высокой прочностью и вязкостью и поэтому в дорожном строительстве широко применяются в виде щебня и шашки.

Недостатком диоритов является их легкая полируемость, благодаря чему мостовые, сооруженные из диоритовой шашки, быстро становятся скользкими.

Каменные россыпи. Каменные россыпи, образовавшиеся при разрушении изверженных горных пород, называют рыхлыми обломочными породами. Эти породы состоят из остроугольных камней неправильной формы; при размерах больше 100 мм камни относятся к дробленой скале, а при меньших размерах россыпь называют естественным щебнем.

Двигаясь в потоках осадочных или талых вод, обломки камней трутся о дно потока и соседние камни. При этом их острые грани и ребра стираются, округляются и камни, как говорят, приобретают «окатанную форму». Таким образом они превращаются в валуны (больше 100 мм) и гальку (меньше 100 мм).Дальнейшее движение в водном потоке еще сильнее окатывает гальку и уменьшает ее размеры. Галька, окатанная до размеров, меньших 35 мм, называется гравием; продолжающееся уменьшение размеров гравия превращает его в песок с размерами частиц меньше 5 мм.

Ледники в горных местностях увлекают с собой рыхлые горные породы и, перемещая их, интенсивно измельчают и окатывают отдельные камни и щебенки, превращая их в гальку. Скопления ледниковой гальки называют моренами, а сам каменный материал — моренной галькой.

Дробленая скала, природный щебень и галька, подвергаясь дальнейшему разрушению, еще более измельчаются и превращаются в рыхлые горные породы. Например, путем последовательного измельчения из гранита образуется дресва, песок, глина.

Рыхлые горные породы переносятся водой иногда на очень большие расстояния и осаждаются в устьях рек, т. е. там, где скорость потока воды уменьшается. Под влиянием давления вышележащих слоев осажденные смеси песка с глиной спрессовываются в плотные породы, называемые песчаниками. В таких же условиях смеси песка с галькой или гравием и глиной превращаются в конгломераты. Песчаники и конгломераты называют осадочными горными породами.

Известняки также относятся к осадочным горным породам. Они образуются из остатков раковин мельчайших морских животных, осевших на морском дне.

Известняки превратились в плотные горные породы под влиянием большого давления воды, воздействовавшего на них в течение очень длительного времени. В результате подъема морского дна огромные залежи известняка вышли на сушу.

Песчаники и известняки служат для приготовления дорожного щебня. Из песчаника приготовляется также шашка для мощения дорог.

Известняк хорошо обволакивается битумом и прочно с ним сцепляется. Поэтому известковый щебень является лучшим материалом для приготовления асфальтобетонной смеси, идущей для дорожных покрытий.

Лучшим минеральным порошком (заполнителем) для асфальтобетона является известняк, перемолотый в каменную муку.

Песчаники, конгломераты и известняки, находящиеся на поверхности земли, подвергаются разрушению, в результате которого также превращаются в рыхлые горные породы.

Видоизмененные, или метаморфические, породы образовались из тех же изверженных и осадочных горных пород под влиянием внешних условий — главным образом высокой температуры и большого давления.

Грунты

Все рыхлые горные породы, образовавшиеся из изверженных, осадочных или метаморфических горных пород и применяемые в строительном или дорожном деле, называют грунтами.

Грунты находят разнообразное применение на строительстве.

Супеси и суглинки применяют для строительства дорожных насыпей.

Крупнозернистые и среднезернистые пески используют для сооружения дорожного основания, дорожной одежды и дренажей. Пески с примесью глины применяют для улучшения грунтовых дорог. Мелкие и пылеватые пески применять не рекомендуется, так как они при увлажнении приобретают плывунные свойства.

Классификация грунтов по прочности на сжатие и по трудности разработки приведена в табл. 3.

2. Категории VII—VIII — слабые твердые породы, IX — переходные, X—XVI — твердые прочные скалистые породы. Все они разрабатываются взрывным способом.

В этой таблице коэффициенту крепости, равному 1, соответствует грунт, сопротивление сжатию которого равняется 100 кг/см2.

Кроме того, грунты классифицируются по степени связности. Для грунта связывающими (цементирующими) частицами являются глинистые частицы, размер которых очень невелик — от 0,005 до 0,001 мм.

Чем больше в грунте глинистых частиц, тем большей связностью он обладает; это значит, что грунт может под влиянием внешних воздействий изменять свою форму, не рассыпаясь на отдельные частицы, например может скатываться в руках в шарообразные, цилиндрические и другой формы комки. Связными принято называть грунты, содержащие более 5% по весу глинистых частиц, и несвязными — при содержании глинистых частиц менее 5% по весу.

Грунты до IV категории включительно можно разрабатывать землеройными машинами — скреперами, бульдозерами, грейдерами и др. Грунты свыше IV категории разрыхляют при помощи взрывчатых веществ, после чего разрабатывают экскаваторами.

Грунты в естественном залегании называют грунтами в плотном теле. В этом состоянии грунт занимает наименьший возможный объем.

Если грунт вскопать лопатой или разработать киркой или ломом, то он увеличится в объеме, т. е. разрыхлится. Грунт разрыхляется и при разработке землеройными машинами.

Разрыхление в меньшей степени зависит от способа разработки и в большей степени от разновидности грунта и его состояния.

При производстве земляных работ оплата производится по объему грунта в плотном теле, так как этот объем может быть точно определен обмером места выработки (выемки).

Коэффициент разрыхления грунта в полевых условиях определяют следующим образом (рис. 13): в плотном материковом

Рис. 13. Определение коэффициента разрыхления грунта:1 — яма в плотном теле грунта; 2 — ящик; 3— разрыхленный грунт в ящике

Объемный вес грунта выражается весом одного кубического метра грунта в тоннах или килограммах. Зная объемный вес, можно рассчитать, какое количество грунта следует погрузить в транспортную машину определенной грузоподъемности.

Наряду с определением коэффициента разрыхления грунта может быть определен объемный вес грунта в плотном теле и в рыхлом состоянии.

Рис. 14. Мерный стакан для отбора проб грунта:1 — стакан; 2 —кольцо; 3 — крышка

Следовательно, одно и то же количество грунта может занимать разный объем и иметь различный объемный вес.

Влажность грунта определяют отбором проб и лабораторным анализом. Пробы отбирают мерным металлическим стаканом (рис. 14), объем и вес которого определены стандартом. Стакан вдавливают или забивают в массив грунта ударами молотка по крышке 3. Затем выкапывают стакан вместе с находящимся в нем грунтом, снимают кольцо 2 и излишний грунт срезают ножом вровень с краями стакана. Объем грунта в стакане известен, так как известен объем стакана. Стакан вместе с грунтом взвешивают на обычных весах и, вычтя вес стакана, находят вес содержащегося в нам грунта. Объемный вес влажного грунта находят по вышеприведенной формуле.

Затем из пробы отбирают навеску грунта весом 50—80 г и помещают ее в бюксу, которая представляет собой небольшой стеклянный или металлический стаканчик с притертой крышкой. Навеску грунта взвешивают вместе с бюксой и, вычтя вес бюк- сы, точно определяют вес навески влажного грунта.

Затем бюксу вместе с грунтом помещают в электрический сушильный шкаф, предварительно сняв притертую крышку. Грунт высушивают до полного прекращения потери веса, что проверяют повторными взвешиваниями. Последнее взвешивание после прекращения потери веса дает вес сухого грунта в навеске.

Влажность грунта необходимо учитывать при укладке насыпей и уплотнительных работах, которые производятся для придания насыпи прочности и устойчивости. От влажности в большой степени зависит коэффициент разрыхления грунта, а также возможность придания грунту должной плотности укаткой или трамбованием.

Искусственные материалы

Некоторые отходы промышленности (котельные и доменные шлаки) и изделия из местного сырья (строительный кирпич, дорожный клинкер, шлаковые камни и щебень) применяются в строительстве дорог как искусственные каменные материалы.

Из доменных и мартеновских шлаков путем дробления изготовляют шлаковый щебень, обладающий высокой прочностью и теплоизолирующими свойствами, благодаря которым дорожное полотно под проезжей частью промерзает на меньшую глубину и уменьшаются деформации полотна (пучины) при оттаивании дороги весной.

Для получения гранулированных (зернистых) шлаков, служащих сырьем для изготовления цемента, доменный шлак подвергают искусственному охлаждению водой и сжатым воздухом.

Отливкой расплавленных шлаков в изложницы (‘формы) получают шлаковое литье в виде искусственных камней правильной геометрической формы.

Котельные топочные шлаки, представляющие собой рыхлую массу из частиц разных размеров, обладают меньшей прочностью, чем доменные шлаки. Их используют главным образом для улучшения грунтовых дорог вместо подстилающего слоя из песка.

Дорожный клинкер, обладающий высокой прочностью, приготовляют из обычной красной глины путем формовки и последующего обжига. Клинкер применяют для сооружения дорожных покрытий и тротуаров.

Кирпич строительный также приготовляют из глины. Он служит в дорожном деле для строительства служебных зданий и жилых домов для обслуживающего персонала дороги.

Цемент является продуктом тонкого помола различных, обожженных до спекания материалов — мергелей, мергелистых известняков, доменного шлака, клинкера, известняка и др.

Порошкообразный цемент используют как вяжущий материал. При смешивании с водой он образует тесто, превращающееся на воздухе или в воде в твердое камневидное тело. Затвердевшее цементное тесто сохраняет твердость и прочность только на воздухе или на воздухе и в воде: в первом случае цемент называют воздушным, во втором — гидравлическим. И тот и другой цементы применяются в дорожном строительстве.

Цементобетон приготовляется в виде смеси цемента, песка, каменных материалов (щебня или галечника, или шлаковой щебенки) и воды. В зависимости от назначения цементобетона изменяется состав и соотношение составляющих его материалов. Отношение веса воды к весу цемента, называемое водоцементным фактором изменяется в зависимости от назначения цементобетона и условий его работы в сооружении; для дорожных покрытий водоцементный фактор принимают равным от 0,55 до 0,60, а для некоторых других сооружений он принимается равным 0,70:Расход цемента на 1 м3 бетона равняется 250—260 кг в зависимости от назначения смеси.

От количества цемента зависит прочность и твердость бетона, а от содержания воды — удобообрабатываемость и подвижность, т. е. способность бетона заполнять формы и опалубки.

Приготовление цементобетона складывается из дозирования составляющих — цемента, каменных материалов, заполнителя (песка), воды — и их перемешивания для образования равномерной смеси.

Дозирование осуществляется специальными весовыми дозаторами с точностью отмеривания веса в пределах 1—2%. Составленную с такой тщательностью бетонную смесь перемешивают в бетономешалках различной емкости и конструкции.

Асфальтобетон применяется для строительства дорожных покрытий усовершенствованных дорог. Он состоит из каменных материалов (щебня или гравия), песка, минерального порошка (заполнителя) и битума.

По роду каменного материала различают асфальтобетон щебеночный, гравийный и песчаный. По размеру частиц каменных материалов различают асфальтобетон крупнозернистый (размер наибольших частиц до 35 мм), среднезернистый (до 25 мм) и мелкозернистый (до 15 мм). Размер частиц песчаного асфальтобетона не превышает 5 мм.

Битум — твердый при низких температурах, приобретает текучесть при нагреве.

Битумы разделяются на природные и искусственные. Природные битумы встречаются в виде скоплений в толще осадочных пород. Искусственные битумы являются остаточными продуктами перегонки нефти.

Такое же применение, как и битум, имеют дегтевые материалы, смолы и тяжелые масла, являющиеся продуктами сухой перегонки каменного угля.

Удельный вес природных и искусственных битумов близок к 1,0 (он изменяется в пределах от 0,97 до 1,10 г/см3).

Удельный вес дегтей и смол несколько больше — от 1,12 до 1,20 г/см3.

Назначение битума (дегтя или дорожного масла) в асфальтобетонной смеси состоит в том, чтобы покрыть все наружные поверхности частиц каменных материалов и заполнителя, связав их между собой. Скрепляя воедино все составляющие асфальтобетона, битум придает всей смеси водонепроницаемость.

Заполнитель предназначается для заполнения всех пор и пустот между отдельными минеральными частицами.

В состав работ по приготовлению асфальтобетона входят следующие операции: сушка и нагрев минеральных материалов; .сортировка их по крупности; дозирование минеральных составляющих, заполнителя и битума; перемешивание минеральных составляющих с битумом и заполнителем. Все эти операции производятся на специальных установках, называемых асфальтосме- сителями. Битум подогревают отдельно в битумных котлах.

Читать далее: Карьерные работы

Категория: - О дорожно-строительных машинах

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Дорожно-строительные материалы - это... Что такое Дорожно-строительные материалы?

Дорожно-строительные материалы – применяются при сооружении автомобильных дорог и площадей. К дорожно –строительным материалам относятся грунтовые, каменные и керамические материалы, органические и минеральные вяжущие вещества, бетоны и изделия из них. Полимерные материалы в дорожном строительстве используются главным образом в качестве плёнкообразующих защитных покрытий и упрочняющих добавок к грунтам.

[Большой энциклопедический политехнический словарь]

Рубрика термина: Строительные материалы

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

construction_materials.academic.ru

Лекция № 1

СОСТАВ, СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1. Свойства дорожно-строительных материалов

Дорожно-строительные материалы в период эксплуатации в сооружении (дорожная одежда, мосты и др.) подвергаются воздействию внешних механических сил и физико-химических факторов окружающей среды. К внешним механическим воздействиям относят ударные и статические нагрузки транспортных средств, массу элементов конструкций, механическую работу воды, льда, ветра. К физико-химическим факторам относят колебания температуры воздуха, атмосферные осадки, поверхностные и грунтовые воды и др.

В зависимости от того, в каком элементе дорожной конструкции работают материалы, они по-разному подвергаются воздействию внешних сил. С течением времени под влиянием сложного комплекса механических, физических и химических факторов строительные материалы в дорожных конструкциях постепенно разрушаются. Пригодность материалов для конкретных условий определяются по их свойствам. Показатели свойств материалов являются важнейшими критериями их качества. Они нормированы в государственных стандартах и других нормативно-технических документах. Свойства материалов не остаются стабильными, они изменяются под воздействием физических, механических и физико-химических факторов. Выделяют следующие свойства:

Физические свойствахарактеризуют физическое состояние материала (фазовое состояние, плотность, структуру), а также определяют его отношение к физическим процессам окружающей среды. Важнейшими из физических свойств материала являются:

Плотность- масса вещества материала в единице его объема. Плотность строительных материалов больше единицы.

Объемная масса- масса единицы объема материала в естественном состоянии (с порами и пустотами и т. д.). Объемная масса строительных материалов обычно меньше плотности. Чем меньше пористость материала, тем ближе значения объемной массы и плотности. Поэтому по объемной массе можно судить о пористости материала. У рыхлых зернистых материалов различают насыпную массу — массу единицы объема материала в рыхлом состоянии. Насыпная масса характеризует, кроме пор в зернах материала, пустоты между зернами.

Пористостьхарактеризует количество пор и микротрещин в единице объема материала

,

где - объемная масса;

- плотность материала.

Влажностьопределяют в процентах по объему или массе:

,

где и- масса влажного и сухого образца материала, г;

- объем материала.

Водопоглощение- количество воды, которое может поглотить погруженный в воду материал, а затем удержать молекулярными и капилярными силами при атмосферном давлении.

Водонасыщениеопределяется количеством воды, которое может поглотить материал при вакууме или повышенном давлении.

Теплопроводность- способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Ее характеризуют коэффициентом теплопроводности, измеряемым в единицах Вт/(моС).

Механические свойства — способность материала сопротивляться деформированию и разрушению под действием напряжений, возникающих в результате приложения внешних сил.

Нагрузки вызывают в материалах нормальные и касательные напряжения, обусловливающие процессы деформирования материала. В качестве основных можно выделить следующие механические свойства:

Прочность- важнейшее свойство материала, в большинстве случаев определяет возможность его использования в строительной конструкции. Прочность материалов измеряется мегапаскалями (МПа). Наиболее прочными являются металлы, например, сталь (150-500 МПа), прочность гранитов при сжатии 120-150 МПа, при растяжении менее 10 МПа, прочность бетонов при сжатии изменяется от 1 до 100 МПа, а при растяжении их прочность в 10-15 раз меньше. Прочность асфальотобетонов при сжатии 5-7 МПа (температура при испытании 20°С).

Упругость- свойство материала обратимо поглощать энергию, передаваемую внешними воздействиями, что выражается в восстановлении первоначальной формы и объема образца после прекращения действия внешних сил.

Упругость характеризуют модулем упругости

;

где- модуль упругости;

- напряжение, МПа;

- относительная деформация.

Вязкость- свойство твердых тел под воздействием внешних сил необратимо поглощать механическую энергию при пластической деформации Вязкость жидких материалов характеризует способность сопротивляться перемещению одного слоя материала относительно другого. Вязкость материала характеризуют коэффициентом вязкости:

где - коэффициент вязкости;

- скорость изменения относительной деформации, с-1

С вязкостью и упругостью материалов в определенной мере связаны пластичность и хрупкость.

Пластичность- способность материала необратимо деформироваться под влиянием действующих на него усилий без разрыва сплошности (образования трещин).

Хрупкость- свойство материалов под влияниём внешних сил разрушаться, не давая остаточных пластических деформаций. Хрупкость противоположна пластичности. Хрупкость и пластичность материалов изменяется от температуры и режима нагружения. Например, битумы хрупки при пониженной температуре и быстро нарастающей нагрузке и пластичны при медленно действующей нагрузке и повышенной температуре.

Ползучесть- способность материалов длительно деформироваться под действием постоянной нагрузки. Ползучесть материалов возрастает с уменьшением их вязкости, поэтому большей ползучестью обладают вязкие, пластичные материалы (например, асфальтобетон) и меньшей хрупкие, упругие материалы (например, цементобетон).

Химические свойстваматериалов определяют его способность вступать в химическое взаимодействие с веществами среды, в которой он находится, их учитывают при оценке пригодности материала для тех или иных целей в строительстве. К химическим свойствам относятся:

Растворимость- способность образовывать истинные растворы в результате взаимодействия материала с водой или другими растворителями. Строительные материалы в большинстве случаев должны быть нерастворимыми в условиях их эксплуатации.

Коррозионная стойкость- свойство материала не разрушаться в агрессивных средах (щелочная, кислотная среда, проточная вода и др.).

Атмосферостойкость- свойство материала не разрушаться под воздействием климатических условий. С атмосферостойкостью материала часто связана его склонность к старению вследствие протекания в нем физико-химических процессов и ухудшения свойств. Старение характерно для полимеров, битумов, асфальтобетонов.

Твердение - свойство материала затвердевать (переходить из пластичного состояния в твердое) в результате химических процессов и приобретать ряд новых свойств - сопротивляться различным по виду и характеру нагрузкам, агрессивным воздействиям внешней среды.

Адгезия- свойство одного материала прилипать к поверхности другого. Измеряют адгезию прочностью сцепления при отрыве одного из них от другого. Адгезия имеет важное значение в технологии изготовления материалов и конструкций.

Конструкционные свойстваобуславливают возможность создания из материалов конструкций с заданными механическими свойствами. К ним относятся:

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого материала.

прочность– способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий.

Износ – свойство материалов сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов.

Технологические свойства – характеризуют поведение материала при технологических процессах:

Формуемость (удобоукладываемость)– свойство смесей приобретать заданную форму при минимальных затратах средств.

Нерасслаиваемость– свойство смеси сохранять неоднородность при транспортировке и формовании.

Эксплуатационные свойства– обуславливают работу материала в элементах дорожных конструкций на протяжении определенного отрезка времени:

Долговечность – продолжительность работы материала в конструктивных элементах сооружений в условиях эксплуатации. С долговечность материалов связываютвыносливость– способность сопротивляться многократно прилагаемым механическим воздействиям.

2. СТРУКТУРА МАТЕРИАЛА

Структура материала характеризуется качеством и количественным соотношением составляющих, их взаимным расположением и связями между ними.

По методам изучения различают:

- макроструктуру – строение, видимое невооруженным лазом;

- микроструктуру – строение материала, видимое в микроскоп;

- ультромикроструктуру –внутренне строение материала, составляющего материал, изучаемого методами электронной микроскопии. На уровне ультромикроструктуры материала изучено главным образом строение вещества, состоящего из одного или нескольких элементов, между которыми устанавливаются устойчивые связи.

Свойства вещества зависят от химического строения молекул, в которых атомы располагаются таким образом, чтобы общая потенциальная энергия системы была минимальной.

Идеальный кристалл имеет пространственную решетку, расположение атомов, ионов, молекул в узлах которой периодично и характерно для данного вещества.

Строение реальных кристаллических и аморфных веществ существенно отличается от идеального по следующим позициям:

1. Структура материала у поверхности значительно отличается от структуры в их толще. Атомы и молекулы вещества на поверхности материала более активны, чем внутри материала. Поэтому поверхность материала всегда покрыта слоями других веществ, что существенно изменяет свойства материала в целом. Вследствие этого структура материала всегда находится в неравновесном, внутренне напряженном состоянии.

2. Важнейшими критериями качества структуры является плотность, объемная масса и пористость материала. Зная эти показатели, можно судить о прочности и долговечности материала. Наиболее высокой прочностью обладает идеально однородный материал. Появление неоднородности в нем вызывает концентрацию напряжений, вследствие чего образуются микротрещины. Общую зависимость прочности от неоднородности структуры можно представить графически следующим образом:

Схема зависимости прочности от неоднородности

структуры материалов.

3. Структура материала может быть одно-, двух- и многокомпонентной. Различают конгломератную (бетоны), волокнистую (древесина, стеклопластик), слоистую (текстолиты) и рыхлозернистую (песок, щебень) макроструктуры. Для простоты изучения многокомпонентные структуры обычно разделяют на двухкомпонентные.

4. В формировании свойств материалов важное значение имеет их микроструктура. По характеру связей между компонентами можно выделить три типа микроструктур – коагуляционную, конденсационную и кристаллизационную.

Коагуляционная структура – пространственные микросетки, возникшие путем беспорядочного сцепления мельчайших частиц дисперсной фазы через тонкие прослойки жидкой или газообразной среды. Свойства коагуляционной структуры обусловлены наличием тонких пленок в местах контакта частиц фазы, поэтому эти структуры характеризуются малой прочностью, хорошей пластичностью и способностью восстанавливать структуру (тиксотропность) после ее разрушения температурными или механическими воздействиями (глиняное тесто, битум в а/б).

Конденсационные структуры представляют собой хрупкие пространственные микросетки, которые образуются из коагуляционных структур вследствие уменьшения в системе жидкой фазы (высушенная глина). Возникает непосредственный контакт между частицами фазы, прочность увеличивается, но при этом утрачивается пластичность, эластичность и тиксотропность. Эта структура может переходить в коагуляционную при увеличении в системе жидкой фазы.

В кристаллизационной структурепространственные сетки образуются в результате непосредственного срастания отдельных кристаллов. Структура обладает большой прочностью, разрушается без заметных остаточных деформаций и характеризуется отсутствием тиксотропных свойств. Кристаллизационные структуры характерны для горных пород, цементобетонов и т.д.

Между рассмотренными структурами могут быть промежуточные: кристаллизационно-конденсационные, коагуляционно-конденсационные.

По крупности зерен составляющих в каменных материалах различают крупно-, средне и мелкокристаллические структуры. Форма зерен структурных составляющих влияет на образование определенных структур и свойств материалов. С уменьшением крупности зерен существенно изменяются свойства материала. Это связано с тем, что с уменьшением зерен структурных составляющих изменяется характер неоднородности материала, а следовательно, и его внутреннее напряженное состояние.

Структура оказывает большое влияние на изоляционные, технологические, эксплуатационные свойства материалов, на их долговечность. Поэтому, оптимизируя ее, можно заметно улучшить свойства материалов.

studfiles.net

Материалы для дорожного строительства

В дорожном строительстве применяется большое разнообразие стройматериалов. Они отличаются различными свойствами, назначением и стоимостью. Основным дорожным материалом являются грунты, также используется щебень, шлаки, гравийные смеси, вяжущие материалы, изделия из железобетона. Чтобы снизить стоимость работ по сооружению дорожного полотна практикуется использование местных материалов и отходов промышленности.

Виды дорожных материалов

Различные материалы применяются для различных нужд. Одни используют для сооружения самого дорожного полотна, другие для укрепления откосов, третьи для организации водоотвода и т.д. Давайте кратко рассмотрим основные из них.

Грунты

Как правило, в дорожном строительстве используются грунты с песчаными, пылеватыми и глинистыми частицами. В зависимости от условий подбирается их оптимальное соотношение в составе, но иногда нужные пропорции встречаются и в природе. Такие грунты являются медленно размокающими и плотными, они отлично сопротивляются внешнему давлению.

Гравийные материалы

Этот дорожный материал представляет собой рыхлую смесь из обломков горных пород. Они имеют округлую форму и размеры от 2 до 70 мм. Гравийные материалы делят на следующие фракции:

• Очень мелкие (2-10 мм)
• Мелкие (10-20 мм)
• Средние (20-40 мм)
• Крупные (40-70 мм)

Более крупный гравий применяют в нижних слоях дорожных одежд, тогда как в верхних нельзя использовать гравий размерами более 40 мм.

Щебень

Щебень широко применяется в дорожном строительстве. Он является продуктом дробления скальных пород. Он также имеет размеры от 2 до 70 мм и делится на две основные категории:

1. Скального происхождения, доломитный, известняковый. Как правило, такой щебень используют для сооружения основания дороги.
2. Из магматических и метаморфических пород, таких как гранит и габбро. Используется для создания нижних слоев полотна.

Фракции щебня часто имеют приближенные к кубовидной форму, что придет ему большую трещиностойкость и повышает срок эксплуатации дороги.

Вяжущие материалы

Вяжущие материалы разделяют на два типа – минеральные и органические.

Минеральные

Минеральные вяжущие материалы представлены в виде портландцемента и гашеной извести. Используются главным образом для укрепления грунтов. Подмешивание их в грунт придает ему большую прочность и улучшает его механические свойства. При этом известковые вяжущие материалы рекомендуется использовать исключительно в южных районах, так как укрепленный ими грунт имеет недостаточную морозостойкость.

Органические

В эту группу вяжущих материалов входят битум и деготь. Они входят в состав асфальтной смеси. Обволакивая частицы грунта и щебня и заполняя поры, такие материалы придают дорожному полотну устойчивость и хорошее сцепление составляющих. Поверхность дороги становится водонепроницаемой, а минеральные частицы практически не сдвигаются под действием нагрузок от колес транспорта.

Железобетонные изделия

Железобетонные изделия нашли широкое применение в дорожном строительстве. Для разных целей применяют весьма разнообразный ассортимент изделий. Это дорожные плиты, лотки, фундаменты, конструкции укрепления откосов. Полный перечень ЖБИ для дорожного строительства можно посмотреть на этом сайте.

В отдельных случаях железобетонные изделия используются, как основной материал для сооружения полотна. Это дорожные плиты, которые используются для создания постоянных и временных дорог.

Другой вариант применения ЖБИ носит вспомогательный характер. Эти изделия применяются для таких нужд:

• Для организации водоотвода (водосточные и дренажные лотки, колодцы)
• Для укрепления откосов насыпей (решетки, плиты, блоки упора)
• Для разграничения проезжей части (бордюрный камень)
• Для организации дорожного движения (опоры дорожных знаков, ограждения)

hvosty.ru

• 
  Дорожно строительные материалы
• 
  Контроль заряда аккумулятора
• 
  Контроль заряда аккумулятора
• 
  По условиям организации маршруты бывают
• 
  Трактора история
• 
  По условиям организации маршруты бывают
• 
  По условиям организации маршруты бывают
• 
  Трактора история
• 
  Трактора история
• 
  Коромысло в двигателе
• 
  Характеристики садко