Матеріалів конструктивних шарів дорожнього одягу
Матеріали, що містять органічне в'яжуче, мають пружно-в'язко-пластичні властивості. Модулі пружності цих матеріалів, як і їх міцнісні характеристики, значною мірою залежать від температури і режиму навантаження – швидкості прикладення навантаження, тривалості її дії і т. ін. Міцність таких матеріалів залежить, крім того, від повторності навантаження і умов роботи в конструкції.
Оскільки конструкції дорожнього одягу на перегінних ділянках піддаються в основному впливу рухомих навантажень, а на стоянках, зупинках, перехрестях і т.п. – статичному впливу від засобів транспорту, орієнтовні значення модуля пружності асфальтобетону та інших матеріалів наведені нижче в таблицях Д4.1 – Д4.5.
Таблиця Д4.1
| Матеріал | Марка в'яжучого | Характеристики для розрахунку на згин | |||||
| Модуль пружності Е, МПа | Коефіцієнт варіації, СЕ | RЛаб, МПа | Коефіцієнт варіації, CR | Показник втоми m | knp | ||
| І, II, III ДКЗ | |||||||
| Щільний полімер-асфальто-бетон | (термопласти) | 0,09 | 14,0 | 0,10 | 7,0 | 3,1 | |
| (термоеласто-пласти) | 0,09 | 12,0 | 0,10 | 6,5 | 2,9 | ||
| Щільний асфальтобетон І – II марки | БНД-40/60 | 0,09 | 10,0 | 0,10 | 6,0 | 3,7 | |
| БНД-60/90 | 0,10 | 9,8 | 0,10 | 5,5 | 4,0 | ||
| БНД-90/130 | 0,10 | 9,5 | 0,10 | 5,0 | 4,5 | ||
| БНД-130/200 | 0,11 | 9,3 | 0,12 | 4,5 | 5,1 | ||
| БНД-200/300 | 9,1 | 5,8 | |||||
| СГ-130/200 | 0,13 | 9,0 | 0,14 | 4,3 | 6,8 | ||
| Пористий асфальтобетон | БНД-40/60 | 0,10 | 8,3 | 0,12 | 4,5 | 7,2 | |
| БНД-60/90, | 0,11 | 8,0 | 0,12 | 4,3 | 8,2 | ||
| БНД-90/130 | 0,12 | 7,8 | 0,14 | 4,0 | 8,6 | ||
| БНД-130/200 | 0,12 | 7,6 | 0,15 | 3,75 | 9,0 | ||
| БНД-200/300 | 7,0 | 9,6 | |||||
| Високопористий щебеневий асфальтобетон | БНД-40/60 | 0,11 | 6,0 | 0,15 | 4,3 | 8,8 | |
| БНД-60/90 | 0,12 | 5,8 | 0,15 | 4,0 | 9,3 | ||
| БНД-90/130 | 0,12 | 5,5 | 0,15 | 3,75 | 9,8 |
Таблиця Д4.2
| Матеріал | Марка бітуму | Розрахункові значення короткочасного модуля пружності Е, МПа, при температурі покриття, °С | ||||
| +10 | +20 | +30 | +40 | |||
| Полімерасфальтобетон Щільний асфальтобетон | Термопласти | |||||
| Термоеластопласти | ||||||
| БНД-40/60 | ||||||
| БНД-60/90 | ||||||
| БНД-90/130 | ||||||
| БНД-130/200 | ||||||
| СГ-130/200 | ||||||
| СГ-70/130 | ||||||
| МГ-70/130 | ||||||
| Пористий і високо-пористий асфальтобетон | БНД-40/60 | |||||
| БНД-60/90 | ||||||
| БНД-90/130 | ||||||
| БНД-130/200 | ||||||
| Примітка 1. Якщо даних безпосередніх регіональних спостережень за температурою покриття немає, можна застосовувати як розрахункову температуру асфальтобетону в дорожньо-кліматичних зонах У-І та У-ІІ – 20 °С, у зоні У-ІII –30 °С, в У-IV – 40 °С. Примітка 2. Модулі пружності щільного асфальтобетону подані в таблиці стосовно до сумішей типу Б. При температурах від 30 до 40 °С модулі пружності для сумішей типу А слід збільшити, а типів В, Г, Д – зменшити на 20 %. Примітка 3. Модулі пружності пористого і високопористого асфальтобетону подані в таблиці стосовно до піщаних сумішей. При температурі від 30 °С до 50 °С модулі пружності для дрібнозернистих сумішей слід збільшити на 10 %, а для крупнозернистих сумішей – на 20 %. Примітка 4. Розрахункові значення короткочасного модуля пружності Е приведені для використання в розрахунках конструкцій за пружнім прогином і зсувом в ґрунті та проміжних шарах одягу. |
При розрахунку асфальтобетонного покриття на міцність необхідно мати дані про його розрахункову температуру, тобто температуру, при якій покриття в конкретних умовах працює найбільш напружено. В районах сезонного промерзання дорожніх конструкцій незалежно від того, у якій дорожньо-кліматичній зоні вони знаходяться, найбільш несприятливі умови для роботи покриття настають на початку весни при низькій позитивній температурі покриття, з урахуванням якої складено таблицю Д4.1.
До кінця весни при значному відтаюванні земляного полотна модуль пружності асфальтобетону зменшується, що несприятливо позначається на опорі зсуву ґрунту земляного полотна і проміжних шарів одягу. Оскільки інтенсивність підвищення температури повітря у весняно-літній час різна в різних дорожньо-кліматичних зонах, то й розрахункова температура покриття також неоднакова. У таблиці Д4.2 приведені значення короткочасного модуля пружності асфальтобетону при різних температурах. Розрахункові значення температури в даному випадку бажано уточнювати за результатами регіональних спостережень.
Дані таблиць Д4.1 і Д4.2 відносяться до асфальтобетону на бітумах марок БНД.
У таблицях Д4.1, Д4.2 і Д4.4 приведені значення деформаційних і міцносних характеристик асфальтобетону, що використовуються в розрахунках за критерієм опору розтягу при згині (таблиця Д4.1), опору зсуву в ґрунті і шарах із зернистих та малозв'язних матеріалів (таблиці Д4.2 і Д4.4), пружного прогину поверхні покриття конструкції (таблиця Д4.2).
Таблиця Д4.3
| Вид асфальтобетону | Вид суміші | Розрахунковий модуль пружності Е при статичній дії навантаження, МПа, при розрахунковій температурі, °С | ||
| +20 | +30 | +40 | ||
| Щільні суміші, тип Б | Крупнозерниста | |||
| Щільні суміші, типи Г, Д | Дрібнозерниста | |||
| Пористі і високопористі суміші | Піщана | |||
| Крупнозерниста | ||||
| Дрібнозерниста | ||||
| Піщана | ||||
| Примітка. Модулі пружності асфальтобетону типу А збільшують на 20 %, а типу В зменшують на 20 % |
Таблиця Д4.4
| № п/п | Матеріал | Розрахункові характеристики матеріалів і ґрунтів, укріплених в'яжучими | ||
| Модуль пружності Е, МПа | Коефіцієнт варіації, се | Міцність на розтяг при згині, R, МПа | ||
| Щебінь і гравій, оброблені цементом, марок: | ||||
| 0,15 | 0,7 | |||
| 0,15 | 0,6 | |||
| 0,16 | 0,5 | |||
| Крупноуламкові ґрунти і гравійно-піщані суміші оптимального чи близьких до оптимального складів, укріплені комплексними в'яжучими: | ||||
| І клас міцності | 900 – 700 | 0,15 | 0,55 – 0,45 | |
| II клас міцності | 650 – 500 | 0,17 | 0,42 – 0,35 | |
| III клас міцності | 450 – 300 | 0,19 | 0,32 – 0,25 | |
| Те саме, укріплені цементом: | ||||
| І клас міцності | 800 – 550 | 0,16 | 0,46 – 0,34 | |
| II клас міцності | 530 – 350 | 0,18 | 0,33 – 0,25 | |
| III клас міцності | 320 – 280 | 0,20 | 0,22 – 0,20 |
Продовження табл. Д4.4
| Те саме, укріплені активною золою-виносу або гранульованим шлаком, вапном, фосфатними в'яжучими та іншими композиційними в'яжучими з них з добавками чи без добавок ПАР, дьогтем і т. п.: | |||||
| І клас міцності | 700 – 530 | 0,17 | 0,40 – 0,32 | ||
| II клас міцності | 500 – 330 | 0,18 | 0,31 – 0,22 | ||
| III клас міцності | 300 – 250 | 0,20 | 0,20 – 0,18 | ||
| Крупноуламкові ґрунти і гравійно-піщані суміші оптимального чи близьких до оптимального складу, укріплені в'язким бітумом або емульсією на в'язкому бітумі | 350 – 250 | 0,20 | 0,35 – 0,30 | ||
| Крупноуламкові ґрунти і гравійно-піщані суміші неоптимального складу, піски (крім дрібних, пилуватих і однорозмірних), супісок легкий, крупний, щебінь маломіцних порід і відходи каменедроблення, укріплені комплексними в'яжучими: | |||||
| І клас міцності | 800 – 650 | 0,16 | 0,50 – 0,42 | ||
| II клас міцності | 600 – 450 | 0,17 | 0,40 – 0,32 | ||
| III клас міцності | 420 – 280 | 0,19 | 0,31 – 0,24 | ||
| Те саме, укріплені цементом: | |||||
| І клас міцності | 700 – 500 | 0,17 | 0,40 – 0,30 | ||
| II клас міцності | 480 – 330 | 0,18 | 0,28 – 0,22 | ||
| III клас міцності | 300 – 250 | 0,20 | 0,19 – 0,18 | ||
| Те саме, укріплені в'яжучими, зазначеними в порядковому номері 4: | |||||
| II клас міцності | 450 – 300 | 0,19 | 0,25 – 0,17 | ||
| III клас міцності | 280 – 200 | 0,21 | 0,16 – 0,12 | ||
| Те саме, укріплені в'язким бітумом або | |||||
| емульсією на в'язкому бітумі | 300 – 200 | 0,21 | 0,30 – 0,25 | ||
| Піски дрібні і пилуваті, супісок легкий і пилуватий, укріплені комплексними в'яжучими: | |||||
| І клас міцності | 750 – 600 | 0,16 | 0,47 – 0,40 | ||
| II клас міцності | 550 – 400 | 0,18 | 0,37 – 0,30 | ||
| III клас міцності | 380 – 250 | 0,20 | 0,28 – 0,22 | ||
| Те саме, укріплені цементом: | |||||
| І клас міцності | 650 – 480 | 0,17 | 0,35 – 0,26 | ||
| II клас міцності | 450 – 300 | 0,19 | 0,25 – 0,18 | ||
| III клас міцності | 260 – 220 | 0,21 | 0,16 – 0,13 | ||
| Те саме, укріплені в'яжучими, що зазначені у поз. 4 цієї таблиці: | |||||
| II клас міцності | 430 – 280 | 0,19 | 0,22 – 0,11 | ||
| III клас міцності | 230 – 180 | 0,22 | 0,08 – 0,07 | ||
| Те саме, укріплені в'язкими бітумами або емульсіями на в'язких бітумах | 300 – 220 | 0,21 | 0,25 – 0,20 | ||
Закінчення табл. Д4.4
| Побічні продукти промисловості (кам'яні матеріали і крупноуламкові ґрунти, які відповідають рудним копалинам, золошлакові суміші, формувальні суміші, фосфоритні „хвости" і т.п.), укріплені комплексними в'яжучими: | |||||
| І клас міцності | 700 – 550 | 0,16 | 0,45 – 0,37 | ||
| II клас міцності | 530 – 350 | 0,18 | 0,36 – 0,28 | ||
| III клас міцності | 320 – 200 | 0,21 | 0,26 – 0,12 | ||
| Те саме, укріплені цементом: | |||||
| І клас міцності | 600 – 420 | 0,17 | 0,30 – 0,22 | ||
| II клас міцності | 400 – 250 | 0,20 | 0,20 – 0,14 | ||
| III клас міцності | 220 – 180 | 0,22 | 0,12 – 0,09 | ||
| Те саме, укріплені в'яжучими, зазначеними у поз. 4 цієї таблиці: | |||||
| II клас міцності | 350 – 220 | 0,20 | 0,15 – 0,09 | ||
| III клас міцності | 200 – 130 | 0,23 | 0,08 – 0,06 | ||
| Те саме, укріплені в'язкими бітумами | |||||
| або емульсіями на в'язкий бітумах | 250 – 180 | 0,22 | 0,20 – 0,15 | ||
| Супіски важкі і пилуваті, суглинки легкі, укріплені комплексними в'яжучими: | |||||
| І клас міцності | 600 – 500 | 0,17 | 0,40 – 0,35 | ||
| II клас міцності | 450 – 300 | 0,19 | 0,32 – 0,25 | ||
| III клас міцності | 280 – 150 | 0,22 | 0,24 – 0,10 | ||
| Те саме, укріплені мінеральними в'яжучими – цементом, золою-виносу, гранульованим шлаком: | |||||
| І клас міцності | 500 – 350 | 0,18 | 0,22 – 0,16 | ||
| II клас міцності | 350 – 230 | 0,20 | 0,16 – 0,12 | ||
| III клас міцності | 200 – 120 | 0,24 | 0,09 – 0,07 | ||
| Те саме, укріплені в'яжучими, зазначеними у поз. 4 цієї таблиці: | |||||
| II клас міцності | 300 – 200 | 0,21 | 0,12 – 0,08 | ||
| III клас міцності | 180 – 100 | 0,24 | 0,06 – 0,05 | ||
| Те саме, укріплені емульсіями на в'язких бітумах | 250 – 180 | 0,22 | 0,17 – 0,10 | ||
| Суглинки важкі і пилуваті, глини піщанисті і пилуваті, укріплені мінеральними і комплексними в'яжучими: | |||||
| II клас міцності | 330 – 200 | 0,21 | 0,12 – 0,08 | ||
| III клас міцності | 180 – 80 | 0,25 | 0,06 – 0,05 | ||
| Примітка 1.Під комплексними в'яжучими розуміють цемент + в'язкий бітум або емульсії на в'язкому бітумі; цемент + полімерне в'яжуче, цемент (вапно) + активні золи-виносу або гранульовані шлаки і т.п. Примітка 2. Більші значення розрахункових характеристик приймають при: а) використанні більш якісних мінеральних матеріалів і активних в'яжучих; б) укріплення матеріалів і ґрунтів неорганічними в'яжучими в дорожньо-кліматичних зонах У‑ІII та У-IV; в) укріпленні в'язким бітумом і бітумною емульсією на в'язкому бітумі в дорожньо-кліматичних зонах У-І та У-ІІ. Примітка 3. Коефіцієнт варіації міцності на розтяг при згині CR визначається за формулою CR=CE – 0,05. | |||||
Таблиця Д4.5
| Матеріал (ґрунт) | Розрахункові характеристики | Примітка | ||||||
| Модуль пружності Е, МПа | Кут внутрішнього тертя φ, град | Зчеплення см, МПа | ||||||
| Чорний щебінь, вкладений за способом заклинки за ВСН 123‑77 | 600 – 900 | – | – | Більші значення – для покриття, менші – для основ | ||||
| Шар із щебеню марок 1000 – 1400, влаштований за способом просочення в'язким бітумом за ВСН 123-77 | 400 – 600 | – | – | Те саме | ||||
| Щебінь фракційний марок 800 – 1400, вкладений за способом заклинки за ДСТУ Б В.2.7‑30: | – | |||||||
| з міцних осадових та метаморфічних порід | 350 – 450 | – | – | |||||
| з магматичних порід | 250 – 350 | – | – | |||||
| Фракційний щебінь, укріплений цементно-піщаною сумішшю за способом просочення за ВБН В.2.3-218-002 | – | – | ||||||
| Шлак з підібраним гранулометричним складом за ГОСТ 3344: | Більші значення при стійкій структурі шлаку | |||||||
| активний | 350 – 450 | – | – | |||||
| слабоактивний | 200 – 300 | – | – | |||||
| Рядовий шлаковий щебінь | 150 – 200 | – | – | – | ||||
| Кам'яна бруківка, пакеляж | 400 – 500 | – | – | – | ||||
| Ґрунт, укріплений рідким бітумом за ВСН 123-77: | Більші значення – при змішуванні в установці і застосуванні бітумної емульсії | |||||||
| супісок піщанистий | 150 – 200 | 25 – 35 | 0,02 – 0,035 | |||||
| суглинок, супісок пилуватий | 80 – 150 | 15 – 25 | 0,02 – 0,035 | |||||
| Піщано-гравійні суміші за ДСТУ Б В.2.7-30 | 0,03 | |||||||
| Пісок, що відповідає вимогам ДСТУ Б В. 2. 7-32: | 0,007 | Показники см і Е, прийняті при залишковій пористості піску, ущільненого до максимальної щільності 26 % < n < 32 %, при n < 26 % збільшуються на 20 %, а при n > 32 % зменшується на 20 % | ||||||
| дуже крупний, підвищеної крупності та крупний | 0,006 | |||||||
| середній та дрібний | 0,005 | |||||||
Додаток 5
| ||||||||
Рис. Д5.1. Номограма для визначення активного напруження зсуву від тимчасового навантаження в нижньому шарі двохшарової системи (при hn / D = 0  2,0)
| ||||||||
| ||||||||
Рис. Д5.2. Номограма для визначення активного напруження зсуву від тимчасового навантаження в нижньому шарі двохшарової системи (при hn / D = 0  4,0)
| ||||||||
Додаток 6
Теплофізичні характеристики матеріалів і ґрунтів
Таблиця 6.1
| Ч.ч. | Матеріал | Коефіцієнт теплопровідності λ Вт/(м.к.) | Еквівалент за гранітним щебенем ε1 = 
|
| Асфальтобетон щільний | 2,4 | 1,15 | |
| Те саме, пористий | 2,25 | 1,22 | |
| Те саме, високо пористий | 2,2 – 1,9 | 1,30 – 1,36 | |
| Литий асфальтобетон | 2,45 | 1,1 | |
| Цементобетон | 2,4 | 1,88 | |
| Чорний щебінь | 1,02 | 1,35 | |
| Щебінь з просочуванням в'язким бітумом | 1,15 | 1,27 | |
| Шлаковий щебінь | 1,6 | 1,76 | |
| Щебінь і гравій, оброблені цементом | 1,96 | ||
| Піски, укріплені комплексними в'яжучими | 1,86 | ||
| Піски укріплені цементом | 1,75 | 1,03 | |
| Крупноуламкові ґрунти і ПГС, укріплені в'яжучими | 1,9 | 0,99 | |
| Маломіцні вапняки, укріплені вапном | 1,16 | 1,27 | |
| Суглинки, укріплені мінеральними і комплексними в'яжучими | 1,45 | 1,13 | |
| Супіски укріплені мінеральними і комплексними в'яжучими | 1,51 | 1,11 | |
| Щебінь гранітний | 1,80 | ||
| Щебінь вапняковий | 1,39 | 1,15 | |
| Гравій | 1,80 | ||
| Пісок крупний | 2,32 | 0,88 | |
| Пісок середньої крупності | 2,44 | 0,87 | |
| Пісок дрібний | 2,32 | 0,9 | |
| Піщано-гравійна суміш | 1,9 | 1,00 | |
| Примітка 1. Характеристики, необхідні для розрахунку конструкцій на міцність, визначають, користуючись вказівками до додатка Е. Примітка 2. Розрахунковими значеннями теплофізичних характеристик різних дорожньо-будівельних матеріалів, що наведені в таблиці Г.1, слід користуватися лише за відсутності приладів та обладнання для експериментального визначення цих характеристик. |
Для нотаток
Навчально-методичне видання
