Дорожные покрытия

Содержание.

Вариант № 9

1. Механические свойства. Пластичность……………………………………….2

2. Природные каменные материалы. Определение……….…………………….2

пористости  исходной горной породы

3. Хранение каменных материалов………………………………………………4

4. Магнезиальные вяжущие материалы. Сырье. Обжиг………………………..5

5. Портландцемент. Свойства. Нормальная густота цементного теста……….6

6. Цементобетон. Требования к материалам. Добавки………………………..10

7. Битумы нефтяные вязкие. Определение температуры

вспышки и воспламенения……………………………………………………...21

8. Асфальтобетон. Определение. Требования к щебню и песку……………..28

9. Укрепление грунтов органическими вяжущими материалами.

Требования  к органическим вяжущим материалам…………………………...30

Задача…………………………………………………………………………….34

Список  литературы…………………………………………………………….36                                                                                           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Механические  свойства. Пластичность.

    Механические  свойства характеризуют способность материала сопротивляться действию внешних сил или иных факторов (например, температурных), вызывающих в нем внутренние напряжения. Основные механические свойства строительных материалов: прочность, твердость, износостойкость, упругость, пластичность.

    Пластичность — это способность материала под влиянием действующих усилий изменять свои формы и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившуюся форму и размеры после снятия нагрузки. Примером пластичных материалов служит глиняное тесто, разогретый асфальт. 

2. Природные каменные материалы.

    Определение пористости исходной горной породы.

    Каменные  природные строительные материалы - строительные материалы, получаемые в результате механической обработки  горных пород: облицовочные плиты, стеновые камни, щебень, гравий, бутовый камень.            

    Каменные  природные строительные материалы  подразделяются:  
- на изверженные глубинные: гранит, диорит, сиенит, лабрадорит, габбро и др.;  
- на изверженные излившиеся: базальт, андезит, диабаз, вулканический туф;  
- на осадочные: мраморовидный известняк, плотный известняк, пористый известняк (ракушечник), доломит, песчаник, гипсовый камень;  
- на метаморфические.

    Под пористостью горной породы понимают наличие в ней пустот.

    Коэффициентом полной (или абсолютной) пористости т_п называется отношение суммарного объема пор V_пор в образце породы к видимому его объему V_обр:

    Измеряется  пористость в долях единицы или  в процентах. По происхождению поры и другие пустоты подразделяются на первичные и вторичные. К первичным порам относят пустоты между зернами, промежутки между плоскостями наслоения и т. д., образующиеся в процессе осадконакопления и формирования породы. Вторичные поры образовались в результате последующих процессов разлома и дробления породы, растворения, возникновения трещин вследствие сокращения породы (например, вследствие доломитизации) и т. д.

    Структура порового пространства пород обусловлена  большим числом факторов: гранулометрическим составом частиц, их формой, химическим составом пород, происхождением пор, а также соотношением количества больших и малых пор (рис.1.).

    Рис. 1. Различные поровые  пространства пород.

    А – хорошо окатанный  и отсортированный  песок, имеющий высокую  пористость; Б –  плохо отсортированный песок, имеющий низкую пористость; В – хорошо отсортированная порода, зерна которой также пористы; Г – хорошо отсортированная порода, пористость которой уменьшена отложениями минерального вещества в пространстве между зернами; Д – поровое пространство трещиноватых известняков, частично расширенное растворением; Е – порода, ставшая пористой вследствие возникновения трещин.

    Определение пористости горных пород

    Пористость  горной породы подсчитывают в процентах  по установленным величинам истинной плотности и средней плотности по формуле

    p = (1 −(ρ _г.п/ρ _в-ва)100 %,                     

    где p − пористость горной породы, %;  ρ _г.п – плотность горной породы, г/см³; ρ _в-ва − истинная плотность вещества горной породы, г/см³. 

3. Хранение  каменных материалов.

          Щебень и гравий перевозят навалом в транспортных средствах любого вида согласно действующим правилам перевозки грузов и техническим условиям погрузки и крепления грузов, утвержденным Министерством путей сообщения, правилам перевозки грузов автомобильным и водным транспортом.

    При транспортировании щебня и гравия железнодорожным транспортом вагоны следует загружать с учетом полного использования их грузоподъемности.

    Щебень  и гравий хранят раздельно по фракциям и смесям фракций в условиях, предохраняющих их от засорения и загрязнения.

    Бутовый камень хранят навалом на открытой площадке в прямоугольных штабелях объемом до 200 м³ и высотой 1 м. Стенки штабелей следует класть из более крупных камней вперевязку, укладывая их постелистой стороной вниз. Мелкие камни засыпают вниз штабеля.

    Облицовочные  плиты и ступени укладывают рядом, используя деревянные прокладки. Плиты  для полов хранят уложенными на длинное  ребро в один ряд по высоте.  

4. Магнезиальные вяжущие материалы. Сырье. Обжиг.

           Разновидностями магнезиальных вяжущих веществ является каустический магнезит и каустический доломит.

           Каустический магнезит получают при обжиге горной породы магенизита MgCO₃ в шахтных или вращающихся печах при 650 – 850 ⁰С. В результате MgCO₃ разлагается по схеме MgCO₃= MgO+ CO₂. Оставшееся твердое вещество (окись магния)измельчают в тонкий порошок.

           Каустический доломит MgО и СаCO₃  получают путем обжига природного доломита СаCO₃*MgCO₃ с последующим измельчением его в тонкий порошок. При обжиге доломита СаСО₃ не разлагается и остается инертным как балласт, что снижает вяжущую активность каустического доломита по сравнению с каустическим магнезитом.

            Магнезиальные вяжущие затворяют  не водой, а водными растворами  солей сернокислого или хлористого  магния. Магнезиальные вяжущие, затворенные на растворе хлористого магния, дают большую прочность, чем на растворе хлористого магния. Магнезиальные вяжущие, являясь воздушными, слабо сопротивляются действию воды. Их можно использовать только при затвердении на воздухе с относительной влажностью не более 60%. Каустический магнезит легко поглощает влагу  и углекислоту из воздуха, в результате чего образуется гидрат оксида магния и углекислый магний. В связи с этим каустический магнезит хранят в плотной герметической таре. На основе магнезиальных вяжущих в прошлом времени изготовляли ксилолит (смесь вяжущего с опилками), используемый для устройства полов, а также фибролит и другие теплоизоляционные материалы. В настоящее время применение магнезиальных вяжущих резко сократилось.  
 

5. Портландцемент. Клинкерные материалы. Характеристика.

            Портландцементом  ГОСТ 10178 – 76 называется  гидравлическое вяжущее  вещество, твердеющее  в воде и на  воздухе и представляющее  собой продукт  тонкого помола  клинкера, получаемого  в результате обжига до спекания искусственной сырьевой смеси, состав которой обеспечивает преобладающее содержание в клинкер силикатов кальция (70 – 80 %).

           Портландцемент по составу отличается  от клинкера, так как при помоле  к нему добавляют гипс, чтобы  замедлить сроки схватывания и улучшить некоторые другие свойства. Содержание гипса ограничевается допустимым общим содержанием в портландцементе ангидрида серной кислоты (SO 3), которое на ГОСТ 10178 – 62 должно быть не менее 1,5 и не более 3,5%. Кроме того, допускается введение при помоле в состав портландцемента, без изменения его наименования, до 15% активных материальных добавок или гранулированных доменных шлаков. В состав портландцемента вводят и небольшое количество (до 1%) некоторых добавок для интенсификации процесса помола и улучшения отдельных свойств готового продукта. Однако свойства портландцемента при одной и той же удельной поверхности определяются главным образом составом клинкера, а не добавок; последние могут лишь несколько влиять на них.

      Состав портландцемента клинкера характеризуется:               

    1. Содержанием отдельных окислов;

    2. Соотношениями между главнейшими  окислами,  выражающимися различными  коэффициентами и модулями, и

    3. Содержанием клинкерообразующих  соединений – клинкерных материалов.

                            Сырьевые материалы.

            Для получения портландцемента  применяют, главным образом, карбонатные  и глинистые породы. Кроме того, в качестве сырьевых материалов  можно использовать и другие  природные виды сырья, а также  искусственные материалы, получаемые в виде отходов тех или иных производств. К ним основные и кислые доменные шлаки, отход, получаемый при производстве глинозема, белитовый (нефелиновый) шлам, отходы от переработки горючих сланцев, зола и др. Помимо основных сырьевых материалов в производстве портландцемента используют и различные корректирующие добавки.

                            Карбонатные породы.

             Для производства портландцемента  можно применять различные виды  карбонатных пород, как – то: известняк, мел, известковый туф, известняк – ракушечник, мергелистый известняк, мергель и т. п. Во всех этих горных породах наряду с углекислым кальцием, главным образом в виде кальцита, желательно тонкодисперсного, могут содержаться примеси глинистых веществ, доломита, кремнезема, гипса и ряда других. Глину в производстве портландцемента всегда добавляют к известняку, поэтому примесь в нем глинистых веществ желательна. Примеси доломита и гипса в больших количествах вредны. Содержание MgO и SO3 в известковых породах должно быть ограничено. Кварцевые зерна затрудняют производственный процесс.

                                Глинистые породы.                           

               Из глинистых пород используют  обычно глину, суглинок, глинистый  сланец, мергелистую глину, лесс, лессовидный суглинок. Глины характеризуются значительным содержанием тонких частиц размером менее 0,001 мм. Они состоят из глинистого вещества и примесей. Первое представляет собой либо один глинистый минерал (мономинеральные глины), либо смесь различных минералов (полиминеральные глины). Глинистое вещество – это в основном гидроалюмосиликаты m Al2O3 * n SiO2 * p H2O, где значения коэффициентов при окислах для отдельных глинистых минералов различны. В кристаллическую решетку гидроалюмосиликатов могут также входить K, Na, Mg, Ca, Fe. Известен ряд групп глинистых минералов: каолинитовая Al2O3 *    2SiO2 * 2H2O, галлуазитовая Al2O3 *  2SiO2 *  4H2O, монтмориллонитовая  Al2O3 *   3 – 5  SiO2 *  n H2O, монотермитовая 0,2  К2О *  Al2O3 * 3SiO2    1,5H2O (вместо калия в монотермит могут входить Na, Mg, Ca), гидрослюды – в виде железистых соединений, кварца. Карбонатов кальция и магния, гипса, полевого шпата и ряда других веществ. Сырьем для производства портландцемента служат различные виды глин, поскольку обычно используют глины, залегающие вблизи месторождения карбонатных материалов. Чаще других применяют гидрослюдистые и монтмориллонитовые глины, реже каолинитовые и др.

             Глинистые породы содержат нужные  производства портландцемента кислотные  окислы SiO2, Al2O3 и Fe2O3, в известняках находится основной окисел СаО. Главным признаком пригодности глины для производства портландцемента, являются значения ее силикатного и глиноземного модулей, которые определяют величину этих модулей в портландцементе, так как карбонатный компонент сырьевой смеси обычно содержит немного глинистых примесей. Карбонатное и глинистое (алюмосиликатное) сырье должно быть возможно более однородным по составу и структуре, не содержать включений крупных зерен кварца и других обломочных пород, затрудняющих помол сырья и трудно усваиваемых в процессе обжига.

                                 Белитовый шлам.                            

             Получаемый в виде отхода при  производстве из нефелинов глинозема  белитовый (нефелиновый) шлам  по составу занимает промежуточное положение между портландцементом и основным доменным шлаком. Белитовый шлам полностью заменяет глинистый компонент и в значительной степени карбонатный. Он поступает на завод в тонкоизмельченном виде, что сокращает затраты на помол сырья. Белитовый шлам по сравнению с известняком представляет собой декарбонизированный материал, содержащий до 85% двухкальциевого силиката, что значительно облегчает обжиг, увеличивает производительность печей и снижает расход топлива.                    

                Корректирующие добавки.                        

         В качестве добавок, корректирующих  значения силикатного и глиноземного  модулей, применяют различные  материалы. Чтобы увеличить содержание  в сырьевой смеси Fe2O3, используют  колчеданные огарки, колошниковую пыль, железную руду. Обе эти добавки богаты окисью железа. Для повышения содержания SiO2 употребляют трепел, диатомит, опоку, маршалит, кварцевый песок, а для повышения содержания Al2O3 – боксит и богатые глиноземом маложелезистые глины. Чаще всего используют железосодержащие корректирующие добавки.

    Способы производства портландцемента.

        Производство портландцемента складывается, в основном, из следующих операций: добычи сырья; приготовление сырьевой смеси, состоящего из дробления, помола и ее гомогенизации; обжига сырьевой смеси; помола обожженного продукта(клинкера) в тонкий порошок.

         Существует два основных способа производства – мокрый и сухой. При мокром способе сырьевую смесь измельчают совместно с водой. Получаемая сметанообразная жидкость – шлам – содержит 32 – 45 % воды. По сухому способу сырьевые материалы предварительно высушивают, а затем совместно измельчают. Полученный тонкий порошок называют сырьевой мукой.

             Приведем примерную схему производства портландцемента по мокрому способу из твердого материала – известняка – и мягкого – глины. В этой схеме, как и в помещенной далее, указаны только основные агрегаты, без дозировочных и транспортных устройств, и другого вспомогательного оборудования. В место устанавливаемой на новых заводах роторной мельницы на многих ранее построенных заводах применяют болтушку.

           При трехкомпонентной сырьевой смеси корректирующую добавку дробят, после чего она попадает в бункер, откуда вместе с известняком поступает в мельницу. Глину до роторной мельницы или болтушки пропускают через валковую дробилку. Сырьевые материалы дозируют перед мельницей специальными питателями.

              Если при производстве по мокрому способу сырьевую смесь составляют из одних твердых материалов – известняка, мергелей и глинистых сланцев, то их дробят в дробилках без добавки воды и размалывают совместно в мельнице, куда добавляют воду. В этом случае в схеме отсутствует роторная мельница или болтушка. При изготовлении портландцемента  из одних мягких материалов (мела, глины, мягких мергелей) сырье измельчают в роторных мельницах, в болтушках или мельницах самоизмельчения «Гидрофол», после чего дополнительно размалывают в шаровых мельницах. Воду добавляют на первой стадии процесса и материалы дозируют перед поступлением в болтушки. 

6. Цементобетон. Требования к материалам. Добавки.

            Цементобетон – это искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, крупного (щебня или гравия), мелкого (песка) наполнителей и воды.

    Классификация бетонов.

1. По средней плотности (γ):
• Особо тяжелые γ>2500 кг/м³
• Тяжелые γ=2200-2500 кг/м³
• Облегченные γ=1800-2200 кг/м³
• Легкие γ=500-1800 кг/м³
• Особо легкие γ<500 кг/м³
2. По виду вяжущего вещества:

• Известковые
• Гипсовые
• Полимерцементные
• Полимербетоны (на основе полимерных вяжущих веществ)
• На основе шлако-щелочных вяжущих веществ
• Асфальтобетоны (на основе органических вяжущих веществ)

3. По назначению:

• Конструкционные (изготовление колонн, балок)
• Гидротехнические (плотины, мосты, дамбы, набережные)
• Теплоизоляционные
• Дорожные (бетоны для полов)
• Специальные (жаростойкие, кислотостойкие и др.)

4. По виду наполнителя:

• На плотных наполнителях
• На пористых наполнителях

    Материалы для бетона и требования к ним.

    Добавки.

Применение добавок  является наиболее эффективным способом, повышающим качество бетонов, не требующим  больших капитальных затрат. Грамотное  применение целевых комплексных  добавок позволяет решить любые  проблемы, связанные с получением бетонов с заданными свойствами. Высокая прочность, низкая проницаемость, повышенная долговечность и морозостойкость могут быть достигнуты с применением высокоподвижных бетонных смесей, содержащих современные добавки.  
        Все добавки можно разделить на несколько групп.

Суперпластификаторы – позволяют повысить подвижность бетонной смеси, или увеличить прочность, плотность и водонепроницаемость бетона, или снизить расход цемента при обеспечении требуемой прочности бетона.  
          Ускорители набора прочности – увеличивают скорость набора прочности в ранние сроки твердения (1-3 суток), повышают марочную прочность бетона.

Добавки, регулирующие сохраняемость  подвижности бетонной смеси – востребованы в жаркое время года или при необходимости длительной перевозки бетонной смеси.

Добавки с противоморозным  эффектом – обеспечивают проведение бетонных работ в зимнее время при температурах до минус 15 о С и даже до минус 25 о С.

Модификаторы  бетона – бетоны с этими добавками имеют класс по прочности до В80 при применении цементов марки 500, отличаются пониженной проницаемостью, морозостойкостью, коррозионной стойкостью и долговечностью, при этом бетонная смесь может иметь высокую подвижность.  
           Добавки для самоуплотняющихся бетонов – помогают решить проблему бетонирования тонкостенных, густоармированных конструкций.  
          Комплексные добавки – объединяют в себе несколько видов воздействия на бетонную смесь.

Кроме того, комплексные  добавки избавляют производителей бетона от поисков нескольких разных компонентов для получения нужных свойств. Ведь эти компоненты должны еще и мирно «уживаться» в одной смеси, не вступать между собой в какие-то нежелательные реакции.  
         Химические добавки классифицируют по основному эффекту действия:  
1) регулирующие свойства бетонных смесей:

- пластифицирующие  добавки, увеличивающие подвижность  бетонной смеси;  
- стабилизирующие добавки, предупреждающие расслоение бетонной смеси;  
- водоудерживающие, уменьшающие водоотделение;

2) добавки регулирующие  схватывание бетонных смесей и твердение бетона:  
- добавки, ускоряющие или замедляющие схватывание, ускоряющие твердение, обеспечивающие твердение при отрицательных температурах (противоморозные);  
3) регулирующие плотность и пористость бетонной смеси и бетона: воздухововлекающие, газообразующие, пенообразующие, уплотняющие (воздухоудаляющие и кольматирующие поры бетона);

4) добавки - регуляторы  деформаций бетона, расширяющие  добавки;  
         5) повышающие защитные свойства бетона стали, ингибиторы коррозии стали;

         6) добавки - стабилизаторы, повышающие стойкость бетонных смесей против расслоения, снижающие водоотделение;

         7) добавки придающие бетону специальные свойства:  
- гидрофобизирующие добавки, уменьшающие смачивание бетона;

- антикоррозионные  добавки, повышающие стойкость в агрессивных средах, красящие, повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства, электроизоляционные, электропроводящие, противорадиационные.

          Некоторые добавки обладают полифункциональным действием, например, пластифицирующие и воздухововлекающие, газообразующие и пластифицирующие и др. В этом случае добавку классифицируют по наиболее выраженному эффекту действия.

Большое значение имеет эффективность воздействия добавки на бетонную смесь или бетон, которую обычно оценивают по величине максимального технического эффекта, достигаемого при введении данной добавки. Добавки одного класса могут заметно различаться по эффективности. В этом случае применяют дополнительную классификацию добавок по группам, обладающим определенной эффективностью.

Пластификаторы бетонных смесей начали широко применяться в 40-50-х годах, и сегодня они занимают ведущее место среди химических добавок, применяемых в технологии бетона. В качестве пластифицирующих добавок широко используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), нередко получаемые из вторичных продуктов и отходов химической промышленности. ПАВ делят на две группы:  
         I группа - пластифицирующие добавки гидрофильного типа, способствующие диспергированию коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающие его текучесть;

II группа - гидрофобизирующие добавки, вовлекающие в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха. Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раздела воздуха - вода, понижают поностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки в цементном тесте. Добавки II группы, основным назначением которых является регулирование структуры и повышение стойкости бетона, обладают при этом заметным пластифицирующим эффектом.  
        Из добавок I группы широко известна сульфитно-дрожже-бражка (СДБ). Эта добавка представляет собой кальциевые соли лигносульфоновых кислот. Получают ее в виде жидкости из сульфитных щелоков, образующихся при переработке целлюлозы. Выпускают также пластификатор адипиновой щелочной (ПАЩ-1), упаренную последрожжевую барду (УПБ), пластификатор ВРП-1 и др.