автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение прочности дорожного асфальтобетона путем оптимизации зернового состава смеси

хлгькозскки госэдагстпеяии лвтоаосильгго-дотшл ТЕХНИЧЕСКИ/: УНИВЕРСИТЕТ

i I 5 О Д rtû правах рукописи

• о 'tu;n£

Ц Е X А H С К И Я Олег Эрнотозич

УДК 625.72:625.855:625.87*

íiobffiskks прочности дородного асйш/гобстонд путем оптимизации зернового состава смеси

(05.23.05 - Строительные маториаш и издалия)

Автореферат дисс'зртеции на сококаниа ученой степени кандидата тотагаоских наук

Харьков - 1995

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Укрпигокоы транспортном университете.

Научный руководитель: доктор технических наук. • профессор Радонекий B.C.

Научный консультант: кавдвдят Технических неук, старший научый сотрудник Мозговой В.В.

Официальные оппоненты:

1. Доктор химических наук, профессор Плугин Аркадий Николаевич

2. Кевдвдат технических наук Моляр Владимир' Владимирович

Ведущая организация: Государственный дорожный научно-исследовательский институт ГССД0РК5М.

' / w „ -

Защита состоится " / " ООя'б/ЭО'-'Л 1996 г. на заседании специализированного Ученого Совета К02.17.П1 при Харьковском Государственном автоюбнльно-дорожном. техническом университете 'по адресу: ЗШ078, г.Харьков, ул. Петровского,"25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Харьковского Государственного атзтомоОильно-дорожного технического университета.

Автореферат разоолои' " 25" - cfjSjccz^^f \ 995 г.

Ученый секретарь

специализированного Ученого Совета

Космин А.В,

1. СВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы, Асфальтобетон - моториал, широко применяемой для дорожных покрытий. В развитых зарубежных стропах протяженность дорог с асфальтобетонными покрытиями составляет 80-90? от протяженности дорог о тпйрдш покрытием. Столь широкое распространение асфальтобетонные покрытия получили благодаря многочисленным достоинствам, среди которых прочность, технологичность строительства, ровность, шероховатость* гигиеничность и ремонтопригодность. В практике строительство (асфальтобетонных покрытий все большее распространение получают тонкие слои износа высокой плотности и др&нирукдоа асфальтобетонные покрытия. Первые, наряду с шречкс-ленными добташютвами, обладают еще высокой водонепроницаемостью и износостойкостью, а вторые позволяют обеспечить водоотвод, снизить транспортный шум и повысить безопасность движения. Стремление по-повысить прочность и долговечность «сфальтобетонных покрытий, осо-бакно их новых видео, требует совершенствования методов проектирования составов асфальтобетонных смесей, в частности,- улучшения подбора гранулометрии минерального материала.

Пплатоппеменно?1 рвзрУ1!к?янс* йсф^лг/гобетонных покрытий является не только следствием низкого качества : строительства и эксплуатации, по и в значительной ототоии обусловлено несовершенством методов 'проектирования состввов афальтобетона в конкретных природно-климатических и транспортных условиях, В частности, диапазон реко-шндуемых ГОСТ 9128-64 составов асфальтобетонной смеси настолько широк, что подбор наиболее рационального состава из имеющихся материалов для конкретных условий работы покрытия является очень трудоемким. Кроме того, действующие нормативные документы ш позволяют непосредственна свизитьгхврактбрис-гкки состава асфальтобетонной с^меси с расчетных« механическими характеристиками материала покрытия. Эти же недостатки приоущи шэриканскому стандарту на асфальтобетонные смеси Ю515-89 и стандартам других стран.

Цйль исследования состоит в разработке методики повышения прочности асфальтобетонного покрытия ■ путем оптимизации зернового состава смеси.

Научная новизне работы. Выведены зависимости показателей прочностных и деформационных свойств асфальтобетона.от состава смеси. Получено новое реиеиие задачи о плотности упаковки полидисперсной смеси твердых частиц в зависимости от зернового состава

этой сшси. Решена 'задача об определении рационального зернового состава полидисперсной смоси таердых частиц при'заданной плотности упаковки и ограничениях на содержание отдельных фракций. Разработана модель, позволяющая оптимизировать состав асфальтобетонной •смеси с цель» получения асфальтобетона максимальной плотности или для достижения заданных пористости минерального. остова и остаточной пористости асфальтобетона при минимальном расходе битума. Тем самым созданы предпосылки для направленного регулирования сопротивления растяжении при изгибе и модуля упругости асфальтобетона с поморю изменения зернового с ос таи о минеральной части асфальтобетонной сшси и содержания вяжущего.

Достоверность розультатоа. Теоретические решения найдены современными методами теории вероятностей, геометрии на сфере и сферической тригонометрии, теории композиционных материалов, В частных случаях результаты, следуйте из полученных-зависимостей де-форыативных и прочностных характеристик асфальтобетона от состава сшси, совпадают о известными решениями Фойгтаи Рейсса. Выполненные . экспериментальные исследования качественно . и - количественно подтвердили закономерности, полученные теоретически.

Практическое аначение. Разработана методика проектирования оптимального зернового состава минеральной части смеси из имеющегося набора минеральных составляющих. Даны рекомендации по совершенствовании нормативных требований к зерновому составу асфальтобетонных смесей. Оценена эффективность применения асфальтобетонов оптимальных составов в конструкциях дорожных одезд.

Введренга. Результаты исследований нашли применение при разработке следующих документов:

1. Методические рекомендации по повышении ' деформатившсти и морозостойкости асфальтобетонных покрытий при низких температурах (до минус 50°С).- Москва,- Союздорнии, 1990.- 36 с.

2. Инструкция до проектированию дорожных одежд нежесткого типа городских улиц и дорог Украины. ВЩ 95.- Госкоммунхоз Украины.-Киев, 1995,- 148 с (в печати). ' •

3. Альбом КД-88. Типовые конструкции дорожных одезд для Г.Киева.- Киев.- 1983. ••

4. Проектная документация на площадку для обработки жидкостью "Арктика" и мойки воздушных судов с соединительны«®! РД и бегошзым основанием под баоеккыэ или козловые фермы в ааропорту "Борисполь" // Проект. В 2-х томах. , *

• Практические предложения, вытекаюаие из результатов проведен-

ных исследований, используются в проектных организациях (Укргипро-дорэ/Киевпроекте, дшпркоммувдорпроокто, Житомиркоммувдорпроекте . и др.), а также- при строительстве и усилении дорожных покрытий в Черниговском и Терноггальском Облавтодарах и оородромных покрытий в аэропортах "Боркеголь" я "Иваново".

. Апробация, работы. Оснопныо положения диссертационной рас5оты доложены на научно-технических конференциях КДЦИ (Киев, 19371995 гг.), XI Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов'а Саюздоркии (Москва, 1987 г.). Всесоюзной нэучно-технмчеекой коиференцул молодах ученых и специалистов "Скоростное строительство и новью материалы дум дородного строительства" (Владимир,- -9SQ г.), сввднаре школы передового опыта "Совершенствование технологии ремонта доронных покрытий при. потканных температурах" (Луцк, 1088 г.), XII Всесоюзной научно-технической конференции молодах ученых и специалистов а Союздорнии (tocraa, 1989 г.), V Республиканской конференции "Ресурсосберегающие технологии, структура и свойства дорожных бетонов" в ХАДИ (Харьков, 1989 г.), научно-технических конференциях "Основные проблемы развития нвзешой базы гражданской авиации" (Киев* 1988г.; Ленингпяп.

- « (VM _ »

1 J J \ 1 . / .

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.

' 00';-ом работы. Диссертация вкличает введение, пять глав, заключение, библиографический список из 372 наименований и прилозсе-ложения. Основной текст изложен на 138 страницах маяинописи и содержит 26 рисунков и 32 таблицу.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ' .

2.1. Состояние вопросе

Зерновой состав является одним из важнейших факторов, определяющих сопротивляемость асфальтобетонного покрытия различным видам внешних воздействий. • •

Влияние зернового состава минеральной чести асфальтобетонных смесей на физико-ыэханические свойства асфальтобетона и прочность асфальтобетонного покрытия изучалась в работах многих"исследователей как в кашей стране, так и за рубежом: Н.М.Авласовйй, И.И.Ба-ловневой, М.И.Борща, В.А.Верегько, Д.И.Гегелия, Л.Б.Резенцвея, Н.В.ГсреЛьиюве, И.Н.Грушко, В.А.Золотарева, Н.Н.Иванова, Э.А.Ка-зерновской, Г.Н.Кирюхина. Б.А.Козловского, В.Н.Кононова, И.В.Ко-

ролева, Б.И.Ладыгина, Г.В.Иэлэваиского, Ю.Е.Никольского, Н.Ф.По-чапского, В.А.Псюрника, С.Ю.Рокаса, И.А.Рыбьева.А.О.Салля, П.В.Сахарова, В.А.Семенова, А.П.Скрьшьшка, Ю.В.Соколова, М.Б.Сокальской, Г.К.Сшьи, В.С.Тктаря, Г.Р.Я>омонко, И.М.Щербакова, И.К,Яцевича, М.Блямера, А.Голама, И.Дюрье, У.Матью, Г.Хорсфивда, Р.Хербсти, Ю.Вдицкц, У.Ли, Ф.Робортса, Л.Фршкепя, Дж.^рытратена и др.

Благодаря иссдедоиашям этих ученых установлены основные принципы проектирования зерновых составов минеральной части смеси для асфальтобетонов, применяемых в дородном покрытии. Установлено, что при достаточна-большом количества шзсзврновых контактов наиболее крупных частиц, чтобы получить наиболее устойчивый пространственный каркас, образованный зернами, минеральная часть плот-■шх асфальтобетонов додана обеспечивать максимально , плотную упаковку зерен. При этом битум является, с одной стороны, вяжущим,находящимся в виде структурированных пленок на минеральных зернах и склеивающим их в монолит,'а о другой, - играет роль смазки в зонах контькта при уплотнении и формировании пространственного каркаса и, кроме того, заполняет меазерновые поры, обеспечивая водонепроницаемость асфальтобетонного слоя из плотной смеси. Эти представления положены в основу многих известных методов проектирования состава асфальтового бетона: по асфальтовому вяхущаму веществу (П.В.Сахаров), по предельным кривым плотных смесей (Н.Н,Иванов,В.В.Охотин), по растворной части (И.А.Рыбьш), по модулю' насыщения {М.Дюрье), по керосиновому эквиваленту (Ф.Хвим), по заданным-эксплуатационным, условиям работы покрытия (И.А.Рыбьев) и др.1

В настоящее время в СНГ состав асфальтобетонной смеси проектируют в соответствии с ГОСТ 9128-84 по предельным кривым плотных смесей. в основу метода положено выражение, гр>длохешое. Н.Н.Ивановым и В.В.Охотиным, которое является"одной из многочисленных эмпирических попыток, математического описания "плотнейших" зерновых составов полвдисперсных смесей (уравнения Фуллера.Гелбота-Ричарда, Боломея, Граф}>а, Кит-Пефм, Фюрна и др.), среда которых за рубежом наибольшее распространеннаполучила формула Фуллера.

Диапазон возможных зерновых составов, ограниченный вмпиричес-"кривыми плотных смесей", весьма широк. Это обуславливает чрезмерное разнообразие зерновых составов, определяемых этими кривые. Экспериментальная проверка свойств асфальтобетонов из смесей многих возможных составов сказывается чрезвычайно трудоемкой и требует большого практического опыта, так как приходится варыфо-

петь в" широких продолах содорасашо однопрошшга нескольких или даже всех фракций. Причем для некоторых фракций нормативные кривые ыгатшх смесей допускают варьирование по массе и пределах до 30 -40«, и эти изменения нужно увязать с содержанием битума'и минерального порошки. В результате' нет увор«нности, что запроектированный состав смеси является оптимальным, то ость обеспечивает требуемые физико-мехашгческие свойства асфальтобетона при минимальных затратах.

Составы дорожных и аэроддгажых асфальтобетонов, кок плотных, так и дренируивдлх, как. литых, так и мюгаи;обекисть!Х, разработаны на основе накопленного опыта сдухбы покрытий. В настоящее вромя нет - общепринятого расчетного метода, позволяющего связать состав асфальтобетона со свойствами материала покрытия. Между тем очевидно, что все прочностные и деформационные характеристики асфальтобетонного покрытия зависят от свойств компонентов асфальтобетона и их содержания в смеси. Назначение составляюцкх с требуемыми свойствами и направленное изменений зернового состава минеральной части смесей долхш позволить регулировать водо- и морозостойкость, сопротивление растяжении при изгибе, модуль упругости, с-двигоус-тойчивость, температурную грешиностойкость, усталостную прочность, ео до:г;;с.туек: г; ;; другие свойитва асфальтобетонных сло-

ев. Яакопленшй опыт о влиянии зернового состава смеси на' эти свойства позволяет успешно применять в дорожных покрытиях многоще-бонистыа штатные и дренирувящо • асфальтобетоны, а в последние годы -литые и "каменно-мастичные" с мое и для тонких -защитных слоез и сверхтонких слоев усиления. Несмотря на то, что зерновые состазы некоторых из этих смесей не регламентируются национальными стандартами, зарубежный опыт их службы в покрытиях автомобильных дорог свидетельствует об их большей эффективности по сравнению с традиционными- плотными смесями.

Проектирование зерновых составов минеральной части асфальтобетонных смесей ставит своей целью достижение заданной (для плотных асфальтобетонов - максимальной) объемной доли минеральной части.' В настоящее время не существует обшепринятого метода, позволявшего рассчитать объемную долю, занимаемую в пространстве упаковкой частиц заданной гранулометрии, или определить зерновой состав смеси, обеспечивающей заданную пористость асфальтобетона. Нет также аналитических зависимостей, связывавших состав и свойства компонентов асфальтобетонной смеси с прочностными свойствами асфальтобетонного покрытия. Это не позволяет соединить' проектирование ' Г)

зернового состава минеральной части асфальтобетонной смеси с проектированием дорожной одвзды.

Исходя из цели работы, были поставлены слэдугацие задачи:

1. Разработать теоретические зависимости, связывающие сопротивление растяжении и модуль упругости асфальтобетона с его составом и свойствами компонентов. 2. Разработать теоретические зависимости, позволяющие определить пористость ■ минерального остова и остаточную пористость асфальтобетона па заданному зерновому соетя-тазу минеральной части смеси и содержании'вяжущего. 3. Разработать методику оптимизации состава асфальтобетонной.смеси о целью получения асфальтобетона максимальной плотности или достижения заданной пористости минерального остова и остаточной пористости асфальтобетона, при минимальном расхода битума или.минимальной стоимости смеси. 4. Экспериментально проверить доотоверность полученных зависимостей. . 5. Реализовать результаты, исследований» разработан предложения по методике проектирования зернового состава смеси из имеющегося набора минеральных составляющих, а также - по совершенствовании нормативных требований к зерновым составом асфальтобе- . тонных смесей, и применить некоторые из втих предложений при проектировании и строительстве дороншх и еероДромных покрытий.

2.2. Теоретическое исследование зависимости деформативных и прочностных характеристик асфальтобетона ог зернового состава смеси

Асфальтобетон рассматривался как многокомпонентный композиционный материал, сио&тпа которого, определяются структурой мйш-рального остова, свойства.»® минеральных составляющих и органического вяаущзго, особенностями их взаимодействия, содержанием я взаимным расположением компонентов. Считалось, что асфальтобетон как композиционный материал состоит из матрицы и'включений. Матрица представляет собой вяжущее и обладает ярко выраженными вязко-упру-гимй свойствами, зависящими от температуры и длительности действия нагрузки. Включения, являются составными частицами. Каждая составная частица содержит шарообразное минеральное зерно с ориентированным вяжущим вокруг него и свободное. вянущее, свойства которого таковы же, что и у материала матрица. Размеры включений определяются размерами расположенных в них зерен. Зерна обладают линейно-упругими свойствами. В зависимости от . объемной доли Ск зерен

в едмпозите ори^ктирозгнев вижуаае рассматривалось как плешеа

' ' "

в виде шарового слоя, окружающего зерно (при Ск< С(, где Ск - критическая объемная дил.ч минеральных зерен, при превышении которой . образуется хотя бы одна цепочка контактирующее зорон), либо как пленка с шкксками - в зонах контакта с соседними зернам! (при С£< Ск< С*", гдэ С" - ментальная объемная доля зерен в композите). Значения С* и С**, устанавливали на основе теории перколяции. Рассматривавши композит имеет воздушные поры, расположенные в матрице и составляющие остаточнув пористость асфальтобетона.

Деформационные и .прочностные свойства компонентов и их объемные доли в асфальтобетоне полагали известными.

Использовались известные метода шхайики композитов, позволяющие. определить "вилку" эффективных характеристик для . двух продольных случаен:однородного нвпряхеиного состояния и однородного деформированного состояния . композита. Применяя эти штода, учитывали особенности асфальтобетона - наличш'. оркет'ированнога и свободного, вяжущего и'-воздушных пор. .линейно-упругио свойства минерального материала и вязко-упругие свойства оргаютеского вяжущего. При определении прочности" асфальтобетона на растяжение рассматривался различный- возможный характер его разрушения в зависимости от соотношения прочшстей минеральной и органической состав-

Выражения для определения эффективных вязко-упругих деформа-тивкых и прочностных свойств асфальтобетона получены в виде интервала (для Е - типа "вилки" Фойгга-Ройсса):

¡£(T,t) £ E*(T,t) ¿Х<ТД>'

n*(T»t) £ R*(T,t) s П

где E*£T,t), R* (ТЛУ - эффективные функция релаксации и прочность на растяжение асфаль?ос&тонз;'Е^Т.ИЬ RjjtMh - нижние грешна эффективных функции релаксации и прочности на растяжение, определенные из условия однородного напряженного состояния композита;

(T,t), Й^(ТД) - верхние граница вффестквных функции релаксации и прочности на растяжение, определенные из условия однородного деформированного состояния ; композита; Т, t - температура и длительность действия нагрузки,. при которых определятся характеристики асфальтобетона. При этом для, низшей и верхней границ были получены зависимости от обьеьшых додай соотштствупщих компонентов: мицз-ральных зерен Ск, ориентированного C0Q и свободного вяжущего Ссв и пор Сп, а таюга их далулэй упругости Ejj. Еов, и прочностей на

растяжение J^. l^»

При определении "вилки" эффективных характеристик осфальтобе-

7

тона,минеральная часть которого состоит из час.иц различных горных цород, предусмотрен учет свойств материала частиц каждой горной породы.

Поскольку в зависимости от температуры и длительности действия нагрузки деформационные и прочностные свойства минеральной и органической составляющих могут отличаться на несколько порядков, а объемная доля минерального материала в асфальтобетоне мохот приближаться к 0,8-0,85, то дня направленного регулирования свойств асфальтобетона особое значение приобретает проектирование оптимального состава смеси.

2.3. Теоретическое исследование методики проектирования оптимальных зерноаых составов асфальтобетонной. смеси

В данной работе была решена задача о плотности упаковки шарообразных частиц различных диаметров,- учтены несферичность реальных .частиц, а также разброс их размеров а пределах фракций, принято во внимание образование ориентированной пленки битума ня поверхности минеральных зерен. Таким путем была разработана математическая модель определения пористости минерального остова и остаточной пористости асфальтобетона и зависимости от зернового состава и содержания вяжущего. '.

Вначале решалась задача расчета объемной доли р (плотности упаковки), занимаемой в пространстве смесью случайно расположенных частиц заданного зернового состава. С этой целью был реализован и развит подход, предложенный М.Вайсом, а затем М.Гогендейком и недавно - Дж.Додсом при построении тетраэдральной модели упаковки иарон. •

Рассматривалась плотная случайная упаковка сферических частиц п различных размеров. Частицы одинакового размера считали одним из компонентов упаковки. Если мысленно соединить центры соприкасающихся сфер отрезке?«, упаковка окажется разбитой на четырехгранники (неправильные тетраэдры),восьмигранники (неправильные октаэдры) и неправильные многогранники с иным количеством граней (трехгранные призма, антипризмы Архимеда, тетрагональные додекаэдры и др.). При соединении центров любых четырех сопрлкрсаюшихся частиц с радиусами Гу К^, Н, (1,3,Н.1 = 1,2,...п) прямолинейными отрезками образуется разносторонний (неправильный) тетраэдр 1Дк1, шести соприкасагсщяся частиц с радиусами Йя, Пв, й й , И, .(га.з.г.^.й - 1,2,...п) - разносторонний октаэдр пstgqd (рис.1),

Рис. 1. Накболео часто встречающиеся сочоталия частиц: а схема образования тетраэдра и "треугольная" пора в трехмерном И даушрвом изображениях; б "четырехугольная" пора в трох- и двумерном изображениях; 1,3,к,1 и - центры сопр$я<авщшсся-частиц.

е другого количества частиц - многогранник иного вида. При этом известно, что тетраэдров и октаэдров гораздо больше, чем многогранников всех других видов.

Образованно многогранника каждого типа рассматривается как событие, имеющее несколько возможных исходов В виде появления с некоторая вероятностью п вершинах многогранника сферических частиц того или иного размера. 3 соответствии с известным в теории веро-' ятностей обобщением теоремы о повторении опытов, в результате которых возможно нисколько различных исходов, относительные частости, с которыми н упаковке встречаются тетраэдры к октаэдры южно представить в виде;

4-! Г.. „ г,к ^

?! П..= V 1м |И I П I ^ " ^

(2)

ттртгтп^тпрг Г1 г) гк -Ч

б! П Г| п п П Л

Р =......О р» р 1 ?9 Ир«

*тлЭЧ(1 и т 1а 1п П1 1П, Г я .1 ■'ч •

тл . а . í с/ ц а в

П

Здесь Ра= (ГС1/Ла)/Е(^ ), а=1,3,]<,1 для тетраэдра, а-ш.зД.в^.А

для октаэдра, Р0 - относительные частости появления телесных углов Ли в сферах-радиусом Па;-п.,или пт,...,п<( - число сфер соответственно с радиусом К,-, или Й^,...,^ в тетраэдре- 1Дк1 или октаэдре из1£цс1; - "относительное количество сфер, имевши радиус г\, в упаковке; Аа - средний телесный угол, образуемый гранями многогранников в сферах с радиусом Р^ и определяемый как отношение суммы всех телесных углов, вырезаемых в сферах радиусом 1?а, к их общему количеству в этих сферах; п - число компонентов упаковки.

Связь между объемными долякм тетраэдров всех видов в упаковке ТуР октаэдров всех, видов и других многогранников всех ввдоз Х^, получше на из следующих соображений. С одной "стороны, общее количество телесных углов, вырезаемых всеми многогранниками во всех сферах

упаковки, равно произведению общего числа сфер,в упаковке на сумму п

Е(Х /Аа). С другой стороны, грани каждого тетраэдра вырезают в 1

в сферах 4 телесных угла, грани каждого октаэдра - б, а грани каждого из многогранников остальных видов - в среднем х телеенк" углов. С учетом этого из условия заполнения всего пространства различными многогранниками, прилегающими, друг к другу без "просвета" швду гранями, можно прийти к выражению:

°У=

а-^Л^, ЗЕРик1Уом 6ЕРЛ

С1— 1 Т К

5 ^тз1дс<1^тс1дЧ<1> ^

где У^ц- обьемы тетраэдров 1 , октаэдров и

многограников х соответствешо; с, - означают суммирование со* то* ответственно по тетраэдрам всех типов, октаэдрам всех типов и дру-

им.многогранникам всех типов: Ь - среднее количество вершин у многогранников других типов.

Для случайной упаковки одинаковых сферических частиц равенство (3) становится тождеством.

Искомая плотность упаковки р определяется как суммарная объемная доля зерен и «охет быть выражена формулой:

" = к.к1 р4Л1. + Оч 2 1Ст219ч<1 р„а1дч<1 + ^ р , (4)

где л, р, - обьеглые доли материала частиц внутри со-

ответствующего многогранника; к.н, кт,19Ч(1, кх - ебьемные доли: тетраэдра ы общем обьеыа тетраэдров, октаэдра изг^й в обцем объеме октаэдров и многогранника.х в обцем объеме многогранников всех других типов, определяете выражениями:

* 1дк1' ~ * х 4 * х' ы х к х''

к ■ * (Р V )/Е (Р У )

Кроме плотности упаковки, на основе теореш Эйлера, связывавшей между собой число вершин ребер <? и граней <•■ многогранника было найдено среднее число контактов частиц любого данного размера К с соседними: г» 3

. . а™.. .К. 'а01, „К .„ . _ а?К

" ** Ха Р т 1М О ¥т.19ч<1 ' « \ ■>

^Зи " • ча = 0ук«е|3<,<1' . \ °

гдэ а^ а" - количество сфер с радиусом Па, чьи ц?в1-

ры являются вершинами тетраэдра 13к1, октаэдра mзtgqd или мчога грянника х соответственно.

Общее среднее коордияациошное число упаковки а можно ггред»-стевить в виде: •

2 - Егв£а. (6) в=1

Бели с учетом (5) пренебречь последним слагаемым в выражении

{4), считая ^ - О, а Т„ + 0„ - 1, то получим модель упякопки.

состояло'-! только из тотраодров и.октаэдров. Такая модель будет давать завышенные значения плотности и координационного числа, поскольку объемная доля материала частиц внутри тетраэдров и октаэдров выше, чем внутри -многогранников других видов. Чтобы учесть наличие других типов многогранников в упаковке, кояно принять + 0,. ? V где О < < 1.

Величина имеет смысл' суммарной объемной доли всех тетраэдров и октаэдров-в упаковке. Б частности, значение 5У можно оценить в первом приближении- из известных дашзых Дж.Бе риала о плотности и координационном число случайной упаковки равных-сферических•частиц: Гч, = 0.86, Ту = .0.29, = 0.57. .

Значение Бу = 0.86 было принято при'проведении расчетов для упаковок частиц различных размеров^ значения и Оу определялись из (3) с'помощью итерационной процедуры. '.

Выражения (2)-(6) представляютсобой основные уравнения, описывающие предлагаемую тетраэдрально-октаэдральнуа; математическую модель плотной случайной упаковки частиц. Число этюс уравнений зависит ОТ' количества компонентов в упаковке. При определении плотности упаковки р и среденго координационного числа и для двухком-понентного зернистого материала решается система из 16 уравнений, для пяти компонентов число уравнений достигает 237,а для десяти компонентов (минеральная часть мелкозернистого асфальтобетона содержит 10 фракций) - 5732 уравнения.

Математическая модель ¡'^пользовалась для решения двух основных задач: определения плотности упаковки зернистого материала при заданном распределении частиц по размерам (прямая задача); определения требуемого зернового состава для получения упаковки заданной плотности (обратная задача). .Конкретизация решения обратной задачи достигается введением ограничений на 'максимальные и минимальные размеры частиц, содержание отдельных компонентов,' предельную стоимость смеси и т.д.

В математической модели применительно к асфальтовому Сетону учтена шсфоричкостъ зерен, а текло наличие вяжущего. Отклонение формы зерен от- сферической учтено введением эффективного размера частиц, равновеликих по объему зернам фактической формы, а также -коэффициентов Форм зерен и коэффициентов ширины фракции. Это позволяет представить Фракции реального зернистого, материала непрерывного зернового состава в виде дискретного набора одаородзих совокупностей -равшх сферических частиц (эквивалентных фракций). -

Вязкуаде в аофальтоОетош роооматриаалооь в да ух состояниях: орумттрешыое, непосредственно взаимодействувще.е с минеральными

. . 12' '

частицами и находящееся в. виде штопки на поверхности частиц и в виде мениска в зоне их контакта; свободное вяжущее,нэпосредетвенно нэ взаимодействующее с минеральными зернами и заполняющее пустоты тхду 1Ш.«. Содержание ориентированного' вржущего, находящегося в виде пленки на минеральных зернах, опроделаг.ссъ из толщин пленки, рассчиташпдс на основании известных из литературы данных о бкту-моемкости минеральных зэрон различии фракций и гг-шых пород. Содержанка ориентированного вяжущего, находящегося в видо мениска в зоне. контакта зерен, определялось путем расчета объемов шнисков для частиц различных фракций. При отсм форма (ленискоа^ описывалась уравнением Кельвина и учитывалось неполное смачивание поверхности зерен. Содержание свободного вяжущего опродэлялось кок разность-общего.содержания вяжущего и сум/арного содержания ориентированного вяжущего, гда общее сод&рханио вяжущего в сшси может определяться из изшстеых донных о битумоемкости минеральных зерен шн задаваться.

Компьютерная реализация описанна-й математической модели позволяет анализировать и в краткие сроки осуществлять оптимизацию зорновых составов различных зернистых материалов и асфальтобетонных смесей.

2.4. Экспериментальныо исследования

Эксгоришнтальшэ исследования выполняли на бинарных, (двух-компонентных) и тернарных <трехкомгонентних) смесях шаров, поли-даепероныг смесях минеральных зерен и асфальтобетонных образцах. При отом для сшоей иароз и минеральных зорен изучали изменения плотности и пористости а зависимости от состава смесей, о на асфальтобетонных образцах - влияние зернового , состава минеральной чести на физико-механические' свойства асфальтобетона.

. При исследовании упаковок бинарных и терзаршх сшсеа шаров использовали методы математического планирования оксперишн а. Эксшришнты проводили по методике Т.Скотта. Сшсь шариков засыпали в сосуд цилиндрической формы, высота которого более, чем в три раза, превышала-его диаметр. Покачиванием и легким постукиаапиом по стенкам сосуда достеталась плотная случайная упаковка шаров, после чего определяласг объемная доля шаров в этой упаковке.

Для'олределния коэффициентов формы несферических зерен были выполнены эксперименты с смесями фракций минеральных . частиц. Эксперименты Выполняли на фракциях известнякового и гранитного щэб-

ея, отсева и природного кварцевого лоска. Частицы каждой фракции помещали в цилиндрически;! сосуд и измеряли объем, занятый упаковкой минеральных зерен. Объем упаковки определялся как среднее результатов нескольких испытаний. Кооффициент формы зерен вычислялся как отношение плотности упаковки к произведению рассчитанного коэффициента ширины соответствующей фракции на плотность упаковки равных сферических частиц.

Экспериментальные исследования свойств асфальтобетона проводили на образцах из смесей .16 составов, которые относились к мелкозернистым типов А, Б и В, песчаным типа Г и дренирующей (по требованиям ГОСТ для высокопористых сшсей). Все смеси готовили по стандартной методике в лабораторных условиях, а .образцы формозали на секторном прессе. Испытанию подвергали образцы в виде балок размером 16x4x4 см. Кроме того, из смеси дренирующего асфальтобетона изготавливали цилиндрические образцы с диаметром основания и высотой, равными 7 см, для, определения фильтрационной способности.

По стандартным физико-механическим' свойствам асфальтобетона, определяемым согласно ГОСТ 9128-84 и ГОСТ 12801 -84, устшавливадос ь оптимальное содержание битума. Для асфальтобетонов из смесей с оптимальным содержанием битума определяли ■ модуль упругости и сопротивление растяжению при изгибе при различных температурах, а также изменение сопротивления растяжению при изгибе после 10 циклов замораживания-оттаивания.

Кроме того, для образцов дренирующего асфальтобетона определяли дренирующую (фильтрационную) способность к сопротивляемость асфальтобетона колееобразованию. Для определения скорости дренирования на поверхность цилиндрического образца накладывали кольцо из пластилина, в которое вдавливали металлический стакан о наружным диаметром 71,4 ш и высотой 15 см. В стакан выливали 500 ctí воды и отсчитывали вреда, за которое вода полностью профильтруется через образец. Скорость фильтрации определялась как объем воды, проходящий через рассматриваемое сечение в единицу времени.

Для оценки стойкости дренирующего асфальтобетона к колееобразованию на приборе "TIRA-TEST" испытывали цилиндрические образцы и определяли модуль деформации асфальтобетона.

Результаты экспериментальных исследований (рис, 2, 3) подтвердили полученные теоретические решения.•

0.62

а о.г aí йб ■ ол ' MaccoSa.ii дотмсиьыик частиц (àua/iemponD.)

а

1 ' • ° I г J'7 / -Л

Т-Г"" / / i

\\ \ 0 и

/ / 1Шуг< то. 4-?. ■t-as-o.zs/ 4M

W < трА-г tO.oS-O.O/N/t а-сррА-г*г-/т о-фр, 4-¿*-0.5-0. ¿sm х-фрЛ-г+ам-аош i

О 0.1 0.4 ЙС 0.5 fíaccoSax доля заполняющей фракции.

ö

Bio. 2. СравнэЕко теоретических к оксдаримэЕтгльыкх денных: а ' для бинарных смесей шталлкчо'ских к стзклянеых париков; 1....8-теоретичеекке коишо; ;уш соотношения диаметров иарикез 2i/Di= 2.0 Da/Dt- 3.0 приведены экспериментальные данные ввтора, для остальных соотнокепиЯ -.окспери.'.кй?альнь:0 даиные Р.."г:гор'/.; б для смесей фракций ьлЕэрельньве ворон; 1,2,3 - те^ротичтазм кривые; точками обозначены экспбри.'.й2таГтьЕь;о данное Кг/злоза я Сготитга.

».У.

й о а о в Б з чу С! О О 3 го.о но

15М

(10

11 о ° № А5

в е <з у £ Н. А! О) с; ■ АО ■ г.5

з 1?за,та

и Сл. , о V V . 41 и5 • 5.0 4.0

¿о--

^ 5 д

>

Д

л • ■ ■1 - л '"-чач л

г ¡- •

ЕЮ), та

3 7000

8

й & ч.

? «г,

4 X з -д

3 * «и О 3 о

5. а 8

§ 3"

6000 5000

Щ№

9.0

л,

• •

6.0 и

4'

и 3 .

43 ¿0 « - 6.0 « м

Содержание бшпуна,'/, ао пассе мшералыяй Части

м

Рио. 3. Завксймостьфизшо-шханичоскихсвойств асфальтобетона от содержания-битума: 1 - оптимальный зерновой состав для. гранулометрии типа А! 2- то ке, типа Б; 3 -то те* типа Г; сплошная линия означает, что используется известняковый шшральшй порошок {МП), пунктирная линия - что половину шюсы ВД составляет природа ный песок, дробленый до крупности МП; треугольниками показаны теоретические значения, рассчитакнш для составоа с известнякавым «П;

Т-диапазан воздахшх значений, рассчитанный по разработанным зави-х сшостям для составов о- известняковым Ш. ' .

2.5. Практическое применение результатов исследования

Результаты исследования предлах'аетоя использовать для проектирования составов асфальтобетонных смесей.

Разработанная математическая модель плотной случайной упаковки частиц реализована в виде двух компьютерных программ: PACKING для оптишзации гранулометрического состава зернистого материала и ASPHAIff, которая позволяет с учетом пленок вяжущего на минеральных зернах и менисков вяжущего з контактах зерен рассчитать пористость минерального остова и остаточную пористость асфальтобетона. Кахдая из программ дает возможность решать как прямув (определение пористости минерального остова и остаточной пористости), так и обратную (определение оптимального зернового состава и содержания битума) задачи. Эти программ были использованы для анализа рациональны/ зерновых составов. "

Капртмар, расчеты показали, что если не ограничиваться пределам зерновых составов по ГОСТ.9128-84, то плотнейпий асфальтобетон с минеральной частью прерывистой гранулометрии получается из СлтаСИ Сил ЧоСТНЦ фраКЦ^К 20—tu глт, ТХ{т ЧаОтУЩ фракции 2.0—0 ММ И 8Ж частиц фракции менее 0.071 mi. Пористость минерального остова такого асфальтобетона составляет 13.12, а дяя получения остаточной гористости ,2% необходимо 4.42Й битума марки БНД 90/130.

По выполненным расчете« ¡тотнейшй асфальтобетон с минеральной частью непрерывной гранулометрии может быть получен из-смеси, зерновой состав которой пришрно соответствует формуле Фуллера с показателем степени,0.55. Такая "плотиейшая" смесь содержит 60% по массе щебеночных частиц (5-40 ми) ,28Ж песчаных частиц (0,071-5 мм) и 32 частиц фракции менее 0.071 им, что соответс; зует коэффициенту сбега 0.69 в формуле H.H.Иванова. Пористость минерального остова такого асфальтобетона составляет 13.Зй, а для получения остаточной пористости 2% необходимо 4.5355 битума марки БНД 90/130 (сверх 1002 минеральной части). .

Эти расчеты проводили для гранитного щебня, кварцевого песка и известнякового минерального горошка. При оптимизации стремились к минимальному расходу битума, учитывая необходимость образования пленки на всех зернах и получения заданной ■ остаточной пористости асфальтобетона.

Рассчитанные нами зерновые составы минеральной части смесей, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 9128-84,с гранулометрией ткпоз к, Б, В, Г и Д, которые обеспачизазт минимальяуи пористость минерального остова, приведены в табл. 1. "ПЛотнейлие" смеси содергат мак-

17

Таблица 1

Оптимальные аернээые составы минеральной части гсрячкУ. я теплых смесей для плотни: еофальтобетоноа

Наименование и тип смеси Массовая доля, X, частиц минерального материала мельче,мм Содержанке битума, 7. от №сек («■керальной части

40 . 20 16 10 3 2. Б 1.23 0.63 0.31S 0.14 0. 071

Крупнозернист« с («си типов-. А -I 65 I 65 I Б5 Б | 56 73 70

А

Б В

Поечаяые см&си типов: Г

Д

Непрерывные зерновые'составы

45 62

35 50

£4 S3

•17 28

12

20

9 14

100 5S 7Q 30 35 24 17 12 9 В

100 во 85 70 50 33 2 3 SO 14 9

100 95 83 80 65 ■ 52 . 39 S9 20 12

Я АГШШОЭ.

! : I : I :

КрупноаеЬнкстьй смеси типов: А I 35 | 65 | 55 В I 95 I 73 I 70 Шлкоаернистые смеси ткпоз: А I 100 | 95 . 7 78 В 100 95 ев

100 I 95 I 63 100 j ее i 74 Пр^равиетьк

45 I 28 1 18 БЭ I 37 I 27 SpKOSKS ссотввы

11 17

9 9

8 в 11

10 14

7-5.1 3 - 5. 7

В - 5.2 4-5.8 1 - е.Б

8-7.2 3-7.7

45 1 25 I 23 I 22

62 1 50 I 40 |. 34

60 I 35 I гэ ! 1 2е

70 1 ЕО ) 40 | 34

13 27

.18

2?

14 20

14 20

10 j 10 4. 9 - 5.3

14 1 12 1 5.6 - 6.0

10 1 10 J 4.9 - 5.3

14 1 10 1: 6.7 - 6.1

Табл: ;гдз g

Зерновые составы минеральной части смесей для многош^бениетья плотных и дренируюшо: асфальтобгтоноз

. Массовая доля,' частиц минерального материала мельче, i.e.! • \ 6т мзссы минеральной части

20' 15'.: 10 5 £.5 1.25. 0.63 С. 515 0.14 0.071

.■ Многощебениотая смесь для плотных есфздьгсбетигог 95-100 I 55-78 | 42-50. | 27-3S. | 17-27 f 10-17 | 6-12 | 4-11 I 3-10 j 2-9 3 том числе! мнсгощгбеякстгя смесь, устойчивая•к сегрегации минеральных зерен

95-tGO 1' 75-70 1.53-60 I 32-35 ] 23-27 1'15-17 | 10-12 | 6-11 1 5-10 | 4-=

многощебегшс-гая смесь

96-100 | 55-75 |42-55 1 27-32

Дреииругацаа смесь » j 95-100 [15-100 } 10-25

ке устойчивая к сегрегеции ккнер'глькыя зерен 17-23 I 10*15 | 5-10 | 4-6 I 3-5 ] 2-4 |

5-25 | 4-15 | 3-10

6-25

2-6

2-6

4. 5 - с. с 5.2 -6.5 4.5 - 5.2 3. о - 7. о

оимяльное количество щебня (посчоиыа смеси - макси/.алыюо количество частиц крупных фракций) л достаточное количество фракций мелкого песка и минерального порошка для создания плотдайшой упаковки минеральных частиц без раздвижки' крупных зерен.

Рекомендуемые зерновые составы минеральной части многощебенистых плотных и дренирующих асфэльтоботошиых смесей приведены в табл. 2. Расчеты показали, что приведенные составь- многощебенистых ' плотных асфальтобетон обеспечивают пористость минерального остова 13-17Ж по объему, остаточную пориотость - 2~Л% по объему, а составы дренирущих асфальтобетонов обеспечиваю? гористость минерального остова 24-36% по объему, остаточную пористость - 18-26% по объему.

Приведенные зерновые составы были рассчитаны для осреднецных условий г.Киева. При этом составы оптимизировались по расходу вя-. жущаго и па- стоимости. Такие расчеты целесообразно выполнять да. каждого конкретного случая (набора исходных каменных материалов, набора Фракций, задаваемых ограничений и т.д.).

. Подтвердилась возможность;я целесообразность замены части известнякового минерального горошка тизвостняковым материалом,дробленым до крупности минерального порошка.Этп ппзппдяйт использовать в верхнем слоэ асфальтобетон высокой плотности и, вместо о тем, с пониженным расходом вяжущего. Такое покрытие целесообразно применять а сочетании с одним или двумя асфальтоботонными слоями. Это .может позволить снизить стоимость'конструкции дорожной од^вды при ТОМ сроке службы или увеличить срок службы конструкции дорожной одежды» не изменяя еэ стоимости.

Результаты исследования были применены для ряда объектов при оптимизации зерновых составов минеральной части асфальтобетонов, используемых а покрытиях Дорог и аэродромов.

Так, был рассчитан зерновой состав дренирующего асфальтобетонного аэродромного покрытия для проекта "Разработка проектной документации на щшщадку для обработки жидкостью "Арктика" и мойки воздушных судов с соединительными РД и бетонным основанием под башенные или козловые фермы", разработанного для аэропорта Борисполь. Особенность этого объекта состояла в том, что нужно было одновременно обеспечить высокую остаточную пористость материала, открытую структуру пор и, вместе с тем, необходимые прочностные свойства (морозостойкость, теми.ратурную трещиностойкость, сдвигоустойчи-вость и др.).

Результаты работы нашли также приименаниа при оптимизации (га расходу вянущего, а в некоторых случаях - по стоимости омоеи) оор-

новых составов минеральной чести асфальтобетонных смосой, производимых заводом объединения Киевгоргидродормост для улиц и дорог г.Киева и Киевской области, а также асфальтобетонных смесей для дорог в Ленинградской области и г.Санкт-Штербурге.

Расчеты и испытания образцов сшсей, проводившиеся для ряда конкретных объектов, свидетельствуют, что за счет оптимизации состава смеси на основе разработанных решений и алгоритмов моют быть достигнута экономия приблизительно да 5-1295 битума либо до 6-1055 стоимости смеси по сравнении с составом, полученным по традиционной ттадикв. Врелм счете но программе АЬРИЛЪТ при определения расхода битума и остаточной пористости для исходного зернового состава из 10 фракций на ПЭВМ IBM PC 486 но превышает 5 минут. Это позволяет использовать разработанную программу для получения оптимальных составов сшси из имеющегося набора составляющих.

3. основные результаты работы

1. Разработаны теоретические зависимости, связывающие предельное сопротивление растяжению и модуль упругости асфальтобетона с его составом. При этом определяется диапазон возможных значений сопротивления растяжению и модуля упругости при заданных температуре и длительности действия нагрузки. Полученные зависимости позволяют аналитическим путем проектировать составы асфальтобетона с заданными механическими характеристиками.

2.. Получено решение задачи об объемной доле, занимаемой беспорядочно расположенными частицами зернистого материала, и о среднем числе контактов частицы с соседними в зависимости от зернового состава. Это позволяет определить пориотооть слоя зернистого матвт риала данного зернового состава или рассчитать требуемый зерновой состав материала заданной пористости.Разработана программа PACKIKG для выполнения таких расчетов на З&Ч

3. Получено решение задачи об определении пористости минерального остова и остаточной пористости асфальтобетона в зависимости от его состава. При'этом учтено влияние вяжущего, находящегося в пленках, в зонах контакта зерен и в межзерновом пространстве, на пористость минерального остова и остаточную, пористость. Это позволяет определить пористость минерального остова и остаточную пористость асфальтобетона из смэси заданного зернового состава или рассчитать требуемые зерновой состав и содержание вяжущего для получения асфальтобетонного слоя с заданными пористостью

Р.0

минерального остова и остаточной пористостью.

4. Экспериментально подтверждена достоверность полученных зависимостей для определения пористости! слоя зернистого материала; пористости, модуля упругости и прочности на растяжение асфальтобетона. Получены экспериментальные данные о влиянии зернового состава минеральной части смеси tía физико-механические свойства асфальтобетона.

б.. Разработаны предложения по методике проектирования зернового состава смеси из имеющегося набора минеральных составлявших.

Даны рекомендации по совершенствованию'нормативных требования к зерновому составу;асфальтобетонных смесей, Предложены зерновые составы минеральной части мелкозернистых смесей для многощебошю-тых плотных и дренирующих асфальтобетонов.

Разработана программа ASPHALT для оптимизации состава асфальтобетонной смеси по стоимости либо расходу вяжущего о помощью ПЭВМ.

Результаты, исследования примэшны для оптимизации состава дре-енирующего асфальтобетона аэродромного покрытия, оптимизации состава асфальтобетшшой смэси С; цвлью повышения температурной трещи-ноотойкости покрытия, в также оптимизации состава асфальтобетона а комплексе с расчетом дорожной одэада.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Свистула И.И., Цехансккй О.Э., Мозговой В.В. Температурные напряжения в асфальтобетонном покрытии при его устройстве в холодное время года // Перспективные экономичные и долговечные конструкции 'автомобильных дорог и технология их сооружения // Тезисы докладов научно-технической конференции, Владимир, 1987.

2. Мозговой В.В., Цехансккй О.Э. Влияние поперечных трещин и швов укрепленного основания не температурную трещиностойкооть асфальтобетонного покрытия // Автомоб1льн1 дороги 1 дорожне буд1вництво, 1938, ЕЫП. 42, С. 66-72.

•3. Свистула И.И., Цеханский О.Э., Мозговой В.З. Повышенио точности экспериментального определения температурной трещиностойкости асфальтобетона // Автомоб1льн1 дороги 1 дорожне буд1вництво,- 1988, вып. 43, с. 52-57.

4. Цеханский О.Э.,:Свистула И.И., Мозговой В.В.К вопросу применения ускоренных методов строительства асфальтобетонных покрытий в холодное время года // Скоростное строительство и новые материалы для дорожного строительства // Тезисы докладов научно-технической конференции, Владимир, 1983.

5. Радовский Б,С., Мерзликин I.E., Малеванекий Г.В., Мозговой В.В., Головко С.К., Цеханский О.Э., Пащинская Л.И. Автоматизированной .расчет нежестких дорожных одеад Городских улиц и дорог на примере г.Киева // Автомоб1льн1 дороги 1 дорожне будШшцтво, 1989, вып.45, с. 3-9.

6. Пащинская Л.И.., Цеханский О.Э. Влияние типа гранулометрического состава асфальтобетона на экономичность й материалоемкость дородной одежда /Л Ресурсосберегающие технологии, структура и свойства дорохных бетонов // Тезису докладов научно-технической конференции, Харьков, 1989, с. 22-23.

7 Свистула И.И., Цеханский О.Э., Мозговой В.В. Температурная трещи-ностойкость щебня, обработанного битумом,в слоях дорожной одежда .// Ресурсосберегающий технологии структура и свойства дорожных бетонов // Тезисы докладов научно-технической конференции, Харьков, 1989, с. 24-25.: . ■ .

8. Цеханский О.Э. Повышенно прочности и долговечности асфальтобетона путем расчета его оптимального зернового состава с помощью математической модели минеральной части // Научно-техническое обеспеченно выполнения.постановления по строительству автомобильных дорог в Нечерноземной зоне РСФСР // Тезисы докладов научно-технической конференции, Союздорнии, 1989, с. 22-23. ■

у. Цеханский О.Э. Оптимизация состава есфзльтобетонаой смеси с помощью математической юдоли минеральной части // Автомоб1льн1 дороги 1 дорожне буд1вництво,.1'991, вып. 48, с. 7Т-81. 10. Радовский B.C., Цеханский О.Э. Оптимизация состава асфальтобетонной смеси с помощью модели беспорядочной упаковки частиц // Известия вузов. Строительство, 1993, и 1, с. 92-98.

Анотац1я

Цехакськкй О.Е. Шдвкшзння м1цност1 дорожнього асфальтобетону шляхом оптим1зац11 зернового складу оум1ш1.

Дксертац1я у вигляд! рукопису на здобуття наукового ступени кандидата техн1чнкс наук з спец1альност1 05.23.05 - "Буд1вольн1 ма-тер!али та вироби". Харк1воький доржавнкЯ автомоб1лько-дорожн1й техн!чниЯ ун!в©рситет, Харк1в, 1995 р.

Захящастюя розроблена методика п1двиа;оння м1цност1 дорожньго асфальтобетону шляхом сштим1зэц11 зернового складу сум1ш1. Виведено залв!гност1 м1цмоотих та доформаЩйних. властизостей' асфальтобетону в1д складу асфальтобетон®) 1 сум!ш1. Зяайдэно ново р1шення задачi про щ1льн1сть та координацию число упаковки пол1д!сперсно1 сум1ы1 твердих частинок в залэ:шост1 в!д зернового складу ц1с1 сум1ш1. Розроблено модель, що дозволяс оптш1зувати склад - асфальтобетонно1 сум1ш1 з метою одержання асфальтобетону максимально! щ1льност1 або - дооягнення заданих пористост! генерального остову та залшико-во! пористост! асфальтобетону при м1п1мальн1й витрат1 в'якучого. '

Ключов! слова: зерновий склад, упаковка, щ1льн1сть упаковки, дорожн1й асфальтобетон, розтяг при згин!, модуль прукностг, мхност-;ii та деформац1йн! аластивост1.

- Abstract

. TsekhansUy О.Е.' Increase oi road asphalt concrete strength by иеапз of optimization of mixture grading.

A thesis is submitted for a candidate's degree of engineering sciences on profession 05.23.05 -"Engineering materials and wares", Kharkov State Automobile and Highway Engineering Technical University, Kharkov, 1995.

The developed methods of increase of road asphalt concrete strength are defended. The relationships, of strength and deformation properties of asphalt concrete depending on composition of asphalt concrete mixture are developed. The new solution of the ргоЫеи of density and coordination nmber of packing of multidiaperse mixture of ' hard particles depending on mixture grading is obtained. The model which allows to optimize asphalt concrete mixture grading with the aim to obtain asphalt concrete or maximal density or to i-each the given porosity of asphalt concrete with the minimal bitumen content Is developed.

Key words: grading, packing, peeking density, wart asphalt concrete, . t.:-n3ile strength, elasticity modulo, .straagth and deformation nroperties.