Дорожно строительные материалы реферат

Обновлено: 05.07.2024

Дорожно-строительные материалы в период эксплуатации в сооружении (дорожная одежда, мосты и др.) подвергаются воздействию внешних механическихсил и физико-химических факторов окружающей среды. К внешним механическим воздействиям относят ударные и статические нагрузки от транспортных средств, массы элементов конструкций, механической работы, воды, льда, ветра.

Механические свойства — способность материала сопротивляться деформированию и разрушению под действием напряжений, возникающих в результате приложения внешних сил (прочность, упругость, вязкость, пластичность, хрупкость, релаксация, ползучесть, твердость материалов и др.)

Прочность — важнейшее свойство материала, в большинстве случаев определяет возможность его использования в строительной конструкции. Прочность материала зависит от размера и формы образца, скорости его нагружения и других факторов. Поэтому методика определения прочности строительных материалов строго регламентируется нормативно-техническими документами. В настоящее время принято прочность материалов измерять мегапаскалями (МПа).

Наиболее прочными материалами являются металлы, например сталь (прочность при сжатии и растяжении 150… 500 МПа), прочность гранитов при сжатии 120. 150 МПа, при растяжении 10 МПа, прочность бетонов при сжатии изменяется от 1 до 100 МПа, а при растяжении их прочность в 10… 15 раз меньше. Прочность асфальтобетонов при сжатии 5… 7 МПа (температура при испытании 20… 25° С).

Наряду со статической прочностью (пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе и др.) в необходимых случаях определяют динамическую прочность

Рис. 1.1. Влияние напряжений на относительные деформации материалов: 1 — сталь; 2 — бетон (при однократной динамической нагрузке) и усталостную (при повторных нагрузках).

Упругость — свойство материалов обратимо поглощать энергию, передаваемую внешними воздействиями, что выражается в восстановлении первоначальной формы и объема образца после прекращения действия внешних сил, под влиянием которых форма материала в той или иной мере изменилась.

Вязкость — свойство материала под действием внешних сил необратимо поглощать механическую энергию при пластической деформации. Вязкость жидких материалов характеризует способность сопротивляться перемещению одного слоя материала относительно другого. Абсолютно упругих и абсолютно вязких материалов нет, реальные материалы обладают в той или иной степени упругостью и вязкостью.

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

Хрупкость — свойство материала под влиянием внешних сил разрушаться, не давая остаточных пластических деформаций. Хрупкость противоположна пластичности. Хрупкость и пластичность материалов изменяются от температуры и режима нагружения. Например, битумы хрупки при пониженной температуре и быстро нарастающей нагрузке и пластичны при медленно действующей нагрузке и повышенной температуре. Глины хрупкие в сухом состоянии и пластичны во влажном. Хрупкие материалы плохо сопротивляются растяжению, динамическим и повторным нагрузкам.

Ползучесть — способность материала длительно деформироваться под действием постоянной нагрузки. Ползучесть материалов возрастает уменьшением их вязкости, поэтому большей ползучестью обладают вязкие, пластичные материалы (например, асфальтобетон) и меньшей — хрупкие упругие материалы (например, цементобетон). Ползучесть учитывают, если ее деформации влияют на прочность или эксплуатационные свойства материалов и сооружений.

В ряде случаев (например, в расчетах и технологии изготовления предварительно напряженных бетонных конструкций) учитывают релаксацию напряжений - способность к их уменьшению в деформированном на заданную величину материале. Скорость релаксации напряжений так же, как и скорость ползучести, возрастает с уменьшением вязкости материала,

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого материала, от твердости зависит, в частности, истираемость поверхностных слоев дорожных покрытий. Для металлов твердость определяют методом вдавливания шарика (метод Бринелля), величиной отскока падающего груза (метод Шора). Твердость каменных материалов можно определить по шкале Мооса, в которой минералы расположены в порядке возрастающей твердости: 1 -тальк, 2 — гипс, 3 -кальцит, 4 — флюорит, 5 — апатит, 6 — ортоклаз, 7 — кварц, 8 -топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз.

Коэффициент конструктивного качества (удельная прочность) материала представляет собой отношение прочности к средней плотности. Лучшие конструктивные материалы имеют высокую прочность при малой средней плотности, что способствует созданию легких конструкций. У сплавов из алюминия коэффициент конструктивного качества превышает 250, стеклопластиков больше 200, высокопрочных сталей 100. 150, обычных сталей — больше 50, бетонов — 15… 25, кирпича — 5… 6. Важной задачей современной технологии материалов является повышение удельной прочности строительных материалов.

Выносливость — способность сопротивляться многократно прилагаемым механическим воздействиям, которые ускоряют разрушение строительных материалов, вследствие чего снижается их долговечность. Выносливость измеряется количеством нагружений, которые выдержал материал до разрушения.

Износ — свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов.

2.Способы формования керамических изделий

Формование изделий в зависимости от их вида и типа сырья осуществляется тремя способами: пластическим, полусухим (сухим) и шликерным. Наибольшее распространение получили пластический и полусухой способы формования.

Пластическим способом формуют большинство изделий стеновой керамики (кирпич обыкновенный, пустотелый, литой, керамические камни), черепицу, канализационные трубы, клинкерный кирпич другие изделия относительно сложной формы, возможно с внутренними пустотами. Формование осуществляется из пластичных глиняных масс влажностью 18.. 24 % преимущественно на ленточных; шнековых безвакуумных и вакуумных прессах. Приготовленная пластичная масса содержит до 10 % воздуха, что снижает плотность, прочность и формовочные свойства массы. Вакуумирование (разрежение 90… 98 кПа) позволяет получить пластичную массу более высокого качества. Из глиносмесителя масса продавливается через перфорированную решеткув вакуум-камеру, предварительно разрезанная ножамии падает на формующий шнек пресса. С помощью шнека масса уплотняется и перемещается в головку пресса и мундштук, где приобретает требуемую форму и выходит в виде сплошного бруса. Для формования рядового глиняного кирпича (полнотелого) мундштук имеет плавно сужающееся к выходу прямоугольное отверстие. Для формования пустотелых изделий используют мундштуки с кернами, благодаря которым в глиняном брусе образуются пустоты. Выходное отверстие мундштука имеет размеры несколько большие, чем размеры готового изделия, учитывая воздушную и огневую усадку сырца. Производительность ленточных прессов достигает 10 тыс. шт. кирпича-сырца в час. Выходящий из мундштука ленточного пресса глиняный брус разрезается автоматами на отдельные кирпичи.

При полусухом и сухом способах формования используют пресс-порошки влажностью соответственно 8… 12 и 2. 8 %. Эти способы позволяют применять глины пониженной пластичности. Полусухим способом формуют в основном изделия, имеющие простую геометрическую форму и небольшую толщину (кирпич, клинкерный кирпич, фасадные плитки, плитки для полов, облицовочные плитки для внутренних помещений и др.). Формуют керамические строительные изделия из пресс-порошков на механических (коленно-рычажных, ротационных, фрикционных) и гидравлических прессах. Наибольшее распространение получили коленно-рычажные прессы производительностью от 2… 10 тыс. шт. кирпича в час.

Гидростатический способ прессования изделий из полусухих порошкообразных масс в настоящее время внедряется на производстве. Он основан на передаче давления жидкостью через гибкую пресс-форму (например, резиновую) и позволяет формовать изделия более сложной формы.

Метод полусухого прессования обеспечивает правильную форму, точность размеров, при его использовании значительно упрощается или вообще не требуется сушка. Однако этим способом нельзя отформовать изделия сложной формы, с пустотами.

Температура обжига должна быть на 50… 80«С выше, чем для изделий пластического формования.

Формование изделий способом литья (шликерный способ) менее распространено в технологии строительной керамики и используется в основном при производстве санитарно-строительных изделий (умывальники, мойки, унитазы). Способ менее производителен, чем пластический или полусухой, но позволяет изготавливать изделий любой сложной конфигурации.

Использование механизированного оборудования (литейно-подвялочных конвейеров и др.) позволяет значительно повысить производительность литьевого способа формования.

3. Природные каменные материалы

Природными каменными материалами называют материалы, полученные из горных пород путем механической обработки без изменения их основных свойств (дроблением, рассевом, раскалыванием, распиловкой, теской и др.).

По назначению природные каменные материалы делят на изделия для дорожного строительства, мостов, подземных и гидротехнических сооружений, архитектурно-строительные изделия и облицовочные плиты. Кроме того, горные породы широко используются как сырьевые материалы для изготовления многих строительных материалов: керамики, стекла, цемента, извести, гипса и др. В процессе производства этих материалов состав, строение и свойства исходных горных пород изменяются. Таким образом, горные породы являются главной минерально-сырьевой базой дорожно-строительных материалов.

Горными породами называют природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава.

Минералы — это однородные по химическому составу и физическим свойствам природные тела. Горные породы, состоящие из одного минерала, называют мономинеральными (например, мрамор), из нескольких — полиминеральными (например, гранит).

Структура (строение) горной породы. Структура породы определяется размером и формой кристаллов (или зерен), их сочетанием и размещением между собой. Структура отражает условия образования горной породы. Различают такие виды структур: кристаллическую, пегматитовую, порфировую, стекловатую, зернистую. Породы одинакового минерального состава могут иметь разную структуру, а следовательно, различные свойства. Так, гранит, и кварцевый порфир обладают одинаковым минеральным составом, но разной структурой. Однородная мелкозернистая структура (размер зерен мельче 3 мм) служит признаком более высокой прочности и стойкости горной породы против выветривания, хорошей обрабатываемостью по сравнению с крупнозернистыми (размер зерен 5… 10 мм) и грубозернистыми (размер зерен больше ГО мм) разновидностями горных пород. Стекловатая структура не имеет явных кристаллических образований. Породы со скрытокристаллической структурой отличаются большой прочностью и погодоустойчивостью. Хорошо выраженная макропорфировая структура придает породе красивый рисунок; породы с порфировой и порфировидной структурами по сравнению с равномерно кристаллическими разновидностями относительно менее стойки против выветривания.

Текстура (сложение) горной породы. Текстура характеризует относительное расположение и распределение породообразующих минералов, пор и микротрещин в породе. Текстура может быть плотная, полосчатая, сланцеватая, пористая, ячеистая. Породы с плотной текстурой более прочны, устойчивы, теплопроводны, они лучше полируются, чем пористые разновидности. С увеличением пористости (ноздреватости) понижается прочность и стойкость горной породы против выветривания. Сланцеватые породы анизотропны, они сравнительно менее погодоустойчивы, а при ударах раскалываются по направлению сланцеватости.

В процессе формирования горных пород в результате неравномерного охлаждения массивы пронизываются трещинами, которые в процессе выветривания увеличиваются. В результате массивы разбиваются на отдельности определенной величины и формы. Различают пластовые, или плитняковые, кубовидные, столбчатые, шаровые отдельности. Трещиноватость массивов облегчает добычу и обработку пород, но в то же время ограничивает возможность их применения.

4. Низкообжиговый строительный гипс

Сырьё, свойства, применение. Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, состоящие из полуводного гипса или ангидрита и получаемые обычно тепловой обработкой природного двуводного гипса и помолом продукта обжига. Гипсовые вяжущие вещества в зависимости от температуры тепловой обработки гипсового сырья разделяют на две группы: низкообжиговые (собственно гипсовые) и высокообжиговые (ангидритовые).

Низкообжиговые гипсовые вяжущие являются быстротвердеющими и получают их при нагреве природного гипса (Са804 х 0,5Н2 0) до температуры 11О… 180°С, при этом происходит частичная дегидратация исходного сырья с образованием полуводного гипса (Са8О4 -0,5Н2 О).

К низкообжиговым гипсовым вяжущим относятся строительный, формовочный и высокопрочный гипс.

Строительным гипсом называют воздушное вяжущее вещество, состоящее из полуводного гипса (Са804 • 0,5Н2 0) -модификации, получаемое путем тепловой обработки природного гипсового камня при температуре 110. 180°С и нормальном давлении с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок. В этих условиях кристаллизационная вода выделяется из двуводного гипса в основном в виде пара, что сопровождается образованием преимущественно -полугидрата в виде мелких кристаллов. Такой гипс обладает повышенной водопотребностью (60… 65 % воды), а следовательно, и меньшей прочностью. Двугидрат переходит в полугидрат по схеме Са804 2Н2 0 = Са8О4 0,5Н2 0+ + 1,5Н2 0 (с поглощением тепла). Производство строительного гипса из плотной гипсовой породы состоит из трех главных операций: дробления гипсового камня, помола и обжига. По основным способам производства строительный гипс можно разделить на следующие группы, характеризующиеся:

предварительной сушкой и измельчением сырья в порошок с последующей дегидратацией гипса — обжиг в гипсоварочных котлах.

совмещением операций сушки, помола и обжига двуводного гипса;

обжигом гипса в виде кусков различных размеров (в шахтных, вращающихся, камерных и других печах) и измельчением полугидрата в порошок после обжига.

При смешивании с водой строительный гипс превращается в гипсовое тесто, которое на воздухе очень быстро твердеет, расширяясь и нагреваясь при этом. Скорость схватывания гипса строительного — в течение нескольких минут, и расширение при твердении делают строительный гипс незаменимым материалом для изготовления в формах как архитектурных деталей (розетки, лепные украшения, карнизы), так и всевозможных моделей.

Технологические процессы производства гипса с обжигом его во вращающихся печах легко переводятся на автоматическое управление, при этом уменьшается расход энергии. Гипс из вращающихся печей отличается пониженной водопотребностью при получении теста нормальной густоты (48… 55 %) по сравнению с гипсом из варочных котлов (60. 65 %). Строительный гипс хранят обычно в круглых силосах.

Строительный гипс является быстросхвывающимся и быстротвердеющим вяжущим материалом. Скорость схватывания измеряется минутами в соответствии с ГОСТ 125 — 79. Строительный гипс применяют для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, элементов заполнения междуэтажных и чердачных перекрытий зданий, вентиляционных коробов и других изделий и деталей, используемых в конструкциях зданий и сооружений при относительной влажности воздуха не более 65 %. Гипсовые изделия обладают невысокой плотностью, негорючестью и рядом других ценных свойств.

Большие объемы гипса используются для изготовления штукатурных и кладочных растворов. Особенно перспективно использование сухой гипсовойштукатурки. ГЦПВ вследствие его повышенной водостойкости применяют для изготовления санитарно-технических кабин, ванных комнат, вентиляционных каналов. При использовании гипса строительного для изготовления растворов, к нему добавляют специальные замедлители схватывания, так как в противном случае раствор схватится и затвердеет раньше, чем его применят. Недостатком гипса строительного является потеря прочности при насыщении водой.

5. Опишите подробно процессы, происходящие при обжиге сырьевой смеси, для получения портландцементного клинкера

Процессы, происходящие при обжиге во вращающихся печах. Обжиг сырьевой смеси и получение клинкера сопровождается сложными физическими и физико-химическими процессами… Шлам, попадая в печь, подвергается воздействию дымовых газов, в результате чего происходит испарение свободной воды. Подсушенный материал загустевает, образуя крупныекомья, которые затем распадаются более мелкие гранулы (зона сушки). При последующем движений по длине печи материал попадает в зону подогрева с температурой от 200 до 700°С, где выгорают органические примеси и начинается дегидратация каолинита 2SiO2Х АL2 О3 -nН2 0 и других глинистых минералов с образованием каолинитового: ангидрита АL2 О3 -2SiO2 (600. 700° С). Обе эти зоны занимают до 50… 55% длины печи.

В третьей зоне (кальцинирования ) при интервале температур 700… 1100° происходят диссоциация карбонатов СаСОз и МgСО3 и разложение глинистого компонента на оксиды SiO2, АL2 03, Fе2 03. Уже при температурах 750. 800°С начинаются реакции в твердом состоянии между составляющими материалами, интенсивность которых возрастает с повышением температуры до 1000.. .1100°с1 (конец зоны кальцинирования).

В зоне кальцинирования образуются следующие минералы: = 2СаО-SiO2, СаО-АL2 Оэ и 2СаО-Fе2 О3. С повышением температуры от 1100 до 1300°С интенсивность образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция возрастает, что сопровождается значительным выделением тепла. Короткий участок печи, где температура материала повышается на 150… 200°С, получил название экзотермической зоны. В зоне экзотермических реакций возрастает скорость образования 2СаО-SiO2, а также формируются ЗСаО-АL2 O3 и 4СаО-АL2 03 -Fе2 Оз. В материале, кроме этих минералов, содержится некоторое количество свободного оксида кальция.

В зоне спекания (1300. 1450°С) происходит частичное плавление сырьевой смеси, образуется расплав (жидкая фаза) в количестве 20… 30% объема обжигаемой смеси. В присутствии жидкой фазы создаются благоприятные условия для образования основного минерала портландцемента трехкальциевого силиката ЗСаО-SiO2 из 2СаО-SiO2 и СаО. Это соединение (С3 S) мало растворимо в расплаве, поэтому выделяется из него в виде мелких кристаллов, в последующем увеличивающихся в размерах. Выделение из расплава СзS сопровождается понижением в нем концентрации С2 S и СаО, что приводит к переходу в расплав новых порций этих веществ, оставшихся в твердом состоянии в общей массе материала. Это обусловливает дальнейший ход процесса образования в расплаве и выделения из него СзS до почти полного связывания СаО с С2 5.

После зоны спекания обжигаемый материал переходит в зону охлаждения, где температура понижается от 1300 до 1000° С.

Доставка бетонной смеси на стройплощадку и укладка ее в конструкцию фундаментов и на этажи, уплотнение и уход за ней (в летних и зимних условиях)

Работа содержит 1 файл

Реферат строительные материалы.docx

Министерство образования и науки

Федеральное государственное образовательное

учреждение профессионального образования

Местные дорожно-строительные материалы

Студент группы Д-11-2

Оборина Ксения Викторовна,

Местные дорожно-строительные материалы

При строительстве автомобильных дорог применяют разнообразные строительные материалы, которые по происхождению и особенностям переработки могут быть разделены на две основные группы: природные и искусственные.

Природные строительные материалы подразделяются на грунты, гравий и гравийные смеси, песок, камень булыжный, различные местные материалы (дресва, жерства, ракушка, конкреции, тырса, мел и т. д.) К искусственным относят щебень, каменные порошки, колотый камень, брусчатку, каменное литье, изделия в виде плит для покрытия дорог и тротуаров, бортовых камней и деталей для дорожных ограждений и знаков. Кроме того, для приготовления бетонов и стабилизации грунтов используют органические и неорганические (минеральные) вяжущие материалы (битумы, дегти, эмульсии, различные цементы, известь и т. д.).

Каменные материалы, применяемые в естественном виде:

Гравий - ГОСТ 8267-93 – гост-это государственный стандарт на территории страны, выпуск продукции, цифры означают:

Первые - порядковый номер,

Второе – государственный номер.

Гравий – это неорганический, сыпучий материал с зернами крупнее 5(3) мм, получаемый рассевом природных песчано-гравийных смесей. Применяется на дороге низких категорий. Для укрепления обочин, для приготовления асфальтобетонных смесей.

Недостатки округлая форма, гладкий, без острых граней, шероховатый. Плохо пристает битум.

Морозостойкость гравия характеризуют числом цифр переменного замораживания и оттаивания, которая может выдерживать материал без видимых признаков разрушения. Марки по морозостойкости F15; F25; F50; F75; F100; F150; F200 – слабый материал

F300; F400 – самый морозостойкий.

Содержание глины в комках не должно превышать 0,25 %

Дресва — продукт выветривания горных пород, сохранившийся на месте разрушения; представляет собой рыхлую или слабосцементированную массу, состоящую из неокатанных остроугольных мелкообломочных зерен.

Жерства — продукт физико- механического и химического выветривания горных пород перенесенный на некоторое расстояние водой.

Конкреции — каменные образования различной прочности, обычно округлой формы из осадочных горных пород различного состава (конкреции гипса, углекислого кальция, кремния, болотной руды, фосфоритов и др.).

Ракушки — материал морского и речного происхождения, в котором раковины часто находятся в смеси с гравием и песком. В дорожном строительстве чаще всего применяют морскую ракушку — для укрепления грунтов и в качестве нижних слоев оснований дорожных одежд.

Мергель — осадочная порода, состоящая из кальцита, иногда доломита и глинистого материала. Опоки — кремнистая горная порода, образовавшаяся в результате насыщения глин растворенным кремнеземом.

Песчаники — осадочная горная порода, состоящая из сцементированного песка. Песчаники могут быть кварцевые, глауконитовые, кремнистые, а в зависимости от крупности зерен мелко-, средне- и крупнозернистые.

Тырса — слабая известняковая порода, встречается главным образом на юге СССР.

Мел — мягкая белая известковая порода, которую можно укладывать в нижние слои основания дорожных одежа.

Шлаки — отходы металлургической промышленности. В зависимости от химического состава, скорости охлаждения и других факторов могут быть высокой и низкой прочности. В дорожном строительстве применяют также топливные шлаки, образовавшиеся в результате сжигания каменного угля.

Грунты — основной дорожно-строительный материал

Грунты — основной дорожно-строительный материал, продукт длительного процесса разрушения горных каменных пород под воздействием воды, теплоты, холода и ветра. Из них возводят земляное полотно, служащее основанием для дорожной одежды. От свойств грунта зависит прочность земляного полотна и дорожной одежды, а также сооружений на дороге. Свойства грунтов во многом определяются крупностью их частиц, которые могут быть глинистыми (менее 0,005 мм), пылеватыми (0,005. 0,050) и песчаными (0,06. 2 мм). Встречающиеся в природе грунты обычно представляют собой смесь песчаных, пылеватых и глинистых частиц. Свойства грунтов зависят также от содержания в них органических веществ, количества и химического состава растворенных солей, влажности и плотности. Влажность определяется отношением массы воды, содержащейся в грунте, к массе сухого грунта в том же объеме. Плотность характеризуется отношением массы грунта к его объему и выражается в килограммах на кубический метр или в тоннах на кубический метр. Наибольшая несущая способность грунта достигается его уплотнением до максимальной плотности при оптимальной влажности.

Чем больше содержание песчаных частиц и чем они крупнее, тем меньше изменяются свойства грунтов от воздействия влаги и мороза. Песчаные грунты в сухом состоянии пылят, обладают малым сцеплением и труднопроезжаемы. На влажных песчаных грунтах проходимость машин улучшается. Для улучшения свойств к этим грунтам требуется добавление глинистых и суглинистых грунтов. Лучшие для дорожного строительства супесчаные грунты. При удовлетворительном содержании в сухое время года они образуют ровную поверхность, дорожное полотно легко накатывается автомобилями, В дождливую погоду быстро просыхают, малолипки. Пылеватые грунты при увлажнении переходят в плывунное состояние; малосвязны; способны к пучинообразованию; хорошо удерживают влагу и поднимают воду по капиллярам на большую высоту. В сухом состоянии легко истираются и пылят. Могут быть улучшены песком и гравием, желательно с введением вяжущего.

Суглинистые грунты — связные, плохо пропускают воду и медленно просыхают. В сухое время года при правильном содержании дороги хорошо проезжаемы, а после дождя их поверхность становится скользкой. При перенасыщении влагой почти непроезжаемы из-за образования глубоких колей. Добавление песчаных грунтов значительно улучшает проезжаемость. При надлежащем водоотводе из суглинистых грунтов можно возводить хорошее дорожное полотно. Глинистые грунты при оптимальной влажности образуют хороший накат, но в пересохшем состоянии трескаются, пылят, а от переувлажнения набухают, полностью теряют несущую способность; очень липки и крайне медленно просыхают; при замерзании увеличиваются в объеме; для возведения земляного полотна непригодны, могут применяться только во внутренней части насыпей.

Перечисленные свойства песчаных и глинистых грунтов используют для образования грунтовых одежд из так называемых оптимальных смесей, которые создаются из взятых в определенных, оптимальных для данных условий соотношениях песчаных и глинистых грунтов. Внутрихозяйственные дороги (в основном полевые) можно трассировать непосредственно по поверхности земли. В этом случае большое значение имеют свойства почвенного покрова.

Подзолистые почвы распространены в лесной и таежной зонах страны. Характерная особенность этих почв — наличие на глубине 10. 25 см белого мучнистого слоя, состоящего из малосвязных пылеватых частиц, быстро впитывающих воду и быстро размокающих. Ниже этого так называемого подзолистого слоя залегает маловодопроницаемый слой из глинистых частиц. Вследствие этого подзолистые почвы склонны к переувлажнению и заболачиванию. Однако липкость их невелика. В сухое время года подзолистые почвы легко истираются и пылят. Черноземные почвы распространены в степной зоне (Украина, Кубань, Западносибирская низменность). Они темные, отличаются повышенным содержанием гумуса, влагоемки и хорошо водопроницаемы, вследствие чего быстро просыхают, легко уплотняются катками, но во влажном состоянии очень липки, образуют глубокие колеи. Каштановые и бурые почвы характерны для пустынной и степной зон. Представляют собой, как правило, пылеватые и пылевато-суглинистые грунты, переходящие по мере заглубления в лёсс.

Лёссы — это своеобразные пылевато-суглинистые грунты палевого цвета. В естественном состоянии макропористые, способны держать вертикальные откосы большой высоты, но при увлажнении теряют связность и несущую способность, легко размываются водой. При возведении земляного полотна на лёссах требуется тщательная защита дороги от переувлажнения. В зонах распространения бурых, каштановых и черноземных почв возможно наличие участков засоленных грунтов — солончаков, солонцов и такыров, в которых содержатся легкорастворимые соли натрия и магния.

Солончаки — почвы, в поверхностном слое которых содержится более 1 % солей, расположены в понижениях рельефа с близким залеганием грунтовых вод, которые, поднимаясь по капиллярам, легко испаряются вследствие сухости климата, вызывая накопление солей в верхней толще почвогрунта. На солончаках могут произрастать только солеустойчивые растения — галофиты.

Солонцы образуются вследствие выщелачивания солончаков дождевыми водами, поэтому в этих грунтах соли накапливаются в более глубоких слоях, а на поверхности располагается обычно плотный бесструктурный глинистый слой. Во влажном состоянии солонцовый слой набухает и становится непроницаемым для воды.

Такыры — плоские глинистые, лишенные растительности равнины, характерные для пустынь и полупустынь Средней Азии. По всей толще вертикального разреза в небольшом количестве содержат легкорастворимые соли. При увлажнении верхний слой такыров размокает и становится непроезжем. Весной и летом после дождей такыры покрываются водой, превращаясь во временные мелководные озера.

Пригодность перечисленных засоленных почвогрунтов для использования их при строительстве дорог во многом определяется составом солей и степенью увлажнения. Так, сернокислые соли магния и натрия при увлажнении приводят к увеличению объема и образованию разбухших слоев, что затрудняет проезд по грунтовой дороге, как во влажные, так и в сухие периоды года. Грунты, поглощающие комплекс, который насыщен натрием, при увлажнении медленно размокают, становятся скользкими и липкими, очень медленно просыхают, что на длительное время затрудняет по ним проезд.

Песок для строительных работ.

Песок природный – требования песка по ГОСТу 8736-93.

Это неорганический, сыпучий материал с крупностью зерен до 5(пяти) мм., образовавшийся в результате естественного разрушения скальных пород и получаемый при разработке песчано-гравийных месторождений, без применения специального оборудования.

Песок дробленый – с крупностью зерен до 5 мм., изготовляемых из скальных горных пород и гравия с применением специального дробильно-размольного оборудования.
Фракционированный песок – это песок с крупностью зерен 2 мм. с использованием специального оборудования.
Песок из отсевов дробления

Получают из отсевов дробления горных пород, при производстве щебня и из отходов руд черных и цветных металлов и не металлических ископаемых и других отраслей промышленности. Разделяют на марки в зависимости от прочности горной породы или гравия.

Марка: 400; 600; 800; 1000; 1200; 1400.

В зависимости от происхождения пески могут быть речные, морские, озерные, дюнные и др. По минеральному составу песок может быть кварцевый, известняковый, гипсовый, магнетитовый, ракушечниковый, глауконитовый и др. Песок широко применяют в строительном деле для улучшения дорожных свойств суглинистых грунтов, для приготовления строительных растворов, асфальтобетона и цементо-бетона, в качестве основания дорожных одежд и сооружений.

Применяют в строительные растворы; в асфальтово-бетонную смесь.

Каменные материалы

используемые в сельскохозяйственном дорожном строительстве каменные материалы получают из природных горных пород. Физико-механические свойства этих материалов должны отвечать определенным техническим требованиям. Чаще всего качество каменных материалов определяется такими основными физико-механическими показателями, как прочность, морозостойкость и водопоглощение.

Прочность — это способность материала сопротивляться, не разрушаясь, внешним и внутренним усилиям, возникающим от статических и динамических нагрузок. Она характеризуется пределом прочности при сжатии и выражается в паскалях.

Морозостойкость — способность насыщенного водой материала выдерживать определенное количество циклов замораживания и оттаивания без разрушения. Характеризуется маркой материала по морозостойкости, например Мрз-25 (материал не теряет прочности при 25 циклах замораживания и оттаивания).

Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать воду, что характеризует его пористость, выражается в процентах. Горные породы, из которых получают каменный материал для дорожного строительства, разделяют на четыре группы: изверженные (граниты, диориты, сиениты, габбро, базальты); известняковые (известняки, доломиты, мраморы); песчаниковые — песчаники из зерен кварца и других минералов, скрепленных различными цементами (известковым, кремнистым, железистым, гипсовым, глинистым); сланцевые (характеризуются слоистым сложением). Внутри каждой группы горных пород каменные материалы в зависимости от предела прочности подразделяются на пять классов. К первому классу относят породы с пределом прочности на сжатие в водонасыщенном состоянии свыше 100. 120 МПа, а к пятому — ниже 30 МПа.

Гравий

каменный материал с частицами размером 5. 70 мм, получаемый после его отсева из природных гравийных смесей горного, овражного, речного, морского и озерного происхождения. Щебень в отличие от гравия получают путем дробления камня в камнедробилках. Как и гравий, щебень в зависимости от крупности разделяют на четыре фракции (5. 10, 10. 20, 20. 40, 40. 70 мм). Щебень имеет различное происхождение: из изверженных пород (гранитов, сиенитов, диоритов, габбро, базальтов, андезитов, порфиры и др.), метаморфических (мрамор, сланцы, гнейсы и др.) и осадочных пород (доломитов, известняков, песчаников).

Щебень

Технические требования к щебню по ГОСТу 8267-93

Щебень – неорганический сыпучий материал с зернами крупнее (5 мм)

получаемый дроблением горных пород гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных пород, а так же отходов горно-металлургических предприятий, с последующим рассевом продуктов дробления.

По согласованию изготовителя с потребителем, допускается выпуск щебня из изверженных горных пород, содержащего свыше 50 – 65 % зерен пластинчатой и угловатой формы.

Прочность щебня характеризуют маркой определяемой по дробимости.

Используется для приготовления цементо-бетона.

Смеси могут приготавливаться как в карьере, так и на строительной площадке в смесительной установке, для дополнительных слоев оснований дорожной одежды, и укрепления обочин автомобильных дорог.

К щебню и гравию, используемым в качестве дорожно-строительных материалов, предъявляют определенные требования, зависящие от категории дороги и климатических условий: прочность 100. 120 МПа, морозостойкость 15. 150 циклов, отсутствие зерен лещадной (пластинчатой) формы, полное отсутствие или наличие не более 2 % глинистых и суглинистых частиц. Щебень, аттестованный по высшей категории качества, должен иметь морозостойкость не ниже 25 циклов.

Содержание работы

Введение
Строительство и реконструкция дорог
Определение и классификация
Назначение материалов для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог
Основания и покрытия из щебня, устроенные по способу заклинки
Заключение
Приложения
Список литературы

Файлы: 1 файл

План1.doc

Введение
1. Строительство и реконструкция дорог
При строительстве дорог нужно учитывать многие факторы, в том числе нельзя забывать и про экологию. Но для начала нужно разобраться, что же такое дорога.

Автомобильная доро́га — объект транспортной инфраструктуры, включающий в себя комплекс функционально связанных конструктивных элементов и искусственных инженерных сооружений, специально предназначенных для обеспечения безопасного движения автомобильных и других транспортных средств с расчётными скоростями, нагрузками и габаритами, с заданной интенсивностью движения в течение длительного времени, а также участки земель, предоставленные для размещения этого комплекса и пространство в пределах установленного габарита.

Дорога, предназначенная для автомобилей и перевозок грузов. Автомобильные дороги имеют большое количество перекрёстков, пересечений с железнодорожными путями и трубопроводами, и потому проектируются с учётом требований техники безопасности. Стоимость работ по текущему ремонту и содержанию автодорог определяется подсчётом продукции дорожного хозяйства. В некоторых странах для финансирования работ по поддержанию хорошего состояния автодорог введена плата с водителей за проезд по некоторым дорогам.

Несмотря на существенное несоответствие количества и качества автодорог потребностям экономики и населения России, строительство новых дорог ведётся вяло. В соответствии с Транспортной стратегией России до 2030 года общая протяжённость дорожной сети автодорог РФ при инновационном развитии российской экономики должна достигнуть 1,7 млн км (+54 %). Предстоит существенно увеличить темпы строительства и реконструкции дорог, создать новую систему автомагистралей, обеспечивающих движение транзитных автомобильных потоков в обход населенных пунктов с подъездами к ним. Планируется создание дорожной сети для обеспечения развития потенциальных точек экономического роста, в том числе для комплексного освоения новых территорий Сибири и Дальнего Востока.

В настоящее время при строительстве дорог применяется морально устаревшая, дорогая и медленная технология асфальтобетонного покрытия, к тому же не слишком пригодная для климата России и требующая частого ремонта покрытия. По мнению исследователей, использование такой технологии ведёт в финансово-технологический тупик. Выходом из него могло бы стать использование бетонных технологий, в частности технологии бетонных плит, стянутых стальными тросами, которая активно используется в США, позволяя быстро, дешево и качественно строить дороги.

Я считаю, что данная тема по строительству и реконструкции автодорог очень актуальна, особенно в наше время и в нашей стране. Ведь наши технологии по строительству автодорог сравнительно хуже, чем в других странах. Немало важны и материалы, из которых строятся автомобильные дороги.

Основания представляют собой несущую прочную часть дорожной одежды и в условиях воздействия автомобильных нагрузок обеспечивают перераспределение напряженного состояния, снижение напряжений в покрытии и давления на нижележащие дополнительные слои и грунт земляного полотна. Основания должны быть жесткими, плотными и достаточно сдвигоустойчивыми.

Покрытие - это верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес автомобилей и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов. Покрытие должно быть ровным, плотным, достаточно сдвигоустойчивым, хорошо сопротивляться износу, а в I-III дорожноклиматических зонах и водонепроницаемым.

В зависимости от вида применяемых материалов и технологии строительства основания и покрытия устраивают:

- по способу заклинки из щебня, щебня из гравия, неактивного шлакового щебня и щебня из попутно добываемых пород горных предприятий;

- из готовых смесей оптимального зернового состава: песчано- гравийных, песчано-щебеночных, песчано-гравийно-щебеночных и из неактивных и малоактивных шлаков, а также золошлаков ТЭЦ;

- из щебня и гравия, обработанных в верхней части пескоцементной, пескошлаковой, пескозольной смесями, активными металлургическими шлаками, шламами, фосфогипсом, серой;

- из материалов, способных к самоцементации, типа активных металлургических шлаков, белитовых шламов и фосфогипса.
1. Назначение материалов для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог.
Запроектированная дорожная одежда должна быть прочной и надежной в эксплуатации, экономичной по расходу материалов, энерго- и трудозатратам. Экономичность конструкции определяют сравнением вариантов по сумме капиталовложений, затрат на строительство, транспортирование и ремонт на период проектирования, строительства и на перспективу.

. При разработке проекта конструкции дорожной одежды необходимо также учитывать специализацию дорожностроительной организации и обеспеченность ее дорожностроительной техникой и транспортом, наличие местных строительных материалов и отходов промышленности, которые могут быть использованы при строительстве дороги.

Проектирование дорожной одежды и земляного полотна представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции на прочность, морозоустойчивость с технико-экономическим обоснованием вариантов.

В задачи конструирования дорожной одежды входят:

- назначение типа покрытия;

- выбор материалов и подбор составов смеси для покрытия и основания и размещение их в конструкции в такой последовательности, чтобы максимально проявились их грузораспределяющая и деформативная способности, прочностные и теплофизические характеристики;

- назначение числа слоев, их ориентировочных толщин и расхода материалов;

- назначение морозо-, влаго- и теплозащитных мер, а также мероприятий по повышению трещиностойкости и сдвигоустойчивости слоев, чувствительных к тепловлажностным воздействиям.

Основные виды оснований и покрытий из рассматриваемых в Руководстве материалов в зависимости от типа дорожных одежд приведены в табл. 1.

Щебеночно-гравийные покрытия устраивают серповидного или полукорытного профиля (см. приложение №1 ). Полукорытный профиль применяют на основании из хорошо дренирующих грунтов (с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут), уложенных на всю ширину земляного полотна.

Поперечный уклон проезжей части назначают в пределах 30-40%, обочин - 40-60%.

Примеры конструкций дорожных одежд с щебеночно-гравийным покрытием приведены в приложении №2.

Расход материалов в насыпном виде (V, м 3 ) на 1000 м 2 оснований и покрытий (из щебня для основной россыпи по способу заклинки и при обработке в верхней части; готовых смесей; самоцементирующихся отходов промышленности) следует определять по формуле

где h - проектная толщина слоя, м;

K₃ - коэффициент запаса расхода материала на уплотнение (табл. 2);

К - коэффициент запаса на потери, К=1,03.

Требуемую толщину слоя основания и покрытия следует назначать по ВСН 46-83, ВСН 197-83 и СНиП 2.05.02-85.

Применяемые для устройства оснований и покрытий щебень и гравий подразделяются на два вида:

трудноуплотняемый - щебень из изверженных и метаморфических пород марки по прочности 1000 и выше, щебень из гравия и гравий марки по прочности 600 и выше, а также шлаки остеклованной структуры;

легкоуплотняемый - щебень из изверженных и метаморфических пород марки по прочности ниже 1000, щебень из осадочных пород, щебень из гравия и гравий марки по прочности менее 600, а также шлаки с пористой структурой.

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 от транспортных средств, массы элементов конструкций, механической работы, воды, льда, ветра.

Механические свойства — способность материала сопротивляться деформированию и разрушению под действием напряжений, возникающих в результате приложения внешних сил (прочность, упругость, вязкость, пластичность, хрупкость, релаксация, ползучесть, твердость материалов и др.)

Прочность — важнейшее свойство материала, в большинстве случаев определяет возможность его использования в строительной конструкции. Прочность материала зависит от размера и формы образца, скорости его нагружения и других факторов. Поэтому методика определения прочности строительных материалов строго регламентируется нормативно-техническими документами. В настоящее время принято прочность материалов измерять мегапаскалями (МПа).

Наиболее прочными материалами являются металлы, например сталь (прочность при сжатии и растяжении 150. 500 МПа) , прочность гранитов при сжатии 120 . . . 150 МПа, при растяжении 10 МПа, прочность бетонов при сжатии изменяется от 1 до 100 МПа, а при растяжении их прочность в 10 . 15 раз меньше. Прочность асфальтобетонов при сжатии 5 . 7 МПа (температура при испытании 20 . 25° С).

Наряду со статической прочностью (пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе и др.) в необходимых случаях определяют динамическую прочность

Рис. 1.1. Влияние напряжений на относительные деформации материалов: 1 — сталь; 2 — бетон (при однократной динамической нагрузке) и усталостную (при повторных нагрузках).

Упругость — свойство материалов обратимо поглощать энергию, передаваемую внешними воздействиями, что выражается в восстановлении первоначальной формы и объема образца после прекращения действия внешних сил, под влиянием которых форма материала в той или иной мере изменилась.

Вязкость — свойство материала под действием внешних сил необратимо поглощать механическую энергию при пластической деформации. Вязкость жидких материалов характеризует способность сопротивляться перемещению одного слоя материала относительно другого. Абсолютно упругих и абсолютно вязких материалов нет, реальные материалы обладают в той или иной степени упругостью и вязкостью.

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

Хрупкость — свойство материала под влиянием внешних сил разрушаться, не давая остаточных пластических деформаций. Хрупкость противоположна пластичности. Хрупкость и пластичность материалов изменяются от температуры и режима нагружения. Например, битумы хрупки при пониженной температуре и быстро нарастающей нагрузке и пластичны при медленно действующей нагрузке и повышенной температуре. Глины хрупкие в сухом состоянии и пластичны во влажном. Хрупкие материалы плохо сопротивляются растяжению, динамическим и повторным нагрузкам.

Ползучесть — способность материала длительно деформироваться под действием постоянной нагрузки. Ползучесть материалов возрастает уменьшением их вязкости, поэтому большей ползучестью обладают вязкие, пластичные материалы (например, асфальтобетон) и меньшей — хрупкие упругие материалы (например, цементобетон). Ползучесть учитывают, если ее деформации влияют на прочность или эксплуатационные свойства материалов и сооружений.

В ряде случаев (например, в расчетах и технологии изготовления предварительно напряженных бетонных конструкций) учитывают релаксацию напряжений - способность к их уменьшению в деформированном на заданную величину материале. Скорость релаксации напряжений так же, как и скорость ползучести, возрастает с уменьшением вязкости материала,

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого материала, от твердости зависит, в частности, истираемость поверхностных слоев дорожных покрытий. Для металлов твердость определяют методом вдавливания шарика (метод Бринелля), величиной отскока падающего груза (метод Шора). Твердость каменных материалов можно определить по шкале Мооса, в которой минералы расположены в порядке возрастающей твердости: 1 -тальк, 2 - гипс, 3 -кальцит, 4 - флюорит, 5 — апатит, 6 - ортоклаз, 7 — кварц, 8 -топаз, 9 - корунд, 10 - алмаз.

Коэффициент конструктивного качества (удельная прочность) материала представляет собой отношение прочности к средней плотности. Лучшие конструктивные материалы имеют высокую прочность при малой средней плотности, что способствует созданию легких конструкций. У сплавов из алюминия коэффициент конструктивного качества превышает 250, стеклопластиков больше 200, высокопрочных сталей 100 . . . 150, обычных сталей - больше 50, бетонов - 15 . 25, кирпича - 5 . 6. Важной задачей современной технологии материалов является повышение удельной прочности строительных материалов.

Выносливость- способность сопротивляться многократно прилагаемым механическим воздействиям, которые ускоряют разрушение строительных материалов, вследствие чего снижается их долговечность. Выносливость измеряется количеством нагружений, которые выдержал материал до разрушения.

Износ- свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов.

2.Способы формования керамических изделий

Формование изделий в зависимости от их вида и типа сырья осуществляется тремя способами: пластическим, полусухим (сухим) и шликерным. Наибольшее распространение получили пластический и полусухой способы формования.

Пластическим способом формуют большинство изделий стеновой керамики (кирпич обыкновенный, пустотелый, литой, керамические камни), черепицу, канализационные трубы, клинкерный кирпич другие изделия относительно сложной формы, возможно с внутренними пустотами. Формование осуществляется из пластичных глиняных масс влажностью 18 . . 24 % преимущественно на ленточных; шнековых безвакуумных и вакуумных прессах. Приготовленная пластичная масса содержит до 10 % воздуха, что снижает плотность, прочность и формовочные свойства массы. Вакуумирование (разрежение 90 . 98 кПа) позволяет получить пластичную массу более высокого качества. Из глиносмесителя масса продавливается через перфорированную решетку в вакуум-камеру, предварительно разрезанная ножами и падает на формующий шнек пресса. С помощью шнека масса уплотняется и перемещается в головку пресса и мундштук, где приобретает требуемую форму и выходит в виде сплошного бруса. Для формования рядового глиняного кирпича (полнотелого) мундштук имеет плавно сужающееся к выходу прямоугольное отверстие. Для формования пустотелых изделий используют мундштуки с кернами, благодаря которым в глиняном брусе образуются пустоты. Выходное отверстие мундштука имеет размеры несколько большие, чем размеры готового изделия, учитывая воздушную и огневую усадку сырца. Производительность ленточных прессов достигает 10 тыс. шт. кирпича-сырца в час. Выходящий из мундштука ленточного пресса глиняный брус разрезается автоматами на отдельные кирпичи.

При полусухом и сухом способах формования используют пресс-порошки влажностью соответственно 8 . 12 и 2 . . . 8 %. Эти способы позволяют применять глины пониженной пластичности. Полусухим способом формуют в основном изделия, имеющие простую геометрическую форму и небольшую толщину (кирпич, клинкерный кирпич, фасадные плитки, плитки для полов, облицовочные плитки для внутренних помещений и др.). Формуют керамические строительные изделия из пресс-порошков на механических (коленно-рычажных, ротационных, фрикционных) и гидравлических прессах. Наибольшее распространение получили коленно-рычажные прессы производительностью от 2 . 10 тыс. шт. кирпича в час.

Гидростатический способ прессования изделий из полусухих порошкообразных масс в настоящее время внедряется на производстве. Он основан на передаче давления жидкостью через гибкую пресс-форму (например, резиновую) и позволяет формовать изделия более сложной формы.

Метод полусухого прессования обеспечивает правильную форму, точность размеров, при его использовании значительно упрощается или вообще не требуется сушка. Однако этим способом нельзя отформовать изделия сложной формы, с пустотами.

Температура обжига должна быть на 50 . 80"С выше, чем для изделий пластического формования.

Формование изделий способом литья (шликерный способ) менее распространено в технологии строительной керамики и используется в основном при производстве санитарно-строительных изделий (умывальники, мойки, унитазы). Способ менее производителен, чем пластический или полусухой, но позволяет изготавливать изделий любой сложной конфигурации.

Использование механизированного оборудования (литейно-подвялочных конвейеров и др.) позволяет значительно повысить производительность литьевого способа формования.

Читайте также: