Назва предмету Матеріали та вироби для автомобільних доріг

Назва предмету: „Матеріали та вироби для автомобільних доріг” Лекція 1. Загальні відомості про матеріали та вироби для автомобільних доріг Зміст лекції 1 1. 1. Організаційні питання вивчення предмету 1. 2. Рекомендована література 1. 3. Актуальність мета та завдання вивчення предмету 1. 4. Історія застосування будівельних матеріалів та виробів для автомобільних доріг 1. 5. Класифікація і основні види матеріалів, що застосовуються при будівництві автодорожніх об’єктів. 1. 6. Сировина для будівельних матеріалів і виробів. 1. 7. Якість матеріалів і виробів. Стандартизація.

Питання для вхідного контролю:

Організаційні питання вивчення предмету: Всього для вивчення предмету Учбовим планом передбачено 54 години. Із них: лекції-15; залік-8. Оцінка якості навчання буде проводитись у формі перевірки рефератів і контрольних робіт, а також будуть перевірятись зошити з конспектами. Відвідування всіх занять – обов’язкове. У випадку пропуску лекцій потрібно: переписати в зошит пропущений матеріал. По закінченню семестру - залік. Він буде проводитись у письмовій формі з додатковим усним опитуванням. До заліку допускатимуться студенти, у котрих є повний конспект лекцій, а також ті, що написали контрольні роботи та реферати з позитивними оцінками. Студенти, що матимуть відмінні оцінки за конспекти, контрольні, реферати, отримають залік автоматично.

Рекомендована література З метою кращого засвоєння і вивчення предмету крім користування конспектом з даного предмету слід для повторення необхідних тем з дисциплін, що раніше вивчались, користуватись відповідними конспектами та підручниками. Рекомендується користуватися наступною літературою: 1. Дворкін Л. Й. Будівельне матеріалознавство. Навчальний посібник. Видавництво РДТУ, Рівне, 2000 – 477 с. 2. Грушко И. М. , Королев И. В. Дорожно-строительные материалы. М. , Транспорт, 1991. – 357 с. 3. В. Ф. Бабков, В. М. Безрук. Основы грунтоведения и механики грунтов. М. Высшая школа. , 1976. – 328 с. 4. Гоц В. І. Бетони і розчини. К. , Транспорт, 2005. – 213 с 5. Гоц В. І. Технологія конструкцій і виробів із алюмінію. К. , Транспорт, 2007. – 357 с. 6. Діючі нормативні документи на матеріали: стандарти, технічні умови тощо. Та інші нормативи, а також: 7. Періодичні науково-технічні видання 8. Інтернет-інформація.

1. 3 Актуальність, мета і завдання вивчення предмету

Цей предмет вивчає сучасні матеріали і вироби та їх практичне застосування в існуючій практиці дорожнього будівництва. Матеріали і вироби становлять 50 -60 % вартості будівництва дорожніх об’єктів. Будівництво і утримання автомобільних доріг вимагає значних витрат в усіх країнах світу. Вартість будівництва 1 км сучасної автомагістралі становить біля 4 -6 млн. $. Вартість найбільш розповсюджених матеріалів: асфальтобетон – 30 – 60 $/т; бетон – 100 – 150 $/м 3; бітум – 150 – 200 $/т; цемент – 50 – 150 $/т; щебінь – 20 – 30 $/м 3; Вартість 1 м 2 конструкції дорожнього покриття становить близько 20 -40 $ для державних доріг і 5 -20 $ для місцевих доріг. Для будівництва 1 км дороги з асфальтобетонним покриттям (при ширині 7 м) необхідно: 2500 м 3 щебеню, 1500 м 3 піску, 100 т мінерального порошку і 90 т бітуму.

На Україні протяжність автомобільних доріг загального користування складає біля 172 тис. км. Щільність мережі доріг складає 0, 3 км/км 2 , що в 4. 7 рази менше ніж у Франції (1. 4 км/км 2) , в Німеччині щільність майже в 7 разів більша (2. 0 км/км 2). Зараз існує державна програма реабілітації та утримання на належному рівні існуючої мережі автомобільних доріг, а також розвитку міжнародних та національних транспортних коридорів, що проходять територією України. Задачі сьогоднішнього дня полягають у раціональному застосуванні ефективних якісних і довговічних матеріалів і виробів для вирішення проблем дорожнього будівництва. Завдання вивчення предмету: засвоїти номенклатуру і класифікацію основних сучасних матеріалів і виробів для автомобільних доріг; отримати уявлення про основні вимоги чинних нормативно-технічних документів, що забезпечують якість виготовлення та застосування матеріалів та виробів для автомобільних доріг; вивчити правила приймання матеріалів і виробів для автомобільних доріг.

1. 4. Історія застосування будівельних матеріалів та виробів для автомобільних доріг На зорі розвитку людства першими дорогами були стежки на природному ґрунті, потім дороги для в’ючних перевезень і вже пізніше ґрунтові дороги з примітивним покращенням важкопрохідних місць хмизом, жердинами, каменем. Пізніше з розвитком торгових відносин, коли ґрунтові дороги перестали забезпечувати рух в усі пори року, з’явились ділянки доріг з покращенням проїзної частини кам’яним матеріалами в грубоколотому або обтесаному вигляді. Із дорожніх споруд, що збереглися до нашого часу відомі римські дороги ІУ століття. Їх особливістю римських доріг була значна товщина кам’яного шару (до 1 -1, 5 м), наявність місцями піщаного підстилаючого шару. Існують відомості, що вказують на використання таких матеріалів при будівництві доріг як тесані кам’яні плити, опалена глиняна цегла, вапно (2 -у тисячоліття до н. е. ). Таким чином, людство задовго до нашої ери використовувало широкий асортимент будівельних матеріалів, який практично не збільшувався протягом багатьох років.

Після середньовічного застою з розвитком торгового капіталу виникла потреба в хорошій мережі доріг. Всі дороги почали влаштовувати з кам’яного мощення. Розвиток техніки, вантажних та пасажирських перевезень як по суші так і по воді привів до розширення асортименту матеріалів. В кінці ХVIII на початку ХІХ ст. почали використовувати нові види мінеральних в’яжучих матеріалів – гідравлічних: вапно, романцемент. В 50 -ті роки ХІХ століття в Росії, Англії, Німеччині, Франції почали виготовляти портландцемент, а на початку 20 -го століття приступили до виготовлення глиноземистого, шлакового, пуцоланового цементу.

Майже до кінця ХІХ ст. бітумні матеріали були виключно природного походження. Перші штучні матеріали у вигляді сирого дьогтю були використані в 1761 році. Використання сирого рідкого кам’яновугільного дьогтю було викликано необхідністю боротьби з курявою на ґрунтових дорогах. Добрі в’яжучі властивості кам’яного дьогтю дозволили в подальшому його використовувати як в’яжуче при обробці шосе. Штучні асфальтові бітуми, які одержували з нафти знайшли використання як в’яжуче дещо пізніше. Бітум одержували шляхом загущення залишків перегонки нафти, за допомогою окислення повітрям. З розвитком техніки виникла необхідність виготовлення штучних органічних в’яжучих матеріалів. Тому з’явились матеріали, що застосовуються як в гарячому так і в холодному стані: в’язкі бітуми і дьогті, рідкі емульсії, мастики та ін.

1. 5. Класифікація і основні види матеріалів, що застосовуються при будівництві автодорожніх об’єктів. 1. 5. 1 Класифікація матеріалів і виробів В залежності від походження , способів одержання, властивостей і застосування їх можна поділити на такі групи: 1 –грунтові; 2 - кам’яні матеріали природні: масивні – блоки, плити та ін. штучні – брущатка, мозаїчна шашка, бордюрний камінь колоті – шашка, бутовий камінь; дроблені – щебінь, кам’яний відсів; мелені – мінеральний порошок; рихлі – пісок, гравій , жорства та ін. ; 3 – штучні кам’яні матеріали: керамічні (клінкер, плитка, гончарні труби та ін); піщано-вапнякові (силікатні вироби і цегла, блоки та ін. ); шлакові матеріали і вироби – камінь, щебінь, брущатка, блоки; кам’яне лиття;

4 – мінеральні в’яжучі матеріали: цемент, вапно, гіпс та ін. ; 5 – бетони з використанням мінеральних в’яжучих матеріалів (цементобетони, залізобетони, цементо- та залізобетонні вироби); 6 – органічні в’яжучі матеріали – бітум, дьоготь, емульсії та ін. ; 7 – матеріали з використанням органічних в’яжучих (асфальтобетон, чорний щебінь, органічно-мінеральні суміші та ін. ); 8 – матеріали та вироби з деревини; 9 – матеріали та вироби із металів та їх сплавів; 10 – покрівельні, гідроізоляційні, полімери, латекси, гума та ін. ; 11 –лаки, фарби та ін.

1. 5. 2. Основні види композиційних матеріалів Розвиток сучасного матеріалознавства йде по шляху створення так званих композиційних матеріалів, у яких зібрані кращі якості їхніх складових компонентів. Більшість будівельних матеріалів - бетон, залізобетон, склопластики, піноскло й ін. - є складними композиціями, що складаються з декількох компонентів. Склад і властивості складових і їхній вміст у композиції залежать від вимог, що пред'являються до матеріалу або виробу з нього. Для спрощення зручніше розглядати композиційні матеріали як дисперсні, бінарні системи, що складаються з двох компонентів: дисперсійного середовища, або як прийнято її називати в композиційні матеріали-матриці, і наповнювача (дисперсної фази). Середовище має властивість безперервності, а наповнювач має границю розділу.

Дисперсійне середовище умовно приймається гомогенним: цементний клей, бітум, склоподібна речовина в керамічних матеріалах. Наповнювач являє собою дисперсні мінеральні матеріали різної крупнисті (порошок, пісок, щебінь), або волокна різного походження (мінеральні, полімерні, целюлозні), або пори, наприклад, у теплоізоляційних матеріалах. У залежності від матеріалу матриць (середовища) будівельні композиційні матеріали можна поділити на наступні групи: композиції із силікатною матрицею (мінеральні в'яжучі, бетони), полімерні або органічної (пластичні маси, склопластики, асфальтобетони) і металевої (металеві сплави). Матриці в композиційних матеріалах поєднують у єдине ціле численні частки наповнювача (зерна, волокна), що додає монолітність і визначену форму виробові. Матриця забезпечує передачу зусилля на заповнювач, волокна, а також охороняє їх від механічних і корозійних впливів.

Рис. 1. Моделі композиційних матеріалів. За будовою композиційних матеріалів у залежності від виду наповнювача їх поділяють на три види моделей: із зернистим наповнювачем (1): а - з малим змістом наповнювача; б- з великим змістом наповнювача; з волокнистим наповнювачем (2): а - з орієнтованим; б-неорієнтованим; з газонаповненими комірками (3): а - з витягнутими порожнечами; б- з кулястими порожнечами.

1. 6. Сировина для будівельних матеріалів і виробів Сировиною називають речовини, з яких виробляють продукцію. Наприклад, із цукрових буряків виробляють цукор, із залізної руди. Сировину класифікують за такими ознаками як: походження, агрегатний стан, важливість у технологічному процесі тощо. I. За агрегатним станом – тверда, рідка, газоподібна. II. За важливістю у технологічному процесі сировину поділяють на основну і допоміжну. ІІІ. За походженням сировину поділяють на первинну, штучну і вторинну. 1 Первинна сировина. Первинною сировиною називають речовини природного походження, які не зазнавали перероблення. 2. Штучна сировина. Штучною сировиною називають продукцію чи напівпродуцію, виготовлену на підприємстві 3. Вторинна сировина. Вторинною сировиною називають промислові та споживчі відходи й побічну продукцію.

Промисловими відходами називають ті залишки сировини і напівпродукції, що утворилися в процесі виготовлення основної продукції, які частково або повністю втратили свої властивості та не відповідають встановленим стандартам. Промислові відходи після переробки, а іноді без нього можуть бути використані у виробництві або споживанні. Споживчими відходами називають вироби та речовини, які в процесі користування ними втратили свої властивості. Побічною продукцією називають таку продукцію, яка утворилася поряд з основною в процесі перероблення сировини, але не була метою виробництва. На побічну продукцію встановляють стандарти, технічні умови, ціни. Побічну продукцію часто використовують як готову продукцію або вона є сировиною для виготовлення іншої. Наприклад, у процесі виробництва чавуну (основна продукція) отримують шлак (побічна продукція), який е сировиною для виготовлення будівельних матеріалів (шлакоцементу, шлаковати тощо). Вторинна сировина повністю або частково замінює первинну сировину при виготовленні продукції. Це економічно і екологічно вигідно: продукція стає дешевшою і менше забруднюється довкілля.

1. 7. Якість матеріалів і виробів. Стандартизація Якість матеріалів визначається рівнем відповідності показників, ознак і властивостей умовам їх роботи в окремих елементах дорожньої споруди у відповідності до технічних умов. Для визначення якості дорожньо-будівельних матеріалів використовують три методи: інструментальний, органолептичний та комбінований. В залежності від виробничого процесу, який контролюється, розрізняють контроль вхідний, технологічний та приймальний. Вхідний –перевірка відповідності матеріалів, які поставляються на будівництво, встановленим вимогам. Проводять необхідні випробування матеріалів і визначають відповідність показників їх якості до вимог нормативних документів. Технологічний – включає перевірку характеристик, режимів та інших показників технологічного процесу та відповідність їх нормативним вимогам. Приймальний – перевірка відповідності готового виробу вимогам нормативних документів.

Стандартизація – процес встановлення і застосування правил з метою упорядкування діяльності в даній області на користь і при участі всіх зацікавлених сторін (в тому числі, для досягнення загальної оптимальної економії при дотриманні функціональних умов і вимог охорони праці). Більшість будівельних матеріалів і виробів є об’єктами державної стандартизації, їх якість регламентується ДСТУ – обов’язковими документами для всіх підприємств, організацій та установ. Вся робота по стандартизації в Україні регламентується Декретом Кабінету Міністрів та комплексом стандартів державної системи стандартизації. Поряд з ДСТУ діє система нормативних документів, що об’єднана в будівельні норми і правила. ДСТУ та ВБН взаємно доповнюють один одного. ДСТУ розроблені в основному на будівельні матеріали і вироби масового виготовлення, ВБН – встановлюють вимоги до всієї будівельної продукції. У ВБН відсутні методи випробувань матеріалів і виробів, але в них зібрані норми будівельного проектування і кошториси. З урахуванням цих нормативних документів розробляються інструкції, вказівки, будівельні норми, технічні умови та інша документація, яка розвиває і доповнює діючі ДСТУ, ВБН.