авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«База нормативной документации: Министерство транспортного строительства ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ) ТРУДЫ СОЮЗДОРНИИ ...»

-- [ Страница 2 ] --

по полученным данным построены графики изменения ускорений по глубине уплотняемого слоя (рис. 1,а) и в зависимости от расстояния до уплотняющих средств (рис. 1,б).

Затухание вертикальных ускорений колебаний от источника силового возбуждения происходит наиболее интенсивно в активной зоне, размер которой равен 2d.

Измерение перемещений и напряжений по глубине грунтового массива под уплотняющими средствами позволило установить, что База нормативной документации: www.complexdoc.ru остаточные деформации не превышают нормативных согласно СНиП III-43-75 "Мосты и трубы" (М., Стройиздат, 1975) для труб 1,0 см на глубине с ускорением, равным 3g и ниже, а напряжение на таких уровнях от действия свободно падающих плит равно 0,25-0,4 МПа, вибротрамбовок - 0,12 МПа и от ручных электротрамбовок 0,1-0,15 МПа.

В результате исследования процесса распространения колебаний в грунте с элементом инженерного сооружения (бетонной плитой) размерами 0,850,450, (длинаширинавысота) и массой 90 кг от воздействия уплотняющих средств было обнаружено, что ускорения под плитой больше, чем над ней, и они возрастают с увеличением плотности массива (рис. 2). Напряжения под плитой также возрастали.

Таким образом, в дорожном строительстве уплотнять грунты вблизи автодорожных сооружений машинами динамического действия возможно при ускорениях колебаний для несвязных грунтов 0,5g и для связных грунтов - 3g.

Сооружения из монолитного железобетона могут нормально функционировать, если они расположены в зоне сейсмичности менее 6-7 баллов, что соответствует максимальному ускорению 1g при частоте 10 Гц и 3g - при частоте 20 Гц. В случае сооружений, состоящих из отдельных элементов, которые являются конце итераторами давлений, допускаемые ускорения ниже принятых.

Их значения подлежат уточнению.

Проверка на прочность, жесткость сооружения и грунтового основания производится при воздействии на них значительных динамических усилий, которые можно также определить по приведенной зависимости. Давление на грунтовое основание не должно превышать допускаемых величин.

Из рис. 1,а следует, что применение свободно падающих плит для уплотнения грунта вблизи инженерного сооружения нецелесообразно, так как глубина распространения колебаний с величиной ускорения более 3g значительно перекрывает толщину уплотняемого слоя, равную нормативной - 0,95dmах. При плотном грунтовом основании с коэффициентом уплотнения Ку не ниже 0,95 технологически правильно применять подвесные вибротрамбовки или ручную трамбовку типа ИЭ-4502 для создания грунтового экрана над сооружением (трубой) толщиной 0,5-1,0 м с тем, чтобы в дальнейшем применять более производительные База нормативной документации: www.complexdoc.ru уплотняющие средства со значительным удельным импульсом силы.

Рис. 1. Изменение ускорений колебаний по глубине грунтового массива (а) и в зависимости от расстояния до уплотняющих средств (б):

1 - вибротрамбовка ПВТ-2;

2 - вибротрамбовка ПВТРИ-1;

3 - ручная трамбовка ИЭ-4502;

4,5,7 - плита массой соответственно 300, 600, 900 кг при высоте падения 0,5 м;

6 - ручная трамбовка ИЭ-4504;

8,9,10 - плита массой соответственно 300, 600, 900 кг при высоте падения 2,0 м База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 2. Изменение ускорений колебании по глубине грунтового массива под свободно падающей плитой массой 0,3 т при высоте падения 2,0 м в зависимости от плотности грунтового массива при Ку = 0,90(-·-·-·-·-), Ку = 0,95(- - - -), Ку = 0,981,0() В случае слабого грунтового основания (недоуплотненный, водонасыщенный грунт) и сооружения, состоящего из отдельных элементов, необходимо использовать уплотняющие средства статического действия (гладковальцовые, кулачковые и решетчатые катки) для создания грунтового уплотненного экрана толщиной не менее 1,0 м. После этого допустимо использовать уплотняющие средства динамического действия (свободно падающие плиты, дизельтрамбовки и т.п.).

Из графика зависимости изменения ускорения колебаний от расстояния до уплотняющих средств (см. рис. 1,б) следует, что с помощью подвесных вибротрамбовок и ручной трамбовки ИЭ- рекомендуется уплотнять связный грунт в непосредственной близости к сооружениям (колоннам, фундаментам, подпорным стенам, зданиям и т.д.), тогда как применение свободно падающих плит допустимо с расстояния 0,5-1,2 м.

II. УПЛОТНЕНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ База нормативной документации: www.complexdoc.ru ПОКРЫТИЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ВОПРОСЫ ТЕОРИИ УПЛОТНЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ Н.Я. Хархута (ЛПИ им. М.И. Калинина ) В настоящее время еще не выработаны общие взгляды на процесс уплотнения дорожных покрытий, что отчасти является причиной разнообразия применяемого для этой цели оборудования и технологических схем его использования. Это затрудняет выбор средств уплотнения и объединение их в механизированный комплекс, предназначенный для уплотнения асфальтобетона в конкретных условиях строительства.

Первоочередная задача исследовательских работ, которые ведутся в ряде стран, - выяснение эффективности применения катков разных типов, их относительное сопоставление, определение оптимальных типов и параметров катков, используемых для уплотнения асфальтобетонных смесей разного состава. В итоге может быть уменьшено число типоразмеров дорожных катков и разработана рациональная технология их использования.

Решение поставленной задачи возможно на основе полной информации о взаимодействии рабочих органов катков со слоями асфальтобетонной смеси с учетом толщины этих слоев, жесткости основания и физико-механических свойств смесей;

которые изменяются в процессе уплотнения. В итоге могут быть произведены технико-экономические расчеты.

Технико-экономические расчеты и сопоставление различных катков необходимо проводить с учетом того, что во всех случаях достигается необходимое качество работ, определяемое плотностью и ровностью асфальтобетонного покрытия. Основными критериями сопоставления должны явиться производительность и стоимость единицы работы, а дополнительным - универсальность этих средств как в отношении возможности уплотнения смесей разных типов, так и использования их на других работах.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Уплотнение любых материалов эффективно лишь в том случае, когда напряженное состояние, возникающее в них при воздействии рабочих органов катков, близко к пределу прочности.

Снижение эффекта при повышении предела прочности объясняется большими пластическими течениями материала из напряженной зоны в стороны, при которых уплотнение сопровождается нарушением сплошности материала и ровности поверхности, а при заниженном пределе прочности - относительно малыми необратимыми деформациями материала.

Предел прочности асфальтобетонной смеси в процессе уплотнения возрастает, увеличивается также и ее сопротивление деформированию, что требует непрерывной интенсификации внешних воздействий, при которой рост конкретных давлений под вальцами катков не должен отставать от возрастания сопротивлений. Однако это возможно лишь в том случае, если темп повышения пределов прочности такой же или превышает рост сопротивлений.

Критерием, определяющим сопротивление смеси деформированию, может служить её модуль деформации, учитывающий как обратимые, так и необратимые деформации.

Ввиду того, что асфальтобетонные смеси относятся к нелинейным телам, измерение модуля должно привязываться к определенному значению относительной деформации.

Основные причины роста сопротивления смеси деформированию - снижение температуры, повышение плотности и эффект упрочнения. Упрочнение смеси является следствием повторяющихся нагрузок и особенно интенсивно протекает в конце процесса уплотнения, когда прирост плотности относительно мал.

Причиной упрочнения служит не столько повышение плотности, сколько структурные изменения уплотняемого материала.

Упрочнение влияет, главным образом, на модуль деформации, который, при неизменных плотности и температуре, при многократных нагрузках может возрасти в 1,5 раза, а на предел прочности практически не оказывает влияния.

Опытные данные показывают, что в процессе уплотнения из за увеличения плотности, характеризующегося повышением коэффициента от 0,85 до 0,96, модуль деформации материала повышается примерно в 5 раз, а предел прочности - в 3 раза.

При снижении температуры от 110 до 60°С модуль деформации и предел прочности возрастают соответственно в 8,5 и 2,5 раза.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Таким образом, главными факторами, влияющими на повышение сопротивляемости деформированию, являются снижение температуры и повышение плотности. Из приведенных данных видно, что сопротивление деформированию растет быстрее, чем прочность материала. Это ограничивает возможности повышения нагрузки в процессе уплотнения смеси, которая должна увеличиваться не прямо пропорционально росту сопротивления деформированию, а в несколько меньших размерах. Это обстоятельство относит асфальтобетонные смеси к трудноуплотняемым материалам. Требуемая плотность достигается только при многократном приложении нагрузки;

с этой целью необходимо применять многопроходные технологические схемы укатки.

В производственных условиях уплотняют слои смеси, расположенные на жестком основании. Толщина слоев ограничена и обычно не превышает 0,2-0,4 наименьшего поперечного размера поверхности контакта слоя с вальцами или пневматическими колесами катков. Жесткость щебеночного основания превышает жесткость слоя в 10-40 раз, а бетонного основания - в 102-104 раз.

Вальцы, катков в этих условиях воздействуют уже на двухслойную систему, жесткость которой имеет промежуточное значение между жесткостью слоя и основания, и тем ближе к последней, чем тоньше слой, что хорошо видно из графика, представленного на рисунке.

Зависимость модуля деформации системы "слой смеси-основание" Ес от толщины уплотняемого слоя h;

Еoc, Есл - модуль деформации соответственно основания и слоя смеси;

Вmin - минимальный поперечный размер контактной поверхности База нормативной документации: www.complexdoc.ru Модуль деформации системы начинает увеличиваться при толщине уплотняемых слоев меньше 0,8-1,0 относительной толщины слоя (за единицу толщины принят минимальный размер контактной поверхности рабочего органа катка с поверхностью уплотняемого материала). Таким образом, влияние основания становится существенным при несколько меньшей толщине слоев, чем, например, при уплотнении грунта, где влияние основания уже ощутимо при толщине слоев, в 2 раза большей названных выше значений. Меньшее влияние основания объясняется высокой вязкостью смеси. По этой же причине при использовании одного типа катка глубина проработки асфальтобетонной смеси, а следовательно, и максимально возможная толщина уплотняемых слоев примерно в 3-4 раза меньше глубины проработки грунта.

Наличие основания приводит к повышению как сопротивления деформированию, так и предела прочности материала слоя по сравнению с теми их значениями, которые соответствуют полупространству. Однако относительный прирост прочности уступает приросту сопротивления.

С повышением плотности глубина погружения вальцов катка снижается и поэтому размеры контактной поверхности уменьшаются. Это приводит к ослаблению влияния основания, а следовательно, и к понижению предела прочности слоя.

Развивающиеся в слое напряжения все в большей мере локализуются в его верхней части, что в конце концов приводит к появлению характерных поверхностных трещин, т.е. к разрушению слоя. Следовательно, имеет место минимально допустимое соотношение между наименьшим размером контактной поверхности, которая зависит от диаметра вальца, и толщиной уплотняемого слоя. Толстые слои необходимо уплотнять катками, вальцы которых имеют большие диаметры, что способствует получению ровной поверхности. Однако рост диаметров вальцов увеличивает размеры контактной поверхности, поэтому для того, чтобы обеспечить необходимое напряженное состояние слоя, необходимо повышать линейное давление, что приводит к повышению массы катка.

Практикой строительного производства выработаны оптимальные соотношения между линейной нагрузкой и диаметрами вальцов. Катки "тандем" при линейной нагрузке 200, 400 и 600 Н/см должны иметь вальцы, диаметры которых находятся соответственно в пределах 90-100;

120-130 и 140-150 см, а двухосные трехвальцовые катки - 100-120;

130-145 и 150-160 см.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Следует отметить, что при таких соотношениях катки могут быть с успехом использованы при уплотнении дорожных оснований.

Гладковальцовые самоходные катки все еще являются основным средством уплотнения асфальтобетонных смесей, и их выпуск в технически развитых странах составляет около 60 % всего выпуска катков. Механизированный комплекс машин может состоять только из этих катков при условии, что они имеют разную линейную нагрузку и, как правило, разную массу и применяются последовательно с расчетом постепенного повышения нагрузки в процессе укатки.

При применении вибрационных самоходных катков предполагалось повысить производительность процесса, снизить металлоемкость и число типоразмеров катков в комплексе. На самом деле возможности вибрационных катков оказались ниже предполагаемых. Первые вибрационные катки имели массу 3-4 т и предполагалось, что их воздействие эквивалентно статическим каткам, имеющим массу 10-12 т, что не подтвердилось. В настоящее время масса вибрационных катков, предназначенных для уплотнения асфальтобетонных покрытий на магистральных дорогах с повышенной толщиной слоя из смеси с высоким содержанием щебня, достигает 10 и в отдельных случаях 12 т.

Вибрационные воздействия эффективны при повышенной температуре смеси (80-140°С) и на промежуточных этапах уплотнения, когда смесь уплотнена до плотности меньше требуемой. При этих условиях и возмущающей силе, в 2-2,5 раза превышающей силу тяжести катка, вибрационный каток по своему действию эквивалентен статическому катку, масса которого в раза больше. В конце процесса эффектность уплотнения снижается и здесь вибрационный каток может заменять статический, масса которого больше только в 1,8 раза.* *Исследования проведены автором совместно с А.А.

Шестопаловым и Ю.Я. Коваленко.

При включении в комплекс уплотняющих машин вибрационных катков, масса которых равна 4-6 т, их следует применять на начальной стадии уплотнения с выключенными вибраторами и на промежуточной стадии процесса с включенными вибраторами.

Окончательно доводить смесь до требуемой плотности надо гладковальцовыми катками.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Самоходные катки на пневматических шинах высокопроизводительны, укатывают смесь при высокой температуре и не дробят каменный материал в смеси. Однако ровность поверхности как в продольном, так и в поперечном направлениях после укатки покрытия этими катками не отвечает существующим требованиям. Причиной продольных неровностей служат колебания массы катка. Как показали исследования /1, 2/, эти колебания возникают при движении по неровностям, реверсировании движения катка и из-за неравномерной жесткости шин в радиальных направлениях. При таких колебаниях шины играют роль упругого элемента и поэтому, во избежание появления резонансных колебаний катка, скорость его движения должна соответствовать жесткости шин.

Для достижения требуемой ровности в комплекс машин включают тяжелый гладковальцовый трехвальцовый каток "триплекс", который целесообразно использовать на всех этапах укатки смеси /3/. Два прохода этого катка после нескольких начальных проходов катка на пневматических шинах значительно улучшают ровность поверхности. Это объясняется тем, что в начале процесса, когда температура смеси велика, а плотность мала, смесь более подвижна и неровности легко устраняются.

Взаимодействие колес катка на пневматических шинах с уплотняемой поверхностью изучалось многим и исследователями.

Разработан метод определения возможной толщины уплотняемых слоев, выбор нагрузок на колесо и давления воздуха в шинах.

Создано также представление об изменении характера распределения давлений по контактной поверхности /4/, которое наблюдается при изменении давления воздуха в шинах. Однако в основном исследовалась конечная стадия уплотнения грунтов, поэтому грунт представлялся в виде полупространства.

Для применения полученных рекомендаций к процессу уплотнения слоистых систем, к которым относятся конструктивные слои дорожных одежд, необходимы дополнительные исследования, которые должны учитывать влияние более жесткого основания и различия в физико механических свойствах уплотняемого материала. Своевременной представляется работа по оптимизации параметров катков на пневматических шинах применительно к уплотнению асфальтобетонных порожных покрытий, Объемы выполняемых работ позволяют создать для этой цели специальные катки, которые будут более эффективны, чем существующие универсальные.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru В последние годы выявлена целесообразность уплотнения асфальтобетонных покрытий с одновременным их вакуумированием /5/. Первые опыты дали весьма обнадеживающие результаты. Оказалось, что при таком процессе достигается не только высокая плотность слоя этого покрытия, но и своеобразная структура, характеризующаяся минимальным количеством воздушных пор, большая часть которых закрыта, что обеспечивает низкое водонасыщение слоя, а следовательно, его высокую устойчивость к погодно-климатическим факторам. Очевидно, что процесс совместного воздействия уплотнения и вакуумирования асфальтобетонных покрытий должен служить предметом самостоятельных исследований., ЛИТЕРАТУРА 1. Белоусов Л.И., Хархута Н.Я. Влияние способов уплотнения на ровность асфальтобетонных покрытий. -"Автомобильные дороги", 1974, №6.

2. Капустин М.И., Хархута Н.Я., Чабуткин Е.К. Улучшение ровности покрытия при уплотнении катками на пневматических шинах. - "Автомобильные дороги", 1977, № 5.

3. Шестопалов А.А., Старков С.В. Пути улучшения ровности асфальтобетонных покрытий в процессе строительства. "Автомобильные дороги", 1979, № 11.

4. Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов. Л, "Машиностроение", 1973.

5. Хархута Н.Я. и др. Уплотнение асфальтобетонной смеси катками с пневмовакуумным балластным устройством. "Автомобильные дороги", 1980, № 1.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ПАРАМЕТРЫ УПЛОТНЕНИЯ ГОРЯЧЕГО АСФАЛЬТОБЕТОНА ГЛАДКОВАЛЬЦОВЫМИ КАТКАМИ М.П. КОСТЕЛЬОВ, Л.М. ПОСАДСКИЙ (Ленинградский филиал Союздорнии ) База нормативной документации: www.complexdoc.ru Уплотнение горячего асфальтобетона в покрытии является одной из самых сложных дорожно-строительных операций. Сложность заключается в том, что качество уплотнения горячего асфальтобетона зависит от многих факторов: опыта и мастерства строителей, типа асфальтобетона и входящих в его состав материалов, применяемых машин, состояния основания и земляного полотна, погодно-климатических условий, организации и технологии работ /1, 5/.

Сложность состоит еще и в том, что в конечном итоге необходимо получить покрытие не только с высокой плотностью и прочностью, но и с определенной ровностью, шероховатостью и поверхностной непроницаемостью.

Указанных качественных и эксплуатационных показателей можно достичь при использовании обычных гладко-вальцовых катков статического действия, которые составляют 85-90 % парка уплотняющих средств дорожных организаций СССР. Эти катки имеют определенный резерв повышения качества уплотнения за счет правильного их подбора по силовому воздействию на горячий асфальтобетон, совершенствования технологии и организации работы и некоторой модернизации вальцов.

Высокого качества уплотнения покрытия можно добиться только в том случае, когда при организации процесса уплотнения асфальтобетона будут соблюдаться температурные интервалы работы катков и очередность их смены.

Если уплотняющие органы асфальтоукладчика не работают или малоэффективны, то укатку должен начинать легкий каток, причем при возможно более высокой температуре асфальтобетона, но не ниже 125-120°С, а заканчивать при температуре 110-105°С. Средний каток наиболее эффективен при температуре укатки от 105 до 85°С, а тяжелый - от 85 до 65-70°С.

Разделение катков в зависимости от температурных интервалов обусловлено непрерывным возрастанием прочности и модуля деформации асфальтобетона по мере его остывания и уплотнения (табл. 1).

Данные табл. 1 относятся к слою малощебенистого и мелкозернистого асфальтобетона толщиной 3-4 см, приготовленного на основе битума БНД 90/130. Увеличение содержания щебня и использование более вязкого битума ведет к росту жесткости смеси даже в горячем состоянии. Смесь База нормативной документации: www.complexdoc.ru становится менее удобоукладываемой (удобообрабатываемой) и обладает повышенным сопротивлением сжатию и сдвигу.

Вследствие этого температура начала и окончания уплотнения катками будет смещаться в большую сторону. Так, если малощебенистые и мелкозернистые смеси следует начинать уплотнять легким катком при температуре не ниже 125-120°С, то среднещебенистые смеси - при 135-130°С, а многощебенистые при 145-140°С.

Таблица Значение показателей при различной температуре, °С Показатели асфальтобетона 150 140 120 100 80 Предел прочности при сжатии, 0,0-0,3 0,4-0,5 0,7-0,9 1,0-1,3 1,6-2,0 2,5-3, МПа Эквивалентный модуль 3-5 9-12 18-23 28-32 40-80 70- деформации, МПа Прочностные и деформативные показатели асфальтобетона зависят от толщины слоя самого покрытия: с увеличением толщины, например, в 2,5 раза (за единицу принят слой толщиной 4 см) предел прочности при сжатии снижается в 1,5-2 раза /6/.

Силовое воздействие катка (максимальное давление вальца) не должно превосходить прочности слоя уплотняемого покрытия, иначе каток "утонет", на поверхности покрытия появятся колеи, наплывы, волны, трещины При незначительном давлении катка процесс деформирования асфальтобетона также будет неэффективным.

Максимальное давление вальца катка статического действия на контакте с уплотняемым слоем асфальтобетона можно определить по формуле, предложенной проф. Н.Я. Хархутой:

База нормативной документации: www.complexdoc.ru (1) где Q - нагрузка на валец катка;

В, R - длина и радиус вальца;

Еo - эквивалентный модуль деформации слоя асфальтобетона с учетом жесткости основания (табл. 1);

р - показатель силового воздействия вальца на покрытие, Выбор типа катка (легкий, средний, тяжелый) следует производить не по удельному линейному давлению, как это делалось раньше, а по показателю р, значения которого даны в табл. 2.

Таблица Показатель р, кПа, для вальца Тип катка переднего заднего Легкий 15-20 20- Средний 30-45 55- Тяжелый 60-75 90- База нормативной документации: www.complexdoc.ru Продолжительность остывания асфальтобетонной смеси после её раскладки в покрытие зависит от толщины слоя, начальной температуры смеси и погодно-климатических условий. Чем тоньше слой, тем быстрее он остывает и тем меньше времени отводится для работы каждого катка в указанном интервале температур. К сожалению, иногда на практике на эту особенность технологии укатки асфальтобетона мало обращается внимания, что ведет к значительному снижению его качества.

Рис. 1. Изменение температуры слоя асфальтобетона во времени (цифры на кривых - номер слоя покрытия) На рис. 1 приведены кривые остывания, смеси в слоях покрытия толщиной 3-4 и 6-8 см при различной температуре воздуха и основания. Они построены по результатам измерений и исследований Н.В. Горелышева /7/, Л. Форсблада /8/ и сотрудников Ленинградского филиала Союздорнии. По приведенным кривым можно найти исходные параметры технологии строительства покрытия из горячего асфальтобетона и прежде всего максимально возможное время, отводимое для работы каждой из машин, участвующих в операциях раскладки и уплотнения смеси (табл. 3).

Таблица База нормативной документации: www.complexdoc.ru Среднее время работы, мин Время Температура остывания Номер Толщина воздуха и смеси от легкого среднего тяжелого слоя укладчика слоя, см основания, 140 до катка (от катка катка (от покрытия 70-65°С, (от 140 до °C 125-120 до (от 105 85 до 125-120°С) мин 110-105°С) до 85°С) 70-65°С) 1 6-8 23-25 60-84 6-8 10-12 18-20 24- 2 6-8 12-14 48-50 4-6 8-9 15-17 20- 3 3-4 23-25 40-43 3-4 5-7 11-13 18- 4 6-8 1-3 33-35 3-4 4-6 9-11 16- 5 3-4 12-14 28-30 2-3 3-4 8-9 13- 6 3-4 1-3 15-17 1,5-2,0 1,5-2,0 5-6 7- Из табл. 3 видно, что время раскладки и уплотнения смеси катками в зависимости от толщины слоя и погодных условий может существенно изменяться (до 3-5 раз). Анализ показал, что слои толщиной 3-4 см при температуре 1-3°С (см. рис. 1, кривая 6) существующими машинами качественно уплотнить практически невозможно.

Возникает вопрос, как построить технологию уплотнения и организовать работу всех машин, входящих в отряд по устройству покрытия, чтобы обеспечить указанные интервалы температур для каждого из катков, обязательное их чередование после выполнения необходимого числа проходов, непрерывность движения отряда машин вперед при челночной схеме работы катков и, наконец, обеспечить отсутствие заторов и помех при движении катков по уплотняемой полосе покрытия.

Это возможно только в том случае, если легкий, средний или тяжелый катки будут иметь для работы определенную длину База нормативной документации: www.complexdoc.ru участка покрытия (захватку) соответственно lл, lс или lТ, которую он должен уплотнить требуемым числом проходов за установленный отрезок времени и немедленно ее освободить для укатки следующим, более тяжелым катком. Причем каждая из этих захваток (a, b, g) должна состоять из целого числа отрезков покрытия lу, проходимых укладчиком за время остывания смеси от момента ее укладки в покрытие до начала укатки легким катком (рис. 2).

Как только укладчиком подготовят полосу покрытия lу, легким катком сразу начинают ее уплотнение, уступив укатанную полосу для работы среднего катка. Средний и тяжелый катки, в свою очередь, также смещаются вперед на такую же величину, и в итоге за отрядом остается участок полностью укатанного покрытия длиной lу. (см. рис. 2).

Пока каждый из катков на своей захватке сделает пл/a, пс/b и пТ/g проходов по одному следу, укладчик подготовит для уплотнения очередной участок покрытия lу и сдвижка всех катков вперед снова повторится.

Рис. 2. Технологическая схема укладки и уплотнения асфальтобетонного покрытия При такой организации устройства покрытия соблюдается принцип непрерывности технологических операций при движении отряда машин вперед со скоростью перемещения укладчика и при челночной схеме работы катков в отведенном интервале База нормативной документации: www.complexdoc.ru температур смеси. В основу этого принципа положено равенство времени укладки смеси на полосе длиной lу и ее уплотнения каждым катком пл/a, пс/b и пТ/g проходов.

Общий участок (захватка) работы всего отряда машин равен lоб = vуtоб, (2) где vу - средняя рабочая скорость укладчика;

tоб - время остывания асфальтобетона от начала его укладки в покрытие до температуры 65-70°С.

Участок разбивается на ряд указанных захваток работы каждой машины. Длина этих захваток пропорциональна отрезкам временя работы машин, найденным из условия остывания асфальтобетона (табл. 3):

lоб = lу + lл + lс + lТ = lу(1 + a + b + g). (2) Отрезки времени работы катков всегда можно назначить так, чтобы они содержали целое число отрезков времени работы укладчика и в сумме не превышали общего времени укладки и уплотнения смеси, т.е.

tоб = tу + tл + tс + tТ = tу(1 + a + b + g). (4) где tу, tл, tс, tТ - время работы на захватке укладчика, легкого, среднего и тяжелого катков.

При устройстве покрытия, например, толщиной 3-4 см при температуре воздуха и основания 23-25°С (см. рис. 1, кривая 3) время работы укладчика tу можно принять 3 или 4 мин. В первом случае tл = 6 (a = 2), tс = 12 (b = 4), tТ = 18 (g = 6) и tоб = 39 мин.

Во втором случае tл = 8 (a = 2), tс = 12 (b = 3), tТ = 20 (g = 5) и tоб = 44 мин.

Длины захваток отряда и отдельных машин определяются временем их работы на захватке и среднее рабочей скоростью, которая у современных укладчиков находится в пределах 1,5-1,7 м/ мин, но наиболее часто используется диапазон 2-7 м/мин.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru С другой стороны, длина рабочей захватки любого катка равна (5) где vk - средняя скорость катка на захватке;

tk - отводимое по условию остывания асфальтобетона время работы катка на захватке;

nk - необходимое число проходов катка по одному следу (для легкого катка - не менее 3-4 проходов, среднего - 6-10 и тяжелого 10-14);

вk - целое число полос, на ширине покрытия уплотняемых катком, вk = 1, 2, 3.... которое можно найти по формуле (6) где ву - ширина укладываемой асфальтоукладчиком полосы покрытия;

вk - ширина уплотняемой катком полосы;

а - перекрытие уплотняемых катком соседних полос, а = 0,150,20 м.

Из равенства длины захваток, определенных в зависимости от скорости укладчика и катка, получается вполне определенная База нормативной документации: www.complexdoc.ru технологическая взаимосвязь рабочих параметров катка со скоростью укладчика:

v k = v у nk вk.

(7) Наиболее ответственным моментом в правильной организации и технологии уплотнения асфальтобетона следует считать выбор скорости передвижения vу и длины рабочей захватки lу укладчика.

Здесь нужно исходить из следующего.

Во-первых, минимальная скорость укладчика vу назначается, исходя из требуемой производительности строительства покрытия и возможности обеспечения укладчика асфальтобетонной смесью, а минимальное значение lу выбирается таким, чтобы длина рабочей захватки легкого, среднего и тяжелого катков была не менее 3-5 длин самих катков (по условию разгона и торможения).

Гладковальцовые катки имеют длину от 4 до 7 м, поэтому длину их захватки не следует назначать менее 15-20 (для легкого катка), 20-25 (для среднего), 25-30 (для тяжелого) и 80-75 м (всего отряда).

Во-вторых, скорость укладчика должна соответствовать возможностям катков по их скорости и требуемому числу проходов по одному следу (рис. 3). Если катки не будут успевать за укладчиком и вынуждены делать меньшее число проходов или вести укатку покрытия, остывшего ниже нормы, можно увеличить общее количество катков, но не более чем на одну машину, иначе на полосе покрытия возникнут заторы и помехи, особенно на коротких захватках.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 3. Зависимость скорости и числа проходов катка от скорости укладчика (цифры на кривых - число проходов катка):

а - при вk = 3;

б - при вk = Большинство используемых в дорожном строительстве укладчиков раскладывают асфальтобетон. шириной 3,50-3,75 м. Их трансмиссия позволяет иметь несколько рабочих скоростей:

1,6-1,8;

2,5-2,7;

4,5-4,7;

7,5-7,7;

12,2-12,8 и 17-18 м/мин. На гладковальцовых же катках имеются, как правило, две ступени рабочих скоростей: 1,8-3,0 и 5,0-8,0 км/ч, а их ширина уплотнения составляет 1,2-1,4 м, т.е. вk = 3.

Анализ этих параметров применительно к строительству покрытий, приведенных на рис. 1, показывает, что слои толщиной 3-4 см при температуре воздуха и основания 1-3°С требуют условий, которые практически реализовать невозможно (табл. 4).

Следует заметить, что чем ниже температура воздуха и основания и чем тоньше слой укладываемого асфальтобетона, тем быстрее должен двигаться укладчик и тем больше рабочая скорость катков. Погонные условия в этой связи оказывают влияние на количество требуемой укладчику смеси и соответственно на выбор укладчика по производительности.

Заметно упрощается и облегчается технология и организация укатки асфальтобетона при наличии у укладчика эффективных уплотняющих органов. Если последние не работают или отсутствуют, плотность асфальтобетона после прохода укладчика не превышает 0,80-0,82 стандартной. В этом случае в составе отряда необходимо иметь легкий каток, отсутствие которого вынуждает начинать укатку покрытия средним катком лишь при остывании смеси до 90-95°С.

При обеспечении предварительного уплотнения до 0,90-0,92 за счет работы уплотняющих органов укладчика необходимость в легком катке отпадает. Причем в таком случае начинать укатку средним катком можно при температуре смеси около 105-110°С, что является предпосылкой высокой степени уплотнения.

Увеличение ширины уплотнения катков до 1,9-2,0 м (при этом вk = 2) также облегчает технологию и организацию укатки покрытия (см. рис. 3).

Статические катки вследствие жесткости вальцов развивают на контакте с покрытием очень высокие давления (до 2,5-3,0 МПа), База нормативной документации: www.complexdoc.ru что способствует не только получению требуемой плотности, но и приводит к образованию на его поверхности макро- и микротрещин;

они служат причиной дробления каменных материалов, входящих в состав асфальтобетона, и снижения шероховатости покрытия. Однако практика эксплуатации самоходных катков на пневматических шинах, развивающих на контакте давление до 0,7-1,0 МПа, показывает, что высокое качество уплотнения можно получить и при умеренной величине давлений путем обжатия покрытия контактной площадкой увеличенных размеров. В 1976 г. в Ленинградском филиале Союздорнии предложено на металлическую поверхность вальцов статического катка наносить слой эластичной (мягкой) резины определенной толщины, устраняющей эти недостатки /3/.

Лабораторные исследования и полевые эксперименты с модельным и реальным катками показали, что покрытые резиной вальцы имеют в 3-4 раза большую площадь контакта с покрытием по сравнению с металлическими;

при прочих равных условиях обеспечивают увеличение коэффициента уплотнения асфальтобетона на 0,02-0,04, уменьшение его водонасыщения на 2-3 %;

увеличивают высоту выступов и впадин на поверхности (показатель шероховатости) в 2-2,5 раза и снижают проникание воздуха через покрытие в 2-3 раза. Ровность покрытия остается такой же, как и после уплотнения катками с металлическими вальцами.

Покрывать резиной целесообразно вальцы только среднего и тяжелого катков. Толщина слоя теплостойкой резины на переднем вальце должна быть не менее 25-30 мм, на заднем - 40-50 мм.

Таблица Слои толщиной 6-8 см, при температуре воздуха и ос Наименование 23-25 12- показателей технологии строительства Каток Каток покрытия Укладчик Укладчик Укл легкий средний тяжелый легкий средний тяжелый База нормативной документации: www.complexdoc.ru Количество 1 1 1 1 1 1 1 машин в отряде Время работы 6 12 18 24 5 10 15 на захватке, 4 8 16 мин Скорость 1,6 1,3 2,6 3,5 1,6 1,3 2,6 3,5 (укладчика, м/ 2,7 2,0 3,0 6,0 2,7 2,0 4,0 5,0 мин, катка, км/ ч) Длина рабочей 7 14 21 28 6 12 18 захватки, м 12 24 36 48 8 16 32 40 Число проходов - 4 9 12 - 4 9 катка по одному - 4 6 12 - 4 8 следу Расход 40-50 40- асфальтобетона, 60-65 60- т/ч Продолжение таблицы 4.

Слои толщиной 3-4 см, при температуре воздуха и ос Наименование 23-25 12- показателей технологии строительства Каток Каток покрытия Укладчик Укладчик Укл легкий средний тяжелый легкий средний тяжелый База нормативной документации: www.complexdoc.ru Количество 1 1 1 1 1 1 1 машин в отряде Время работы 3 6 12 18 3 3 9 на захватке, 4 8 12 20 2 4 8 мин Скорость 2,7 2,0 4,0 6,0 4,5 4,0 5,0 4,0 (укладчика, м/ 2,7 2,0 4,5 5,0 4,5 3,3 6,5 5, мин, катка, км/ ч) Длина рабочей 6 12 24 36 11 11 33 55 захватки, м 8 16 24 40 7 14 28 Число проходов - 4 8 12 - 5 6 катка по одному - 4 9 10 - 4 8 следу Расход 30-40 50- асфальтобетона, т/ч Примечания:

1. Длина захваток и расход асфальтобетона с учетом снижения примерно на одну треть скорости укладчика из-за остановок и простоев.

2. Показатели технологии приведены для двух вариантов.

Изложенное позволяет дать некоторую оценку реальном гладковальцовым каткам с точки зрения влияния их параметров на качество уплотнения асфальтобетонных покрытий.

В 1978 г. Ленинградский филиал Союздорнии провел обследование наличного парка катков в дорожных организациях страны, которое показало, что основным уплотняющим средством База нормативной документации: www.complexdoc.ru при строительстве оснований и асфальтобетонных покрытий остается гладковальцовый каток статического действия.

В зависимости от массы эти катки распределяются следующим образом: 10 т и более - 33 %, 8-9 т - 65 %, 5 т и менее - 2 % общего парка гладковальцовых катков.

Для предварительного уплотнения покрытия сразу после прохода укладчика дорожники используют, как правило, катки ДУ-11А (Д-469А) и ДУ-50 массой 6-8 т, которые по силовому воздействию вальцов не могут начать укатку асфальтобетонной смеси при температуре выше 90-95°С (каток "тонет"). Нагретая на АБЗ до 140-160°С и доставленная к месту укладки при 120-130°С смесь вынужденно охлаждается в покрытии, тогда как именно при высокой температуре она легче и быстрее уплотняется.

Исправить это положение можно путем модернизации имеющихся или создания новых уплотняющих рабочих органов асфальтоукладчиков в целях повышения их уплотняющей способности и создания необходимой виброизоляции.

Возможность решения такой технической задачи доказывают испытания и опыт эксплуатации некоторых зарубежных машин, в том числе в Оренбургдорстрое асфальтоукладчика "Титан-410С" (ФРГ). Трамбующие и вибрационные брусья этого асфальтоукладчика при оптимальном режиме обеспечивают уплотнение асфальтобетона типа А и Б в покрытии до плотности 0,97-0,98 стандартной /4/.

Применение эффективного уплотняющего органа укладчика позволит отказаться от "услуг" легкого катка и вести укатку по схеме "укладчик - средний каток - тяжелый каток". При такой схеме появляется реальная возможность перераспределить общее отводимое по условию остывания смеси время на укладку и уплотнение покрытия следующим образом: укладчик - 25 %, средний каток - 25 %, тяжелый каток - 50 %, что облегчит и упростит организацию и технологию работ.

При плохо или совсем не работающих уплотняющих органах укладчика и наличии в составе отряда легкого катка это общее время распределяется в среднем так: укладчик - 10 %, легкий каток - 15 %, средний каток - 80 %. и тяжелый каток - 45 % (см.

табл. 3). Как показано выше, такое распределение времени ухудшает и затрудняет решение организационных и технологических задач производства работ.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Наиболее широко используются и хорошо зарекомендовали себя в дорожном строительстве катки ДУ-11А (Д-489А) и ДУ-50 массой 6-8 т;

ДУ-8А (Д-399А) и Д-549А массой 9-12 т;

ДУ-9А (Д-400А) и ДУ-49А массой 13-18 т. Однако недостаточное количество этих катков в дорожных организациях не позволяет составить полноценные отряды машин, ведущих укатку по схеме "укладчик легкий каток - средний каток - тяжелый каток". В среднем на асфальтоукладчиков имеется 300 катков массой 6-8 т, 76 - массой 9-12 т и только 23 катка массой 13-18 т. Естественно, укатка покрытия отрядами, "укороченными" за счет тяжелых трехвальцовых трехосных катков, сопровождается "недобором" необходимой плотности и ровности. Это еще один реальный резерв повышения качества строительства асфальтобетонных покрытий.

К сожалению, в наличном парке машин постепенно сокращается число катков ДУ-8А (Д-899А) вследствие их физического износа.

Промышленность еще несколько лет назад прекратила их производство, предложив совершенно неравноценную пока замену в виде трехвальцовых двухосных (по терминологии стандарта СЭВ - трехколесных) катков ДУ-48А. Выпуск двухвальцового двухосного ("тандем") катка ДУ-42А, по своим параметрам и конструкции более соответствующего основным производственно технологическим требованиям, намечен пока только в перспективе.

Вообще уместно отметить, что в составе парка гладковальцовых статических катков преобладают катки с формулой 23 (число осей, умноженное на число вальцов), причем катки "тандем" и "триплекс" 33 составляют пятую часть. В настоящее время на заводах Минстройдоркоммунмаша также изготавливаются главным образом катки 23, в то время как большинство катков за рубежом выпускаются двухосными двухвальцовыми (22).

У катков 23 ширина уплотнения больше в 1,5 раза, чем у катков 22, однако вследствие того, что их передний и задние вальцы идут не по одному уплотняемому следу, число проходов этих катков необходимо увеличивать в 2 раза по сравнению с катками 22, поэтому катки 23 менее технологичны, особенно в условиях ограниченного времени укатки. Кроме того, в силу, как правило, меньшего диаметра переднего вальца и малой ширины задних вальцов эти катки не всегда обеспечивают требуемые эксплуатационные показатели покрытия (плотность, ровность, водонепроницаемость поверхности).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru При анализе парка катков обнаружилось многообразие имеющихся их моделей и размеров вальцов. Только гладковальцовых катков статического действия оказалось моделей, катков на пневматических шинах - 3 и вибрационных самоходных - 5. Диаметры вальцов катков статического и вибрационного действия имеют 9 размеров: 800, 725, 800, 900, 1000, 1200, 1300, 1400 и 1800 мм. Ширина этих вальцов также имеет 9 размеров: 500, 525, 800, 850, 1000, 1200, 1250, 1300 и мм.

Изготовляемые сейчас заводами Минстройдоркоммунмаша и намеченные к выпуску в перспективе 8 моделей гладковальцовых статических и вибрационных катков по многообразию размеров вальцов немного уступают наличному парку (7 диаметров от 600 до 1600 мм и 8 различных значений ширины от 500 до 1300 мм) /2/.

Обоснованной необходимости в таком многообразии нет. Более того, даже максимальные размеры, например, ширина вальцов, плохо вписываются в технологические требования, в соответствии с которыми при полосе укладки покрытия 3,5-3,75 м предпочтительны катки типа "тандем" и "триплекс'' с шириной уплотнения 1800-2000 мм. Видимо, не случайно ширина вальцов некоторых выпускаемых в настоящее время зарубежных катков увеличена до 1700-2100 мм.

Не менее важным параметром катков является диаметр вальца.

С его уменьшением не только снижается площадь контакта вальца с поверхностью качения, что само по себе ухудшает механику уплотнения, но и растет сдвиг асфальтобетона, а вследствие этого ухудшается качество уплотнения. У вальца большого диаметра меньше сопротивление качению и колееобразование, повышается ровность уплотняемого покрытия, поэтому дорожники отдают предпочтение таким каткам.

Гладковальцовые катки в нашей стране изготавливаются в соответствии с ГОСТ 5576-74 "Катки дорожные самоходные с гладкими вальцами", который классифицирует катки по общей массе и удельному линейному давлению (нагрузка на валец, приходящаяся на единицу ширины вальца), т.е. здесь не учитывается диаметр вальца, который конструктор может назначить не всегда удачно.

Примером подобного неудачного соотношения нагрузки на валец и его диаметра может служить трехвальцовый двухосный каток ДУ-48А, который имеет значительные удельные линейные База нормативной документации: www.complexdoc.ru давления (5-7 МПа) и небольшие диаметр и ширину переднего вальца (10001000 мм).

Давления под передним вальцом этого катка, рассчитанные по формуле (1), чрезмерны и на 10-20 % превышают давления задних вальцов, вследствие чего при укатке асфальтобетона наблюдаются многочисленные сдвиги и трещины на покрытии.

Анализ параметров и качества работы отечественных гладковальцовых катков убеждает в том, что необходимо выработать более правильный показатель силового воздействия вальцов на уплотняемый асфальтобетон, чем удельное линейное давление, и пересмотреть ГОСТ 5576-74. В настоящее время это воздействие можно пока оценивать конструктивным показателем р (см. формулу 1), в котором радиус и длина вальца имеют равноценное влияние.

Все объективные данные говорят о том, что дорожникам необходимы гладковальцовые катки нового поколения, которые отвечали бы научно обоснованным производственно технологическим и конструктивным требованиям.

ЛИТЕРАТУРА 1. Бадалов В.В. и др. Влияние технологии и средств механизации на качество строительства асфальтобетонных дорожных покрытий.

Ленинградский ДНТП, Л., 1977.

2. Варганов С.А., Окунев В.И. Состояние и перспективы развития самоходных катков для уплотнения грунтов и дорожных покрытий.

- "Строительные и дорожные машины", 1977, № 3.

3. Костельов М.П., Сергеева Т.Н. Пути повышения качества уплотнения асфальтобетонных покрытий. - В сб. "Передовые методы в проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог". Ленинградский ДНТП. Л., 1977.

4. Марышев Б.С. и др. Уплотнение асфальтобетонных смесей асфальтоукладчиком. - "Автомобильные дороги", 1979, № 11.

5. Михайлов В.В. Строительство асфальтобетонных покрытий в СССР. - В сб. "Материалы работы симпозиума по структуре и структурообразованию в асфальтобетоне". М., 1968.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru 6. Сергеева Т.Н., Башкарев А.Я. К вопросу уплотнения асфальтобетонных смесей. - В сб. "Труды Союздорнии", вып. 84. М., 1878.

7. Якунин О.А., Горелышев Н.В. Исследование процесса охлаждения слоев асфальтобетонной смеси. - В сб. "Труды Союздорнии", вып. 61. М., 1972.

8. Forssblad L., Cessler S., Vibratory Asphalt Compaction. Dynapac, 1977.

ИССЛЕДОВАНИЕ УПЛОТНЯЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКОВ Э.Б. ОСТРОВСКИЙ, В.М. СЛЕПАЯ (Союздорнии) Одним из эффективных путей повышения темпов и качества устройства асфальтобетонных покрытий является применение высокопроизводительных широкозахватных асфальтоукладчиков с активными уплотняющими рабочими органами - трамбующим брусом и виброплитой.

При работе таких машин реально достижение степени уплотнения покрытий, близкой к стандартной, что позволяет сократить работу катков и одновременно повысить долговечность покрытий.

Первые опытные работы в этом направлении были выполнены с использованием зарубежных асфальтоукладчиков "Титан-410С", "Супер-1700" и SSF-5. В процессе проведения эксперимента была исследована уплотняемость асфальтобетонных смесей различного типа гранулометрии при изменяющихся режимах работы асфальтоукладчиков;

при этом варьировались число оборотов приводных валов рабочих органов и скорость перемещения.

Основной целью поставленного эксперимента являлось определение рациональных режимов работы асфальтоукладчиков для смеси каждого типа гранулометрии.

При проведении опытов осуществляли контроль за режимом работы асфальтоукладчиков в зависимости от скорости База нормативной документации: www.complexdoc.ru перемещения, частоты и амплитуды колебаний рабочих органов - трамбующего бруса и виброплиты: за составом, степенью уплотнения, температурой и толщиной укладываемого слоя асфальтобетонных смесей типов А, Б, В и Г (ГОСТ 9128-76 "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон.

Технические условия").

Удельный импульс и возмущающую силу рабочих органов асфальтоукладчиков определяли по паспортным данным и непосредственными замерами на самих асфальтоукладчиках.

Режим работы асфальтоукладчиков контролировали вибрографом, тахометром и секундомером, а степень уплотнения - в лаборатории по стандартной методике после отбора проб. Пробы отбирали с металлических листов, уложенных на основание до прохода асфальтоукладчика.

При проведении работы была принята методика, позволяющая исключать по возможности влияние ряда случайных и неслучайных факторов на результаты производственного эксперимента. Так, строго соблюдались заданные составы смесей, температурный режим и время перемешивания.

С целью сохранения однородности состава и температуры смеси пробы отбирали с участков длиной 10 м, соответствующих условиям распределения смеси, доставленной с одного самосвала КрАЗ-256;

на каждом участке длиной 2,5 м изменяли режим уплотнения.

Режим работы асфальтоукладчика осуществляли на четырех различных частотах вращения приводных валов виброплиты и трамбующего бруса, включая минимально и максимально возможные.

На основе паспортных данных и непосредственными замерами были определены характеристики уплотняющих рабочих органов асфальтоукладчиков (табл. 1).

Виброплиты исследуемых асфальтоукладчиков имеют одинаковые размеры. Амплитуда колебаний виброплиты "Титан-410С" значительно меньше, чем других асфальтоукладчиков, поэтому ее воздействие менее мощное;

однако увеличение мощности и интенсивности воздействия виброплиты на уплотняемую асфальтобетонную смесь не всегда приводит к увеличению степени уплотнения.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Таблица Частота вращения валов Амплитуда колебаний, мм привода об/мин Тип асфальтоукладчика трамбующего трамбующего виброплиты виброплиты бруса бруса Титан-410С 180-1440 1800-4200 5-7 0,3-0, Супер-1700 180-2400 900-2400 1-5 1,5-15, 55Р-5 180-240П 720-2400 1,5-4 1,5-15, Рабочие скорости асфальтоукладчиков регулируются в широких пределах переключением передач и изменением числа оборотов двигателя. " Титан-410С" имеет 11 рабочих скоростей от 0 до 13, м/мин.

Современные отечественные асфальтоукладчики близки по техническим характеристикам к лучшим зарубежным, их рабочие скорости достигают у ДС-94 13,07 м/мин, у ДС-113 18,07 м/мин.

Однако такие высокие рабочие скорости допустимы только при укладке асфальтобетонных смесей, но не при их уплотнении. При высоких рабочих скоростях недостаточно интенсивно воздействие асфальтоукладчика на уплотняемую асфальтобетонную смесь, которая по своим реологическим и вязко-упругим свойствам требует определенного времени воздействия и числа ударов по одному следу или определенной работы, отнесенной к единице уплотняемого объема асфальтобетонной смеси. Таким образом, достигнуть уплотнения асфальтобетонных смесей рабочими органами асфальтоукладчиков, как зарубежных, так и отечественных, за один проход возможно только при работе в оптимальном режиме.


В результате опытных работ были определены значения коэффициентов уплотнения асфальтобетонных смесей (типов А, Б, В и Г) при различных режимах работы трамбующего бруса и виброплиты и скорости перемещения асфальтоукладчика. По этим База нормативной документации: www.complexdoc.ru данным определяли наиболее рациональные режимы работы различных асфальтобетонных смесей.

Режимы укладки и уплотнения наилучшим образом согласовываются при укладке асфальтобетонной смеси типа А. Для этой смеси получен наивысший коэффициент уплотнения - 0, при скорости перемещения асфальтоукладчика 1 м/мин. Режимы работы трамбующего бруса соответствуют 720 об/мин, а виброплиты - 3000 ударов/мин, Дальнейшее увеличение интенсивности воздействия не привело к росту степени уплотнения, а наоборот, вызвало разуплотнение. Максимальный прирост плотности наблюдается при минимальной скорости укладки 1 и 2 м/мин.

Более интенсивное воздействие асфальтоукладчика на смесь требуется для асфальтобетонной смеси типа Б, для которой максимальная степень уплотнения 0,93 получена при скорости м/мин и режиме работы трамбующего бруса 1440 об/мин и виброплиты 4200 ударов/мин. Интенсивность роста степени уплотнения увеличивается с уменьшением скорости укладки и увеличением оборотов приводного вала трамбующего бруса.

Увеличение оборотов приводного вала виброплиты не всегда приводит к увеличению степени уплотнения.

При высокой скорости укладки (5 м/мин) увеличение интенсивности воздействия асфальтоукладчика на смеси типа А и Б не повышает степени уплотнения. Это можно объяснить снижением числа ударов по одному следу трамбующего бруса и виброплиты (см. рисунок).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Зависимость степени уплотнения асфальтобетонных смесей от режима работы уплотняющих органов при совместной работе трамбующего бруса и виброплиты со скоростью укладки:

а - 1 м/мин;

б - 2 м/мин: в - 3 м/мин;

г - 5 м/мин.

1 - степень уплотнения асфальтобетонной смеси типа А при различных режимах уплотнения;

2 - то же, для смеси типа Б;

3 - то же, для типа В;

4 - то же, для типа Г Для смесей всех типов характерно то, что с уменьшением скорости и увеличением интенсивности воздействия растет степень уплотнения, однако эта закономерность более четко прослеживается для смесей, содержащих до 50 % щебня.

Пластичные смеси в производственных условиях характеризуются меньшей уплотняемостью, а уменьшение скорости укатки ведет к частичному выдавливанию таких смесей из-под рабочих органов асфальтоукладчика.

Весьма невысокой оказалась степень уплотнения асфальтобетонной смеси типа Г на основе дробленого песка. Так, из рисунка видно, что при режиме 4200 ударов/мин виброплиты и 1440 об/мин трамбующего бруса коэффициент уплотнения при скоростях укладки 1 и 2 м/мин составлял 0,84;

3 м/мин - 0,80.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Таким образом, назначение режимов работы уплотняющих органов должно производиться с учетом скорости передвижения асфальтоукладчика и типа уплотняемой им смеси.

Проведенными опытами выявлены рациональные режимы уплотнения стандартных асфальтобетонных смесей (табл. 2).

Таблица Частота ударов, удары/ Удельный импульс, к Амплитуда, мм мин с Рабочая Тип скорость, Ку смеси виброплиты м/мин трамбующего Трамбующий Трамбующий Виброплита Виброп бруса брус брус А 720 Выше 3000 1 5,5 0,5 0,108 0, 0, 0, Б 1440 Выше 4200 1 5,0 0,5 0,098 0, Таким образом, проведенными экспериментами установлено, что повышение производительности и эффективности работ при устройстве асфальтобетонного покрытия, улучшение его качества и увеличение долговечности возможно, если правильно подобраны режимы работы асфальтоукладчика в зависимости от вида асфальтобетонной смеси.

Степень уплотнения асфальтобетонных смесей при работе высокопроизводительных машин в значительной мере определяется их гранулометрическим составом.

Наиболее существенное влияние режима работы асфальтоукладчика на уплотняемость проявляется на смесях типов А и Б, по сравнению с ними смеси типов В, Г и Д отличаются значительно меньшей уплотняемостью.

При укладке и уплотнении многощебенистых асфальтобетонных смесей типов А и Б возможно уменьшение числа уплотняющих катков.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПЛОТНОСТИ МАЛОЩЕБЕНИСТОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА В ЦЕЛЯХ ЭКОНОМИИ БИТУМА И.В. ФИЛИППОВ, М.П. КОСТЕЛЬОВ (Ленинградский филиал Союздорнии) В Ленинградском филиале Союздорнии были проведены исследования с целью снизить содержание битума в составе малощебенистого асфальтобетона типа В без ухудшения его качества путем повышения плотности минерального остова.

Задачу решали оптимизацией соотношения щебня, песка и минерального порошка и интенсификацией процесса уплотнения асфальтобетона.

В целях повышения плотности минерального остова асфальтобетона состав смеси минеральных материалов подобран по следующему принципу: содержание щебня приближается к нижней граничной кривой гранулометрического состава, рекомендованного ГОСТ 9128-78 "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия", а минерального порошка - к верхней.

Принятый для исследования асфальтобетон состоял из 80 % гранитного щебня, 12 % известнякового порошка и 58 % природного песка. При стандартном режиме формования образцов пористость минерального остова такого асфальтобетона не превышала 16 % при оптимальном содержании битума 5,0-5,6 %.

Следовательно, только путем оптимизации гранулометрического состава получено существенное увеличение плотности малощебенистого асфальтобетона и снижение содержания битума по сравнению с нормами, предусмотренными ГОСТ 9128-76. При интенсификации процесса уплотнения пористость минерального остова асфальтобетона уменьшается дополнительно на 1-1,5 %.

В целях интенсификации процесса уплотнения лабораторных образцов асфальтобетона был принят следующий режим их формования: половину навески асфальтобетонной смеси засыпали в пресс-форму, трамбовали 60 ударами стального стержня диаметром 20 мм и длиной 250 мм, затем засыпали вторую База нормативной документации: www.complexdoc.ru половину навески и снова трамбовали. Образцы продолжали формовать по стандартной методике.

Одна из главных задач исследований заключалась в изучении свойств асфальтобетона с повышенной плотностью и в определении условий, при которых он обладает максимальной работоспособностью. Принятые дозировки битума позволили в широких пределах регулировать остаточную пористость асфальтобетона. Результаты стандартных испытаний приведены в таблице. Усиленный режим формования образцов обеспечил высокую плотность асфальтобетона: пористость минерального остова при всех дозировках битума оказалась значительно ниже нормативной и не превышала 15 %. По-видимому, достигнутая плотность минерального остова близка к предельно возможной.

Этим и обусловлено уменьшенное по сравнению с нормами содержание битума в асфальтобетонной смеси даже при остаточной пористости асфальтобетона ниже нормативной.

Результаты испытаний показали, что максимальная плотность минерального остова получена при определенном содержании битума в составе смеси. С увеличением содержания битума остаточная пористость асфальтобетона постоянно уменьшается, в результате чего улучшается его водостойкость, что особенно эффективно при длительном водонасыщении. В то же время приведенные результаты стандартных испытаний не позволяют достаточно объективно оценить влияние содержания битума или, что то же самое, влияние остаточной пористости на работоспособность асфальтобетона, уплотненного до предельно возможной плотности. Поэтому дополнительно определены прочность при сдвиге и растяжение при изгибе, деформативность при отрицательной температуре, модуль упругости, усталостная долговечность, термостабильность асфальтобетона.

Особенно существенное влияние оказывает остаточная пористость на усталостную долговечность, под которой подразумевается число повторных нагружений образца асфальтобетона, необходимое для его разрушения. Образцы балочки испытывали на растяжение при изгибе, частота приложения нагрузки составила 30 циклов в минуту, время действия нагрузки в одном цикле - 0,5 с, напряжение - 1,5 МПа.

Результаты испытаний приведены на рисунке. Они показывают, что максимальной усталостной долговечности соответствует определенное значение остаточной пористости.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Остаточная пористость асфальтобетона оказывает значительное влияние на работоспособность покрытия. Так, изменение остаточной пористости всего лишь на 1 % как в ту, так и в другую сторону ведет к уменьшению усталостной долговечности в 2 раза.

Таблица Значения показателей в зависимости от содержания битума, % массы Наименование показателей 4,9 5,2 5,6 5, Пористость минерального остова, % 14,8 14,5 14,4 14, объема Остаточная пористость, % объема 3,7 2,6 1,6 1, Заполнение битумом пор 74,5 82,0 89,0 90, минерального остова, % Объемная масса асфальтобетона, г/ 2,39 2,41 2,42 2, см Водонасыщение, % объема 2,8 1,4 0,7 0, Набухание, % объема 0,1 0,1 0 Предел прочности при сжатии, МПа, при температуре, °С 20 4,2 4,2 3,7 3, 50 1,2 1,4 1,4 1, База нормативной документации: www.complexdoc.ru Коэффициент водостойкости 0,94 0,96 1,00 1, После длительного водонасыщения:

коэффициент водостойкости 0,73 0,96 0,96 1, водонасыщение, % объема 4,6 2,4 1,4 1, набухание, % объема 0,8 0,3 0 0, Проведенные испытания показали, что свойства асфальтобетона с повышенной плотностью существенно зависят от содержания битума в составе смеси. С увеличением содержания битума уменьшается остаточная пористость асфальтобетона, что сопровождается улучшением водостойкости, деформативности при отрицательных температурах и, что особенно важно, увеличением стабильности свойств асфальтобетона. Такие показатели, как прочность при сжатии, сдвиге, растяжении при изгибе, усталостная долговечность, модуль упругости имеют максимальные значения при определенном содержании битума.


Оптимальным сочетанием комплекса показателей свойств, характеризующих работоспособность покрытий, обладает асфальтобетон, уплотненный до максимально возможной плотности, при заполнении битумом 80-90 % пор минерального остова.

Зависимость усталостной долговечности асфальтобетона от остаточной пористости База нормативной документации: www.complexdoc.ru Для практического использования могут быть рекомендованы следующие параметры структуры и требования к свойствам асфальтобетона типа В, обладающего повышенной работоспособностью:

Пористость минерального остова, % объема, не более Заполнение битумом пор минерального остова, % объема 75- Остаточная пористость, % объема 2,0-3, Водонасыщение, % объема, не более 2, Набухание, % объема, не более 0, Коэффициент водостойкости, не менее 0, Коэффициент водостойкости при длительном водонасыщении, не 0, менее Указанные показатели свойств относятся к образцам асфальтобетона, сформованным по стандартной методики. При более интенсивном уплотнении снизятся остаточная пористость и водонасыщение и увеличится степень заполнения битумом пор минерального остова.

Рекомендуемые требования обеспечиваются при содержании в асфальтобетоне типа В 30-35 % щебня и 10-14 % минерального порошка. При этом оптимальное количество битума в асфальтобетоне меньше рекомендованного стандартом и составляет 5,5-6 %.

Эксперименты показали, что высокая работоспособность асфальтобетона типа В может быть реализована лишь при высокой степени его уплотнения, полученной в лабораторных условиях.

Задачей опытных работ в тресте "Латавтодормост" было качественно уплотнить асфальтобетон в покрытии до степени База нормативной документации: www.complexdoc.ru уплотнения не менее единицы, в то время как достаточной нормой является 0,98.

Следует заметить, что эта задача является частью более общей проблемы повышения качества уплотнения асфальтобетонных покрытий, решению которой сейчас уделяется большое внимание во многих странах.

На результаты уплотнения асфальтобетонного покрытия влияет целый ряд факторов: свойства асфальтобетонной смеси, состояние (плотность, прочность и жесткость) земляного полотна и основания, тип, параметры катков и затраченная ими работа, организация и технология работы, погодно-климатические условия строительства покрытия и др.

Смеси с уменьшенным содержанием битума и увеличенным количеством минерального порошка по своим технологическим показателям, в том числе по уплотняемости в реальных условиях строительства, несколько отличаются от стандартных. При прочих равных условиях такие смеси обладают повышенной вязкостью, имеют большое сопротивление сжатию и сдвигу.

Как известно, по мере уплотнения и остывания горячей асфальтобетонной смеси ее свойства изменяются: растет предел прочности при сжатии и сдвиге, уменьшается способность к деформированию, особенно значительно влияние фактора температуры. Так, в слое мелкозернистой смеси с Ку = 0,920, при остывании от 140 до 80°С предел прочности при сжатии возрастает в 2,8-3 раза, а модуль деформации - в 6-6,3 раза. В то же время изменение коэффициента уплотнения с 0,94 до 0,99 (при температуре 100°С) вызывает рост прочности слоя всего лишь в 1,6-1,7 раза.

При подборе уплотняющей техники в опытном строительстве и при назначении технологии и организации ее работы учитывались все факторы, влияющие на уплотняемость смеси. Прежде всего необходимо было увеличить общую затрачиваемую на уплотнение работу катков, увеличивая число проходов на 30-40 %, и выполнять эту работу при более высокой температуре смеси (при увеличении на 20-30°С).

Параметры имеющихся в дорожных организациях и выпускаемых промышленностью гладковальцовых катков не позволяют использовать их при температуре смеси выше 95-100°С, в то время как наилучшее уплотнение возможно достигнуть при База нормативной документации: www.complexdoc.ru температуре 100-140°С. Реализовать благоприятные условия для уплотнения смеси при повышенной температуре можно путем применения высокоэффективных вибрационных и вибротрамбующих брусьев укладчика или легких катков. К сожалению, уплотняющие органы отечественных укладчиков обеспечивают низкое качество уплотнения (не более 0,90);

возникающие при их работе значительная вибрация и сотрясения передаются укладчику и оператору, поэтому в большинстве случаев они снимаются с машины. Нет также возможности использовать на стройках легкие катки, поскольку они сняты с производства.

Катки на пневматических шинах хотя и способны уплотнять асфальтобетонную смесь при более высокой температуре, но предварительная укатка ими затруднена из-за отсутствия системы регулирования давления воздуха в шинах. К тому же эти катки, как показала практика, дают значительно лучшие результаты, если смесь предварительно уплотнена, т.е. их выгоднее использовать в качестве средних катков.

ДСР-3 треста "Латавтодормост" и Ленинградским филиалом Союздорнии было построено 8 опытных участков асфальтобетонного покрытия общей длиной около 800 м, толщиной 4-5 см из смеси типа В, отличающихся температурой смеси в начале укатки и различным сочетанием используемых катков.

В смеси содержалось от 27 до 35 % щебня фракции 5-15 мм, 10,5-11 % минерального порошка и 6,4 % битума марки БНД 90/ 130. Смесь укладывали в покрытие укладчиками ДС-1 (Д-150Б) и ДС-126;

уплотняли гладко-вальцовыми катками ДУ-8 (Д-399), ДУ- (Д-400), ДУ-49 и самоходным катком на пневматических шинах конструкции треста "Латавтодормост" и Ленинградского филиала Союздорнии, масса и другие параметры которого, аналогичны, параметрам катка ДУ-81 (Д-627).

На опытных участках наилучшие результаты получены в случае предварительного их уплотнения 2-4 проходами двухвальцового катка ДУ-8 массой около 8 т (без балласта) при температуре смеси около 115-120°С (при увеличении числа проходов на поверхности образуются наплывы и трещины). После этого покрытие уплотняли 14-18 проходами по одному следу катка на пневматических шинах, причем следы на покрытии колес этого катка закатывал каток ДУ-8.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Окончательную укатку и отделку покрытия выполнял трехвальцовый каток ДУ-9 или ДУ-49 за 8-10 проходов по одному следу.

В качестве контрольного служил участок покрытия, уплотнявшийся по широко используемой технологии - сначала средним катком ДУ-8 (10-12 проходов), а затем тяжелым ДУ-8 или ДУ-49 (8-10 проходов), причем укатку начинали при температуре смеси не выше 95-100°С.

Лабораторное испытание 27 кернов показало, что на опытных участках асфальтобетон имел Ку = 0,991,0 (водонасыщение 2, %;

остаточная пористость 3,9 %), а на контрольном участке соответственно 0,97 (5,1;

6 %).

Таким образом, в результате лабораторных исследований и опытного строительства доказана возможность и целесообразность повышения плотности асфальтобетона типа В за счет оптимизации гранулометрического состава минерального материала и интенсификации процесса уплотнения. Повышение плотности асфальтобетона положительно влияет практически на все его показатели, в том числе на усталостную долговечность и работоспособность, и позволяет на 10-15 % снизить содержание битума в асфальтобетоне.

Опытные работы подтвердили также возможность повышения качества уплотнения, асфальтобетона имеющимися катками путем более правильного подбора их силового воздействия на слой покрытия, некоторого увеличения обшей работы катков и использования более высокого интервала температур смеси.

ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ ОСНОВАНИЙ НА УПЛОТНЯЕМОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СЛОЕВ А.О. САЛЛЬ, И.П. ШУЛЬГИНСКИЙ (Ленинградский филиал Союздорнии) Уплотняемость и долговечность асфальтобетонных слоев в процессе эксплуатации зависят от вида и величины напряжений, возникающих при воздействии уплотняющих и эксплуатационных База нормативной документации: www.complexdoc.ru нагрузок. Наибольшую опасность представляют растягивающие напряжения, которые препятствуют уплотнению материалов и могут быть причиной трещинообразования в процессе эксплуатации дороги. Напряжения в асфальтобетонном слое, кратковременно нагружаемом катком или автомобилем, с достаточной точностью определяются из решения задачи теории упругости о деформировании вертикальной нагрузкой слоистого полупространства. Для того, чтобы при укатке в асфальтобетонных слоях не возникли растягивающие напряжения, а при эксплуатации они не превосходили бы допустимых значений, нижележащие слои основания и земляного полотна должны иметь определенные параметры жесткости и толщины. Эти параметры устанавливаются в результате теоретических и экспериментальных исследований.

Определим условия, исключающие растягивающие напряжения в асфальтобетонном слое при его укатке. Для этого представим дорожную конструкцию в виде двухслойной полупространственной системы. Растягивающие напряжения не возникнут в том случае, если у подстилающего полупространства (основание плюс, земляное полотно) модуль упругости будет не менее, чем у укатываемого асфальтобетонного слоя. По данным штамповых испытаний, расчетный кратковременный модуль упругости асфальтобетона при температуре укатки от 60 до 100°С изменяется в пределах от 100 до 250 МПа и зависит, главным образом, от упруго-деформационных, свойств минеральной составляющей (большие значения модуля упругости имеют крупнозернистые смеси и смеси из каменных материалов осадочных пород). Такими же должны быть параметры общей жесткости оснований. Этот вывод подтверждается натурными наблюдениями.

При испытании слой из высокопористого асфальтобетона толщиной 25 см укладывали на основания из пылеватого суглинка с влажностью 0,75-0,9 предела теку -чести, из легкой супеси, грунтощебня, щебня и материалов, обработанных цементом, имеющих различную жесткость. Общий модуль упругости материалов подстилающих слоев, установленный по "Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа" ВСН 48- (М., "Транспорт", 1973) путем измерения упругих прогибов под колесом автомобиля, изменялся в широких пределах: от 20 до МПа. Кратковременный модуль упругости асфальтобетона при температуре 60-100°С по данным лабораторных штамповых испытаний составил 150 МПа.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Асфальтобетонные смеси уплотняли тяжелыми катками на пневматических шинах и гладковальцовыми катками. Плотность укатанных слоев проверяли путем испытания кернов, которые разделяли по высоте на 4-5 частей. Уплотняемость асфальтобетона характеризовалась коэффициентом уплотнения Ку, который определяли отношением фактической плотности в керне к плотности, полученной при стандартном уплотнении для образцов переформованных по ГОСТ 12801-77 "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Методы испытаний".

Результаты испытаний представлены на рис. 1.

Рис. 1. Распределение плотности асфальтобетона, уложенного одним слоем, при модуле упругости основания, МПа: 1-25;

2-90;

3- Как видно из рис. 1, плотность асфальтобетона по толщине слоя оказалась неодинаковой. Наибольшая плотность в середине укатанного слоя обусловлена благоприятными условиями уплотнения вследствие более длительного сохранения высоких температур /1/. В нижней части укатанного слоя плотность значительно меньше, что можно объяснить отрицательным влиянием возникающих при укатке растягивающих напряжений.

Требования к плотности нижней части асфальтобетонной дорожной одежды увеличенной толщины можно снизить ввиду более благоприятных условий ее работы на сдвиг от действия эксплуатационных транспортных нагрузок. Однако эта часть асфальтобетонного слоя при сопротивлении его изгибу более ответственна, поэтому требования по плотности к ней должны быть достаточно высокие (Ку 0,97).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru В верхней части укатанного слоя плотность материала меньше, чем в середине слоя. Это можно объяснить не только менее благоприятными условиями сохранения здесь температуры, но и особенностями напряженного состояния материала слоя. Здесь действуют максимальные горизонтальные сжимающие напряжения, по величине соизмеримые, а иногда даже и превосходящие вертикальное давление на слой. Влияние этих напряжений на процесс уплотнения может быть отрицательным;

если под их действием в горизонтальном направлении возникают остаточные деформации (превзойден предел прочности), то после разгрузки это приводит к локальному разуплотнению материала в том же направлении и даже к образованию поверхностных трещин.

Экспериментально установлено, что плотность нижней части асфальтобетонного слоя уменьшается с понижением жесткости подстилающих слоев;

это подтверждает отрицательное влияние растягивающих напряжений, возрастающих с увеличением отношения модулей упругости верхнего и нижнего слоев двухслойной системы. Допускаемая степень уплотнения асфальтобетона, соответствующая Ку = 0,97, достигается при модуле упругости подстилающего основания более 150 МПа (см.

рис. 1), т.е. при выполнении требования, исходящего из теоретического анализа напряжений.

Если исходить из этого требования, то укладка асфальтобетона непосредственно на связные грунты или неплотные пески земляного полотна не допускается. Что же касается земляного полотна из плотных и достаточно жестких гравийных смесей, гравелистых песков, дресвы и др., то это в практике дорожного строительства встречается редко. Поэтому большое практическое значение имеет анализ напряжений в асфальтобетонном слое, укладываемом на слоистое основание.

В первом приближении дорожную конструкцию целесообразно представить в виде трехслойной полупространственной модели:

верхний слой - из асфальтобетона, промежуточный - основание из каменных (или обработанных вяжущими) материалов и нижний земляное полотно.

В целях упрощения рассматриваемой задачи, т.е. сведения ее к определению напряжений в двухслойной конструкции, промежуточный и нижний слои трехслойной дорожной конструкции удобно оценивать характеристикой "общей жесткости". Однако при известном способе замены двухслойной конструкции однородным полупространством, эквивалентным ей База нормативной документации: www.complexdoc.ru по упругому прогибу в центре нагружения (ВСН 46-72), не учитывается различие в кривизне деформируемых поверхностей для таких эквивалентных конструкций, а также влияние совместной работы верхнего и промежуточного слоев в горизонтальном направлении. Это приводит в расчетах к занижению влияния промежуточного слоя на напряжения, возникающие при изгибе в верхнем слое.

Роль промежуточного слоя существенно возрастает при оценке напряженного состояния трехслойной конструкции со слоями, имеющими прочное сцепление. Например, если для пакета из верхнего и промежуточного слоев применить техническую теорию упругости изгиба двухслойных плит /4/, то растягивающие напряжения в верхнем слое будут отсутствовать при условии размещения нейтральной поверхности изгиба в промежуточном слое. Это условие аналитически можно записать в виде (1) где Е1, Е2 - модуль упругости верхнего и промежуточного слоев;

Е2 Е h1, h2 - толщина верхнего и промежуточного слоев.

Эта формула позволяет рассчитать требуемые показатели толщины и жесткости промежуточного асфальтобетонного слоя из условия обеспечения нормального уплотнения верхнего асфальтобетонного слоя.

Теоретические выводы о существенном влиянии промежуточного слоя на возникающие напряжения в трехслойной конструкции согласуются с натурными наблюдениями.

Асфальтобетонную смесь укладывали на грунт и уплотняли отдельными слоями толщиной 8-12 см. Плотность первого слоя оказалась недостаточной (Кy = 0,87), а плотность второго слоя - удовлетворительной (Ку 0,97) даже при модуле упругости База нормативной документации: www.complexdoc.ru земляного полотна 40 МПа (рис. 2). Это подтверждает самостоятельную значимость промежуточного слоя в обеспечении нормальных условий уплотнения асфальтобетона.

Рис. 2. Влияние жесткости основания на плотность асфальтобетона при послойном уплотнении: 1,2,3 - соответственно нижний, средний и верхний слои асфальтобетона Опыт пятилетней эксплуатации дорожных конструкций показал, что при Кy нижнего слоя не менее 0,92 в результате доуплотнения этого слоя просадок не происходит. Этот показатель может быть принят за контрольный.

Требование к параметрам промежуточного слоя должно не заменять, а дополнять требование к "общей жесткости" слоистого основания. Если первое условие как было показано, исходит из недопущения горизонтальных растягивающих напряжений, то второе необходимо для ограничения горизонтальных сжимающих напряжений в верхней части уплотняемого слоя. При оценке значимости этих требований следует принимать во внимание, что они необходимы лишь для укладки нижних асфальтобетонных слоев (см. рис. 2), т.е. для слоя основания, в котором значительно важнее обеспечить плотность и монолитность нижней части.

Поэтому при сохранении требований формулы (1) требования к "общей жесткости" слоистого основания могут быть понижены.

Формула (1) достаточно точна лишь при близких значениях Е и Е2, что характерно в условиях уплотнения горячего материала.

Однако применительно к условиям эксплуатации в весенний период, когда при температуре покрытия от 0 до + 5°С модуль упругости пористого и высокопористого асфальтобетона изменяется от 1000 до 4000 МПа, отношение - Е1/Е2 может оказаться столь большим, что изгиб верхнего слоя будет База нормативной документации: www.complexdoc.ru обусловлен вертикальными деформациями сжатия промежуточного слоя;

это приведет к появлению растягивающих напряжений даже при выполнении условия (1). В этом случае формула (1) ориентировочно устанавливает параметры конструкций, для которых растягивающие напряжения в верхнем слое не зависят от жесткости нижнего слоя.

Отсутствие зависимости растягивающего напряжения в верхнем слое от модуля упругости нижнего слоя трехслойной системы прослеживается для ряда конструкций и при расчете напряжений по точному решению теории упругости /2/. С учетом этих данных и формулы (1) зависимость между параметрами слоев таких конструкций можно представить в виде (2) где m = 2 - по техническому решению теории упругости;

m = 1,65 - по точному решению теории упругости.

Общая закономерность указывает на то, что в конструкции всегда можно выделить активную зону, влияющую на значение расчетного растягивающего напряжения, а ниже этой зоны размещаются слои, включая земляное полотно, жесткость которых не отражается на значении этого напряжения.

Эти данные подтверждают правомерность ранее предложенного принципа назначения толщины асфальтобетонных слоев в зависимости от жесткости промежуточных слоев основания /3/.

Большое влияние жесткости основания на создание требуемых условий уплотнения и эксплуатации асфальтобетонных слоев требует контроля этого свойства перед укладкой слоев. Контроль жесткости послойны ми штамповыми испытаниями /3/ трудоемок и требует специального оборудования, - проще контролировать плотность, а жесткость оценивать по корреляционной База нормативной документации: www.complexdoc.ru зависимости, связывающей эти характеристики. Так, между модулем упругости и остаточной пустотностью (%) для слоев из неукрепленных материалов (щебень, гравий, песок и др.) имеется приближенная зависимость Е =0,7п2 - 51п + 960 при 8 % п 40 %, (3) где п - остаточная пустотность слоя, %.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.