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 | 2 ||

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

-- [ Страница 3 ] --

Если модуль упругости слоя окажется менее расчетного значения (1), следует провести дополнительные мероприятия по повышению его жесткости: доуплотнение, формирование под движением автомобилей, укрепление вяжущим, укладка дополнительного слоя и т.д.

ЛИТЕРАТУРА 1. Андрейченко Ю.Я., Владимиров В.Н., Шульгинский И.П. Опыт устройства покрытия из битумоминеральных смесей толщиной до 25 см за один рабочий проход укладчика. - В сб. "Труды Союздорнии". вып. 84. М., 1975.

2. Булавко А.Г. Напряжения и деформации многослойных упруго-изотропных систем при осесимметричной нагрузке. - В сб.

"Труды Союздорнии", вып. 8. М., "Транспорт", 1986.

3. Салль А.О. Строительство щебеночных оснований из местных каменных материалов. Изд-во ЛДНТП. Л., 1979.

4. Салль А.О. До методу розрахунку дорожнiх одягiв як тонких шаруватих плит несиметричноi будови. В сб. "Автомобiльнi дороги i дорожнэ будiвнiцтво", вып. 15. Киiв, "Будiвельник", 1974.

ИССЛЕДОВАНИЕ УПЛОТНЯЕМОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ НА ДРОБЛЕНОМ ПЕСКЕ И.В. ФИЛИППОВ (Ленинградский филиал Союздорнии) В последние годы при устройстве усовершенствованных покрытий автомобильных дорог широкое применение получили База нормативной документации: www.complexdoc.ru асфальтобетонные смеси на основе дробленого песка, который является отходом при производстве щебня. Наряду с определенными преимуществами такой асфальтобетон обладает существенным недостатком - увеличенным расходом битума на 30-40 % по сравнению с другими видами асфальтобетона, что обусловлено неудовлетворительной его уплотняемостью.

Значительная часть, зерен минерального материала имеет остроугольную форму, что затрудняет их сближение и наиболее компактное расположение в процессе уплотнения и повышает пористость минерального остова, которая у такого асфальтобетона выше, чем у асфальтобетонов других видов.

Наблюдения за состоянием покрытия и литературные данные свидетельствуют о преобладании усталостных разрушений асфальтобетона над другими видами деформаций и разрушений в условиях возрастающих нагрузок на дорогу, обусловленных значительным увеличением интенсивности движения автомобилей и их грузоподъемности. Способность асфальтобетона сопротивляться воздействию многократно повторяющихся нагрузок зависит от его плотности и в значительной степени от пористости минерального остова.

Были проведены исследования с целью изучить возможность снижения расхода битума и увеличения работоспособности асфальтобетона типа Г путем улучшения его уплотняемости и уменьшения пористости минерального остова путем оптимизации гранулометрического состава минеральной части асфальтобетона и интенсификации процесса уплотнения.

Исследования выполнены в лабораторных условиях. Асфальтобетонные смеси приготавливали из дробленого гранитного песка, разделенного предварительно на фракции, известнякового минерального порошка и битума марки БНП 90/130. Гранулометрические составы смесей, представляющих интерес для данных исследований, приведены в табл. Таблица Содержание зерен минерального материала, %, мельче, мм Номер смеси 2,5 1,25 0,83 0,315 0,14 0, База нормативной документации: www.complexdoc.ru 1 83 87 50 35 23 2 100 68 45 28 18 11 3 100 88 45 32 23 17 Стандартный метод уплотнения лабораторных образцов асфальтобетона (ГОСТ 12801-77 "Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Методы испытаний") не позволяет достичь максимально возможной плотности минерального остова. Поэтому для формования образцов асфальтобетона применяли следующую методику: половину навески смеси, нагретой до заданной температуры, засыпали в нагретую пресс-форму, трамбовали 40 ударами стального стержня диаметром 20 мм и длиной 250 мм, затем засыпали вторую половину навески смеси и снова трамбовали, после чего образец подвергали стандартному уплотнению. В результате испытаний установлено, что при указанном выше режиме формования образцов пористость минерального остова по сравнению со стандартным методом уплотнения снижается приблизительно на 1 %. Результаты испытаний асфальтобетона, уплотнённого таким методом, приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, максимальную плотность имеет смесь 3 при значительном снижении содержания в ней битума по сравнению со смесями 1 и 2. Следовательно, оптимизация гранулометрического состава позволяет улучшить уплотняемость асфальтобетона и снизить содержание в нем битума. Исследована также возможность улучшения уплотняемости заменой части дробленого песка природным. Так, смеси 3,а и 3,б имеют такой же гранулометрический состав, что и смесь 3 (см. табл. 1), но в смеси 3,а частицы имеют размеры мельче 0,63 мм, а в смеси 3,б частицы мельче 1,25 мм заменены природным песком. Такая замена обеспечила дополнительное увеличение плотности минерального остова, что позволило дополнительно снизить содержание битума в смеси.

Образцы из смеси 3 характеризуются повышенной водостойкостью при длительном водонасыщении. Следовательно, оптимизация гранулометрического состава позволяет не только повысить плотность асфальтобетона и снизить содержание в нем битума, но и улучшить его качество.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru На примере смеси 2 прослеживается влияние режима формования образцов на показатели свойств асфальтобетона.

Интенсификация процесса уплотнения увеличивает плотность асфальтобетона по сравнению со стандартной повышается его прочность при 50°С и водостойкость.

С целью оценить работоспособность асфальтобетона исследованы его усталостные свойства, для чего испытывали образцы-балочки на растяжение при изгибе повторными нагружениями. Частота приложения нагрузки - 30 циклов в минуту, продолжительность действия нагрузки в течение каждого цикла - 0,22 с, величина растягивающего напряжения - 1,6 МПа.

В процессе испытания образцы находились в воде с температурой 10°С, куда их помещали за час до начала испытаний. Под воздействием многократно повторяющихся нагружений образцы разрушались.

Количество циклов нагружений, которое выдерживает образец до начала разрушения, принято называть усталостной долговечностью. Усталостная долговечность по сравнению с другими свойствами в наиболее полной степени характеризует работоспособность асфальтобетона в покрытии.

Таблица Пористость Режим Содержание Остаточная Номер минерального Плотность, Водонасыщение, Набух формования битума, % пористость, г/см смеси остова, % % объема % об образцов массы % объема объема 1 Усиленный 8,0 20,9 3,9 2,300 2,3 База нормативной документации: www.complexdoc.ru То же 8,5 21,1 3,0 2,308 1,0 2 Усиленный 7,7 20,2 3,7 2,311 2,9 То же 8,2 20,2 2,6 2,321 1,6 Стандартный 7,7 21,2 4,9 2,281 4,5 То же 8,2 21,2 3,8 2,293 3,2 3,а Усиленный 7,1 18,4 2,7 2,361 1,7 То же 7,а 18,7 2,0 2,361 0,8 3,б Усиленный 7,0 17,8 2,2 2,373 0, Стандартный 7,0 18,2 2,8 2,360 1, На рис. 1 показана зависимость усталостной долговечности асфальтобетона от степени его уплотнения при оптимальном содержании битума. Из графика видно, что при изменении степени уплотнения от 0,98 до 1 усталостная долговечность увеличивается на 70 %. Следовательно, целесообразно увеличивать плотность покрытия сверх нормативной в целях увеличения его долговечности и не допускать плотности ниже нормативной.

Особенно опасно недоуплотнение при содержании битума ниже оптимального. Так, асфальтобетон из смеси 3,б с содержанием битума 6,6 % обладает значительно более низкой усталостной долговечностью, а при изменении степени уплотнения от 0,98 до 0,97 усталостная долговечность снизилась в 4 раза и составила всего лишь 150 циклов нагружений.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 1. Зависимость усталостной долговечности асфальтобетона от степени его уплотнения На рис. 2 показана зависимость усталостной долговечности асфальтобетона от содержания в нем битума при различной пористости минерального остова. Из графика рис. 2 следует, что с увеличением содержания битума при постоянной пористости минерального остова усталостная долговечность увеличивается. В то же время при одной и той же дозировке битума с уменьшением пористости минерального остова усталостная долговечность также увеличивается. Однако при этом достигается различная минимально возможная пористость минерального остова и соответствующая ей максимальная усталостная долговечность. На графике рис. 2 область максимально возможных значений усталостной долговечности, соответствующая достигнутой минимально возможной пористости минерального остова при различных дозировках битума, ограничена сплошной жирной линией. Минимальная пористость остова и максимальная усталостная долговечность получены у асфальтобетона с оптимальным содержанием битума. Следовательно, усталостная долговечность может служить надежным критерием при подборе оптимального количества битума.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 2. Зависимость усталостной долговечности асфальтобетона от содержания в нем битума при различной пористости минерального остова. Цифры на кривых - пористость минерального остова, % Приведенные на рис. 1 и 2 зависимости показывают, что в целях увеличения работоспособности покрытий надо стремиться к увеличению плотности асфальтобетона и степени его уплотнения, поэтому одна из важнейших задач дорожного машиностроения заключается в совершенствовании уплотняющих средств и технологии уплотнения.

ДЕФОРМИРОВАНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОННОГО СЛОЯ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ ПОД ЖЕСТКИМ ВАЛЬЦОМ КАТКА Т.И. СЕРГЕЕВА (ЛПИ им. М.И. Калинина) В процессе уплотнения асфальтобетонных слоев происходит, увеличение их прочности, что обусловлено повышением плотности смеси и понижением ее температуры. Для обеспечения качественного уплотнения на заключительных этапах укатки используют тяжелые катки, что ведет к увеличению давлений на слой и сопровождается ростом контактных напряжений под вальцом катка, которые на определенном этапе могут превысить предел прочности уплотняемого материала. В результате в слое База нормативной документации: www.complexdoc.ru образуется сеть микротрещин, вызывающих в дальнейшем разрушение дорожного покрытия.

Оптимальным считается каток, который обеспечивает максимальное давление на асфальтобетонный слой, не создавая напряжений, превышающих его прочность. Для определения наиболее рациональных параметров катка необходимо получить решение соответствующей контактной задачи, в которой учитывается деформация не только слоя покрытия, но и его основания.

Расчетные схемы для использования процесса уплотнения слоев асфальтобетонной смеси в большей степени соответствуют начальному периоду, когда уплотнение происходит наиболее интенсивно. На заключительных этапах укатки смеси прирост остаточных деформаций вследствие уменьшения объема материала заметно уменьшается, в это время асфальтобетонная смесь имеет высокую плотность, близкую к максимальной, ее температура снижена по сравнению с первоначальной. Как показала практика, именно в этот период отмечается, появление трещин на поверхности уплотняемого слоя. Поэтому представляется необходимым рассмотреть напряженное состояние асфальтобетонного слоя под вальцом катка, приняв расчетную схему, соответствующую физико-механическим свойствам материала на заключительном этапе его уплотнения.

В конце уплотнения применяют, как правило, катки с металлическими вальцами, которые можно считать абсолютно жесткими. Поскольку ширина вальцов более чем на порядок превышает толщину уплотняемого слоя, допустимо рассматривать плоское деформированное состояние системы.

Расчетная схема для теоретического исследования процесса деформирования асфальтобетонного слоя при заключительных проходах катка с жесткими вальцами приведена на рис. 1, где приняты следующие обозначения:

- радиус вальца катка;

База нормативной документации: www.complexdoc.ru p - вертикальная нагрузка на валец, приведенная к единице его ширины;

q(x) - давление под вальцом катка;

s(x) - давление асфальтобетонного слоя на основание;

Da - вертикальные перемещения асфальтобетонного слоя на границе его контакта с вальцом катка;

va - вертикальные перемещения частиц на поверхности асфальтобетонного слоя;

vo - вертикальные перемещения частиц на верхней границе основания.

в - половина ширины зоны контакта асфальтобетонного слоя с вальцом;

На - толщина асфальтобетонного слоя.

Рис. 1. Расчетная схема для теоретического исследования процесса деформирования асфальтобетонного слоя при заключительных проходах катка:

1 - валец;

2 - асфальтобетонный слой;

3 - щебеночное основание Ранее было установлено /2/, что при уплотнении асфальтобетонной смеси в слое вертикальные перемещения частиц по толщине слоя распределяются по линейному закону, а горизонтальные практически равны нулю. В соответствии с этим выводом вертикальные перемещения частиц в слое на упругом основании могут быть выражены следующей формулой:

База нормативной документации: www.complexdoc.ru v(х,у) = va(х)y1(у) + vо(х)y2(у) (1) где va(х) и vо(х) - обобщенные вертикальные перемещения частиц в асфальтобетонном слое и в основании;

y1(у) и y2(у) - функции распределения вертикальных перемещений.

При 0 у На В соответствии с этим напряжения на границе раздела двух сред описываются формулой /1/:

(2) Из уравнения кривой линии на поверхности асфальтобетонного слоя (рис. 1) можно записать.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru (3) С учетом этих равенств уравнение равновесия для сжимаемого слоя, находящегося на упругом основании /1/, примет вид:

(4) где Ea, ua - соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона асфальтобетонной смеси.

Если предположить, что деформация основания может быть выражена с помощью модели Винклера, тогда из формулы (2) можно записать База нормативной документации: www.complexdoc.ru (5) откуда после ряда преобразований следует где Из условия равновесия вертикальных сил получаем равенство (6) Согласно полученному ранее решению /1, 2/, База нормативной документации: www.complexdoc.ru (7) где После подстановки формулы (4) в (7), ряда преобразований и совместного решения с выражением (6) можно получить формулу для определения ширины пятна контакта вальцов 2в:

(8) Из выражения (6) получим (9) Определив с помощью ЭВМ величины d и Dа, можно затем рассчитать максимальные нормальные и касательные напряжения под вальцом катка /1, 2/.

Используя выражение (8), на ЭВМ "Наири-2" были проведены расчеты и изучена зависимость размера пятyа контакта вальцов отечественных дорожных катков от модуля деформации База нормативной документации: www.complexdoc.ru асфальтобетонной смеси. Полученные зависимости в виде графиков приведены на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость ширины пятна контакта вальцов от модуля деформации асфальтобетонной смеси:

1 - Дв = 1600 мм, Р = 85 кг/см2;

2 - то же, 1600 мм, 24 кг/см2;

3 – 1300 мм, 42 кг/см2;

4 – 1300 мм, 21 кг/см2;

1000 мм, 30 кг/см2;

5 – 900 мм, 23 кг/см2;

6 – 800 мм, 16 кг/см Подробный анализ результатов аналитических исследований позволил сделать следующие выводы.

Толщина уплотняемого слоя оказывает существенное влияние на величину нормальных напряжений в слое: чем больше толщина слоя, тем меньше величина нормальных напряжений. С увеличением модуля деформации асфальтобетонной смеси это влияние становится очевиднее.

Касательные напряжения и ширина зоны контакта вальца с уплотняемым слоем от толщины слоя зависят незначительно, причем с увеличением модуля деформации асфальтобетонной смеси влияние толщины слоя на нее уменьшается.

С увеличением модуля деформации смеси для всех моделей катков увеличение касательных напряжений происходит более интенсивно, чем нормальных.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru В исследованном диапазоне модулей деформации жесткость основания не оказывает заметного влияния на деформацию и напряженное состояние асфальтобетонного слоя, поэтому в целях упрощения инженерных расчетов можно считать основание абсолютно жестким.

ЛИТЕРАТУРА 1. Власов В.З., Леонтьев Н.Н. Балки, плиты и оболочки на упругом основании. М., Физматгиз, 1960.

2. Сергеева Т.Н. Воздействие жесткого вальца на уплотняемый слой асфальтобетонной смеси. - В сб. "Строительные и дорожные машины". Изд-во ЛИИ. Ярославль, 1978.

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ УКЛАДКИ НА УПЛОТНЯЕМОСТЬ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ П.И. КСОВРЕЛИ (Грузоргдорнии) Плотность асфальтобетонного покрытия, укладываемого асфальтоукладчиком, определяется соотношением плотности смеси под передней кромкой выглаживающей плиты и величиной деформации смеси под ней. Необходимость исследования этого вопроса возникла в связи с изучением устойчивости процесса "плавания" выглаживающей плиты, обеспечивающей ровность получаемого покрытия, и ее зависимости от факторов, определяющих ход процесса.

Устойчивость выглаживающей плиты в процессе "плавания" обеспечивается равновесием сил, действующих со стороны выглаживающей плиты с вибратором и трамбующим брусом N, и со стороны уплотняемой смеси R (рис. 1). Уплотняющее усилие N зависит от режима работы уплотняющих рабочих органов асфальтоукладчика, а подъемная сила R определяется соответствием угла атаки выглаживающей плиты и уплотняемости смеси под ней.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Рис. 1. Распределение напряжений под выглаживающей плитой За счет возвышения передней кромки выглаживающей плиты над задней происходит деформация (уплотнение) смеси под ней от некоторой плотности g смеси, попадающей под переднюю кромку плиты, до g*, получаемой под задней кромкой плиты после ее прохода. Причем, как показали исследования /1-4/, плотность g* устроенного покрытия зависит от скорости движения асфальтоукладчика, режима работы его рабочих органов, толщины укладываемого слоя, температуры смеси и ее состава. Однако до настоящего времени не рассматривался процесс уплотнения, происходящий до попадания смеси под выглаживающую плиту.

Как известно /1, 4/, подъемная сила R, равная уплотняющему усилию N, распределяется в виде напряжений s вдоль подошвы плиты по экспоненциальному закону (см. рис. 1). Напряжения s увеличиваются с увеличением деформации смеси вдоль подошвы плиты. Чем меньше плотность смеси, попадающей под переднюю кромку плиты, тем больше она будет деформироваться под плитой под действием распределенной нагрузки, и значит, тем больше будет угол атаки выглаживающей плиты.

Таким образом, от плотности смеси, попадающей под переднюю кромку выглаживающей плиты, зависит ее угол атаки, а от постоянства этой плотности - ее устойчивость в процессе "плавания".

На основе многократных опытов установлено /2/, что плотность неуплотненной асфальтобетонной смеси характеризуется большими расхождениями ее значений обусловленных температурой смеси, средствами ее распределения, толщиной укладываемого слоя и т.п.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Как показали натурные наблюдения, плотность асфальтобетонной смеси, попавшей в шнековую камеру, сначала определяется работой шнеков, производящих разрыхляющее действие: чем больше скорость вращения шнеков и дольше их воздействие на смесь, тем больше и эффект разрыхления. При этом плотность асфальтобетонной смеси вдоль шнеков неравномерна. В промежутке между шнеком и отражательным щитом происходит некоторое оседание, самоуплотнение асфальтобетонной смеси, и в результате значения ее плотности вдоль отражательного шита выравниваются. Уплотнение происходит под действием собственной массы смеси, и поэтому чем больше толщина смеси в шнековой камере, тем больше должна быть плотность смеси, попадающей под выглаживающую плиту. С учетом реологических свойств асфальтобетонной смеси можно заключить, что получаемая плотность зависит также от времени самоуплотнения, т.е. от скорости асфальтоукладчика.

В случае работы трамбующего бруса и вибраторов выглаживающей плиты, или одного из них, вибрация от отражательного щита и трамбующего бруса или от передней кромки выглаживающей плиты передается асфальтобетонной смеси, находящейся в этой области. В результате происходит тиксотропное разжижение битумных пленок и уменьшение их вязкости, что способствует увеличению плотности смеси и выравниванию значений плотности вдоль шнековой камеры под передней кромкой трамбующего бруса или виброплиты. Процессы, происходящие в шнековой камере до поступления асфальтобетонной смеси под выглаживающую плиту, зависят также от температуры смеси и ее состава.

Таким образом, плотность асфальтобетонной смеси, попадающей под переднюю кромку плиты, так же, как и плотность уложенного слоя покрытия, зависит от температуры и состава смеси, скорости асфальтоукладчика, режима работы его рабочих органов, от толщины смеси в шнековой камере.

Изменение какого-либо из перечисленных факторов, определяющих ход процесса, должно вызвать изменение плотности смеси под передней кромкой плиты и уложенного покрытия, что должно повлиять на устойчивость выглаживающей плиты в процессе "плавания".

Исчерпывающими характеристиками, которые можно определить экспериментально и которые позволят проанализировать процессы уплотнения, происходящие в База нормативной документации: www.complexdoc.ru шнековой камере и под уплотняющими рабочими органам и асфальтоукладчика, служат: плотность уложенного слоя покрытия g* и показатель e, представляющий собой отношение толщины слоя h под передней кромкой выглаживающей плиты до уплотнения к толщине слоя h*, получаемой после его уплотнения под задней кромкой плиты в том же сечении:

Показатель e, характеризующий уплотняемость асфальтобетонной смеси под выглаживающей плитой, назовем коэффициентом осадки укладываемого слоя. Допуская, что под выглаживающей плитой асфальтобетонная смесь не перемещается в горизонтальной плоскости, поскольку угол трения между подошвой плиты и смесью в 1,5 раза меньше внутреннего угла трения смеси, e можно определить через плотность смеси под передней g и задней g* кромками плиты по формуле На основе экспериментов, проведенных в натурных условиях на асфальтоукладчике "Super-204" с использованием асфальтобетонной мелкозернистой смеси типа Б, была найдена зависимость e от исследуемых факторов.

Данные экспериментов показали, что e практически не изменяется с увеличением температуры смеси выше 120°С, поскольку при такой температуре уплотняемость асфальтобетонной смеси остается почти постоянной /2/. При изменении скорости асфальтоукладчика от 1,7 до 4,8 м/мин также не наблюдалось изменения e, несмотря на то, что плотность уложенного асфальтобетона изменялась существенно /3/. Это База нормативной документации: www.complexdoc.ru объясняется тем, что с изменением скорости асфальтоукладчика изменяется как g*, так и g, а их отношение e остается неизменным.

Результаты экспериментов выявили существенную зависимость e от толщины укладываемого слоя покрытия h* или, что то же самое, величины абсолютной деформации смеси под выглаживающей плитой (h - h*) от h* при различных режимах работы уплотняющих рабочих органов асфальтоукладчика (рис. 2).

Рис. 2. Влияние режима работы уплотняющих рабочих органов асфальтоукладчика и толщины укладываемого слоя покрытия h* на уплотняемость смеси под выглаживающей плитой e (а) и h - h* (б):

1 - включены трамбующий брус и вибраторы выглаживающей плиты;

2 - включен вибратор выглаживающей плиты;

3 - включен трамбующий брус;

4 - выключены трамбующий брус и вибраторы выглаживающей плиты На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

Область изменения e от h* зависит от режима работы уплотняющих рабочих органов асфальтоукладчиков (см. рис. 2,а).

Согласно исследованиям /1, 4/, эпюры распределения нормальных напряжений s вдоль подошвы плиты и в глубь укладываемого слоя покрытия, определяющие величину деформации асфальтобетонной смеси подчиняются экспоненциальному закону (см. рис. 1). Однако, поскольку по толщине уплотняемого слоя покрытия напряжения распределены неравномерно, то и величина деформации также не будет одинакова и должна убывать по глубине слоя. Следовательно, с увеличением толщины укладываемого слоя покрытия абсолютная деформация (h - h*) увеличивается не пропорционально ей, а в убывающем порядке (см. рис. 2,б), причем область изменения (h - h*), а значит e, с База нормативной документации: www.complexdoc.ru изменением h* должна зависеть от воздействия уплотняющих рабочих органов, поскольку от режима их работы зависит глубина проникания напряжений, способных уплотнить смесь. Это является косвенным подтверждением уменьшения по глубине плотности уложенного, но не уплотненного катками покрытия.

При укладке покрытия выглаживающей плитой с выключенными вибраторами и трамбующим брусом (см. рис. 2,б, кривая 4), когда под ее переднюю кромку попадает рыхлая асфальтобетонная смесь, деформации смеси (h - h*) растут при увеличении толщины слоя только до 80 мм. Это указывает на то, что нормальные напряжения, при которых происходит уплотнение смеси, при таком режиме проникают только на толщину 80 мм.

При укладке покрытия выглаживающей плитой с включенными вибраторами и трамбующим брусом, или одним из них (см. рис. 2,б, кривые 1,2,3), деформации растут во всем исследуемом диапазоне изменения толщины укладываемого слоя покрытия - от 30 до мм, т.е. уплотняющее воздействие рабочих органов асфальтоукладчика при этих режимах проникает на всю глубину укладываемого слоя покрытия. Следовательно, лучшая уплотняющая нагрузка наблюдается при совместной работе трамбующего бруса и вибраторов выглаживающей плиты (см. рис.

2, кривая 1).

Величина абсолютной деформации смеси (h - h*) больше при укладке выглаживающей плитой с выключенными вибраторами и трамбующим брусом (см. рис. 2,б, кривая 4), поскольку при этом режиме работы плотность под выглаживающей плитой повышается на большую величину, чем при других режимах, за счет того, что под ее передней кромкой смесь более рыхлая. Так, при укладке смеси выглаживающей плитой с выключенным и вибраторами и трамбующим брусом плотность под ее передней и задней кромками была равна соответственно 1,64 и 2,07 г/см (плотность повысилась на 0,43 г/см3), а при укладке смеси плитой с включенными вибраторами и трамбующим брусом она была равна соответственно 1,84 и 2,14 г/см3 (плотность повысилась на 0,3 г/ см3).

Величина абсолютной деформации смеси (h - h*) при укладке покрытия плитой с включенными вибраторами (см. рис. 2, кривая 2) больше, чем при укладке плитой с включенным трамбующим брусом или при их совместной работе, поскольку в первом случае основное уплотнение приходится именно на выглаживающую плиту с включенными вибраторами.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru ЛИТЕРАТУРА 1. Гвоздарев В.А., Скворцов Л.Б. О распределении давления под выглаживающей плитой асфальтоукладчика при укладке смесей без вибрации. - В сб. "Труды ВНИИстройдормаша", вып. 66. М., 1974.

2. Лобзова К.Я. Исследование уплотняемости горячих асфальтобетонных смесей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1972.

3. Марышев Б.С. и др. Уплотнение асфальтобетонных смесей асфальтоукладчиками. –"Автомобильные дороги", 1979, № 11.

4. Маслов А.Г. Исследование параметров вибрационного оборудования для уплотнения асфальтобетонных смесей.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Харьков, 1973.

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЕДОМЫХ И ВЕДУЩИХ ВАЛЬЦОВ КАТКА С УПЛОТНЯЕМЫМ МАТЕРИАЛОМ С.В. СТАРКОВ (ЛПИ им. М.И. Калинина ) Взаимодействие вальцов катка с уплотняемым материалом слоя исследовали с помощью скоростной киносъемки. В вертикальной плоскости, параллельной направлению движения катка, на торец слоя краской наносилась квадратная сетка с размером ячеек 1010 мм, на некотором расстоянии от торца слоя устанавливалась неподвижная прозрачная рамка с аналогичной сеткой. При движении вальцов катка сетка, нанесенная на уплотняемый материал, деформировалась, а характер смещения частиц во времени фиксировался на кинопленке.

Обработка кинограмм позволила вскрыть те процессы, которые имеют место при наезде вальцов катка на рассматриваемые точки, расположенные в непосредственной близости от поверхности слоя.

Проход ведомого вальца через рассматриваемую точку может быть разделен на следующие стадии (см. рисунок):

База нормативной документации: www.complexdoc.ru а) образовавшаяся в результате горизонтальных сдвигов волна материала, которая перемешается перед вальцом катка, находится в непосредственной близости от рассматриваемой точки А, но не достигла ее;

б) волна достигла рассматриваемой точки и последняя находится на ее гребне. При этом толщина слоя под гребнем волны оказывается максимальной, т.е. h1 = hmax h0, где h0 -начальная толщина слоя. Одновременно происходит горизонтальное смещение точки в направлении движения вальца на величину а1;

в) точка оказывается непосредственно под вальцом. Величина горизонтального смешения увеличилась, т.е. а2 а1, а толщина слоя значительно снизилась: h2 h0, где h2 = hmin;

г) валец удалился на такое расстояние, при котором он не оказывает влияния на рассматриваемую точку, а обратимые деформации слоя успели восстановиться. Здесь а3 а2, h3 h2, но h3 h0.

Движение ведущего вальца аналогично ведомому до того момента, когда валец наезжает на наблюдаемую точку, затем направление движения точки меняется на противоположное.

Процесс прохождения ведомого вальца над точкой слоя При проведении экспериментальных работ выделялись так называемые "наблюдаемые точки", множество которых составляет уплотняемый слой. Поскольку при движении валец оказывает силовое воздействие на все частицы смеси, т.е. на весь слой уплотняемого материала, то очевидно, что перед вальцом в любой момент его движения наблюдается волна. Эта волна будет двигаться впереди вальца до тех пор, пока материал, находящийся База нормативной документации: www.complexdoc.ru в объеме этой волны, не уплотнится настолько, чтобы выдержать силу тяжести взаимодействующего с ней вальца. После этого валец перекатывается через волну, оставляя после себя неровность.

Далее процесс волнообразования повторяется.

С целью выявить факторы, влияющие на высоту волны перед вальцом, были проведены испытания серийные катков на строительных участках г.Ленинграда. В экспериментальных работах использовались катки ДУ-10А, ДУ-47, ДУ-50;


в качестве уплотняемого материала применялась горячая асфальтобетонная смесь марки Г.

Такой выбор катков и уплотняемого материала позволил в процессе экспериментальных работ широко варьировать как значения диаметров вальцов (от 610 до 1300 мм), так и температуру слоя в начале укатки (от 120 до 85°С). Смесь укладывали слоем толщиной 6 см асфальтоукладчиком Д-153Д.

Анализ кинограмм позволил установить следующее. Высота волны и горизонтальные перемещения частиц смеси достигают максимальных значений при первых проходах катка. В процессе укатки высота волны постепенно снижается и при достижении смесью какой -то определенной плотности и сдвигоустойчивости практически исчезает. Для катка ДУ-10А, имеющего наименьший диаметр вальцов из всех серийно выпускаемых катков, высота волны при первом проходе составляла 8-10 мм при температуре слоя 120°С. Горизонтальные перемещения частиц слоя в этот же период находились в пределах 20-25 мм.

Зависимость средней величины относительной высоты волны и относительных горизонтальных перемещений частиц от температуры слоя показывает, что при высокой температуре смеси наибольшую опасность с точки зрения возникновения неровностей представляют ведомые вальцы катков.

Опыты, проведенные с вальцами разных диаметров при одной и той же температуре смеси, позволили установить, что высота волны и горизонтальные перемещения частиц слоя с увеличением диаметра вальцов снижаются. Так, для вальца диаметром 1000 мм высота волны не превышала 7 мм, а для вальца диаметром 1300 мм – 4 мм.

В результате проведенных исследований установлено, что вальцы катков, используемых на начальной стадии уплотнения асфальтобетонных покрытий, должны иметь возможно большие База нормативной документации: www.complexdoc.ru диаметры. Анализ параметров существующих типов гладковальцовых катков позволил создать новую технологическую схему уплотнения. Особенностью этой схемы является то, что трехосный каток ДУ-9В выравнивает дорожное покрытие сразу вслед за катком на пневматических шинах*. При этом слой асфальтобетона, имея высокую температуру, обладает достаточной деформативной способностью, что ускоряет процесс выравнивания покрытия. Далее происходит уплотнение уже выровненной поверхности.

* Шестопалов А.А., Старков СВ. Пути улучшения ровности асфальтобетонных покрытий в процессе строительства. "Автомобильные дороги", 1079, № 11.

Результаты экспериментальных работ показали, что правильный выбор параметров катков для уплотнения асфальтобетонных смесей позволяет свести к минимуму волны, образующиеся перед вальцами катка, и значительно повысить окончательную ровность дорожного покрытия.

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ ВЕДОМОГО ВАЛЬЦА НА СДВИГ АСФАЛЬТОБЕТОНА ПРИ ПОВОРОТАХ И РЕВЕРСИРОВАНИИ Е.М. ВЕСЕЛОВ (Союздорнии), В.И. ОКУНЕВ, Л.X. БЕРКОВСКИИ (Рыбинский завод дорожных машин) В настоящее время конструкция весомых вальцов моторных катков статического действия применяется в разрезном варианте, когда правая и левая половины вальца вращаются независимо друг от друга. Такая конструкция ведомого вальца имеет ряд преимуществ: упрощается управление и поворот;

повышается маневренность;

улучшаются условия уплотнения в зоне поворота и реверсирования за счет эффекта дифференциации скорости половин вальца. Все это привело к сокращению производства катков с неразрезными вальцами.

Однако изготовление неразрезных вальцов в некоторых случаях целесообразно: они проще в изготовлении, монтаже, эксплуатации и по конструкции. Например, при замене разрезной конструкции неразрезной число подшипников уменьшается вдвое, жесткость вальца при этом повышается с одновременным уменьшением диаметра оси вальца, доступ к подшипникам улучшается, отпадает База нормативной документации: www.complexdoc.ru необходимость выдерживания зазора между половинами вальца.

Производство ведомых разрезных вальцов можно сократить вдвое с заменой их неразрезными и высвободить при этом производственные площади и мощности.

В ряде случаев возможно также применение конструкции ведомого неразрезного вальца при укатке асфальтобетонного слоя:

при возросшей специализации катков, поэтапной укатке тяжелыми и легкими катками, финишных операциях;

при доставке катков на место работы трейлерами, что сокращает число поворотов и износ вальца;

при установке на неразрезных вальцах вибровозбудителей;

при установке на катках приборов и систем адаптации, а также комбинированных, подъемных и дополнительных рабочих органов.

Применение неразрезного вальца сдерживается из-за повышенного сдвигообразования асфальтобетона при укатке. Так, условия сдвига определили конструкцию механического и гидравлического поворотного рулевого устройства, диаметр и ширину ведомого вальца, а также его массу и разрезной вариант конструкции. В последние годы отмечено, что величина сдвига не соответствует возросшим требованиям к качеству уплотнения, связанным с ростом грузоподъемности, скорости и интенсивности транспортного потока. Например, допустимая высота неровностей уменьшилась с 5-10 до 1,2 мм. Поэтому применение неразрезной конструкции потребовало, исследований в области волно-, трещинообразования и влияния сдвига слоя асфальтобетона на плотность в условиях, экстремальных и нормальных режимов сдвигообразования. Их анализ показал, что возросшие требования к величине сдвига привели к созданию сдвигоустойчивых материалов, более эластичных гидромеханических и гидрообъемных трансмиссий, применению пневматических шин с автоматическим регулированием давления, оптимальному диаметру и оптимальному удельному давлению ведомого вальца, устраняющих бульдозерный эффект при реверсе, юзе, блокировке, повороте, прямом ходе. Сдвиг определил и конструкцию трехосных катков, предназначенных для раскатывания волн укатки.


Сопротивление сдвигу передается на руль в виде рулевого усилия через ведомый валец. Это рулевое усилие является индикаторным и показывает, что с ростом рулевого усилия каток может стать неуправляемым, что и привело к созданию различных типов приводов управления катков и т.д. Таким образом, в дорожном строительстве обрабатываются оптимальные конструкции уплотняющей техники в целях уменьшения нормального сдвига при прямом ходе /1, 2, 3/.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Существует несколько видов сдвига асфальтобетона в зависимости от влияния вальца: сдвиг нормальный при прямом ходе, участвующий в раскатывании материала, и дополнительный, возникающий в условиях нестационарного динамического процесса укатки. Кроме того, есть сдвиг относительный от идентичных точек разрезного и неразрезного вальцов при одинаковых режимах укатки и сдвиг абсолютный, указывающий на размах колебаний величин сдвига. Деформации сдвига измеряются как смещение относительно неподвижного слоя асфальтобетона в пределах до 50 мм.

В 1974-1976 гг. было проведено исследование в целях оценки качества укатки покрытия неразрезным ведомым вальцом перед началом изготовления этих вальцов Рыбинским заводом дорожных машин. Экспериментальные работы проводили в грунтовом канале Союздорнии на специализированном стендовом оборудовании, допускающем установку ведомых вальцов различных типоразмеров по диаметру, ширине, массе. Стенд был установлен на тяговой тележке, обеспечивающей продольное перемещение вальца со скоростью поступательного движения V до 1 км/ч, скоростью поворота вальца в плане Vп до 10 км/ч. Кроме того, он был оснащен нагружающим устройством, позволяющим получить линейную нагрузку до 2000 Н/см. Поворотное рычажное устройство стенда давало возможность делать разворот вальца на угол поворота aпов до 90° как при поступательном движении вальца, так и при вращательном движении на месте с одновременным динамометрическим замером сопротивления повороту и с записью осциллографом скорости V, Vп и скорости вращения вальца w (с-1).

В качестве контрольного исследовали разрезной валец, из которого путем заклинивания двух половин получали неразрезной.

Производилась укатка крупнозернистого асфальтобетона с начальной температурой 160°С.

Испытания показали, что при укатке неразрезным вальцом по сравнению с разрезным возникает большой дополнительный сдвиг от неоднородностей покрытия на ширине 1,3 м при прямом ходе, реверсе, юзе, блокировке;

от роста aпов в плане до 45°;

от жесткости асфальтобетона. Установлено, что дополнительный сдвиг является главным отличительным фактором в работе двух вальцов. Усилия поворота по ГОСТ 5576-74 для механического рулевого привода составляют не больше 60 Н, тогда как на практике достигали 300Н. Для оценки работы вальцов имеет значение тот факт, что дополнительный сдвиг по величине значительно превосходит нормальный, поэтому он в основном и подвергался анализу.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Установлено, что нормальный сдвиг, как правило, возникает при качении прямого хода вальца с оптимальной скоростью. Резкое увеличение скорости прямого хода, например, при реверсе, приводит к дополнительному сдвигу. Точно также и при повороте на нормальный сдвиг качения накладывается дополнительный сдвиг поворота и увода. Все виды дополнительного сдвига относятся к сдвигу скольжения.

Механизм возникновения сдвига и работы вальцов подчиняется законам трения. В работе вальцов обоих конструкций существуют критические точки и зоны генерирования максимального сдвига, пределы и порядок смешения различных видов трения (см.

рисунок). Остаточному сдвигу на стадии текучести материала предшествует волна упруго-вязкого сдвига: математически сдвигообразование описывается уравнениями энергетического состояния системы "машина-уплотняемый материал" по типу реверса, верными для всех режимов. Так, поворот неразрезного вальца происходит одновременно двумя способами: одна половина тормозится, другая разгоняется. Поворот разрезного вальца происходит таким же образом, но поскольку его половины вращаются независимо друг от друга, происходит меньший сдвиг асфальтобетонного слоя от вальца. Составляющие суммарного сдвига при повороте возникают независимо от своего привода, а при реверсе они вызывают дополнительный расход топлива.

Значения сдвига суммируются в фазе и противофазе.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Схема эпюр сдвига и скоростей в зависимости от угла поворота вальцов: 1,2 - неразрезной и разрезной ведомые вальцы, прямой ход tск 0;

3,4 - промежуточное положение, нормальный сдвиг;

5, - дополнительный сдвиг, начало блокировки неразрезного вальца;

7,8 - блокировка обоих вальцов, w = 0;

9,10 - неразрезной валец блокирован, разрезной вращается в обратную сторону На рисунке даны эпюры сдвига разрезного и неразрезного вальцов при V, Vn, w в развитии процесса поворота при непрерывном изменении aпов в плане от 0 до 45°. Знаками "+" и "-" обозначены соответственно фазы сдвига и направления скоростей.

Учитывая полученные при анализе соотношения неразрезного и разрезного вальцов теоретической ширины Вн/Вр = 2;

дополнительного сдвига по площади эпюр Фн/Фр = 2;

сопротивлений сдвигу, передающихся на руль, Рн/Рр = 2;

дополнительного расхода топлива при образовании дополнительного сдвига от неразрезного вальца и от разрезного в соотношении 2;

при достижении оптимума сдвига при повороте и соотношении скоростей V/Vn = 2 при прочих равных условиях можно установить зависимость относительных сдвигов исследуемых вальцов как tн = 2tр.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Сдвиг по своей структуре сложен и представляет сумму сдвигов, соответствующих градиенту изменения трения качения fкач от 0, до 0,03 для начала и конца укатки и трения скольжения fск - от 0, до 0,15 соответственно. Абсолютный сдвиг выражается следующей формулой:

где - соответственно сдвиг качения, скольжения, увода, прямого хода, дополнительный и поворота.

Из векторного треугольника, стороны которого равны коэффициентам трения /2/, по теореме синусов вытекает соотношение tсум = (1 - 14)tкач при aпов = 45°, fск max = 0,3 и fкач min = 0,03.

Из уравнения пучка прямых выводится влияние V и Vn на теоретическую ширину неразрезного вальца. Проведенные исследования показали, что в момент блокировки при w = имеются критические точки поворота вальца, которые при V = 2,6 км/ч и Vn =1,5;

2,5;

4,0 км/ч соответственно определяют теоретическую ширину неразрезного вальца Вн (мм):

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Вн = 3,45/К, где 3,45 - постоянная величина /2/;

К - коэффициент пропорциональности, К = 0,0023, 0,00385;

0,0059.

Эта зависимость отражает требование V Vn для нормального сдвигообразования при повороте, или, что то же самое, Вн Вр.

Все перечисленное позволяет сделать следующие выводы.

Конструкция неразрезного вальца не уступает в отдельных случаях разрезной конструкции ведомого вальца моторных катков статического действия по качеству уплотнения укаткой. Благодаря простоте конструкции изготовление неразрезного вальца экономически целесообразно.

Условиями качественного уплотнения неразрезными ведомыми вальцами являются качественное предварительное разравнивание и уплотнение, небольшое количество поворотов при уплотнении, использование вальца на финишных операциях с ограниченной маневренностью и универсальностью.

Оптимальный диапазон работы неразрезного ведомого вальца узок и ограничен углом поворота aпов 12°.

Этому соответствуют установленные в процессе исследования зависимости между сдвигообразованием, геометрией и режимами уплотнения укаткой с применением неразрезной конструкции.

ЛИТЕРАТУРА 1. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. М., "Высшая школа", 1978.

2. Веселов Е.М. Исследование ведомых вальцов самоходных катков статического действия с гладкими вальцами с целью создания неразрезного ведомого вальца. Изд-во РЗДМ. Москва Рыбинск, 1978.

3. Работа автомобильной шины. Под ред. В.И. Кнороза. М., "Транспорт", 1976.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru КИНЕМАТИКА ДВИЖЕНИЯ КАТКА ПРИ РЕВЕРСИРОВАНИИ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА РОВНОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ Л.И. ЛИНЕЙЦЕВА (ЛПИ им. М.И. Калинина ) Как показали наблюдения, в процессе укатки асфальтобетонных покрытий в местах реверсирования катков, всегда появляются местные неровности, которые зачастую превышают допустимые нормы. Их появление обусловлено вертикальными и горизонтальными силами, действующими на поверхности контакта вальца и уплотняемого материала.

Горизонтальные силы имеют инерционную природу, поэтому для оценки этих местных деформаций поверхности и разработки рекомендаций по их снижению необхо …………………………………………………………………………… муфты и интенсивное торможение катка, скорость уменьшается, а отрицательное ускорение возрастает тем значительнее, чем интенсивнее торможение.

Доля времени свободного качения для разных катков составила 0,15-0,85 общего времени замедления. Время свободного качения определяется быстротой срабатывания механизма включения муфты реверса на обратный ход и реакцией оператора при механическом приводе.

В точке С буксование муфты продолжается и потому ведомые диски остаются неподвижными, скорость катка становится равной нулю, а отрицательное ускорение резко снижается до нулевого значения (точка d). В точке е начинается движение катка в обратном направлении, при этом ускорение резко повышается до максимальной величины (точка f). Буксование муфты реверса прекращается, ускорение резко снижается и вскоре достигает некоторой величины (точка т), которая может быть принята за постоянную. Происходит окончательный разгон катка, его скорость стабилизируется, а ускорение принимает нулевое значение. Отношение времени движении при буксующей муфте к общему времени разгона составляет 0,20-0,85.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru Основными факторами, влияющими на кинематические параметры процесса реверсирования, являются тип и конструкция трансмиссии. В зависимости от этих факторов максимальное замедление при торможении катка, которое в основном и влияет на образование неровностей, может находиться в пределах от 0,2g до 0,45g (g - ускорение силы тяжести).

Была установлена связь между горизонтальными силами, которые возникают при торможении катка, и величиной неровностей. Последняя имеет вид волны и характеризуется впадиной и гребнем. Гребень образуется вследствие действия горизонтальных сил, развивающихся при торможении.

Установлено, что в начале обратного движения, несмотря на значительные ускорения, а следовательно, и горизонтальные силы, высота гребня практически не изменяется. Проведенные исследования позволили установить различие воздействия ведомых и ведущих вальцов катка. К началу реверсирования перед ведомыми вальцами волна смеси больше, чем перед ведущими.

При плавном реверсировании деформации сдвига от воздействия ведущих и ведомых вальцов почти одинаковые. Однако при резком реверсировании сдвиг смеси от воздействия ведущих вальцов значительно больше, чем от ведомых.

В итоге установлены допустимые максимальные значения горизонтальных сил при торможении, при которых значения высоты гребня волны после закатки последующими проходами не выходят за допустимые пределы. Эти горизонтальные силы должны быть не больше 150 Н/см в начале укатки, когда температура смеси близка к 120°С, и не больше 250-300 Н/см в конце уплотнения, когда температура смеси снижается до 75-80°С.

На основе этих данных, с учетом того, что максимальные ускорения при замедлении движения катка могут достигать 0,45g, и зная параметры катков, всегда можно легко установить допустимость их применения на отдельных этапах укатки.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 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.