CC BY
97
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
деревья данного древостоя, и линиями, исходящими из точки крепления манипулятора и проходящими через точки пересечения передней поперечной и продольных осей опорного контура. На размеры и конфигурацию обеих зон оказывают влияние параметры древостоя, определяемые его таксационными характеристиками. Таким образом, можно сделать вывод, что коэффициент использования вылета манипулятора в области центрального угла рабочей зоны ку определяется весовыми характеристиками деревьев и значением грузового момента манипулятора. Данный коэффициент определяет расстояния переездов машины между рабочими позициями при разработке лесосеки. Коэффициент использования манипулятора в области боковых углов к у определяется с учетом весовых и геометрических характеристик манипулятора, харвес-терной головки, базовой машины, древостоя разрабатываемой лесосеки и устойчивостью
машины. Коэффициент ку необходимо учитывать при определении ширины пасеки, разрабатываемой многооперационной машиной.
Библиографический список
1. Аболь, П.И. Машины ЛП-17 и ЛП-19 на лесосечных работах / П.И. Аболь, Г.К. Виногоров. - М.: Лесная пром-сть, 1981. - 64 с.
2. Баринов, К.Н. Проектирование лесопромышленного оборудования/ К.Н. Баринов, В.А. Александров. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1988. - 240 с.
3. Герц, Э.Ф. Теоретическое обоснование технологий рубок с сохранением лесной среды (на примере Уральского региона): дисс ... д-ра техн.наук / Э.Ф. Герц. - Екатеринбург: УГЛТА. - 2004. - 38 с.
4. Ксеневич, И.П. Наземные тягово-транспортные системы. Энциклопедия / И.П. Ксеневич, В.А. Го-берман, Л.А. Гоберман. - М.: Машиностроение. 2003. - 743с.
5. Жуков, А.В. Заготовка сортиментов на лесосеке / А.В. Жуков, И.К. Иевень, А.С. Федоренчик, Ю.И. Проворотов и др. -М.: Экология, 1993. - 312 с.
ИСПЫТАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Д.М. ЛЕВУШКИН, ст. преп. каф. транспорта леса МГУЛ
Физико-механические свойства песчаных асфальтобетонных смесей (АБС) определялись на бетонах, приготовленных на асфальтобетонных заводах Автодора.
Песчаная АБС является наиболее однородным материалом, в котором более отчетливо проявляются особенности взаимодействия битума с минеральным порошком.
Для приготовления АБС был использован песок с модулем крупности 1,76, битум марки БНД 60/90, который характеризовался следующими свойствами: глубина проникновения иглы при 25 °С - 88, глубина проникновения иглы при 0 °С - 24, температура размягчения + 46 °С, растяжимость при 25 °С - 90 см. АБС готовились с неактивированным и активированным фусами известняковым минеральным порошком. Активированный минеральный порошок применялся выдержанный на складе 3 месяца.
caf-transport@mgul.ac.ru
Из отобранной асфальтобетонной смеси формовались образцы, по которым были определены физико-механические свойства. В табл. 1 приводятся физико-механические свойства АБС.
Из приведенных данных видно, что применение активированного фусами порошка обеспечивает существенное повышение прочности асфальтового бетона и уменьшение расхода битума.
Образцы из асфальтобетонной смеси с применением активированного минерального порошка подверглись 25 циклам замораживание-оттаивание. Результаты испытаний свидетельствуют о том, что образцы после указанных циклов замораживаний-оттаиваний имеют достаточно высокие прочностные показатели.
Изменяя процессы, происходящие на поверхности битум - минеральный матери-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
91
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Таблица 1
Физико-механические свойства песчаных асфальтовых бетонов
Состав смеси Плот- ность, г/см3 Водона-сыще-ние, % по объему Набухание, % по объему Предел прочности при сжатии, МПа при t °C
20 20вод 50 0 После 15 сут. водонасыщения
Песок, - 86 %; минеральный порошок известняковый, -14 %; битум марки БНД 60/90, -7 % 2,23 5,14 0,14 1,70 1,50 0,80 7,10 1,10
Песок, - 86 %, минеральный порошок известняковый, активированный (2,5 %) фусов, - 14 %; битум марки БНД 60/90 - 6 % 2,36 3,83 0,00 3,00 2,80 1,20 5,10 2,00
Состав по п.2 После 25 циклов замо раживаний-оттаиваний
2,30 3,80 0,20 2,10 1,90 0,90 4,10 1,70
Таблица 2
Составы асфальтобетонных смесей
№ смеси Состав асфальтобетонных смесей Содержание, % по массе
Щебень из доменного шлака фр. 10-20 мм, 35
1 песок из карьера, 53
минеральный порошок из доменного шлама, 12
битум марки БНД-90/130 7
Щебень из доменного шлака фр. 10-20 мм, 35
2 песок из карьера, 53
минеральный порошок из доменного шлама, 12
битум марки БНД-90/130, активированный 1 % фусов 6
3 Состав тот же, битум марки БНД-90/130, активированный 2 % фусов 6
4 Состав тот же, битум марки БНД-90/130, активированный 3 % фусов 6
Песок из карьера, 82
5 минеральный порошок из доменного шлама, 18
битум марки БНД-90/130 8
Песок из карьера, 82
6 минеральный порошок из доменного шлама, 18
битум марки БНД-90/130, активированный 3 % фусов 7
ал, добавки фусов способствуют повышению строительных свойств асфальтобетонных смесей и прежде всего их водоустойчивости.
Проведенные исследования показали, что добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ) изменяют структурно-реологические и адгезионные свойства битума в широком интервале температур. При этом изменение механических свойств битумов под влиянием ПАВ основывается на адсорбционном воздействии этих веществ на имеющуюся в битуме структуру. Введение в битум фу-сов изменяет его структуру. Адсорбируясь на поверхности структурообразующих ком-
понентов битума - асфальтенах, активные фусы могут деструктурировать имеющуюся структурную сетку битума. Фусы, как поверхностно-активные вещества, растворяясь в углеводородах битума, понижают вязкость дисперсной среды и уменьшают количество структурообразующих элементов битума - асфальтенов в единице объема, тем самым оказывая на битум пластифицирующее воздействие.
Для изучения физико-механических свойств асфальтобетонных смесей с разной композицией минеральных материалов с применением битума, активированного фусами,
92
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
Таблица 3
Физико-механические свойства АБС, приготовленных в производственных условиях
№ смеси Плотность, г/см3 Водонасыщение, % по объему Набухание, % по объему Предел прочности при сжатии, МПа, при t, °C
20 20“d 50 0 ллвод ZU15 cym
i 2,28 3,51 0,17 2,70 2,80 0,60 6,00 1,90
2 2,30 3,25 0,10 3,20 3,00 1,20 5,70 2,20
3 2,30 3,87 0,29 2,40 2,20 0,90 4,70 2,20
4 2,17 5,83 0,10 1,50 1,60 0,60 4,40 1,10
5 2,17 7,30 0,58 2,20 2,20 0,60 5,10 1,70
6 2,27 4,49 0,10 2,70 3,00 1,00 4,70 2,10
были изготовлены смеси в производственных условиях.
Производственные исследования были выполнены на шести составах АБС (табл. 2).
На выходе из смесителя отбирались от каждого состава по 10 кг асфальтобетонных смесей и доставлялись в лабораторию для исследования физико-механических свойств.
Фусы, разогретые до температуры 80100 °С, вводились в состав битума при температуре последнего 140-150 °С. Минеральный материал для мелкозернистой смеси к моменту объединения с битумом нагревался до 110-120 °С, а для песчаного асфальтобетона - до 140 °С. Мелкозернистая асфальтобетонная смесь на выходе из смесителя имела температуру 120-130 °С, а песчаная асфальтобетонная смесь - 130-140 °С.
Физико-механические свойства мелкозернистой и песчаной асфальтобетонных смесей, приготовленных на битуме, активированном 1, 2 и 3 % фусов, и не активированном фусами, приготовленных в заводских условиях, приводятся в табл. 2.
Анализ результатов физико-механических свойств, приведенных в табл. 3, показывает, что асфальтовый бетон, приготовленный на активированном фусами битуме имеет лучшие показатели прочности, кроме образца 4, при всех температурах испытания. При этом лабораторные и производственные исследования показывают, что в случае приготовления асфальтового бетона на шлаковом щебне следует применять битум, активированный одним процентом фусов, а при изготовлении асфальтового бетона на основе природного песка следует битум активировать фусами до 3 % от массы последнего.
Для наиболее полной оценки прочностных свойств асфальтобетона необходимо знать его реологические свойства. Основные реологические свойства для асфальтобетонов 5 и 6 составов определялись по коэффициенту упрочнения - одному из параметров нелинейной реологической модели.
Действующие напряжения выбирались равными 0,1—0,2 от предельной величины (предела прочности). Перед испытанием образцы выдерживались 2 часа под нагрузкой 0,035 МПа для выравнивания геометрических параметров образцов, возникших при формовке. Эта же нагрузка в определенной степени имитирует эксплуатационное состоянии материала.
Испытания на ползучесть проводились в течение 40 мин на приборе для уплотнения грунтов перед сдвигом. Было зафиксировано, что мгновенная деформация образцов весьма мала. Поэтому при расчетах упругой составляющей деформации пренебрегали и считали, что s = 8р, где s - общая деформация, 8р - пластическая или вязкая составляющая.
В качестве модели исследуемой среды принята упрочняющая модель, которая при постоянном напряжении (что соответствует опыту) имеет решение
s = (K/m)m exp(om/A)tm, (1)
где s - скорость деформации;
К, А - величины, характеризующие свойства материалов в зависимости от действующего напряжения; оТ - напряжение, МПа; t - время, мин.
Начальные условия нулевые, т.е. при t = 0 деформация равна нулю и
m = 1/(1 + а), (2)
где а - коэффициент упрочнения.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
93
