CC BY
66
УДК 625.084
МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ*
А.Ф. Зубков
Кафедра «Городское строительство и автомобильные дороги»,
ГОУ ВПО «ТГТУ»
Представлена профессором И.А. Недорезовым и членом редколлегии профессором В.И. Коноваловым
Реферат препринта № 18
Ключевые слова и фразы: асфальтобетонная смесь; дорожное покрытие; дорожные катки; контактные напряжения; температурный режим; технология строительства.
Аннотация: Предложена методика разработки технологических процессов строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей, основанная на соответствии предела прочности уплотняемого материала контактным напряжениям под вальцом дорожного катка. Получены зависимости для выбора параметров машин с учетом рекомендуемых температурных режимов уплотнения смесей.
При строительстве автомобильных дорог наибольшее применение для их покрытий находят асфальтобетонные смеси, на долю которых приходится до 60 % от общего количества дорог с твердым покрытием. Использование в качестве вяжущего материала битума, свойства которого зависят от температуры, накладывает ограничения во времени на технологические процессы укладки и уплотнения смесей, в течение которого можно воздействовать на уплотняемый материал с целью получения заданных характеристик.
Возможное время строительства зависит от скорости охлаждения горячей смеси и определяется температурой смеси в начале укладки и окончания процесса уплотнения. В зависимости от конкретных условий производства работ и применяемых асфальтобетонных смесей возможная продолжительность строительства таких покрытий может находиться в широких интервалах времени. Существующие экспериментальные данные по продолжительности строительства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей получены для конкретных условий строительства, что не всегда позволяет использовать их для определения продолжительности строительства.
*
Принято к печати 30.11.2006 г.
В данной работе на основе моделирования тепловых процессов, происходящих при укладке и уплотнении горячих асфальтобетонных смесей, а также экспериментального материала, представлены зависимости для определения возможной продолжительности процессов укладки, уплотнения и общей продолжительности строительства в зависимости от свойств применяемой смеси условий производства работ.
Наибольший эффект укладки и уплотнения смесей достигается в определенном температурном интервале, зависящем от ее свойств при соответствующих параметрах машин. Строительство покрытий из горячих асфальтобетонных смесей ведется непрерывным потоком с использованием комплекта машин, каждая из которых выполняет свои функции в строго определенных температурных интервалах. В течение времени, соответствующего заданным температурным интервалам смеси, каждая из применяемых машин должна иметь параметры, соответствующие свойствам смеси. Поэтому для повышения эффективности применяемых машин и обеспечения заданных качеств покрытия необходимо знать температурные режимы работы машин, возможную продолжительность выполнения процессов и назначать параметры машин в соответствии со свойствами применяемых смесей.
Температура начала укатки покрытия катками регламентирована в зависимости от типа смеси и марки битума. Температура окончания укатки не регламентируется нормативными документами и существующими рекомендациями и в зависимости от типа смеси принимается в интервалах 80...60 °С. В тоже время для приготовления смесей заданного типа могут быть использованы битумы разных марок. Поэтому при выборе температуры окончания укатки необходимо учитывать не только тип смеси, но и марку битума. В работе, на основе представленных данных по уплотняемости смесей с учетом марки битума, предлагаются рекомендации по температурным режимам уплотнения смесей с учетом марки битума и заданного числа проходов катков согласно нормативному документу.
Строительство дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей начинается с момента укладки смеси на подготовленное основание и ведется непрерывным потоком с использованием комплекта машин, обеспечивающих распределение и уплотнение смеси в заданных температурных интервалах с учетом возможного времени работы машин. Выбор параметров асфальтоукладчика определяется заданной производительностью строительства покрытия. Эффективность всего комплекта машин будет определяться производительностью ведущей машины, в качестве которой принимается асфальтоукладчик. В процессе работы асфальтоукладчик обеспечивает заданные параметры укладываемого слоя и распределяет смесь на определенную длину захватки с целью обеспечения фронта работы звена уплотняющих машин в заданных температурных интервалах. Непрерывность работы машин будет обеспечиваться при условии учета времени их работы. Для выполнения этого условия в работе предлагается зависимость, учитывающая продолжительность работы машин с учетом скоростных режимов уплотнения покрытия.
Известно, что эффективность уплотняющих машин зависит от свойств применяемого материала и возможности достижения требуемых напряжений в зоне контакта вальца с материалом. Обеспечить заданные показатели уплотнения возможно при условии, если величина контактных напряжений под вальцом катка будет близка пределу прочности уплотняемого материала. Анализ методов расчета напряжений под жестким металлическим вальцом дорожного катка показал, что существующие зависимости для определения сжимающих контактных напряжений получены без учета упругих деформаций, что не отражает реальную картину взаимодействия жесткого вальца с уплотняемым материалом. Экспери-
ментальные зависимости позволяют определять только нормальные напряжения. При работе катка в зоне контакта вальца с поверхностью уплотняемого материала возникают также и касательные напряжения, которые влияют на процесс уплотнения за счет перемещения частиц материала в горизонтальной плоскости и, при определенных условиях, способствуют волнообразованию на поверхности покрытия.
В работе представлены зависимости для расчета напряжений под вальцами катков статического и вибрационного действия, полученные на основе моделирования взаимодействия вальца с материалом. Предлагается алгоритм расчета контактных напряжений.
На основе проведенных исследований предлагается методика разработки технологических процессов строительства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
Development of Production Processes for Construction of Hot-Mixed Asphalt Pavement
A.F. Zubkov
Department “Construction Engineering and Highways ”, TSTU
Key words and phrases: asphalt concrete mixture; pavement; rollers; contact stress; temperature mode; construction technology.
Abstract: Methodology of developing production processes for construction of hot-mixed asphalt pavement is proposed; it’s based on the correlation between the limit of the ultimate strength of hot-laid mixture and contact stress under the roller. Stress-strain relations are produced; those help select machines parameters with regard for recommended temperature modes for hot-laid mixtures.
Methodik der Erarbeitung der technologischen Prozesse der Errichtung der StraBendecken aus den heiBen Asphaltbetonmischungen
Zusammenfassung: Es ist die Methodik der Erarbeitung der technologischen Prozesse der Errichtung der StraBendecken aus den heiflen Asphaltbetonmischungen vorgeschlagen. Diese Methodik grundet sich auf die Ubereinstimmung der Festigkeit-sgrenze des verdichtenden Stoffes den Kontaktspannungen unter der StraBenwalze. Es sind die Abhangigkeiten fur die Auswahl der Maschinenparameter mit Rucksicht auf die empfehlenden Temperaturregimes der Gemischverdichtung erhalten.
Methode de l’elaboration des processus technologiques de la construction des revetements routiers a partir des melanges chauds de bitume
Resume: Est proposee la methode de l’elaboration des processus technologiques de la construction des revetements routiers a partir des melanges chauds de bitume, fondee sur la correlation de la limite du materiel etanche par la tension de contact sous le rouleau du compresseur routier. Sont regues les dependences pour le choix des pa-rametres des machines compte tenu des recommendations des regimes de temperature de la densite des melanges.
