CC BY
10
I
SCIENCE TIME
■
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА И ДОЛГОВЕЧНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ПРИ ПОМОЩИ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УПЛОТНЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Иноятов Кахрамон Муйдинович, Наманганский инженерно-педагогический институт, г. Наманган, Республика Узбекистан
E-mail: Ilm1978@umail.uz
Холмирзаев Жавлонбек Зокиржонович, Наманганский инженерно-педагогический институт, г. Наманган, Республика Узбекистан
E-mail: javlonbek1972@mail.ru
Абдуллаев Рустам Камалович, Наманганский инженерно-педагогический институт, г. Наманган, Республика Узбекистан
E-mail: ark 1985@umail.uz
Аннотация. Изучен процесс укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси, исследовано влияние температуры смеси в строительстве автомобильных дорог. Предлагается оптимальная температура смеси для эффективного уплотнения.
Ключевые слова: асфальтобетонная смесь, уплотнение, температура смеси, степень уплотнения, технология уплотнения, устранения, асфальтоукладчик, дефект, дорожного покрытия, температура воздуха.
Непрерывный рост интенсивности движения на автомобильных дорогах, повышение грузоподъемности транспортных средств и осевых нагрузок, увеличение скоростных режимов движения требует нового подхода к рассмотрению вопросов долговечности дорожных покрытий. Основными факторами, обуславливающими долговечность асфальтобетонных покрытий, являются транспортные нагрузки, конструкция и состояние дорожной одежды,
| SCIENCE TIME |
климатические условия. Разработка эффективных путей повышения долговечности асфальтобетонных покрытий должна базироваться на исследованиях свойств асфальтобетонов с учетом реальных режимов укладки и уплотнения.
При управлении структурой строительных и конструкционных материалов рекомендуется оптимизировать сочетание и энергетическое воздействие ряда факторов. Согласно [1], к ним относятся механические факторы (воздействие статических, импульсных и вибрационных устройств и механизмов), физико-химические, модификация компонентов, термические факторы (изменение температуры в процессе образования и стабилизации дисперсной структуры).
Один из самых важных элемент в системе управления качеством рабочего процесса являются следующие показатели устраиваемого асфальтоукладчиком (до начала работы дорожных катков): ширина полосы укладки; поперечный уклон поверхности слоя укладки; начальная толщина уложенного слоя; степень предварительного уплотнения слоя сразу после прохода асфальтоукладчика; ровность поверхности уложенного слоя сразу после прохода асфальтоукладчика.
Первые три показателя задаются проектом и СНиП (нормы отклонения от проекта). Два последних показателя не задаются проектом и не нормируются СНиП, но без знания их начальных значений невозможно управлять процессом укладки и обеспечивать требуемые конечные результаты по плотности, толщине слоя и ровности готового основания или покрытия [1].
Качество готового асфальтобетонного покрытия окончательно формируется на стадии укладки и уплотнения смеси. При этом технологический процесс укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси может быть представлен в виде схемы (рис.1).
Рис. 1 Технологический процесс укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси
| SCIENCE TIME |
Процесса укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси создаётся плотная и устойчивая структура, от которой зависит прочность, эксплуатационная надёжность и долговечность дорожного покрытия. Достижение требуемой плотности неразрывно связано с многократными силовыми воздействиями на уплотняемый материал, которые вызывают его деформирование. Интенсивность накопления деформаций зависит как от состояния материала, так и от параметров и режимов работы уплотняющих средств.
Технология уплотнения асфальтобетонной смеси включает в себя два этапа: предварительное уплотнение смеси и окончательное уплотнение катками.
Перспективность совершенствования технологии уплотнения в значительной мере связана с обеспечением высокой плотности асфальтобетонной смеси на этапе I. В этом случае появляется возможность проведения процесса укладки и уплотнения смеси в сжатые сроки при незначительном изменении её температуры и обеспечения высоких темпов строительства и качества производства работ [2].
Под многократным воздействием уплотняющих средств происходит сближение минеральных частиц смеси и уменьшение её объёма. Достигнутая плотность минерального остова оказывает существенное влияние на свойства асфальтобетонных покрытий: устойчивость к природно-климатическим и механическим воздействиям и долговечность эксплуатации.
Свойства асфальтобетонной смеси в значительной степени определяются температурой. В процессе уплотнения её сопротивление деформированию рабочими органами уплотняющих средств возрастает не только за счёт роста плотности, но и за счёт снижения температуры (табц.1, табл.2).
Таблица 1
Температура асфальтобетонной смеси при укладке
Толщина слоя, см Минимальная температура укладываемой смеси, который находится в асфальтоукладчика, °С
(при таких температуры воздуха, °С)
30 20 15 10 5 0
< 5 115 125 130 135 140 145
120 135 140 145 150 155
5... 10 105 115 120 125 130 135
110 120 125 130 135 140
Примечание. Верхние результаты - при скорость ветер до 6 м/сек, а нижние - при скорость ветер 6... 13 м/сек.
| SCIENCE TIME |
Таблица 2
Оптимальные температура смеси при уплотнении
Этапы уплотнения Темпе ратура смеси, 0С
А Б В
Начало первоначальной укладки 145 - 140 135 - 130 125 - 120
Начало основной укладки 125-120 115-110 105 - 100
Начало завершавший этап 100 - 95 95 - 90 85-80
В конце уплотнения 80 - 75 75 - 70 65-60
При этом увеличиваются силы сцепления, вязкого трения и, как следствие, энергетические затраты на создание в смеси необходимых деформаций.
При строительстве автомобильных дорог с покрытием нежёсткого типа с применением асфальтоукладчика могут возникнуть следующие дефекты, влияющие на эксплуатационные свойства и срок службы дорожного покрытия: поверхностные волны; разрывы; неравномерность структуры; следы от выглаживающей плиты; недостаточное предварительное уплотнение по ширине покрытия.
Первые четыре дефекта можно устранить корректировкой рецепта асфальтобетонной смеси, чётким соблюдением технологического регламента по устройству асфальтобетонных слоёв и контролем со стороны службы качества. Устранение последнего дефекта возможно при нали-чии информации о плотности (коэффициенте уплотнения) в разных точках, расположенных по ширине, укладываемой дорожной полосы [3].
Результаты испытаний в реальных условиях эксплуатации асфальтоукладчика Dynapac F18W приведены в табл.3.
Анализируя результаты экспериментальных исследований для эффективного уплотнения асфальтобетонных покрытий в условиях Узбекистана, нужно определить оптимальные температуры смеси (табл.4).
Таблица 3
Результаты экспериментальных исследований
Номер испытаний Температура укладываемой смеси, °С Место проведения испытаний и взятие проб (в метрах от оси) Плотность уложенной горячей смеси Плотность уплотнённой асфальтобетонной смеси (по результатам вырубок) Коэффициент уплотнения
1 145 0,5 2,3/2,27 2,68/2,65 0,88/0,86
2 140 1,2 2,28/2,25 2,68/2,65 0,87/0,85
| SCIENCE TIME |
продолжение таблицы 3
3 135 2 2,23/2,20 2,68/2,65 0,86/0,84
4 125 3,5 2,19/2,15 2,68/2,65 0,83/0,81
5 130 0,5 2,29/2,26 2,68/2,65 0,87/0,85
6 128 1,2 2,28/2,23 2,68/2,65 0,87/0,85
7 125 2 2,21/2,16 2,68/2,65 0,85/0,83
8 120 3,5 2,18/2,14 2,68/2,65 0,84/0,82
В числителе дроби приведены параметры, полученные при скорости движения асфальтоукладчика V = 1,4 м/мин при температуре воздуха t = 20°С, в знаменателе - соответственно V = 2 м/мин и t = 30°С.
Таблица 4
Температуры горячих смеси
Тип смеси Температура, 0С
Многощебенистая 140-160
Среднещебенистая 120-140
Малощебенистая 100-130
Песчаная на дробленом песке 130-140
Песчаная на природном песке 90-120
Смеси для основного (нижнего) слоя 120-140
Обработка результатов испытания проводится путем математических вычислений. Для этого необходимо выразить состав смеси в процентах от общей массы смеси (процент заполнителя + процент вяжущего вещества = 100,0% (м/
м)).
Максимальная плотность ртс асфальтобетонной смеси, рассчитывается при математическом анализе, с точностью до 1кг/м по формуле:
__100_
^ (Ра / Ра ) + (РЬ / Ръ )
где ртс - максимальная рассчитанная плотность асфальтобетонной смеси, в килограммах на кубический метр (кг/м3) с точностью до 1кг/м ; ра - процент заполнителя в смеси с точностью до 0,1% (м/м); ра - истинная плотность заполнителя, в килограммах на кубический метр
-5 -5
(кг/м ) с точностью до 1кг/м .
рь - процент вяжущего вещества в смеси с точностью до 0,1% (м/м);
рь - плотность вяжущего вещества при 25°С, в килограммах на кубический
-5 -5
метр (кг/м ) с точностью до 1кг/м .
Анализ рабочего процесса укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси
I
SCIENCE TIME
I
на основе экспериментальных исследований асфальтоукладчика с современным уплотняющим рабочим органом позволил получить следующие результат: экспериментальные зависимости ко-эффициента уплотнения асфальтобетонной смеси (тип А, I марка ГОСТ 9128—97) по ширине рабочего органа асфальтоукладчика свидетельствуют об изменении этого коэффициента от 0,86 в центральной части рабочего органа до 0,82 в крайних точках укладываемой полосы. Данные о распределении плотности покрытия указывают на необходимость корректировки технологических и режимных параметров работы специализированных машин.
Полученные результаты можно использовать при разработке технологических процессов и схем укладки уплотнения асфальтобетонных покрытий с целью получения опти-мального (по ширине) коэффициента уплотнения, уменьшения трудо- и энергозат-рат и, как следствие, снижения финансовых расходов, связанных с работой дорожных катков по окончательному уплотнению формируемого покрытия.
Литература:
1. Руденская И.М., Руденский А.Б. Органические вяжущие для дорожного строительства. - М.: Транспорт, 1994. - 229 с.
2. Прокопьев А.П. Оптимизация параметров уплотняющего оборудования асфальтоукладчика с качающимися брусьями: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.04. М.: МАДИ, 1991. 158 с.
3. Negmatov S.S., Sobirov B.B, Raxmonov B.Sh., Negmatov J.N., Inoyatov K.M., Negmatova M.I, Mahkamov D.I., Soliyev R.X. Composite Materials Based On Soft Organic and Inorganic Ingredints For Increasing the Duradility of Roabs / 6th International conference Times of Polymers (TOP) & Composites. Book of abstracts. June 10-14, 2012 Ischia, Italy-2012.
