Научная статья на тему 'Современные пути повышения долговечности асфальтобетонных покрытий'

Современные пути повышения долговечности асфальтобетонных покрытий Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
1470
168
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
асфальтобетонные покрытия / усталостная долговечность / испытания / конструктивные решения
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Илиополов С. К.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Matters concerning the increase of asphalt concrete covering durability in modern conditions of high-speed intensive movement of vehicles have been considered. It is shown that asphalt concrete coverings work in a wide frequency range. Results of asphalt concrete tests on fatigue durability at various frequencies have been presented. Constructive decisions of increasing fatigue durability of asphalt concrete coverings have been offered.

Текст научной работы на тему «Современные пути повышения долговечности асфальтобетонных покрытий»

УДК 625.855.3

СОВРЕМЕННЫЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

С.К. Илиополов, профессор, д.т.н., директор, Научно-исследовательский институт проблем дорожно-транспортного комплекса Ростовского государственного строительного университета

Аннотация. Рассмотрены вопросы повышения долговечности асфальтобетонных покрытий в современных условиях высокоскоростного интенсивного движения транспортных средств. Показано, что асфальтобетонные покрытия работают в широком частотном диапазоне. Приведены результаты испытаний асфальтобетона на усталостную долговечность при различных частотах нагружения. Предложены конструктивные решения повышения усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий.

Ключевые слова: асфальтобетонные покрытия, усталостная долговечность, испытания, конструктивные решения.

Введение

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, климатические условия. Разработка эффективных путей повышения долговечности асфальтобетонных покрытий должна базироваться на исследованиях свойств асфальтобетонов с учетом реальных режимов нагружения.

Экспериментальные исследования

Проведенные экспериментальные исследования на стационарных пунктах наблюдения позволили получить информацию о реальном динамическом напряженно-деформированном состоянии дорожных конструкций и сделать вывод: асфальтобетонное покрытие испытывает динамическое воздействие в широком частотном диапазоне. При движении чаши прогиба от колеса автомобиля частота колебаний

асфальтобетонного покрытия при движении со скоростью 40 - 120 км/ч составляет 1 - 10 Гц. Влияние неровностей покрытия на спектр отклика проявляется в частотном диапазоне от 0,5 до 100 Гц. Собственная вибрация транспортных средств соответствует частотному диапазону 1 - 250 Гц, однако имеет существенно более низкие амплитуды колебаний. При этом следует отметить снижение частоты нагружения асфальтобетонных слоев по глубине, что подтверждается результатами исследований зарубежных авторов.

В лабораторных условиях были проведены экспериментальные исследования усталостного разрушения асфальтобетонных об-разцов-балочек на разработанной в Дор-ТрансНИИ установке усталостного вибронагружения. При испытании образцов на низких частотах (17 Гц) через определенное число циклов в образце образовывалась одиночная волосяная трещина, которая, постепенно развиваясь, переходила на остальные грани ба-лочки. Испытание проходило без видимого выкрашивания минерального материала асфальтобетонных образцов. При испытании асфальтобетонных балочек с частотой 50 Гц время нагружения намного меньше времени релаксации асфальтобетона, в результате

чего в слое асфальтобетона не развиваются изгибные деформации. Компоненты асфальтобетонной смеси совершают высокочастотные колебания различные по фазе и амплитуде и разрушение происходит за счет выкрашивания минерального материала с последующим появлением трещин в местах образовавшихся пустот. Роль эластичных свойств битума при таком процессе уменьшается, повышается роль адгезии между компонентами асфальтобетона.

Для установления влияния полимерных и адгезионных добавок на механизм усталостного разрушения были испытаны асфальтобетонные образцы состава №1 (асфальтобетонная смесь типа Б без добавки), состава №2 (состав асфальтобетонной смеси типа Б включает 0,3% полимерной добавки РТЭП) и состава №3 (асфальтобетонная смесь типа Б с добавкой ПАВ). Испытания проводились на низких (17 Гц) и высоких (50 Гц) частотах нагружения. Сравнение результатов испытаний на низких частотах показывает существенное увеличение времени до разрушения, выдержанное образцами с полимерной добавкой (в 2,6 раза). Влияние ПАВ на усталостную прочность в отличие от низких частот значительно проявилось при испытании на высоких частотах (рис. 1).

17 Гц 50 Гц

частота, Г ц

Рис. 1. Усталостная долговечность асфальтобетонов при различных частотах нагружения

На основании выявленных механизмов разрушения асфальтобетона при различных частотах нагружения для повышения усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий рекомендуется: верхний слой покрытия устраивать из плотных смесей с высоким показателем сцепления, устойчивых к выкрашиванию, что достигается путем введения в состав

асфальтобетона адгезионных добавок. Нижний слой, подверженный в основном воздействию изгибных деформаций, должен обладать значительной эластичностью и деформа-тивностью, что достигается за счет увеличения количества содержания вяжущего или введения полимерных добавок.

Выводы

В современных условиях высокоскоростного интенсивного движения транспортных средств для объективной оценки долговечности асфальтобетонных покрытий необходимо переходить на новые методы испытания асфальтобетона, соответствующие по условиям нагружения многократному воздействию транспортных средств, и выполнять подбор состава асфальтобетона с учетом прогнозируемого количества приложений расчетной нагрузки за весь период срока службы.

Для повышения усталостной долговечности асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах с высокой интенсивностью движения требуются новые конструктивные решения: использование асфальтобетонных

смесей на полимерно-битумном вяжущем в нижних слоях покрытий; применение в верхних (замыкающих) слоях покрытия органического вяжущего, обладающего повышенными адгезионными качествами (при отсутствии таковых обязательное введение в битум поверхностно-активных добавок); использование в зоне наибольших растягивающих напряжений (нижний слой «пакета» асфальтобетонных слоев) плотных смесей с повышенным содержанием битума, а также армирующих прослоек.

Для повышения устойчивости асфальтобетонных покрытий к температурному трещи-нообразованию и колееобразованию в верхних слоях покрытия необходимо использование асфальтобетонных смесей на полимерно-битумном вяжущем, что особенно актуально в регионах с широким диапазоном эксплуатационных температур.

Рецензент: В.А. Золотарев, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 15 декабря 2007 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.