CC BY
63
116
Вестник ТГАСУ № 1, 2009
Библиографический список
1. Пат. RU № 2285712С1, МПК С09К 3/18 Антигололедный состав / Меренцова Г.С., Строганов Е.В., Заяв. № 2005122812/04, 18.07.2005; Опубл. 20.10.2006. Бюл. № 29.
2. Васильев, А.П. Борьба со снегом и гололедом на транспорте : материалы 2-го международного симпозиума, состоявшегося 15-19 мая 1978 г., Ганновер, шт. Нью-Гэмпшир, США /А.П. Васильев. - М. : Транспорт, 1986. - 216 с.
3. Меренцова, Г. С. Экологическая оценка воздействия противогололедных материалов на окружающую среду в придорожной полосе [Электронный ресурс] / Г.С. Меренцова, Е.В. Строганов // Сбрник 4-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь». Секция Строительство, подсекция Строительство автомобильных дорог и аэродромов. - АлтГТУ. - 2007. -http://edu.secna.ru/main/review
4. Меренцова, Г.С. Разработка эффективных антигололедных веществ для борьбы с зимней скользкостью покрытий автомобильных дорог в условиях Западной Сибири / Г.С. Меренцова, Е.В. Строганов // Сборник материалов Всероссийского семинара заведующих кафедрами экологии и охраны окружающей среды. - Пермь : Изд-во РИО ПГТУ, 2006. -С. 94-99.
G.S. MERENTZOVA, E.V. STROGANOV
PHYSICS-CHEMICAL FACTORS INFLUENCING ON THE IMPROVEMENT OF TECHNOLOGICAL AND ECOLOGICAL PROPERTIES OF SAND AND SALT MIXTURES
The results of the researches devoted to the development of a new antislippery composition are presented in the paper. The composition allows to decrease the antislippery reagents by the increasing the melting ability. The influence of corrosion on metallic parts of cars is reduced by the introduction of corrosion inhibitor. The composition reduces harmful influence on the environment because of the decrease of soil pollution by sodium ions during melting of snow. The use of antislippery composition is effective from ecological and economic point of view.
УДК 625.855.3:539.377
А.Л. БАЗИЛЕВИЧ, аспирант,
А.И. КУДЯКОВ, докт. техн. наук, профессор,
[email protected] ТГАСУ, Томск
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СЕГРЕГАЦИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
Предложен и установлен метод оценки температурной сегрегации асфальтобетонных смесей, а также предложены мероприятия, направленные на понижение температурной сегрегации при транспортировке асфальтобетонной смеси к месту укладки.
© А.Л. Базилевич, А.И. Кудяков, 2009
Ключевые слова: Температурная сегрегация, зерновая сегрегация, асфальтобетонная смесь, асфальтобетонное покрытие, теплопотери асфальтобетонных
смесей.
Однородность структуры и плотность дорожного покрытия являются параметрами, которые в наибольшей степени обеспечивают долговечность дорожного покрытии [1, 2]. Для высококачественного устройства асфальтобетонного покрытия необходимо, чтобы температура укладываемой смеси во всем объеме была одинаковой. В результате неоднородности температурного поля в объеме смеси ее плотность будет значительно различаться. После укладки такой смеси в покрытие формируется множество неоднородных по свойствам участков. Переохлажденная смесь уплотняется хуже, поэтому на таких участках образуются различные дефекты покрытия [2, 3, 4].
На явления температурной и зерновой сегрегации обратили внимание в конце 90-х годов ХХ века, когда возросла нагрузка из-за постоянно увеличивающегося потока автотранспорта и встал вопрос о повышении качества дорожного покрытия. Какие бы мероприятия ни проводились, какая бы современная техника ни применялась, срок службы дорожного полотна увеличивался незначительно либо оставался прежним. Установлено, что в большинстве случаев разрушение происходит локально (эффект «ямочности»).
Поэтому температурную сегрегацию в асфальтобетонной смеси необходимо свести к минимуму. Разница температур смеси по объему перед ее укладкой должна быть незначительной. Одним из путей решения данной проблемы является минимизация температурной сегрегации на этапе транспортировки асфальтобетонной смеси от завода к участку строительства дороги, а также выбор машин для производства дорожных работ [2, 5, 6].
Тепловые потери при транспортировке асфальтобетона и разница температур в смеси зависят от множества факторов: температуры смеси при погрузке в самосвал; температуры окружающего воздуха; наличия изоляции кузова самосвала; размера кузова по отношению к количеству перевозимой смеси; дальности и скорости перевозки; времени ожидания до укладки; задержки в пути [2].
Задачу по исследованию и минимизации температурной сегрегации предлагается решать на основе математического моделирования с использованием современных средств неразрушающего контроля и обработки информации.
С этой целью были проведены исследования температурной сегрегации и теплопотерь в зависимости от дальности транспортирования асфальтобетонной смеси и температуры окружающего воздуха.
Для определения степени возможной температурной сегрегации использовалась инфракрасная камера «ТЪгтоУ1е'Л' Ть30» производства корпорации «Иау1ек», а снимки анализировались с использованием программы InsideIR. Съемки проводились на следующих стадиях технологического процесса:
- производство асфальтобетонной смеси;
- транспортирование горячей смеси на строительный участок;
- укладка и уплотнение асфальтобетонной смеси.
Измерения температуры поверхности асфальтобетонной смеси в кузове проводились сразу после загрузки и по приезде автосамосвалов на место укладки. Существенное снижение температуры асфальтобетонной смеси проис-
ходит в верхней части кузова и по торцам в местах максимального теплообмена (рис. 1).
Рис. 1. Кузов автосамосвала с асфальтобетонной смесью на месте укладки
Было установлено, что при транспортировании асфальтобетонной смеси на расстояние 40-45 км температура поверхности различна, а именно:
- в автосамосвале с пологом, температура поверхности смеси 85 °С;
- в автосамосвале с металлической крышкой, температура 106 °С;
- в автосамосвале без полога и металлической крышки, температура 53 °С. При выгрузке асфальтобетонной смеси из автосамосвала без полога
в бункер асфальтоукладчика попадает сильно сегрегированная асфальтобетонная смесь. Перепад температур в смеси по объему достигает 90 °С.
Сегрегированная асфальтобетонная смесь, попадая в бункер асфальтоукладчика, укладывалась с образованием темных (холодных) пятен на покрытии с перепадом температур до 30 °С (рис. 2).
Рис. 2. Уложенная в покрытие асфальтобетонная смесь
При укладке асфальтобетонной смеси с использованием в технологической цепочке перегружателя «Shuttle Bugge» значительно устраняется температурная сегрегация асфальтобетонной смеси. Покрытие, получаемое с помощью «Shuttle Bugge», имеет практически одинаковую температуру по всей ширине укладываемой полосы с перепадом температур не более 7 ОС (рис. 3).
к
Рис. 3. Уложенная в покрытие асфальтобетонная смесь с применением перегружателя «Shuttle Bugge» (слева) и без него (справа)
Приведенные на рис. 2 и 3 термограммы были получены при ширине укладываемой полосы покрытия 4-4,5 м. При увеличении ширины до 7,5 м, даже при использовании перегружателя «Shuttle Bugge», происходит температурная сегрегация асфальтобетонной смеси, проявляющаяся в виде темных полос на термограмме по центру уложенной полосы, при этом перепад температур достигает до 25 °С.
Были проведены исследования по изменению средней плотности уложенного слоя асфальтобетонной смеси в покрытиях с различной температурой. Для этого был выбран участок свежеуложенного покрытия, где катки сделали по 4 прохода по одному следу. Измерение плотности проводилось с помощью экспресс-прибора PQI по специально разработанной методике.
Установлено, что средняя плотность уложенной асфальтобетонной смеси в точке, где температура в поверхности покрытия была 83 °С, составляет 2,44 г/см3, а в точке, где температура была 59,8 °С, средняя плотность составила 2,41 г/см3. При дальнейшем уплотнении разница в плотностях на данных точках сохраняется, что влияет на окончательный коэффициент уплотнения и на долговечность покрытия. В рассмотренном случае разница по температуре в различных точках не превышала 23 °С. При увеличении температурной неоднородности увеличивается вероятность получения недоуплотненных участков покрытия, склонных к повышенному водонасыщению, характеризующихся пониженной прочностью и сдвигоустойчивостью.
На основе экспериментально полученных данных был проведен расчет, позволяющий определить антисегрегационные мероприятия при транспортировании и укладке смеси в покрытие.
Теплоемкость асфальтобетонной смеси Q36, ккал, в кузове автомобиля представим в виде формулы
Qa6 = Со • Рс • Те, (1)
где С0 - удельная теплоемкость асфальтобетонной смеси, равная
0,4 ккал/кг-°С; Рс - масса смеси в кузове автомобиля, равная 15000 кг; Тс -температура асфальтобетонной смеси на выходе из асфальтосмесительной установки, равная 155 °С.
Теплопотери асфальтобетонной смеси при транспортировке к месту укладки можно определить по формуле
вп = ви + в-, (2)
где ви - потери тепла от излучения;
ви = Си (Т - Т2) Е • г, (3)
где Си - относительная измерительная способность асфальтобетонной смеси, равная 4,96 ккал/м2-ч-°С; Т - температура асфальтобетонной смеси при погрузке в автосамосвал; Т2 - температура окружающего воздуха; Е - площадь асфальтобетонной смеси в кузове автосамосвала, равная 12 м2; г - время транспортировки асфальтобетонной смеси к месту укладки, ч; вк - потери тепла от конвекции при движении автосамосвала, определяемые по формуле
вк = Ск (Т - Т2) Е • г, (4)
где Ск - коэффициент теплообмена, равный 5+10^и; и - скорость автосамосвала, м/с.
Количество тепла в асфальтобетонной смеси после транспортировки к месту укладки можно определить по формуле
П = (вп/ваб). (5)
Наибольшее влияние на температурную сегрегацию оказывает температура окружающего воздуха и дальность транспортирования асфальтобетонной смеси до объекта строительства, поэтому значения параметров скорость автосамосвала, начальная температура и площадь асфальтобетонной смеси в кузове автосамосвала при расчете индекса «П» оставались постоянными.
Данные расчета индекса (П) при различных значениях температуры окружающего воздуха и дальности транспортировки представлен в табл. 1.
Таблица 1
Зависимость теплопотерь асфальтобетонной смеси от дальности транспортирования и температуры окружающего воздуха
Дальность возки, км Температура воздуха, °С
5 10 15 20 25 30 35
5 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
10 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01
20 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03
40 0,07 0,06 0,06 0,06 0,06 0,05 0,05
60 0,10 0,10 0,09 0,09 0,09 0,08 0,08
90 0,15 0,14 0,14 0,13 0,13 0,12 0,12
120 0,20 0,19 0,18 0,18 0,17 0,16 0,16
160 0,26 0,25 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21
210 0,35 0,33 0,32 0,31 0,30 0,29 0,28
260 0,43 0,41 0,40 0,38 0,37 0,36 0,34
310 0,51 0,49 0,48 0,46 0,44 0,42 0,41
В зависимости от полученного значения индекса (П) назначаются мероприятия, направленные на понижение температурной сегрегации при транспортировке асфальтобетонной смеси к месту укладки. Перечень необходимых мероприятий в зависимости от полученного значения индекса «П» представлен в табл. 2.
Таблица 2
Значение индекса «П» Антисегрегационные мероприятия
От 0 до 0,05 Не требуются
От 0,05 до 0,10 Использование пологов из нетканого материала
От 0,05 до 0,20 Использование автосамосвалов, оборудованных металлическими крышками
От 0,05 до 0,25 Использование перегружателя асфальтобетонной смеси типа «Шатл-Баги» без пологов и автосамосвалов, оборудованных металлическими крышками
От 0,05 до 0,35 Использование мягких пологов и перегружателя асфальтобетонной смеси типа «Шатл-Баги»
От 0,05 до 0,41 Использование автосамосвалов, оборудованных металлическими крышками, и перегружателя асфальтобетонной смеси типа «Шатл-Баги»
Св. 0,41 Укладка асфальтобетонной смеси невозможна
Выводы
1. Разработана методика определения температурной сегрегации, позволяющая выявлять несоответствия технологического режима и качество асфальтобетонной смеси.
2. Температурная сегрегация приводит к ухудшению однородности асфальтобетонной смеси и появлению недоуплотненных участков покрытия. Использование в технологической цепочке укладки а/б смеси перегружателя «Shuttle Bugge» ведет к уменьшению температурной сегрегации, особенно при небольшой ширине укладки. В процессе транспортирования асфальтобетонной смеси к месту укладки на расстояние более 35 км происходят большие теплопотери смеси (до 90 °С) в верхней и боковых частях кузова.
3. Асфальтоукладчик не в состоянии устранить температурную сегрегацию асфальтобетонной смеси.
4. Для снижения уровня температурной сегрегации и улучшения температурной однородности асфальтобетонной смеси необходимы меры по управлению процессом перевозки смеси и модернизация транспортных средств с целью термоизоляции.
5. Предложен метод решения задач технологического и транспортноорганизационного характера по оптимизации использования асфальтобетонных смесей в дорожном строительстве, повышению качества выполнения работ при устройстве асфальтобетонных покрытий.
122
Вестник ТГАСУ № 1, 2009
Библиографический список
1. Highways Belorus: The encyclopedia (Автомобильные дороги Беларуси: Энциклопедия) / Ed. A.V. Minin. - Minsk : BelEN, 2002. - 672 p.
2. Leonovic et al. // UKIO TECHNOLOGINIS IR EKONOMINIS VYSTYMAS. - 2005. -Vol. XI. - № 4. - Р. 297-301.
3. Krasikov, O.A. Monitoring and strategy of repair of highways (Мониторинг и стратегия ремонта автомобильных дорог) / O.A. Krasikov. - Almaty : KazgosINTI, 2004. - 263 p.
4. Road building materials (Дорожно-строительные материалы) / I.M. Grushko, I.V. Korolev, I.M. Borshch, G.M. Mishchenko. - M. : Transport, 1983. - 383 p.
5. Leonovich, I.I. A machine for construction, repair and the maintenance of highways (Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог) / I.I. Leonovich, A.J. Kotlobaj. - Minsk : BNTU, 2005. - 552 p.
6. Leonovich, I.I. The maintenance and the repair of motor roads. Part 1: General questions of the maintenance and repair (Содержание и ремонт автомобильных дорог) /I.I. Leonovich. -Minsk : BNTU, 2003.
A.L. BAZILEVICH, A.I. KUDYAKOV
TEMPERATURE SEGREGATION OF ROAD CONCRETE MIXES AT CONSTRUCTION OF ROAD SURFACES
The method of estimation of temperature segregation of the road concrete mixes as well as the actions, directed to lowering of temperature segregation at transportation of the road concrete mixes to a place of laying, were offered.
УДК 662.67, 662.73
Н.О. КОПАНИЦА, канд. техн. наук, доцент,
М.А. КОВАЛЕВА, канд. техн. наук,
В.Н. САФРОНОВ, канд. техн. наук, доцент,
ТГАСУ, Томск
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ НА СВОЙСТВА ТОРФОДРЕВЕСНОЙ КОМПОЗИЦИИ
Исследованы вопросы, связанные с влиянием магнитной обработки воды затворения формовочных смесей на свойства эффективных торфодревесных композиционных материалов. Установлено, что, меняя режимы магнитной обработки воды, можно направленно влиять на прочностные и гидрофизические свойства теплоизоляционных материалов на основе торфа.
Ключевые слова: торф, магнитная обработка, гидрофизические свойства.
Разнообразие областей применения торфа, как одного из самых доступных и ценных видов природного сырья, стимулировали широкий теоретиче-
© Н.О. Копаница, М.А. Ковалева, В.Н. Сафронов, 2009
