Испытание асфальтобетонной смеси для определения фактического коэффициента уплотнения. Коэффициент уплотнения асфальтобетонной смеси

Испытание асфальтобетонной смеси для определения фактического коэффициента уплотнения

Асфальтобетонная смесь — это специальная смесь битума с минеральными материалами (щебень, гравий, песок, минеральный порошок) перемешанная в горячем состоянии в определенных пропорциях.  При уплотнении образует асфальтобетон – основное покрытие современных дорог. В зависимости от физико-механических параметров и используемых материалов смесь подразделяется на следующие марки (табл. 1.)

Таблица 1

Марки асфальтобетонов в зависимости от видов и типов смесей

Вид и тип смесей и асфальтобетонов	Марки
Горячие:высокоплотные	I
плотные типов:АБ, ГВ, Д	I, III, II, IIIII, III
пористые и высокопористые	I, II
Холодные типов:Бх, ВхГх	I, III, II

При укладке, в зависимости от параметров температуры и вязкости, смеси подразделяются на горячие и холодные.  В первом случае применяются дорожные нефтяные битумные материалы, нагретые до температуры от 120°С. Могут быть жидкими и вязкими. Холодные смеси изготавливаются только из жидких связующих  и могут быть уложены при температуре окружающей среды от +10°С в осенний период и от +5°С – в весенний.

Сфера использования асфальтобетонных слоев указана в табл. 2.

Таблица 2

Область применения асфальтобетонов при устройстве верхних слоёв покрытий автомобильных дорог и городских улиц

Дорожно-клима-тическая зона	Вид асфальто-бетона	Категория автомобильной дороги
		I,II		III		IV
		Маркасмеси	Маркабитума	Маркасмеси	Маркабитума	Маркасмеси	Маркабитума
1	2	3	4	5	6	7	8
I	Плотный ивысокоплотный	I	БНД 90/130БНД 130/200БНД 200/300	II	БНД 90/130БНД 130/200БНД 200/300СГ 130/200МГ 130/200МГО130/200	III	БНД 90/130БНД 130/200БНД 200/300СГ 130/200МГ 130/200МГО130/200
II, III	Плотный ивысокоплотный	I	БНД60/90БНД 90/130БНД 130/200БН 90/130	II	БНД 60/90БНД 90/130БНД 130/200БНД 200/300БН 60/90БН 90/130БН 130/200БН 200/300	III	БНД 60/90БНД 90/130БНД 130/200БНД 200/300БН 60/90БН 90/130БН 130/200БН 200/300СГ 130/200МГ 130/200МГО130/200
	Изхолодныхсмесей	-	-	I	СГ 70/130СГ 130/200	II	СГ 70/130СГ 130/200МГ 70/130МГ 130/200МГО 70/130МГО130/200
IV, V	Плотный	I	БНД 40/60БНД 60/90БН 40/60БН 60/90	II	БНД 40/60БНД 60/90БНД 90/130БН 40/60БН 60/90БН 90/130	III	БНД 40/60БНД 60/90БНД 90/130БН 40/60БН 60/90БН 90/130
	Изхолодныхсмесей	-	-	I	СГ 70/130СГ 130/200	II	СГ 70/130СГ 130/200МГ 70/130МГ 130/200МГО 70/130МГО130/200

От точности соблюдения технологии укладки и уплотнения смеси зависит прочность и долговечность асфальтобетона уложенного в основания и покрытия автодорог. От уплотнения, последнего этапа создания покрытия, зависит качество структуры асфальтобетона, его возможности воспринимать заложенные в конструкцию нагрузки и эксплуатироваться в течение нормативного срока.  

При уплотнении происходит перегруппировка минеральных зерен, заполнение образованных ранее пустот мелкими зернами в области крупных. Параллельно происходит процесс выдавливания вяжущего вещества и свободного битума, вытеснение воздуха и снижение пористости слоя.  По завершению уплотнения слой дорожных одежд приобретает требуемые физико-механические показатели - плотность, прочность, стойкость к проникновению и воздействию влаги.  

Методики контроля качества асфальтобетонного покрытия

Контроль качества уплотнения асфальтобетонного слоя дорожных одежд производится с помощью неразрушающих и разрушающих методик. В первом случае применяются ультразвуковые и радиоизотопные приборы, во втором – метод взятия образцов с помощью вырубки с последующим раздавливанием под гидравлическим прессом.

Рис. 1. Уплотнение асфальтобетонного слоя

Для проведения исследований берутся образцы покрытия в трех местах на 700 кв. м. площади дороги. Вырубка производится на расстоянии не менее 1 м. от края дороги. При исследовании слоев уплотненных по горячей технологии время отбора проб должно быть в пределах 1 – 3 дней после уплотнения. При укладке холодной смеси отбор проб производится через 15 – 30 дней.

Фактический показатель уплотнения на строящемся участке не должен быть менее требуемого значения, которое составляет:

• для холодной смеси – 0,96;
• для плотного асфальтобетона типа В уплотненного из горячей смеси – 0,98;
• для плотного асфальтобетона типа А и Б уплотненного из горячей смеси – 0,99.

Коэффициент уплотнения Купл  определяется по следующей формуле:

Купл  = Рм/Рсм

где:

Рм – это фактический средний показатель плотности, г/см3;

Рсм – это средний стандартный показатель плотности  переформованного образца, г/см3.

Порядок проведения испытания асфальтобетона

Отбор проб производится путем вырубки или сверления для получения, соответственно, прямоугольных или круглых кернов на всю толщину дорожных одежд. Разделение слоев производится в лаборатории. Участок отбора составляет прямоугольник размером не более 500х500 мм на расстояние не менее 1000 мм от края дороги или её центральной оси.

Размер и количество проб зависит от наибольшего размера зерен  и необходимого для проведения испытания количества. Минимальная масса вырубки и диаметры кернов составляют:

• для песчаных смесей – 1 кг при диаметре – 50 мм;
• для мелкозернистых – 2 кг при диаметре 70 мм;
• для крупнозернистых – 6 кг при диаметре 100 мм.

Полученные пробы используются для получения фактического коэффициента уплотнения асфальтобетонной смеси.

После взятия образцов из них вырезается (вырубается) три пробы с целой структурой без наличия трещин. Их форма должна быть приближена к кубу или прямоугольному параллелепипеду с длиной сторон от 50 до 100 мм. Каждая проба испытывается целиком, возможна (при необходимости) распил или рубка на части.

Рис. 2. Внешний вид керноотборника

Следующим этапом идет высушивание образцов до того момента, пока их масса не станет постоянной. Для этого производится высушивание в течение не менее 60 мин. при температуре до 50°С, далее производится охлаждение в течение не менее 30 минут и взвешивание. После получения постоянной массы определяется фактическая плотность материала по физической формуле:

Р=m/V

где m – масса образца в г.;

V – объём образца в см3.

Рис. 3. Внешний вид переформованных образцов

Масса определяется взвешиванием, объём – определением и перемножением геометрических величин образца – длины, ширины и высоты. В том случае, если образец имеет неправильную форму, объём определяется по методике гидростатического взвешивания. Данный способ заключается в определении объёма вытесненной жидкости после погружения в неё образца.

После определения плотности всех образцов берётся среднее значение – среднеарифметический показатель трех проб при разнице не более 0,03 г/см3. В противном случае проводятся повторные испытания с получением среднего показателя из 6 образцов.

Прошедшие испытания образцы, оставшиеся части кернов используются для изготовления переформованных образцов. Они необходимы для определения стандартного показателя  плотности материала Рсм. Для этого:

• Вырубки или керны нагреваются в термическом шкафу или на песчаной бане до температуры указанной в табл. 3.
• Измельчаются шпателем или ложкой.
• Полученный материал равномерно распределяется по форме, затем уплотняют с помощью вкладыша и пресса. Давление пресса доводится до 40 МПа и держится в течение 5 – 10 с.
• Образец извлекается из формы и замеряется его высота.

Таблица 3

Определение температуры нагрева асфальтобетонной смеси

Наименованиематериалов	Температура нагрева, °С, в зависимостиот показателей вяжущего
	Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм					Условнаявязкость повискозиметру сотверстием 5 мм,с
	40 – 60	61–90	91–130	131–200	201–300	70–130	131–200
Минеральныематериалы	170–180	165–175	160–170	150–160	140–150	1001–20	120–140
Вяжущее	150–160	140–150	130–140	110–120	100–110	80–90	90–100
Смесь	150–160	145–155	140–150	130–140	120–130	80–100	100–120

В том случае, если полученный результат не соответствует данным в табл. 4., то потребная масса смеси M для формования образца определяется по формуле:

M1 = M0*H/H0

где:

• Н – требуемая высота образца;
• Н0 – высота пробного образца;
• М0 – масса пробного образца.

Таблица 4

Ориентировочное количество смеси на один образец

Размеры образца, мм		Ориентировочноеколичество смеси наобразец, г
диаметр	высота
50,571,4101,0	50,5±1,071,4±1,5101,0±2,0	220–240640–6701900–2000

При наличии дефектов кромок, а также при отсутствии параллельности горизонтальных оснований образец подлежит отбраковке.

Образцы из горячих смесей, в которых присутствует более половины объёма щебня, уплотняются путем вибрирования с последующим уплотнением прессом. Порядок изготовления выглядит следующим образом:

• Формы предварительно нагреваются до 90 – 100°С и наполняются измельченной смесью.
• Форма устанавливается на виброплощадку и крепится специальным приспособлением. Вкладыши при этом должны выступать на 20 – 25 мм. Сверху укладывается груз.
• Приводится в действие виброплощадка, вибрирование производится в течение 3 мин.
• Далее форма снимается с площадки и устанавливается под пресс для дополнительного уплотнения. Для этого она устанавливается под пресс и прилагается нагрузка в 20 МПа в течении 3 мин.

Рис. 4. Уплотнение смеси на прессе

Далее производится взвешивание и определение объёма образца по указанной выше методике. Затем рассчитывается показатель стандартной плотности путем деления массы на объём. Далее определяется коэффициент уплотнения Купл  путем деления показателей фактической плотности на стандартную. Полученный результат сравнивается с нормативным и на основании этого делается заключение о степени уплотнения асфальтобетона.

В том случае, если полученный результат фактического коэффициента меньше нормативного, то производится анализ причин недостаточного уплотнения. Это может быть недостаток температуры смеси, малое количество проходов катка, недостаточная масса катка или другие факторы.

ic-lsk.ru

Уплотнение асфальтобетонной смеси катками: коэффициент плотности

Для строительства прочных и долговечных дорожных покрытий специалисты прибегают к уплотнению и выравниванию асфальтобетонной смеси. Уплотнение асфальтобетонных покрытий осуществляется при помощи дорожных катков. Этот вид техники был разработан для укладки дорог. При уплотнении покрытия определяющее значение имеют вес механизма и диаметр специального вальца. Самыми популярными считаются самоходные дорожные катки. Для работ со щебеночными покрытиями чаще всего применяется прицепная техника, которая уплотняет материал за счет своего веса. Это помогает достичь нужного коэффициента плотности бетонного покрытия.

Как выбирать технику?

На современном рынке представлены разные модели катков, выбор которых будет зависеть от покрытия, погодных условий, масштабов работ. Отечественная техника стоит дешевле импортной, для нее годится любой вид топлива. Согласно текущим тенденциям, сегодня значительно увеличилось число типоразмеров дорожных катков. Таким образом, выбор устройств для укладки тех или иных смесей стал шире и вместе с тем сложнее. Размер техники связан с ее возможностями. Самые важные из них — толщина асфальтобетонного слоя, а также производительность при разной толщине смеси. Чтобы определить нужный размер, следует знать обо всех типах катков и нескольких группах основных типоразмеров, с помощью которых можно уплотнить асфальтобетонный слой.

Вернуться к оглавлению

Виды и преимущества

Специалисты различают несколько видов машин, которые используются с целью уплотнения бетонных смесей. Вы можете выбрать статический, вибрационный или пневмоколесный каток — в зависимости от поставленной задачи и типа покрытия. Ведущие мировые и отечественные производители создают технику, которая сочетает в себе одновременно несколько решений, способствующих ее максимально безопасному, удобному и эффективному использованию. Среди преимуществ применения машин выделяют следующие:

• возможность обзора того места, которое было выбрано для проведения работ, а также установки специальной защиты для рабочего;
• снижение вредных выбросов в атмосферу и шума при работе техники;
• привод автоматически выключается до остановки катка;
• использование направленного типа вибрации вместо кругового, за счет чего увеличивается давление на асфальтобетонную смесь;
• наличие скребков для очистки;
• установка дополнительного оборудования для уплотнения покрытия у стен, а также для удаления кромки лишней смеси.

Существует три вида машин:

1. Один вибрационный валец и задняя ось с тремя или четырьмя пневматическими шинами.

   Вибрационные. Их масса составляет одну тонну. Как правило, такая техника оснащена одним вибратором. Он осуществляет вертикальные вибрации одновременно на два вальца, а затем — на уплотняемые асфальтобетонные покрытия. Катки управляются вручную либо при помощи механических пневмоколес, присоединенных к механизму шарнирами.

2. Статические. Машины-тандемы со встроенными приводными и рулевыми вальцами. Покрытие становится более прочным за счет регулирования процесса балластировки перед уплотнением. Оснащены жесткой рамой. Такие машины весят в среднем шесть-двенадцать тонн-сил.
3. Пневмоколесные (от семи до одиннадцати шин). Процесс уплотнения регулируется при помощи балластировки либо повышения/снижения давления в специальных шинах. Техника весит десять-тридцать пять тонн-сил.

Вернуться к оглавлению

Уплотнение

Значение коэффициента уплотнения бетонной смеси равняется показателю достигнутой плотности к расчетной. Идеальный коэффициент можно получить при виброуплотнении смеси в соответствии с государственным стандартом. Коэффициент плотности и эффективность виброуплотнения будут зависеть непосредственно от используемой техники, составляющих смеси. Нужной плотности асфальтобетона можно достичь и при использовании обычных машин. При этом результат будет зависеть от веса и вида техники, числа проходов, плотности бетонного слоя. Необходимо помнить, что при укладке вальцы должны оставаться отполированными, гладкими. Чтобы избежать налипания асфальтобетона на вальцы, их следует смачивать водой либо обмазывать нефтью.

Уплотнение асфальтобетонной смеси.

Чтобы добиться нужного коэффициента плотности покрытия, смесь обрабатывают посредством самоходных катков (трех- или двухвальцевых), виброкатков, машин с пневмошинами. Недоступные места покрытия утрамбовывают. Механизмына пневмошинах, получившие широкую популярность при работе с асфальтобетоном, позволяют обеспечить необходимый коэффициент уплотнения покрытия, отрегулировать давление воздуха в пневмошинах. Это помогает достичь нужной плотности основной части бетона. Лучший показатель коэффициента можно получить при наличии достаточного количества колес на одной из осей машины.

Процесс нужно начинать сразу после завершения укладки асфальтобетона. Так можно добиться лучшего показателя коэффициента плотности бетонной поверхности. Для этого важно учитывать температуру раствора: в горячем состоянии он становится пластичнее, следовательно, легко уплотняется. Cо снижением температуры состава уменьшается и коэффициент плотности. При этом увеличиваются затраты труда и расход средств для уплотнения. При низкой температуре может резко снизиться производительность. Важно помнить, что в процессе уплотнения подготовленная почва должна быть влажной. Задействование дополнительной специальной техники или средств более эффективно для тонкого бетонного слоя, нежели для толстого.

Вернуться к оглавлению

Схемы

На заранее подготовленное полотно необходимо завезти грунт, затем разровнять его с помощью автогрейдера и определить нужную ширину. После этого грунт следует уплотнить за счет нескольких проходов самоходной техники с пневмоколесами до необходимого коэффициента плотности. Это поможет облегчить распределение цементного раствора. Планировка подготовленного грунта должна выполняться с помощью профилировщика. Специалисты распределяют раствор цемента, применяя специальные средства. Работники начинают процесс уплотнения с использования легкой укладочной техники с отшлифованными вальцами из металла, делая по три-четыре прохода катком по каждому следу. После этого применяют тяжелые машины, с помощью которых делают по двадцать-тридцать проходов.

При применении вибрационной или самоходной техники с пневмоколесами рабочим требуется совершать меньшее количество проходов. Укатка завершается, когда после проходов по бетону тяжелой машины на нем не отпечатываются следы.

Вернуться к оглавлению

Исправление дефектов

Проверка равномерности распределения смеси.

Во время проведения работ работники проверяют равномерность распределения асфальтобетона. Дефекты, выявляемые на поверхности, разделяют на две основные группы. Они могут быть связаны с состоянием, функциями оборудования или со свойствами бетонного раствора. Если к появлению дефектов привели свойства компонентов, входящих в состав раствора, их устраняют при помощи добавления новых ингредиентов либо меняют технологию его изготовления, хранения, транспортировки. Существуют дефекты, которые способны возникать из-за применения того или иного оборудования. Появившиеся неровности специалисты исправляют вручную.

Вернуться к оглавлению

Влияние погодных условий

На состояние бетонной поверхности или раствора влияют два основных фактора – погодные условия и толщина асфальтобетонного слоя. Работы, которые были начаты при плюсовой температуре, можно продолжать до завершения. Но что делать, если температура воздуха резко снизилась, начались осадки и усилился ветер?

Если проведение такого вида работ запланировано на холодное время года, следует заранее к ним подготовиться. Необходимо подумать, в каких обстоятельствах придется работать людям. Для максимально безопасных и комфортных условий нужно подготовить автотранспорт, уплотняющие машины и выбранный объект. В противном случае халатное отношение к рабочему процессу может привести к непредсказуемым последствиям.

Самыми сложными в подобных условиях считаются укладка и уплотнение бетонного раствора. До начала процесса необходимо провести предварительные организационные и инженерные мероприятия, принять взвешенное решение относительно технологии исполнения предполагаемых операций.

kladembeton.ru

Методические рекомендации Методические рекомендации по укладке и уплотнению асфальтобетонных смесей различного типа при использовании высокопроизводительных асфальтоукладчиков и катков

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СОЮЗДОРНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УКЛАДКЕ И УПЛОТНЕНИЮ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ РАЗЛИЧНОГО ТИПА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКОВ И КАТКОВ

Утверждены директором Союздорнии канд. техн. наук Э.М. Добровым

Одобрены Главным техническим управлением Минтрансстроя (решение ГТУ № 379-4Д от 10.05.83)

Москва 1984

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 1. Общие положения 2. Устройство верхнего слоя основания дорожной одежды и нижнего слоя покрытия из крупнозернистых асфальтобетонных смесей 3. Устройство верхнего слоя асфальтобетонных покрытий из плотных смесей 4. Контроль качества работ 5. Техника безопасности

Даны рекомендации по режимам работы высокопроизводительных широкозахватных асфальтоукладчиков, обеспечивающих максимальное уплотнение конструктивных слоев из асфальтобетонных смесей различного типа гранулометрии. В зависимости от степени уплотнения слоя рабочими органами асфальтоукладчика приведена технология уплотнения слоев катками, даны рекомендации по составу отрядов катков и режимам их работы.

Асфальтобетонные смеси различного типа гранулометрии рекомендуется приготавливать на асфальтобетонных заводах общей производительностью не менее 200 т/ч, транспортировать только большегрузными автомобилями-самосвалами.

Внедрение технологии строительства покрытий широкозахватными высокопроизводительными асфальтоукладчиками и катками позволяет повысить темпы строительства, снизить трудозатраты и одновременно повысить качество работ.

Табл. 2.

В последние годы в практике дорожного строительства наметилась четкая тенденция к устройству асфальтобетонных покрытий высокими темпами с перенесением основного удельного веса уплотнения смесей на рабочие органы асфальтоукладчика - трамбующий брус и виброплиту.

Повышение степени предварительного уплотнения смеси и увеличение ширины укладки асфальтоукладчиком приводят к уменьшению или ликвидации продольных швов, что позволяет значительно повысить продольную и поперечную ровность покрытия.

В настоящих "Методических рекомендациях по укладке и уплотнению асфальтобетонных смесей различного типа при использовании высокопроизводительных асфальтоукладчиков и катков" изложены особенности технологии укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей различного типа гранулометрии широкозахватными высокопроизводительными асфальтоукладчиками и катками, даны рекомендации по выбору соответствующего отряда машин при устройстве конструктивных слоев из асфальтобетона и методика определения степени предварительного уплотнения смесей рабочими органами асфальтоукладчика.

"Методические рекомендации" составлены на основе научно-исследовательских и опытно-экспериментальных работ, выполненных Союздорнии в 1979 - 1982 гг.

"Методические рекомендации" разработали кандидаты технических наук Б.С. Барышев, Б.М. Слепая, М.А. Либерман, инженеры Л.М. Кириллова, Э.Б. Островский.

1.1. Технология строительства асфальтобетонных покрытий широкозахватными высокопроизводительными асфальтоукладчиками с активными уплотняющими рабочими органами является наиболее прогрессивной и позволяет одновременно со снижением трудозатрат улучшить основные транспортно-эксплуатационные параметры асфальтобетонного покрытия (ровность, однородность, прочность покрытия).

1.2. Работы, связанные с приготовлением, транспортированием и укладкой асфальтобетонных смесей в покрытие и основание дорожной одежды, следует проводить в соответствии со СНиП III-40-79 и "Руководством по строительству асфальтобетонных покрытий" (М., Транспорт, 1978), с учетом особенностей скоростного строительства покрытий.

1.3. Для обеспечения эффективной работы асфальтоукладчиков производительность асфальтобетонного завода должна соответствовать сменному темпу укладки и составлять не менее 200 т/ч; целесообразно применять асфальтосмесители с накопительными бункерами, объемом не менее часовой производительности выпуска продукции АБЗ.

1.4. Транспортирование смесей с АБЗ к асфальтоукладчику следует осуществлять большегрузными автомобилями-самосвалами грузоподъемностью 7 - 12 т (МАЗ-503А, КамАЗ-5510, КрАЗ-256Б).

1.5. При высоких темпах устройства асфальтобетонных покрытий и верхнего слоя основания дорожной одежды, если позволяют технические возможности асфальтоукладчика, смеси следует укладывать на всю ширину полосы ( II и III категории автомобильных дорог). При укладке смеси сопряженными полосами двумя укладчиками технологический разрыв между ними должен составлять 30 м.

1.6. Отряды катков следует комплектовать в зависимости от типа гранулометрии укладываемой асфальтобетонной смеси, степени уплотнения смеси рабочими органами асфальтоукладчика и с учетом имеющегося состава парка катков.

1.7. На завершающей стадии уплотнения конструктивных слоев покрытия, уложенных из асфальтобетонных смесей всех типов гранулометрии, следует применять трехосный гладковальцовый каток массой 11 - 18 т (ДУ-48А, ДУ-48Б).

2.1. При устройстве верхнего слоя основания дорожной одежды и нижнего слоя покрытия из крупнозернистых асфальтобетонных смесей скорость перемещения асфальтоукладчика должна составлять 2 - 3 м/мин; уплотняющие рабочие органы асфальтоукладчика должны иметь следующие режимы работ: частоту вращения валов трамбующего бруса 1000 - 1500 об/мин. и вибраторов виброплиты - 2500-3000 об/мин.

2.2. Состав отряда катков следует подбирать исходя из существующего на данном объекте парка машин, руководствуясь табл. 1 настоящих "Методических рекомендаций".

2.3. Для производства работ в условиях пониженных температур воздуха целесообразно укладывать смеси при скорости перемещения асфальтоукладчика 1 м/мин. При этом можно достичь уплотнения слоя до значения 0,98, что позволит исключить процесс уплотнения катками.

Таблица 1

Коэффициент уплотнения смеси рабочими органами асфальтоукладчика	Тип катка	Режим работы катка
		Скорость км/ч	Число проходов по одному следу
0,97-0,95	Самоходный на пневматических шинах массой 18 т (ДУ-31А)	10	2-3
	и гладковальцовый трехосный массой 11-18 т (ДУ-49А)	5	2-4
	Гладковальцовый трехосный массой 11-18 т (ДУ-49А)	5	4-6
0,95-0,98	Самоходный на пневматических шинах массой 16 т (ДУ-31А5)	10	3-4
	и гладковальцовый трехосный массой 11-18 т (ДУ-49А)	5	3-4
	Гладковальцовый трехосный массой 11-18 т (ДУ-49А)	5	8-10
0,93.-0,9	Самоходный на пневматических шинах массой 16 т (ДУ- 31А)	10	4-6
	и гладковальцовый трехосный массой 11-18 т (ДУ-49А)	5	4-6
	Гладковальцовый массой 9-13 т (ДУ-8В, ДУ-48А, ДУ48Б)	4-5	4-6
	и гладковальцовый трехосный массой 11-18 т (ДУ-49А)	5	4-6
	Гладковальцовый. трехосный массой 11-18 т (ДУ-49А)	5	10-12

2.4. При укатке смеси рабочими органами асфальтоукладчика до коэффициента уплотнения 0,9 и более в состав отряда вводятся катки двух типоразмеров: средний гладковальцовый массой 9 - 13 и (или самоходный на пневматических шинах) и гладковальцовый тяжелый массой 11 - 18 т (марки ДУ-49А).

Допускается уплотнять смеси одним тяжелым гладковальцовым катком при увеличенном числе проходов в соответствии с требованиями табл. 1.

3.1. Для устройства верхнего слоя дорожных покрытий применяют асфальтобетонные смеси всех типов, предусмотренных ГОСТ 9128-84.

3.2. Смеси всех типов, установленных ГОСТ 9128-84, укладывают при следующем режиме работы рабочих органов асфальтоукладчика: частота вращения вала трамбующего бруса 1000 - 1400 об/мин, вала вибраторов виброплиты - 2500 - 3000 об/мин.

3.3. Смеси типов А и Б с содержанием щебня не менее 40 % следует укладывать при скорости перемещения асфальтоукладчика не более 2 - 3 м/мин; при этом следует соблюдать следующие режимы работы рабочих органов: частота вращения вала, трамбующего бруса 1000 - 1400 об/мин, частота вращения вала вибраторов виброплиты 2500 - 3000 об/мин.

3.4. Асфальтобетонные смеси типов А и Б с содержанием щебня не менее 40 %, уложенные при скорости перемещения асфальтоукладчика 1 м/мин и частоте вращения валов трамбующего бруса и вибраторов виброплиты; соответственно 1200 - 1500 и 3000 об/мин, могут иметь коэффициент уплотнения до 0,99 и не требуют уплотнения катками.

Таблица 2

Коэффициент уплотнения смеси рабочими органами асфальтоукладчика	Тип катка	Режим работы катка
		Число проходов по одному следу	Скорость, км/ч
Асфальтобетонная смесь типов А, Б (40-50 % щебня)
0,97-0,96	Гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-47А)	8-10	5
0,96-0,94	Вибрационный массой 6-8 т (ДУ-47А, ДУ-47Б)	3-4	До 3
	и гладко вальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	2-4	5
	На пневматических шинах массой 16 т (ДУ-31А)	4	До 10
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	2	5
0,94-0,92	Вибрационный массой 6-8 т (ДУ-47А, ДУ-47Б)	4-5	3
	и гладковальцовый массой 11-18 т	4	5
	На пневматических шинах массой 16 т (ДУ-31А)	4-6	До 10
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	2-4	5
	Гладковальцовый массой 10-13 т (ДУ-813, ДУ-48А, ДУ-48Б)	4-6	4-5
	и гладковальцовый массой 11-18 т	6-8	5
0,92-0,89	Вибрационный массой 6-8 т (ДУ-47А, ДУ-47Б)	5-6	3
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	4	5
	На пневматических шинах массой, 13 т (ДУ-31)	6	10
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	4	5
	Гладковальцовый массой 10-13 т (ДУ-48А, ДУ-48Б, ДУ-8В)	6	4
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	6	5
Асфальтобетонная смесь типа Б (35-40 % щебня) и типа В
0,92-0,87	Вибрационный массой 6-8 т (ДУ-47А, ДУ-47Б)	4-6	До 2
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	4	5
	На пневматических шинах массой 16 т (ДУ-31А)	6-8	10
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	4	5
	Гладковальцовый массой 10-13 т (ДУ-8В, ДУ-48А)	6-8	4
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	6 (4)	5
0,83-0,87	Гладковальцовый массой 6-8 т (ДУ-50)	2-3	3
	гладковальцовый массой 10-13 т (ДУ-8В, ДУ-48А)	8-10	4-5
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	6 (4)	5
	Гладковальцовый массой 6-8 т (ДУ-50)	2-3	5
	На пневматических шинах массой 16 т (ДУ-31А)	4-6	10
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	2-4	5
Асфальтобетонная смесь типов Г и Д
0,82-0,84	Гладковальцовый массой 6-8 т (ДУ-50)	2-3	3
	На пневматических шинах массой 16 т (ДУ-31А)	6-8	10
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	4	5
	Гладковальцовый массой 6-8 т (ДУ-50)	2-3	3-4
	гладковальцовый массой 10-13 т (ДУ-8В, ДУ-48А)	10	4-5
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	4-6	5
0,82-0,80	Гладковальцовый массой 6-8 т (ДУ-50)	2-3	3-4
	на пневматических шинах массой 16 т (ДУ-31А)	8-10	5
	и гладковальцовый массой 11-18 т (ДУ-49А)	4-6	5

3.5. Смеси типов В и Б с содержанием щебня до 40 % допускается укладывать при скорости перемещения асфальтоукладчика до 4 м/мин. Если коэффициент уплотнения смеси после прохода асфальтоукладчика не превышает 0,85, скорость перемещения укладчика следует уменьшить до 2 - 3 м/мин.

3.6. Смеси типов Г и Д допускается укладывать при скорости перемещения асфальтоукладчика до 5 м/мин.

3.7. При укатке смесей, имеющих коэффициент уплотнения после прохода асфальтоукладчика не ниже 0,87, в отряд катков не включают легкий каток массой 6 - 8 т.

3.8. При уплотнении смесей, имеющих коэффициент уплотнения после прохода асфальтоукладчика ниже 0,87, при наличии в парке вибрационных катков массой 6 - 8 т уплотнение следует начинать катком с выключенными вибраторами (вместо применения статического легкого катка).

3.9. Для уплотнения верхнего слоя покрытия из асфальтобетонных смесей типов А, Б, В, имеющих коэффициент уплотнения после прохода асфальтоукладчика 0,9 - 0,94, следует в отряд катков включать вибрационные катки массой 6 - 8 т, либо катки на пневматических шинах массой 16 т, либо гладковальцовые катки массой 10 - 13 т. Во всех случаях обязательно наличие в отряде катка гладковальцового трехосного массой 11 - 18 т.

3.10. Уплотнение песчаных асфальтобетонных смесей типов Г, Д и малощебенистых типа В с коэффициентом уплотнения после прохода асфальтоукладчика менее 0,9 следует начинать гладковальцовым катком массой 6 - 8 т, при этом рабочая скорость движения катка в начале укатки должна составлять 3 км/ч.

3.11. Для уплотнения смесей типов А, Б и В ведущим катком в отряд целесообразно включать каток двухвальцовый вибрационный массой 6 - 8 т (ДУ-47А, ДУ-47Б). При отсутствии такого катка его можно заменить катком на пневматических шинах массой 16 т (ДУ-31А) или катками статическими гладковальцовыми массой 9 - 13 т (ДУ-8В, ДУ-48А, ДУ-48Б).

3.12. Уплотнение смесей типов Г, Д и В при коэффициенте их уплотнения рабочими органами асфальтоукладчика менее 0,87 следует начинать катком вибрационным массой 6 - 8 т (ДУ-47А, ДУ-47Б) с выключенным вибратором либо гладковальцовым статическим массой 6-8 т (ДУ-50).

3.13. Состав отрядов катков в зависимости от типа уплотняемой смеси и коэффициента уплотнения после прохода асфальтоукладчика, а также режимы их работы следует назначать согласно табл. 2.

4.1. Контроль качества работ следует осуществлять в соответствии с требованиями п. 6.7 "Руководства по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий" (М.: Транспорт, 1978) и настоящих "Методических рекомендаций".

4.2. Перед началом работ по устройству покрытия и основания дорожной одежды из асфальтобетонных смесей следует проверить режимы работ широкозахватных высокопроизводительных машин и установить требуемые скорости, укладки и частоты колебания трамбующего бруса асфальтоукладчика.

4.3. В процессе работы асфальтоукладчика в заданном режиме следует определить коэффициент уплотнения слоя для уточнения состава отряда катков и режимов работы асфальтоукладчика и катков.

4.4. Степень уплотнения асфальтобетонных смесей рабочими органами асфальтоукладчика определяют по результатам испытаний образцов, отобранных из укладываемого слоя непосредственно после укладки его асфальтоукладчиком, работающим в заданном режиме. Для этого перед проходом асфальтоукладчика на нижний слой уложенного покрытия (или основания дорожной одежды) укладывают металлическую пластинку площадью 200×150 мм и толщиной 1,5 мм. Место расположения пластины фиксируют металлической проволокой, прикрепленной к краю пластины. После прохода асфальтоукладчика пластину со смесью извлекают. Образец снимают с пластины не ранее чем через 2 ч, затем стандартным методом определяют коэффициент уплотнения.

4.5. Для рационального подбора состава отряда катков следует определять степень предварительного уплотнения смеси рабочими органами асфальтоукладчика в соответствии с методикой, изложенной в п. 4.4 настоящих "Методических рекомендаций".

При строительстве покрытий и оснований дорожной одежды из асфальтобетонных смесей комплектом высокопроизводительных широкозахватных асфальтоукладчиков и катков следует руководствоваться "Правилами техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог" (М.: Транспорт, 1978), р.8 "Руководства по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий" (М.: Транспорт, 1978) и СНиП III-4-80.

Еще документы скачать бесплатно

www.gosthelp.ru

Зачем уплотнять асфальтобетон выше минимальной нормы?

В прежние годы советские, а затем и российские дорожные подрядчики постоянно были озабочены проблемой обеспечения минимально требуемого нормативного коэффициента уплотнения (Ky) асфальтобетона в покрытии дороги. По действующему СНиП 3.06.03-85 степень или коэффициент уплотнения, выражаемый в России в долях 1,0, а в других странах в долях 100%, должен быть не ниже 0,99 или 99% для асфальтобетона из плотных смесей типов А и Б и 0,98 или 98% из плотных смесей типов В, Г и Д, а также для пористых и высокопористых асфальтобетонов, от объемного веса переформованных и уплотненных в лаборатории образцов. Такой объемный вес принимался за 1,0 или 100%.

Отмеченная озабоченность была обусловлена известной и всеми признаваемой технологической отсталостью отечественной дорожной отрасли, несовершенством собственной уплотняющий техники, невозможностью приобрести зарубежные, более эффективные дорожные катки.

В табл. 1 приведены те модели отечественных и зарубежных катков, которые были доступны большинству дорожников и которые использовались ими практически повсеместно в те годы на устройстве асфальтобетонных покрытий. Анализ их уплотняющей способности по современному критерию индекса контактных давлений и технологических возможностей качественно уплотнять асфальтобетон показывает их явную ущербность в функциональном плане.

Таблица 1

Индекс контактных давлений (показатель, уплотняющей способности катка)* Поло-жение вальца на катке Тип и модель статического и вибрационного катка ДУ-50, статика, 2x3, 6т ДУ-47Б, вибрация, 2x2, 6т ДУ-48Б, статика, 2x3, 9т Т-12 (ГДР), вибрация, 2x2, 12, 4т ДУ-49Б, статич., 3x3 без балласта 11т с балластом 18т статика, Pks, кгс/см2 передний 1,69(слой 5см)** 1,74(5–6см) 2,11(9см) 1,57(3,5–4см) 1,19 1,92 средний – – – – 1,50 2,17 задний 2,23(слой 10см)** 1,99(7–8см) 1,84(6–7см) 2,35(12см) 2,49(5–6см)*** 3,22(11–12см)*** вибрация, Pkd, кгс/см2 задний – после статики 2,61(7–8см) после статики 2,77(10см) – –

* Индекс контактных давлений является обобщенной функционально-технологической характеристикой катка, учитывающей весовую нагрузку или общую динамическую силу при вибрации и размеры (ширина, диаметр) каждого вальца.

** Оптимальный слой уплотнения щебенистого асфальтобетона для указанного индекса контактных давлений.

*** На завершающей стадии уплотнения, для которой и создавался ДУ-49Б.

И, конечно же, ожидать от такой техники более высокого качества уплотнения, чем минимально требуемое, было бы, по меньшей мере, наивно и несерьезно. Доказательств этому можно привести достаточно много. Стоит лишь указать, что по результатам двух массовых независимых обследований дорог в европейской части СССР, проведенных СоюздорНИИ, ГипродорНИИ и МАДИ в 60–70-е годы прошедшего столетия, средний срок службы их покрытий составлял примерно две трети от срока службы зарубежных дорог, а в Сибири он вообще часто не превышал 50–55%.

Из-за значительного недоуплотнения покрытий, т.е. наличия фактического брака, доходящего в 80-е годы 20 века до 25–30% даже в таком технически передовом и развитом центре, как Ленинград (табл. 2), они достаточно быстро разрушались, требуя частых и существенных затрат на свои ремонты.

Таблица 2

Коэффициент уплотненияасфальто-бетона (в долях 1,0) < 0,98 0,98 0,99 1,0 Средняя доля (%)значений в общемколичестве тестовпокрытий в г. Ленинграде в течение 5 лет –мониторинг трестаЛендорстрой и Ленфилиала СоюздорНИИ 1982 г. 10 20 34 36 1983 г. 26 24 24 26 1984 г. 14 19 36 31 1985 г. 13 16 25 46 1986 г. 13 42 26 19 Средняя1982–1986 гг. 15 24 29 32

Сегодня в дорожной отрасли России уже другие времена, сами дорожники становятся другими, более опытными и современными в технологическом плане. Их оснащение эффективной техникой, в том числе уплотняющей, постепенно приближается к оснащению зарубежных коллег, они осваивают передовые технологические приемы выполнения асфальтобетонных работ. И главное, свое право на очередной объект они должны завоевывать в конкурентной борьбе, предусматривающей особое отношение к качеству работ и материалов.

Поэтому реализация минимально требуемого Ky асфальтобетона для многих подрядчиков стала не просто трудным обязательством, а фактически даже заурядным делом. Ряд из них добивается хороших, а иногда и очень высоких результатов по качеству уплотнения асфальтобетонных покрытий.

И, тем не менее, даже среди успешных в этом плане подрядчиков порой возникают сомнения и суждения о том, что СНиП формально требует Ky не ниже установленной планки, так зачем стремиться реально перекрывать эту планку, тем более, что логика конкурсных торгов поощряет снижение стоимости контрактных работ и нередко в ущерб их качеству. Объект ведь все равно примут в эксплуатацию, если соблюдены хотя бы минимальные требования СНиП.

Такого сорта дорожники продолжают мыслить и руководствоваться в своей практической деятельности прежними устремлениями и заботами – достичь минимально требуемого качества и все. Хотя имеющиеся потенциальные возможности современных технологий и машин (укладчики, катки) позволяют добиваться значительно более высоких показателей уплотнения асфальтобетона в покрытии, доходящих до 1,01–1,02 (101–102%), а в некоторых случаях и до 1,03 (103%).

Правда, у тех же дорожников появляются вопросы, а иногда и возражения против таких высоких значений коэффициента уплотнения. Мол, что это за показатель, превышающий 100%, и нужно ли, а может быть и вредно, достигать такой высокой плотности?

Очевидно, все эти вопросы, сомнения и возражения требуют определенного их обсуждения и некоторых пояснений. Хотя они давно, неоднократно и профессионально уже освещались российскими практиками и учеными, в том числе такими крупными специалистами в области асфальтобетонной технологии, как Н. Н. Иванов, Н. В. Горелышев, И. В. Королев, Л. Б. Гезенцвей и другие, внесшие существенный и неоценимый вклад в становление и развитие дорожной отрасли.

Высокие значения Ky, превышающие 1,0 или 100%, свидетельствуют, во-первых, о несовершенстве российского метода и средств уплотнения переформованного образца асфальтобетона в лаборатории, во-вторых, об имеющемся запасе или о потенциальных возможностях самого асфальтобетона деформироваться в покрытии более значительно, чем в лабораторной форме (жестком стакане), и, в-третьих, о высокой эффективности используемых сегодня технологических приемов и современных уплотняющих средств в виде разных типов катков.

К сожалению, российские дорожники до сих пор (уже примерно 50 лет, если не больше) для переформовки и для подбора состава асфальтобетона в лаборатории используют обычный, правда, легко доступный гидравлический пресс и жесткий металлический стакан (форму), которые в случае работы со щебенистыми смесями дополняются простейшим вибростолом (амплитуда колебаний 0,35–0,40 мм, частота 50 Гц) для комбинированного уплотнения сначала на вибростоле (3 мин), а затем на прессе при давлении 200 кгс/см2 (3 мин). Если смеси малощебенистые и песчаные, понадобится только пресс, но при давлении 400 кгс/см2. До утверждения в 1970 г действующих сегодня стандартов, приборов и норм уплотнения асфальтобетона достаточно было одного пресса с давлением 300 кгс/см2 при минимально требуемой степени уплотнения дорожного покрытия 0,97 из любых типов смесей.

Общеизвестно из механики грунтов, бетонов и других строительных материалов, что наиболее эффективно и быстро такие материалы деформируются и уплотняются в том случае, когда к ним прикладываются циклические усилия с поочередно повторяющимися нагружениями и разгрузками, как это делают катки на устройстве покрытия или зарубежные лабораторные приборы для уплотнения грунта и асфальтобетона (приборы Проктора, стандартного уплотнения грунта СоюздорНИИ, Маршалла, гиратор и др.), и когда частицам уплотняемого материала предоставляется некоторая свобода или возможность вертикального и горизонтального смещения относительного друг друга.

В жесткой лабораторной форме при непрерывно действующем статическом давлении пресса вместо чередующихся циклов нагрузка-разгрузка частицы асфальтобетонной смеси такой свободы практически не имеют. После некоторой начальной осадки материал образца попадает в зажатое вертикальное положение, хотя его возможности к уменьшению пористости и дальнейшему уплотнению еще не исчерпаны. В итоге объемный вес такого образца оказывается меньше, чем мог бы быть при его уплотнении по методу Маршалла или в гираторе. Поэтому за счет уменьшенного значения знаменателя (объемный вес несколько недоуплотненного образца в лаборатории) и получаются у образцов асфальтобетона из покрытия значения Ky, превышающие 1,0 или 100%.

И ничего в этом страшного или тревожащего, на первый взгляд, нет. Однако с помощью такого уже исчерпавшего себя метода и оборудования ведется подбор и проверка проектируемых составов асфальтобетонных смесей для будущих покрытий дорог, и не исключено, что эти составы будут не соответствовать наилучшим вариантам гранулометрии и физико-механических свойств.

Как известно, с повышением плотности асфальтобетона пористость его минерального остова снижается, и поэтому количество битума для заполнения пор тоже понижается. При подборе гранулометрического состава смеси в лаборатории определяют оптимальный расход битума по максимуму получаемой прочности отформованных образцов на сжатие. Если в лаборатории при использовании существующей методологии с прессом образец оказывается недоуплотненным по сравнению с плотностью в покрытии (вариант, когда Ky>1,0 или >100%), значит оптимум битума для покрытия установлен неверно.

Эксперименты с песчаными смесями показали, что при их уплотнении на прессе (400 кгс/см2) оптимум битума для Ky = 1,0 составил 7,6%, а при уплотнении на гираторе (20 оборотов) получен Ky около 1,02–1,03 и оптимум битума понизился до 6,7%. Хорошая экономия битума (в 1,13–1,14 раза), правда, на песчаном асфальтобетоне. Кроме того, образцы после гиратора оказались прочнее (R20, R50) образцов из-под пресса в 1,11–1,17 раза.

В табл. 3 представлены итоги обработки и осреднения результатов уплотнения различных щебенистых смесей известными лабораторными методами, выполненного в свое время Н. В. Горелышевым и К. Я. Лобзовой, причем за 100% приняты результаты уплотнения таких смесей стандартным для России комбинированным методом (вибрация + статическое сжатие).

Таблица 3

Метод уплотнения лабораторного образца Относи-тельная плотность образца, % Остаточная пористость, % Относи-тельная прочность на сжатие при +200°С, % Дробление щебня (%) при его содержании в асфальтобетоне 20% 35% 50% 65% Сжатие на прессе при давлении:300кгс/см2(30 МПа)400кгс/см2(40 МПа)500 кгс/см2(50 МПа) 99,3100,2100,6 5,45,15,0 100101105 2,14,04,9 10,610,8– 15,516,8– 25,0–– Комбинированный=вибрация на стенде 3мин+сжатие на прессе 200кгс/см2, 3мин(стандарт для щебенистых смесей) 100 3,6 100 – 3,7 8,5 10,0 Требование по Маршаллу на каждую сторону образца по50 ударов70 ударов 99,8101,1 4,63,8 126– 1,1– 1,7– 5,8– 8,1– Вращательное уплотнение на гираторе:20 оборотов40 оборотов 101,1102,3 2,62,0 119143 1,8– 3,0– 4,3– 10,7–

Из данных этой таблицы следует, что и комбинированный метод, и чисто статическое сжатие исчерпали все свои возможности к увеличению плотности лабораторного образца и в этом отношении оба они отстали уже не только от зарубежных методов и приборов, но и от катков, работающих на дороге и реализующих Ky>1,0.

Рис. 1. Результат лабораторного уплотнения асфальтобетона 0/11 В65 в приборе Маршалла при различной температуре (проф. Эльк Рихтер, технический институт г. Эрфурта, Германия)

К тому же у этих отечественных методов и приборов нет возможности варьировать работу уплотнения и оценивать уплотняемость составов смесей, как это делается в методе Маршалла за счет изменения количества ударов трамбовки (рис. 1) или количества оборотов гиратора во вращательном уплотнителе (рис. 2).

Рис. 2. Гироскопический уплотнитель асфальтобетона фирмы Troxler, созданный для реализации федеральной программы SHRP SuperPave (США)

Можно только увеличивать давление пресса, как это произошло в 1970 г., когда 300 кгс/см2 повысили до 400 кгс/см2 и нормативный коэффициент уплотнения Ky(300) = 0,97 подняли до Ky(400) = 0,99 для щебенистых смесей. Любопытно, что в результате таких изменений прежняя норма Ky=0,97 теперь соответствует всего лишь Ky=0,95, что наглядно объясняет низкий уровень качества уплотнения покрытий в 60–70-е годы прошлого века и незначительный срок их службы.

Однако та же табл. 3 показывает нецелесообразность и даже бессмысленность увеличения статического давления свыше 400 кгс/см2 для щебенистых смесей. Во-первых, прирост плотности незначителен, и, во-вторых, и это самое неприятное, с ростом давления сжатия увеличивается дробление щебня в образце, что ведет к искажению всех его показателей.

Теперь вполне очевидно, что дорожная отрасль России фактически подошла к моменту, когда действующему лабораторному методу и его оборудованию оценки качества подбора состава в лаборатории и уплотнения асфальтобетона в покрытии необходимо дать отставку, заменив их более подходящими и современными. Но какими?

Проще всего, не мудрствуя лукаво и не изобретая велосипед, можно было бы перейти на широко применяемый в большинстве стран мира, накопивший огромный опыт своего использования, достаточно доступный и, пожалуй, самый дешевый метод трамбования по Брюсу Маршаллу (незамысловатое оборудование несложно изготовить в любой механической мастерской, в том числе дорожной).Правда, к наиболее современным все-таки следует отнести метод вращательного уплотнения асфальтобетонного образца на гираторе.Гирационный уплотнитель лучше и ближе всего моделирует физику и механику процесса деформирования и, соответственно, уплотнения асфальтобетона статическими и вибрационными вальцами катков в слоях покрытия на дороге, и потому он более перспективный. Но в то же время и самый дорогой. И сейчас, очевидно, пока не всем российским дорожникам доступный, как, например, прибор и метод Маршалла.

Вообще в этом плане не следует исключать и перехода на новые принципы оценки качества уплотнения асфальтобетона на дороге, взяв за основу (100%) так называемую «теоретическую плотность», легче и проще определяемую в лабораторных условиях.

В США, к примеру, действует стандарт ASTM D 2041, который рекомендует (не требует и не обязывает, а рекомендует наравне с другими) использовать в качестве показателя степени уплотнения отношение плотности асфальтобетона из покрытия к его истинной («теоретической») плотности. Последняя представляет из себя отношение общей массы минеральных материалов и битума к их объему, легко находимому по закону Архимеда. Фактически «теоретическая плотность» по Д. Райсу (J. Rice) есть плотность асфальтобетона с нулевой пористостью, т.е. плотность двухфазной системы. Поэтому новый Ky асфальтобетонных покрытий, найденный через такую «теоретическую плотность», будет наиболее объективным и не зависящим от особенностей метода или конструкции лабораторного прибора определения той плотности, которую принимают за 100%.

Кстати, всю подобную лабораторную и расчетную процедуру российские дорожные службы давно освоили, определяя остаточную пористость асфальтобетона через показатели средней и истинной его плотности. Ничего не следует объяснять, никого не нужно учить. Осталось только начать движение в сторону внедрения нового Ky.

При переходе на такой принцип оценки качества уплотнения (по остаточной пористости) было бы удобно ввести региональные нормы этого качества, что давно и неоднократно предлагали некоторые дорожные специалисты, понимающие и видящие различия в эксплуатации и поведении асфальтобетонных покрытий, например, в сыром и мягком по климату Северо-Западном или суровом и сухом Сибирском регионах.

Однако этот переход потребует серьезной и большой работы по разработке, обоснованию и практической проверке норм на качество уплотнения асфальтобетона. Следует заметить, что переход не исключит необходимости иметь метод и лабораторное оборудование для подбора наиболее оптимального и эффективного состава асфальтобетона по критериям прочности, сдвигоустойчивости и усталостной долговечности.

Но все это вполне решаемо, о чем свидетельствует опыт дорожников ряда стран, в том числе соседней Финляндии, где качество уплотнения асфальтобетона нормируется по остаточной пористости, а подбор составов асфальтобетона выполняется с использованием гирационного лабораторного уплотнителя (формование тестовых образцов с определением уплотняемости подобранного состава) и проверкой отобранного состава испытательным колесом на образование колеи (оценка сдвигоустойчивости и усталостной долговечности).

Финские нормативы очень жестко и скрупулезно регламентируют методологию и результат подбора гранулометрического состава асфальтобетона для покрытий. Для качества уплотнения эти нормы тоже не кажутся более демократичными и свободными. Во всяком случае, если судить по наличию вилки требуемой средней остаточной пористости 1–4% (при условии, что единичные значения не превысят 5%) для верхних и нижних слоев покрытий дорог I и II категорий. Если эту остаточную пористость обратить в новый Ky, то норма на его минимальное и максимальное значения составит узкую вилку – 96–99% от истинной или «теоретической» плотности. Нужно ли ограничивать максимум Ky?

Российскому дорожнику, понимающему цену каждого 1% (или 0,01) плотности и привыкшему делать все для достижения более высоких ее значений, пока трудно сразу ощутить и осмыслить, что здесь хорошо, а что плохо.

Во всяком случае, концепция финских нормативов (хорошо только то, что попадает в вилку требуемых значений Ky) отличается от концепции российских и ряда зарубежных стран (все хорошо то, что не ниже заданного минимального уровня Ky) и позволяет осуществлять на дороге предельно возможное уплотнение асфальтобетона, превращающее его в материал высокого качества или класса.

Слабое или даже с минимальной нормой уплотнение, как правило, сводит на нет все технологические приемы, направленные на повышение качества и свойств асфальтобетона – использование высокопрочных и более качественных исходных материалов, как например, габбродиабазовый щебень с ухтинским или модифицированным полимерами битумом, тщательный подбор оптимального гранулометрического состава смеси, введение различного рода добавок, увеличение времени перемешивания смеси на АБЗ и др.). Такое низкокачественное уплотнение покрытия ведет к сокращению срока его службы и к росту затрат на его ремонты.

Наилучшим решением следует считать достижение предельно возможной плотности сразу во время устройства покрытия на дороге (но как заставить или простимулировать подрядчика?!), что позволит сформировать оптимальную структуру асфальтобетона с его более высокими прочностными и деформативными свойствами и исключит нежелательную стадию или период покрытия в недостаточно уплотненном состоянии, что раньше допускалось, практиковалось и не только в России. Продолжительность такого вредного периода прямо пропорциональна вязкости битума в асфальтобетоне и поэтому может быть нежелательно затяжной.

Теоретическим пределом такого состояния может служить так называемая максимальная, или истинная («теоретическая»), плотность, выше которой асфальтобетон не уплотнить, но с 0,5–1,5% остаточной пористости для не очень жарких регионов России, подобных Северо-Западному, для которых крайне важна малая пористость уплотненного асфальтобетона и низкая поверхностная водопроницаемость покрытия.

Практическим же пределом может быть та максимальная плотность, дальнейшее повышение которой вызовет резкое увеличение дробимости щебня, превышающее известные 5–6% после обычной укатки покрытия катками. Иногда состояние асфальтобетона с увеличенной дробимостью щебня называют переуплотнением, и его можно зафиксировать по снижению его прочностных показателей, несмотря на некоторое повышение плотности.

По многочисленным экспериментальным данным российских и зарубежных исследований установлено, что увеличение коэффициента уплотнения щебенистого асфальтобетона сверх минимальной нормы на 1% (или на 0,01, если этот коэффициент в долях 1,0) влечет за собой или устойчиво обеспечивает:

• рост прочности на сжатие при +50°C и +20°С в среднем соответственно на 9 и 13%;
• рост прочности на растяжение при изгибе на 8,5%;
• повышение предельной деформации растяжения при изгибе на 21–22%;
• снижение остаточной пористости примерно в 1,15 раза;
• снижение оптимального содержания битума до 0,5% из реального его расхода;
• рост сдвиговой и усталостной прочности примерно в 1,3–1,5 раза.

Влияние качества уплотнения асфальтобетонного покрытия на его усталостную и сдвиговую прочность достаточно убедительно показывают следующие данные, заимствованные из опубликованных графиков упомянутого уже проф. Э. Рихтера (табл. 4).

Таблица 4

Коэффициент уплотнения асфальтобетона в покрытии, % 100 98,3 95,3 ≈ 91÷92 Количество проездов (%)испытательного колеса до появления колеи глубиной 10 мм 100(9,5 тыс.проездов) 32 18 8 15 мм 100(18 тыс.проездов) 29 16 7 20 мм 100(26 тыс.проездов) 33 17 9 среднее 314% 100% 54% 26%

В некоторых странах допускаемой считается колея глубиной 10 мм, в других – 15 или 20 мм. Если минимально требуемый по нормам коэффициент уплотнения асфальтобетона составляет, к примеру, 98% от максимальной плотности по Маршаллу, то подрядчик, доведя плотность до 100%, увеличит количество проездов испытательного колеса в лаборатории до образования предельно допустимой колеи (10, 15 или 20 мм), а соответственно и срок службы покрытия почти в 3 раза или около этого. Разве будет возражать заказчик? Напротив, следующий контракт он постарается, очевидно, передать именно этому подрядчику.

Как показал проф. Н. В. Горелышев, свойства асфальтобетона можно улучшать и другими мерами помимо уже упомянутых выше – добавлять резину, латекс, ПАВ, использовать активированные материалы, входящие в его состав. Каждая из этих мер достаточно эффективно улучшает ряд одних и не затрагивает или минимально изменяет другие свойства асфальтобетона. Сравнение результатов влияния таких мер на шесть показателей свойств асфальтобетона с влиянием высококачественного (предельного) уплотнения подтверждает высокую эффективность и конкурентоспособность именно этой простой и достаточно дешевой технологической операции по отношению к другим более сложным и дорогим мерам, перечисленным в табл. 5.

Таблица 5

NNп/п Мероприятия по улучше-нию свойств асфальтобе-тона Рост прочности на сжатие при Повыше-ние дефор-мативно-сти,% Снижение оптималь-ного со-держания битума, % Снижение пористости минераль-ного остова, % Снижение водонасы-щения, % Общая сумма, % +50°С +20°С 1 Высокая степень уплотнения (предельная) 48 32 35 16 13 36 180 2 Активация материалов 59 24 0 23 15 37 158 3 Добавка полимера ДСТ 41 13 50 14 0 16 134 4 Добавка резины 47 8 63 4 5 0 127 5 Добавка латекса 45 28 33 0 0 0 106 6 Добавка ПАВ 19 7 0 0 8 18 52

Из изложенного вытекает логически ясный ответ на вопрос, сформулированный в заголовке этой публикации. Во всяком случае, в заключение можно обоснованно утверждать, что выполнять сегодня уплотнение асфальтобетонного покрытия на дороге только до минимально требуемых показателей качества – большой дорожный и экономический грех.

library.stroit.ru

Зачем уплотнять асфальтобетон выше минимальной нормы?

В прежние годы советские, а затем и российские дорожные подрядчики постоянно были озабочены проблемой обеспечения минимально требуемого нормативного коэффициента уплотнения (Ky) асфальтобетона в покрытии дороги. По действующему СНиП 3.06.03-85 степень или коэффициент уплотнения, выражаемый в России в долях 1,0, а в других странах в долях 100%, должен быть не ниже 0,99 или 99% для асфальтобетона из плотных смесей типов А и Б и 0,98 или 98% из плотных смесей типов В, Г и Д, а также для пористых и высокопористых асфальтобетонов, от объемного веса переформованных и уплотненных в лаборатории образцов. Такой объемный вес принимался за 1,0 или 100%.

Отмеченная озабоченность была обусловлена известной и всеми признаваемой технологической отсталостью отечественной дорожной отрасли, несовершенством собственной уплотняющий техники, невозможностью приобрести зарубежные, более эффективные дорожные катки.

В табл. 1 приведены те модели отечественных и зарубежных катков, которые были доступны большинству дорожников и которые использовались ими практически повсеместно в те годы на устройстве асфальтобетонных покрытий. Анализ их уплотняющей способности по современному критерию индекса контактных давлений и технологических возможностей качественно уплотнять асфальтобетон показывает их явную ущербность в функциональном плане.

Таблица 1

Индекс контактных давлений (показатель, уплотняющей способности катка)* Поло-жение вальца на катке Тип и модель статического и вибрационного катка ДУ-50, статика, 2x3, 6т ДУ-47Б, вибрация, 2x2, 6т ДУ-48Б, статика, 2x3, 9т Т-12 (ГДР), вибрация, 2x2, 12, 4т ДУ-49Б, статич., 3x3 без балласта 11т с балластом 18т статика, Pks, кгс/см2 передний 1,69(слой 5см)** 1,74(5–6см) 2,11(9см) 1,57(3,5–4см) 1,19 1,92 средний – – – – 1,50 2,17 задний 2,23(слой 10см)** 1,99(7–8см) 1,84(6–7см) 2,35(12см) 2,49(5–6см)*** 3,22(11–12см)*** вибрация, Pkd, кгс/см2 задний – после статики 2,61(7–8см) после статики 2,77(10см) – –

* Индекс контактных давлений является обобщенной функционально-технологической характеристикой катка, учитывающей весовую нагрузку или общую динамическую силу при вибрации и размеры (ширина, диаметр) каждого вальца. ** Оптимальный слой уплотнения щебенистого асфальтобетона для указанного индекса контактных давлений. *** На завершающей стадии уплотнения, для которой и создавался ДУ-49Б.

И, конечно же, ожидать от такой техники более высокого качества уплотнения, чем минимально требуемое, было бы, по меньшей мере, наивно и несерьезно. Доказательств этому можно привести достаточно много. Стоит лишь указать, что по результатам двух массовых независимых обследований дорог в европейской части СССР, проведенных СоюздорНИИ, ГипродорНИИ и МАДИ в 60–70-е годы прошедшего столетия, средний срок службы их покрытий составлял примерно две трети от срока службы зарубежных дорог, а в Сибири он вообще часто не превышал 50–55%.

Из-за значительного недоуплотнения покрытий, т.е. наличия фактического брака, доходящего в 80-е годы 20 века до 25–30% даже в таком технически передовом и развитом центре, как Ленинград (табл. 2), они достаточно быстро разрушались, требуя частых и существенных затрат на свои ремонты.

Таблица 2

Коэффициент уплотненияасфальто-бетона (в долях 1,0) < 0,98 0,98 0,99 1,0 Средняя доля (%)значений в общемколичестве тестовпокрытий в г. Ленинградев течение 5 лет –мониторинг трестаЛендорстрой и ЛенфилиалаСоюздорНИИ 1982 г. 10 20 34 36 1983 г. 26 24 24 26 1984 г. 14 19 36 31 1985 г. 13 16 25 46 1986 г. 13 42 26 19 Средняя1982–1986 гг. 15 24 29 32

Сегодня в дорожной отрасли России уже другие времена, сами дорожники становятся другими, более опытными и современными в технологическом плане. Их оснащение эффективной техникой, в том числе уплотняющей, постепенно приближается к оснащению зарубежных коллег, они осваивают передовые технологические приемы выполнения асфальтобетонных работ. И главное, свое право на очередной объект они должны завоевывать в конкурентной борьбе, предусматривающей особое отношение к качеству работ и материалов.

Поэтому реализация минимально требуемого Ky асфальтобетона для многих подрядчиков стала не просто трудным обязательством, а фактически даже заурядным делом. Ряд из них добивается хороших, а иногда и очень высоких результатов по качеству уплотнения асфальтобетонных покрытий.

И, тем не менее, даже среди успешных в этом плане подрядчиков порой возникают сомнения и суждения о том, что СНиП формально требует Ky не ниже установленной планки, так зачем стремиться реально перекрывать эту планку, тем более, что логика конкурсных торгов поощряет снижение стоимости контрактных работ и нередко в ущерб их качеству. Объект ведь все равно примут в эксплуатацию, если соблюдены хотя бы минимальные требования СНиП.

Такого сорта дорожники продолжают мыслить и руководствоваться в своей практической деятельности прежними устремлениями и заботами – достичь минимально требуемого качества и все. Хотя имеющиеся потенциальные возможности современных технологий и машин (укладчики, катки) позволяют добиваться значительно более высоких показателей уплотнения асфальтобетона в покрытии, доходящих до 1,01–1,02 (101–102%), а в некоторых случаях и до 1,03 (103%).

Правда, у тех же дорожников появляются вопросы, а иногда и возражения против таких высоких значений коэффициента уплотнения. Мол, что это за показатель, превышающий 100%, и нужно ли, а может быть и вредно, достигать такой высокой плотности?

Очевидно, все эти вопросы, сомнения и возражения требуют определенного их обсуждения и некоторых пояснений. Хотя они давно, неоднократно и профессионально уже освещались российскими практиками и учеными, в том числе такими крупными специалистами в области асфальтобетонной технологии, как Н. Н. Иванов, Н. В. Горелышев, И. В. Королев, Л. Б. Гезенцвей и другие, внесшие существенный и неоценимый вклад в становление и развитие дорожной отрасли.

Высокие значения Ky, превышающие 1,0 или 100%, свидетельствуют, во-первых, о несовершенстве российского метода и средств уплотнения переформованного образца асфальтобетона в лаборатории, во-вторых, об имеющемся запасе или о потенциальных возможностях самого асфальтобетона деформироваться в покрытии более значительно, чем в лабораторной форме (жестком стакане), и, в-третьих, о высокой эффективности используемых сегодня технологических приемов и современных уплотняющих средств в виде разных типов катков.

К сожалению, российские дорожники до сих пор (уже примерно 50 лет, если не больше) для переформовки и для подбора состава асфальтобетона в лаборатории используют обычный, правда, легко доступный гидравлический пресс и жесткий металлический стакан (форму), которые в случае работы со щебенистыми смесями дополняются простейшим вибростолом (амплитуда колебаний 0,35–0,40 мм, частота 50 Гц) для комбинированного уплотнения сначала на вибростоле (3 мин), а затем на прессе при давлении 200 кгс/см2 (3 мин). Если смеси малощебенистые и песчаные, понадобится только пресс, но при давлении 400 кгс/см2. До утверждения в 1970 г действующих сегодня стандартов, приборов и норм уплотнения асфальтобетона достаточно было одного пресса с давлением 300 кгс/см2 при минимально требуемой степени уплотнения дорожного покрытия 0,97 из любых типов смесей.

Общеизвестно из механики грунтов, бетонов и других строительных материалов, что наиболее эффективно и быстро такие материалы деформируются и уплотняются в том случае, когда к ним прикладываются циклические усилия с поочередно повторяющимися нагружениями и разгрузками, как это делают катки на устройстве покрытия или зарубежные лабораторные приборы для уплотнения грунта и асфальтобетона (приборы Проктора, стандартного уплотнения грунта СоюздорНИИ, Маршалла, гиратор и др.), и когда частицам уплотняемого материала предоставляется некоторая свобода или возможность вертикального и горизонтального смещения относительного друг друга.

В жесткой лабораторной форме при непрерывно действующем статическом давлении пресса вместо чередующихся циклов нагрузка-разгрузка частицы асфальтобетонной смеси такой свободы практически не имеют. После некоторой начальной осадки материал образца попадает в зажатое вертикальное положение, хотя его возможности к уменьшению пористости и дальнейшему уплотнению еще не исчерпаны. В итоге объемный вес такого образца оказывается меньше, чем мог бы быть при его уплотнении по методу Маршалла или в гираторе. Поэтому за счет уменьшенного значения знаменателя (объемный вес несколько недоуплотненного образца в лаборатории) и получаются у образцов асфальтобетона из покрытия значения Ky, превышающие 1,0 или 100%.

И ничего в этом страшного или тревожащего, на первый взгляд, нет. Однако с помощью такого уже исчерпавшего себя метода и оборудования ведется подбор и проверка проектируемых составов асфальтобетонных смесей для будущих покрытий дорог, и не исключено, что эти составы будут не соответствовать наилучшим вариантам гранулометрии и физико-механических свойств.

Как известно, с повышением плотности асфальтобетона пористость его минерального остова снижается, и поэтому количество битума для заполнения пор тоже понижается. При подборе гранулометрического состава смеси в лаборатории определяют оптимальный расход битума по максимуму получаемой прочности отформованных образцов на сжатие. Если в лаборатории при использовании существующей методологии с прессом образец оказывается недоуплотненным по сравнению с плотностью в покрытии (вариант, когда Ky>1,0 или >100%), значит оптимум битума для покрытия установлен неверно.

Эксперименты с песчаными смесями показали, что при их уплотнении на прессе (400 кгс/см2) оптимум битума для Ky = 1,0 составил 7,6%, а при уплотнении на гираторе (20 оборотов) получен Ky около 1,02–1,03 и оптимум битума понизился до 6,7%. Хорошая экономия битума (в 1,13–1,14 раза), правда, на песчаном асфальтобетоне. Кроме того, образцы после гиратора оказались прочнее (R20, R50) образцов из-под пресса в 1,11–1,17 раза.

В табл. 3 представлены итоги обработки и осреднения результатов уплотнения различных щебенистых смесей известными лабораторными методами, выполненного в свое время Н. В. Горелышевым и К. Я. Лобзовой, причем за 100% приняты результаты уплотнения таких смесей стандартным для России комбинированным методом (вибрация + статическое сжатие).

Таблица 3

Метод уплотнениялабораторного образца Относи-тельная плотность образца, % Остаточная пористость, % Относи-тельная прочность на сжатие при +200°С, % Дробление щебня (%) при его содержании в асфальтобетоне 20% 35% 50% 65% Сжатие на прессе при давлении:300кгс/см2(30 МПа)400кгс/см2(40 МПа)500 кгс/см2(50 МПа) 99,3100,2100,6 5,45,15,0 100101105 2,14,04,9 10,610,8– 15,516,8– 25,0–– Комбинированный=вибрация на стенде 3мин+сжатие на прессе 200кгс/см2, 3мин(стандарт для щебенистых смесей) 100 3,6 100 – 3,7 8,5 10,0 Требование по Маршаллу на каждую сторону образца по50 ударов70 ударов 99,8101,1 4,63,8 126– 1,1– 1,7– 5,8– 8,1– Вращательное уплотнение на гираторе:20 оборотов40 оборотов 101,1102,3 2,62,0 119143 1,8– 3,0– 4,3– 10,7–

Из данных этой таблицы следует, что и комбинированный метод, и чисто статическое сжатие исчерпали все свои возможности к увеличению плотности лабораторного образца и в этом отношении оба они отстали уже не только от зарубежных методов и приборов, но и от катков, работающих на дороге и реализующих Ky>1,0.

Рис. 1. Результат лабораторного уплотнения асфальтобетона 0/11 В65 в приборе Маршалла при различной температуре (проф. Эльк Рихтер, технический институт г. Эрфурта, Германия)

К тому же у этих отечественных методов и приборов нет возможности варьировать работу уплотнения и оценивать уплотняемость составов смесей, как это делается в методе Маршалла за счет изменения количества ударов трамбовки (рис. 1) или количества оборотов гиратора во вращательном уплотнителе (рис. 2).

Рис. 2. Гироскопический уплотнитель асфальтобетона фирмы Troxler, созданный для реализации федеральной программы SHRP SuperPave (США)

Можно только увеличивать давление пресса, как это произошло в 1970 г., когда 300 кгс/см2 повысили до 400 кгс/см2 и нормативный коэффициент уплотнения Ky(300) = 0,97 подняли до Ky(400) = 0,99 для щебенистых смесей. Любопытно, что в результате таких изменений прежняя норма Ky=0,97 теперь соответствует всего лишь Ky=0,95, что наглядно объясняет низкий уровень качества уплотнения покрытий в 60–70-е годы прошлого века и незначительный срок их службы.

Однако та же табл. 3 показывает нецелесообразность и даже бессмысленность увеличения статического давления свыше 400 кгс/см2 для щебенистых смесей. Во-первых, прирост плотности незначителен, и, во-вторых, и это самое неприятное, с ростом давления сжатия увеличивается дробление щебня в образце, что ведет к искажению всех его показателей.

Теперь вполне очевидно, что дорожная отрасль России фактически подошла к моменту, когда действующему лабораторному методу и его оборудованию оценки качества подбора состава в лаборатории и уплотнения асфальтобетона в покрытии необходимо дать отставку, заменив их более подходящими и современными. Но какими?

Проще всего, не мудрствуя лукаво и не изобретая велосипед, можно было бы перейти на широко применяемый в большинстве стран мира, накопивший огромный опыт своего использования, достаточно доступный и, пожалуй, самый дешевый метод трамбования по Брюсу Маршаллу (незамысловатое оборудование несложно изготовить в любой механической мастерской, в том числе дорожной).Правда, к наиболее современным все-таки следует отнести метод вращательного уплотнения асфальтобетонного образца на гираторе.Гирационный уплотнитель лучше и ближе всего моделирует физику и механику процесса деформирования и, соответственно, уплотнения асфальтобетона статическими и вибрационными вальцами катков в слоях покрытия на дороге, и потому он более перспективный. Но в то же время и самый дорогой. И сейчас, очевидно, пока не всем российским дорожникам доступный, как, например, прибор и метод Маршалла.

Вообще в этом плане не следует исключать и перехода на новые принципы оценки качества уплотнения асфальтобетона на дороге, взяв за основу (100%) так называемую «теоретическую плотность», легче и проще определяемую в лабораторных условиях.

В США, к примеру, действует стандарт ASTM D 2041, который рекомендует (не требует и не обязывает, а рекомендует наравне с другими) использовать в качестве показателя степени уплотнения отношение плотности асфальтобетона из покрытия к его истинной («теоретической») плотности. Последняя представляет из себя отношение общей массы минеральных материалов и битума к их объему, легко находимому по закону Архимеда. Фактически «теоретическая плотность» по Д. Райсу (J. Rice) есть плотность асфальтобетона с нулевой пористостью, т.е. плотность двухфазной системы. Поэтому новый Ky асфальтобетонных покрытий, найденный через такую «теоретическую плотность», будет наиболее объективным и не зависящим от особенностей метода или конструкции лабораторного прибора определения той плотности, которую принимают за 100%.

Кстати, всю подобную лабораторную и расчетную процедуру российские дорожные службы давно освоили, определяя остаточную пористость асфальтобетона через показатели средней и истинной его плотности. Ничего не следует объяснять, никого не нужно учить. Осталось только начать движение в сторону внедрения нового Ky.

При переходе на такой принцип оценки качества уплотнения (по остаточной пористости) было бы удобно ввести региональные нормы этого качества, что давно и неоднократно предлагали некоторые дорожные специалисты, понимающие и видящие различия в эксплуатации и поведении асфальтобетонных покрытий, например, в сыром и мягком по климату Северо-Западном или суровом и сухом Сибирском регионах.

Однако этот переход потребует серьезной и большой работы по разработке, обоснованию и практической проверке норм на качество уплотнения асфальтобетона. Следует заметить, что переход не исключит необходимости иметь метод и лабораторное оборудование для подбора наиболее оптимального и эффективного состава асфальтобетона по критериям прочности, сдвигоустойчивости и усталостной долговечности.

Но все это вполне решаемо, о чем свидетельствует опыт дорожников ряда стран, в том числе соседней Финляндии, где качество уплотнения асфальтобетона нормируется по остаточной пористости, а подбор составов асфальтобетона выполняется с использованием гирационного лабораторного уплотнителя (формование тестовых образцов с определением уплотняемости подобранного состава) и проверкой отобранного состава испытательным колесом на образование колеи (оценка сдвигоустойчивости и усталостной долговечности).

Финские нормативы очень жестко и скрупулезно регламентируют методологию и результат подбора гранулометрического состава асфальтобетона для покрытий. Для качества уплотнения эти нормы тоже не кажутся более демократичными и свободными. Во всяком случае, если судить по наличию вилки требуемой средней остаточной пористости 1–4% (при условии, что единичные значения не превысят 5%) для верхних и нижних слоев покрытий дорог I и II категорий. Если эту остаточную пористость обратить в новый Ky, то норма на его минимальное и максимальное значения составит узкую вилку – 96–99% от истинной или «теоретической» плотности. Нужно ли ограничивать максимум Ky?

Российскому дорожнику, понимающему цену каждого 1% (или 0,01) плотности и привыкшему делать все для достижения более высоких ее значений, пока трудно сразу ощутить и осмыслить, что здесь хорошо, а что плохо.

Во всяком случае, концепция финских нормативов (хорошо только то, что попадает в вилку требуемых значений Ky) отличается от концепции российских и ряда зарубежных стран (все хорошо то, что не ниже заданного минимального уровня Ky) и позволяет осуществлять на дороге предельно возможное уплотнение асфальтобетона, превращающее его в материал высокого качества или класса.

Слабое или даже с минимальной нормой уплотнение, как правило, сводит на нет все технологические приемы, направленные на повышение качества и свойств асфальтобетона – использование высокопрочных и более качественных исходных материалов, как например, габбродиабазовый щебень с ухтинским или модифицированным полимерами битумом, тщательный подбор оптимального гранулометрического состава смеси, введение различного рода добавок, увеличение времени перемешивания смеси на АБЗ и др.). Такое низкокачественное уплотнение покрытия ведет к сокращению срока его службы и к росту затрат на его ремонты.

Наилучшим решением следует считать достижение предельно возможной плотности сразу во время устройства покрытия на дороге (но как заставить или простимулировать подрядчика?!), что позволит сформировать оптимальную структуру асфальтобетона с его более высокими прочностными и деформативными свойствами и исключит нежелательную стадию или период покрытия в недостаточно уплотненном состоянии, что раньше допускалось, практиковалось и не только в России. Продолжительность такого вредного периода прямо пропорциональна вязкости битума в асфальтобетоне и поэтому может быть нежелательно затяжной.

Теоретическим пределом такого состояния может служить так называемая максимальная, или истинная («теоретическая»), плотность, выше которой асфальтобетон не уплотнить, но с 0,5–1,5% остаточной пористости для не очень жарких регионов России, подобных Северо-Западному, для которых крайне важна малая пористость уплотненного асфальтобетона и низкая поверхностная водопроницаемость покрытия.

Практическим же пределом может быть та максимальная плотность, дальнейшее повышение которой вызовет резкое увеличение дробимости щебня, превышающее известные 5–6% после обычной укатки покрытия катками. Иногда состояние асфальтобетона с увеличенной дробимостью щебня называют переуплотнением, и его можно зафиксировать по снижению его прочностных показателей, несмотря на некоторое повышение плотности.

По многочисленным экспериментальным данным российских и зарубежных исследований установлено, что увеличение коэффициента уплотнения щебенистого асфальтобетона сверх минимальной нормы на 1% (или на 0,01, если этот коэффициент в долях 1,0) влечет за собой или устойчиво обеспечивает:

• рост прочности на сжатие при +50°C и +20°С в среднем соответственно на 9 и 13%;
• рост прочности на растяжение при изгибе на 8,5%;
• повышение предельной деформации растяжения при изгибе на 21–22%;
• снижение остаточной пористости примерно в 1,15 раза;
• снижение оптимального содержания битума до 0,5% из реального его расхода;
• рост сдвиговой и усталостной прочности примерно в 1,3–1,5 раза.

Влияние качества уплотнения асфальтобетонного покрытия на его усталостную и сдвиговую прочность достаточно убедительно показывают следующие данные, заимствованные из опубликованных графиков упомянутого уже проф. Э. Рихтера (табл. 4).

Таблица 4

Коэффициент уплотненияасфальтобетона в покрытии, % 100 98,3 95,3 ≈ 91÷92 Количество проездов (%)испытательного колесадо появления колеи глубиной 10 мм 100(9,5 тыс.проездов) 32 18 8 15 мм 100(18 тыс.проездов) 29 16 7 20 мм 100(26 тыс.проездов) 33 17 9 среднее 314% 100% 54% 26%

В некоторых странах допускаемой считается колея глубиной 10 мм, в других – 15 или 20 мм. Если минимально требуемый по нормам коэффициент уплотнения асфальтобетона составляет, к примеру, 98% от максимальной плотности по Маршаллу, то подрядчик, доведя плотность до 100%, увеличит количество проездов испытательного колеса в лаборатории до образования предельно допустимой колеи (10, 15 или 20 мм), а соответственно и срок службы покрытия почти в 3 раза или около этого. Разве будет возражать заказчик? Напротив, следующий контракт он постарается, очевидно, передать именно этому подрядчику.

Как показал проф. Н. В. Горелышев, свойства асфальтобетона можно улучшать и другими мерами помимо уже упомянутых выше – добавлять резину, латекс, ПАВ, использовать активированные материалы, входящие в его состав. Каждая из этих мер достаточно эффективно улучшает ряд одних и не затрагивает или минимально изменяет другие свойства асфальтобетона. Сравнение результатов влияния таких мер на шесть показателей свойств асфальтобетона с влиянием высококачественного (предельного) уплотнения подтверждает высокую эффективность и конкурентоспособность именно этой простой и достаточно дешевой технологической операции по отношению к другим более сложным и дорогим мерам, перечисленным в табл. 5.

Таблица 5

NNп/п Мероприятия по улучше-нию свойств асфальтобе-тона Рост прочности на сжатие при Повыше-ние дефор-мативно-сти,% Снижение оптималь-ного со-держания битума, % Снижение пористости минераль-ного остова, % Снижение водонасы-щения, % Общая сумма, % +50°С +20°С 1 Высокая степень уплотнения (предельная) 48 32 35 16 13 36 180 2 Активация материалов 59 24 0 23 15 37 158 3 Добавка полимера ДСТ 41 13 50 14 0 16 134 4 Добавка резины 47 8 63 4 5 0 127 5 Добавка латекса 45 28 33 0 0 0 106 6 Добавка ПАВ 19 7 0 0 8 18 52

Из изложенного вытекает логически ясный ответ на вопрос, сформулированный в заголовке этой публикации. Во всяком случае, в заключение можно обоснованно утверждать, что выполнять сегодня уплотнение асфальтобетонного покрытия на дороге только до минимально требуемых показателей качества – большой дорожный и экономический грех.

Похожие статьи

kirpich174.ru

Уплотнение асфальтобетонной смеси

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

УПЛОТНЕНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Типовая технологическая карта разработана на уплотнение асфальтобетонной смеси.

Общие сведения

Самым ответственным технологическим этапом строительства асфальтобетонного покрытия из укатываемых смесей является уплотнение. От того, как оно организовано и выполнено, зависят важнейшие эксплуатационные свойства дорожного покрытия (плотность, стойкость к выкрашиванию, водостойкость, ровность, сдвигоустойчивость и т.д.).

Сущность процесса уплотнения состоит в том, что под влиянием механического воздействия на смесь происходит сближение зерен, сопровождающееся уменьшением пористости и частичным вытеснением защемленного воздуха.

Наукой и практикой установлено, что наиболее плотный слой покрытия можно получить путем поэтапного уплотнения асфальтобетонной смеси.

На первом этапе на смесь оказывают небольшое давление, используя рабочие органы укладчика и (или) легкий каток (предварительный этап уплотнения). Воздействие уплотняющих органов асфальтоукладчика (трамбующего бруса и вибрационной выглаживающей плиты) весьма эффективно.

Благодаря вибрационному воздействию на высокоподвижную смесь (при ее максимальной температуре), обеспечивается упорядоченное расположение и наилучшая упаковка щебеночных или гравийных зерен и предотвращается растрескивание слоя при дальнейшем уплотнении. Такая технология позволяет добиться 95-96% требуемой плотности асфальтобетона. В этом случае, вслед за укладчиком, можно сразу приступить к укатке смеси тяжелыми катками. Однако данную схему уплотнения можно использовать только при укладке смеси на очень ровное основание и при четкой работе следящей системы асфальтоукладчика, иначе возможно образование на покрытии неустранимых дефектов.

На втором этапе уплотнения на слой оказывают более высокое давление средним катком (основной этап), а на третьем (заключительном) - еще более высокое давление тяжелым катком.

Рекомендуемая температура смесей для каждого этапа укатки указана в табл.1.1.Таблица 1.1  

Этапы уплотнения смеси	Температура смеси, °С
	для верхнего слоя покрытия, по типам смеси					для нижних слоев
	щебеночные и гравийные			песчаные
	А	Б	В	Г	Д
Начало предварительного	145...140	135...130	125...120	140...135	130...125	145...140
Начало основного	125...120	115...110	105...100	120...115	110...105	125...120
Начало заключительного	100...95	95...90	85...80	100...95	90...85	105...100
Окончание уплотнения	80... 75	75...70	65...60	80...75	70...65	85...80

Примечание. Температура начала укатки на последующем этапе соответствует температуре окончания работ на предыдущем.Время остывания асфальтобетонного слоя зависит от температуры воздуха и основания, скорости ветра и толщины слоя.

Ориентировочно время остывания смеси от начала до конца ее уплотнения катками можно определить по графику (рис.1), построенному по экспериментальным замерам температуры слоя толщиной в плотном теле 5 см.

     Рис.1. Остывание асфальтобетонного слоя при разной погоде

Для определения продолжительности уплотнения асфальтобетонных слоев другой толщины при охлаждении смеси со 150...130 °С до 80...75 °С в различных погодных условиях можно руководствоваться данными табл.1.2.Таблица 1.2  

Толщина слоя покрытия, см	Продолжительность уплотнения смеси всеми катками, мин при температуре воздуха, °С
	0...2	4...5	8...10	13...15	18...20	23...25
3-4	13...15	16...18	19...21	22...24	26...28	23...25
5-6	20...23	24...27	28...30	32...35	37...40	43...48
8-10	43...48	52...58	62...68	70...77	80...90	95...110

Примечания: 1. Указано время уплотнения при умеренном ветре (не более 3-5 м/с). При повышении скорости ветра до 8-10 м/с это время сокращают на треть, а в солнечную и безветренную погоду настолько же увеличивают.

2. При отрицательных температурах (до -15 °С) выполняются только аварийно-восстановительные работы.

^

     Технология укатки

Требуемая плотность покрытия может быть обеспечена только при правильном подборе катков и соблюдении оптимального режима уплотнения.

Пригодность катка для работы за конкретным асфальтоукладчиком оценивается его производительностью и способностью обеспечить требуемый объем работы и степень уплотнения на рабочей захватке, подготовленной укладчиком. Иными словами, каток должен выполнить необходимое количество проходов в заданный промежуток времени по всей площади в зависимости от типа смеси и времени ее охлаждения. Поэтому при уплотнении конкретной смеси должны быть соблюдены присущие ей режим и правила укатки (оптимальное количество проходов, рациональная рабочая скорость, допустимые температура и продолжительность выполнения операции уплотнения на каждом этапе).

Например, при уплотнении смесей типов "А" и "Б" рекомендуется применять вибрационные катки массой 6-11 т. Вибрационные катки могут работать в трех режимах - статического воздействия (вибраторы отключены), комплексного воздействия (один валец оказывает статическое воздействие, а второй - вибрационное) и вибрационного воздействия (вибраторы на обоих вальцах включены). Обычно амплитуда колебаний находится в пределах 0,2-0,8 мм, а частота 25-58 Гц в зависимости от толщины уплотняемого слоя. При уплотнении тонких слоев (40-60 мм) рекомендуется работать на малых амплитудах. С увеличением толщины слоя амплитуду увеличивают.

При уплотнении смеси вблизи зданий либо подземных коммуникаций (ближе 90 см), а также на мостах использование вибрации не допускается.

Хорошего уплотнения смеси катком можно достичь путем многократного приложения нагрузки, близкой к пределам прочности асфальтобетона на сжатие и сдвиг. Другие условия приводят либо к недоуплотнению, либо к растрескиванию слоя. Растрескиванию особенно подвержены очень горячие или сухие смеси, которые из-за своей недостаточной связности не способны оказывать заметного сопротивления касательным напряжениям, возникающим в слое от наезда вальцов катка.

Поскольку прочность асфальтобетона по мере роста его плотности и снижения температуры возрастает, то на определенных этапах укатки работающий каток полностью исчерпывает свои потенциальные возможности и его требуется заменить более тяжелым.

При укатке смесей только гладковальцовыми статическими катками количество их проходов должно быть не менее 20-24, из которых 2-4 прохода необходимо совершать легким и по 8-10 - средним и тяжелым катками.

На дороге, имеющей двускатный профиль, катки должны двигаться вдоль полосы, уложенной укладчиком, от краев к ее середине, а затем от середины к краям, перекрывая каждый след на 0,1-0,3 м.

Движение катков на дороге с односкатным профилем следует начинать от нижней стороны, а на участках улиц и дорог с продольным уклоном более 3% - снизу вверх.

Многощебенистую смесь типа "А" сначала прикатывают гладковальцовым катком массой 6-8 т 6 проходами по одному следу, затем уплотняют катками на пневматических шинах массой 16-30 т 10-12 проходами по одному следу и заканчивают уплотнение гладковальцовым катком массой 10-18 т 2-4 проходами по одному следу.

Уплотнение слоя у края полосы производят следующим образом. Если упора у кромки нет, уплотнение начинают с краев, постепенно смещая каток к середине полосы. Причем на первых проходах по слою малощебенистой смеси (тип "В") валец катка не должен доходить до края полосы на 30-40 см (рис.2).

     Рис.2. Схема уплотнения полосы, не имеющей упора у кромок

Если покрытие устраивают из смесей типов "А" и "Б", с хорошим предварительным уплотнением их рабочими органами укладчика, то укатку полосы можно начинать сразу по кромке, не оставляя в резерве 30-40 см.

Первые проходы катка по второй и следующим полосам необходимо проводить по продольному сопряжению с захватом ранее уложенной полосы, при этом каток должен двигаться вперед ведущими вальцами.

Уплотнение шва по линии сопряжения должно начинаться не ранее 3-4 мин и не позже 6-8 мин после создания укладчиком рабочей захватки длиной 10-12 м. При этом важно учитывать тип уложенной смеси.

После того как кромка слегка остынет, можно приступить к ее уплотнению.

На последующих этапах уплотнения каток может начинать работу прямо по кромке слоя.

Рабочая скорость движения катков должна быть в начале уплотнения 1,5-2 км/ч, а после 5-6 проходов по одному следу 3-5 км/ч для гладковальцовых катков и 5-8 км/ч для катков на пневматических шинах.

Если смесь малощебенистая (тип "В"), то при первых проходах катка его вальцы должны захватывать ранее уложенную полосу на 70-80% (рис.3). 

     Рис.3. Схема расположения вальцов катка при уплотнении песчаных и малощебенистых смесей на продольном сопряжении полос - горячей и остывшей

При последующих проходах катка ширину захватываемой полосы горячего слоя смеси следует с каждым проходом увеличивать, доведя ее на заключительных проходах до 75-80%.

Если смесь многощебенистая (типы "А" и "Б"), то 75-80% ширины вальца катка сразу располагают на горячем слое (рис.4).

     Рис.4. Схема расположения вальцов катка при уплотнении смесей типов "А" и "Б" на продольном сопряжении полос - горячей и остывшей

Первые два-три прохода по одному следу каток совершает с выключенным вибратором, а затем три-четыре - с включенным. Окончательное уплотнение производят с помощью тяжелого трехосного катка.

Уплотнение крупнозернистой смеси, уложенной слоем 0,1-0,22 м, начинают катками на пневматических шинах массой 16-20 т (6-8 проходов), а заканчивают гладковальцовыми двухосными катками массой 10-13 т или трехосными - массой 11-18 т (4-6 проходов), или сначала катками массой 8-10 т (2-4 прохода), а затем катками массой 11-18 т (12-20 проходов).

Уплотнение слоя толщиной более 0,2 м производят поэтапно. Рабочая скорость пневмокатка при первых двух-трех проходах не должна превышать 2-3 км/ч. Дальнейшие проходы следует производить на скорости 15 км/ч. Давление воздуха в шинах в начале укатки не должно превышать 0,3 МПа, а на заключительном этапе находиться в пределах 0,6-0,8 МПа.

Уплотнение поперечного сопряжения (шва) производят аналогично уплотнению продольного (см. рис.3, 4), при этом положение вальца на горячей и холодной полосах должно быть таким, как показано на рис.5.

     Рис.5. Схема расположения вальцов катка относительно поперечного шва

Иначе при перпендикулярном расположении катка относительно шва на горячей части будут образовываться лунки, исправить которые трудно.

При ширине проезжей части более 14 м, а также на площадях и перекрестках улиц уплотнение следует производить по взаимно перпендикулярным направлениям или по диагонали. Катки должны быть в непрерывном и равномерном движении.

Останавливать катки на неуплотненном и неостывшем слое или резко менять направление движения катка нельзя.

Переезд катка с одной полосы покрытия на другую должен производиться только на ранее уплотненной полосе. След катка должен отстоять от предыдущего на величину диаметра вальца или пневмоколеса во избежание образования волны.

При уплотнении необходимо добиваться такой плотности, при которой полностью исключается доуплотнение слоя колесами транспорта.

Конкретные рекомендации по назначению типоразмеров катков и количества их проходов приведены в табл.2.1.Таблица 2.1  

Содержание щебня в смеси	Тип выглаживающей плиты	Этапы уплотнения	Типы катков
			Масса, т /Количество проходов по одному следу
			Гладко вальцовые	На пневма-тических шинах	Вибрационные
До 40%	Пассивная	I	6-8/2-3		6-8/2-3*
		II	10-13/8-10	16/6-10	6-8/3-4**
		III	11-18/4-8
	Вибрационная	I	6-8/2-3		6-8/2-3*
		II	10-13/6-8	16/4-6	6-8/3-4**
		III	11-18/4
Более 40%	Пассивная	I	10-13/8-10	16/6-10	6-8/8-10
		II	11-18/6-8
	Вибрационная	I	10-13/4-6	16/4-6	6-8/4-6
		II	11-18/4-6

Примечание: * - вибратор выключен, ** - вибратор включенВ процессе уплотнения могут быть выявлены скрытые дефекты:

волнистость покрытия из-за слабого основания;

желтые или бурые включения на покрытии из-за применения песка с избыточным содержанием глины;

коричневый цвет покрытия из-за недостатка в смеси битума или обильной смазки вальцов керосином или маслом;

крошение отдельных щебенок из-за повышенного содержания в них кремния.

При обнаружении мест, не поддающихся исправлению, их следует удалить и вновь заполнить смесью. После ее уплотнения необходимо произвести отделку поверхности слоя с устранением мелких неровностей, применяя утюги.

shkolnie.ru

Способ уплотнения слоя асфальтобетонной смеси

 

Использование: уплотнение слоев дорожных одежд, откосов, каналов из асфальтобетона. Сущность изобретения: осуществляют динамическое воздействие на слой смеси вибрационным вальцом, изменяемое от прохода к проходу путем изменения частоты колебаний в зависимости от статического момента массы дебалансов, веса вибровальца, относительной вынуждающей силы вибровозбудителя. В промежутке между воздействиями на слой вальцами производят вакуумирование смеси при величине разрежения 5 . . . 10 кПа. Относительную вынуждающую силу m вибровозбудителя определяют по зависимости, приведенной в формуле изобретения.

Изобретение относится к технологии уплотнения конструктивных слоев дорожных одежд, откосов и каналов, выполненных из асфальтобетона.

Известен способ уплотнения слоя асфальтобетонной смеси, включающей приложенное на уплотняемый слой смеси статической нагрузки по крайней мере по двум параллельным линиям контакта с возвратно-поступательным ее перемещением, вакуумирование смеси через ее поверхность в промежутке между линиями приложения статической нагрузки. Недостатком данного способа является использование статической нагрузки при уплотнении вакуумированного слоя асфальтобетонной смеси, что снижает эффективность уплотнения по сравнению с динамической нагрузкой. Известен способ уплотнения дорожно-строительных материалов, в том числе и асфальтобетонных смесей, включающий взаимодействие на материал последовательными проходами виброкатка с изменением частоты колебаний вибровальца от прохода к проходу. Наиболее близким к предлагаемому является способ уплотнения дорожно-строительных материалов, включающий динамическое воздействие на слой материала вибрационным катком, изменяемое от прохода к проходу путем изменения частоты колебаний в зависимости от статического момента массы дебалансов суммарного веса вибровальца катка и пригруза, и относительной вынуждающей силы вибровоздудителя [1] . Однако, известные способы характеризуются недостаточно высокой эффективностью уплотнения слоя асфальтированной смеси в связи с тем, что они не учитывают изменения физико-механических характеристик уплотняемого слоя от прохода к продходу в зависимости от текущей плотности, толщины слоя и других параметров, требующих непрерывной и одновременной перестройки параметров виброкатка. Кроме того, к недостаткам этих способов следует отнести следующие моменты: высокая масса рабочих органов и, следовательно, уплотняющих машин в целом; высокое значение вынуждающей силы вибровозбудителя, отрицательно сказывающееся на уплотнение тонких слоев асфальтобетонной смеси, так как под воздействием основания слоя происходит разрешение частиц каменного материала смеси, что приводит к снижению качества асфальтобетона; большие динамические нагрузки снижают эргономические показатели существующих средств уплотнения. Цель изобретения - повышение эффективности и качества уплотнения слоя асфальтобетонной смеси. Поставленная цель достигается тем, что в способе уплотнения слоя асфальтобетонной смеси, включающем динамическое воздействие на слой смеси вибрационным катком, изменяемое от прохода к проходу путем изменения частоты колебаний в зависимости от статического момента массы дебалансов, веса вибровальца катка и относительной вынуждающей силы вибровозбудителя, в промежутке между воздействиями на слой вальцами катка производят вакуумирование смеси через ее поверхность при величине разрежения 5. . . 10 кПа, относительную вынуждающую силу m вибровозбудителя в зависимости от температуры асфальтобетонной смеси Т (оС), коэффициента уплотнения асфальтобетона Kу и толщины уплотняемого слоя h (см) определяют по выражениям: - для вакуумированного слоя песчаной асфальтобетонной смеси (1) - для вакуумированного слоя мелкозернистой асфальтобетонной смеси (2) при этом влияние веса вибровальца катка на изменение частоты колебаний учитывают через коэффициент пропорциональности , где = 2,7 - 0,185 lnQb, (3) а изменение частоты колебаний производят по зависимости = , (4) где К - статический момент массы дебалансов, кг м; Qb - вес вибровальца, Н. Способ уплотнения слоя асфальтобетонной смеси осуществляют следующим образом. В зависимости от вида асфальтобетонной смеси, температуры, толщины и плотности уплотняемого слоя изменяют динамическое воздействие виброкатка на слой от прохода к проходу. При этом в промежутке между воздействиями вибровальцов производят вакуумирование слоя асфальтобетонной смеси через ее поверхность, например, с помощью вакуумного устройства. Сущность вакуумирования заключается в том, что в результате создаваемого разрежения внутри слоя происходят процессы, положительно влияющие на формирование его структуры. Экспериментально установлено, что под действием разрежения из трещин частиц каменного материала асфальтобетонной смеси откачивается находящийся в них воздух. Сразу после операции вакуумирования под действием атмосферного давления полости трещин заполняются как легкими, так и более тяжелыми фракциями битума, что уменьшает трещиноватость породы и ведет к снижению общей пористости асфальтобетона и его водонасыщения. Устранение открытых трещин, являющихся концентраторами напряжений, ведет к повышению прочности частиц каменного материала и повышает их устойчивость к разрешению при уплотнении слоя асфальтобетонной смеси динамической нагрузкой. Кроме того, под действием потока воздуха, проходящего из основания через уплотняемый слой при вакуумировании, происходит переориентация частиц каменного материала асфальтобетонной смеси, а также перераспределение свободного битума, который переходит из зон сжатия в открытое пространство между частицами, образующими закрытые и открытые поры с воздухом. Это ведет к снижению внутренних напряжений в уплотняемом слое и позволяет значительно сэкономить энергию, идущую на уплотнение слоя асфальтобетонной смеси. В связи с этим последующее уплотнение слоя асфальтобетонной смеси может осуществляться вибровальцами сниженной массы, а следовательно, и катком в целом, с пониженной величиной относительной вынуждающей силы вибровозбудителя, что в свою очередь ведет к повышению эргономических показателей (с точки зрения воздействия вибрационной нагрузки) существующих средств уплотнения. Снижение массы вибрационного катка при уплотнении вакуумированного слоя асфальтобетонной смеси позволяет повысить эффективность процессов уплотнения, что выражается в снижении металлоемкости вибрационных катков. Кроме того, эффективность процесса уплотнения выражается и в более интенсивном нарастании плотности уплотняемого слоя асфальтобетонной смеси и снижении водонасыщения при уплотнении его вибрационным катком с вакуумным устройством по сравнению с обычным катком, то обстоятельство позволяет сократить число прохода вибрационного катка по одному месту при уплотнении вакуумированного слоя асфальтобетонной смеси. Изменение параметров вибрации катка вызывает изменение эквивалентных контактных давлений под вальцами. Учитывая данное обстоятельство, величина разрежения при уплотнении вакуумированного слоя асфальтобетонной смеси вибрационным катком может оставаться постоянной и составлять 5. . . 10 кПа, что вполне достаточно для проявления эффекта вакуумирования. В этом случае функцию увеличения контактных давлений или балластировки от прохода к проходу катка по одному месту выполняет сам вибровалец при соответствующем изменении параметров вибрации, а именно частоты колебаний при неизменной величине статического момента массы дебалансов вибровозбудителя. Наиболее эффективный режим уплотнения вакуумированных слоев асфальтобетонной смеси протекает при определенной величине относительной вынужденной силы, увеличивающейся от прохода к проходу катка, представляющее собой отношение вынуждающей силы вибрвозбудителя к весу вибровальца, и характеризующейся коэффициентом m. Предварительная подкатка позволяет уплотнить и упрочнить слой асфальтобетонной смеси, способный в дальнейшем уплотняться, не разрушаясь, под воздействием вибрационных катков. Этот же эффект наблюдается и при виброуплотнении с вакуумированием. Предел прочности вакуумированных слоев асфальтобетонной смеси при уплотнении их вибрационными катками при первом проходе составляет порядка 0,8. . . 1,0 МПа. Предел прочности вакуумированного слоя асфальтобетонной смеси в конце процесса уплотнения составляет 2,7. . . 3,5 МПа в зависимости от времени процесса уплотнения, определяемого массой и скоростью катков, а также радиусами их вальцов. Согласно указанных интервалов прочности уплотняемого слоя в начале и конце процесса уплотнения коэффициент m может принимать значения от 1,1 до 2,5. В связи с этим доверительные интервалы коэффициентов m незначительны по сравнению с диапазоном его изменения. Предел прочности асфальтобетонной смеси, толщины и плотности уплотняемого слоя, характеризуемый коэффициентом уплотнения Kу, при уплотнении их (слоев) вибрационными катками на первом проходе составляет 0,8. . . 1,0 МПа. Предел прочности вакуумированного слоя асфальтобетонной смеси в конце процесса уплотнения составляет 2,7. . . 3,5 МПа в зависимости от времени процесса уплотнения, определяемого массой и скоростью катков, а также радиусами их вальцов. Согласно указанным интервалам прочности уплотняемого слоя в начале и конце процесса уплотнения коэффициент m может принимать значения от 1,1 до 2,5. При этом доверительные интервалы коэффициента m незначительны по сравнению с диапазоном его измерения. Эффективное значение частоты колебаний зависит от веса вибровальцов и, следовательно катков в целом и определяется коэффициентом пропорциональности , как функцией от веса вибровальца: = 2,7 - 0,185 ln (10) Указанному интервалу значений коэффициента m при уплотнении вакуумированного слоя асфальтобетонной смеси вибрационными катками соответствует величине отношения веса вибровальца к статическому моменту массы дебалансов вибровозбудителя, равная (5,5 6,0) 104 с-2, которая обеспечивает требуемые соотношения между массой вибровальца, вынуждающей силой вибровозбудителя и частотой колебаний. Указанные режимы работы вибрационного катка при уплотнении вакуумированного слоя асфальтобетонной смеси обусловлены эффектом вакуумирования, так как последнее существенно влияет на предел прочности слоя. Это в свою очередь влияет на величину коэффициента m и частоту колебаний вибровальцов. Уплотнение слоя асфальтобетонной смеси по предложенному способу позволяет повысить эффективность процесса уплотнения, т. е. ускорить нарастание коэффициента уплотнения слоя до требуемого значения или сократить число проходов виброкатка, повысить качество асфальтобетона, выражающееся в снижении водонасыщения, ведущее к продлению срока его службы, повысить эргономические показатели процесса уплотнения. (56) Авторское свидетельство СССР N 1129273, кл. E 01 C 19/28, 1982.

Формула изобретения

СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ СЛОЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ, включающий динамическое воздействие на слой смеси вибрационным вальцом, изменяемое от прохода к проходу путем изменения частоты колебаний в зависимости от статического момента массы дебалансов, веса вибровальца и относительной вынуждающей силы вибровозбудителя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и качества уплотнения, в промежутке между воздействиями на слой вальцами производят вакуумирование смеси при величине разряжения 5 - 10 кПа, а относительную вынуждающую силу m вибровозбудителя определяют по зависимости: - для вакуумированного слоя песчаной асфальтобетонной смеси: - для вакуумированного слоя мелкозернистой асфальтобетонной смеси где T - температура асфальтобетонной смеси, oС; Kу - коэффициент уплотнения асфальтобетона; h - толщина уплотняемого слоя, см; при этом частоту колебаний определяют по зависимости = где - коэффициент пропорциональности, равный 2,7 - 0,185 lnQв, K - статический момент массы дебалансов, кг м; Qв - вес вибровальца, Н.

www.findpatent.ru

---

• 
  Кабина лифта
• 
  Цепной траншейный экскаватор
• 
  Устройство рулевого механизма
• 
  Фіат скудо
• 
  Буровзрывные работы на карьерах
• 
  Ручной привод
• 
  Iveco daily технические характеристики
• 
  Ситроен берлинго грузоподъемность
• 
  Рулевой редуктор уаз
• 
  Земляные работы подготовительные
• 
  Мерседес 1840 актрос отзывы владельцев