Содержание к диссертации
Введение. 6
1 Состояние вопроса и постановка проблемы. 21
1.1. Анализ требований нормативных документов и рекомендаций к технологическим процессам строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
1.2. Влияние свойств применяемого материала на выбор параметров машин для устройства покрытий нежесткого типа.
1.3. Анализ исследований по влиянию параметров гладковальцовых катков статического действия на требуемое качество строительства дорожных покрытий.
1.4. Анализ исследований по вопросу взаимодействия вибрационного вальца катка с уплотняемым материалом.
1.5. Постановка проблемы. 46
2 Влияние параметров катка и свойств уплотняемого материала на контактную поверхность вальца и параметров вибрации на рабочий процесс укатки дорожного покрытия.
2.1. Влияние свойств материала на параметры контакта вальца катка с уплотняемым материалом.
2.2. Анализ параметров катков с металлическим вальцом при уплотнение дорожных покрытий нежесткого типа.
2.3. Влияние параметров вибрации на ходовые качества уплотняющих машин.
Выводы по главе. 83
3 Влияние температуры на качество строительства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
3.1. Влияние температуры на процессы строительства покрытий нежесткого типа.
3.2. Моделирование тепловых процессов при строительстве дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
3.3. Влияние температуры на свойства асфальтобетонных смесей. 102
3.4. Обоснование применения законов нестационарных теплопередач к строительству покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
3.5.Влияние температуры на деформационно-прочностные характеристики асфальтобетонных смесей.
Выводы по главе. 120
4 Влияние процесса охлаждения горячих асфальтобетонных смесей на продолжительность работ по устройству покрытий нежесткого типа.
4.1. Анализ работ по определению продолжительности строительства • покрытий нежесткого типа.
4.2.0пределение допустимой продолжительности строительства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
4.3. Влияние условий производства работ и свойств горячих смесей на продолжительность работ по распределению слоя покрытия.
4.4. Влияние условий производства работ на допустимую продолжительность уплотнения покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
Выводы по главе. , 163
5 Исследование процесса взаимодействия металлического вальца катка статического действия с уплотняемым материалом.
5.1. Моделирование взаимодействия ведомого вальца катка с уплотняемым материалом
5.2. Расчет контактных напряжений под ведущим вальцом катка. 173
5.3.Анализ распределения контактных напряжений под вальцом катка.
5.4. Экспериментальные исследования по определению контактных напряжений под жёстким вальцом катка статического действия.
Выводы но главе. 203
6 Взаимодействие жёсткого вальца дорожного катка вибрационного действия с уплотняемым материалом.
6.1. Анализ работ, посвященных исследованию процесса взаимодействия вибрационного вальца катка с уплотняемым материалом.
6.2. Влияние параметров катка на характер колебаний вибрационного вальца с учетом упругих свойств материала.
6.3. Влияние параметров вибрации на характер колебаний вальца катка с учетом свойств вязкости смеси.
6.4. Расчет контактных напряжений под вибрационным вальцом катка. 228
6.5. Экспериментальные исследования процесса взаимодействия вибрационного вальца катка с уплотняемым материалом.
Выводы по главе. 249
7 Определение эквивалента между параметрами катков статического и вибрационного действия при уплотнении дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей по уплотняющему эффекту
7.1 .Анализ критериев выбора параметров катков с жестким вальцом. 251
7.2,Определение соотношений между параметрами вибрационных и статических катков по одинаковому уплотняющему эффекту. ,
Выводы но главе. 276
8 Методика разработки технологии устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей механизированным звеном машин.
8.1 .Влияние технологии устройства дорожного покрытия на выбор машин для укладки и уплотнения горячих асфальтобетонных смесей.
8.2. Анализ методов разработки технологическтих процессов строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
8.3. Выбор технологии строительства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей при пониженных температурах воздуха.
8.4. Рекомендации по разработке технологических процессов устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
8.5. Технико-экономическое обоснование выбора технологических параметров комплекта машин при строительстве дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
Выводы по главе. 328
Общие выводы и рекомендации. 331
Направление дальнейших исследований. 334
Литература. 335
Приложение. Акты о внедрении. 356
Введение к работе
Актуальность работы. Постоянный рост автомобильного парка страны ведет к увеличению интенсивности движения транспортных средств и ускорению физического износа дорожных одежд, что в конечном итоге, приводит к ухудшению состояния автомобильных дорог в целом. Одним из путей повышения эксплуатационных качеств автомобильных дорог является совершенствование технологий устройства асфальтобетонных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей. От качества выполнения процессов укладки и уплотнения горячих смесей зависит работоспособность дорожных покрытий в период эксплуатации автомобильных дорог. Существующими технологиями при устройстве покрытий нежесткого типа предусматривается применение разных методов, типов и марок машин для укладки и уплотнения смесей. Использование в качестве вяжущего материала для приготовлениия горячих асфальтобетонных смесей битума с разными свойствами определяет температурные интервалы, в пределах которых достигаются эксплуатационные свойства асфальтобетонных покрытий. Устройство дорожных покрытий нежесткого типа производится непрерывно, с применением звена машин, каждая из которых выполняет работу в определенном температурном интервале, зависящем от свойств асфальтобетонной смеси. Выбор технологии устройства покрытия и параметров звена машин зависит от свойств применяемого материала и условий производства работ. Для обеспечения требуемого качества строительства дорожных покрытий из горячих смесей необходимо соответствие параметров уплотняющих машин свойствам смесей, что можно обеспечить только при научно-обоснованном выборе параметров механизированного звена машин для укладки и уплотнения смесей исходя из конкретных климатических условий строительства, свойств поставляемых смесей и температурных режимов работы звена машин.
Целью работы является разработка технологий устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей, обеспечивающих повышение эксплуатационных качеств за счет соответствия параметров уплотняющих машин прочностным характеристикам применяемых смесей при разных условиях производства работ.
Для достижения цели в работе решались следующие задачи:
- проведение мониторинга существующих технологий устройства дорожных одежд нежесткого типа с позиции учета в них влияния на эксплуатационные качества покрытия условий производства работ, свойств материалов и параметров машин;
- разработка математических моделей для оценки и прогнозирования напряженного состояния материала дорожных одежд в процессе укатки катками с гладкими вальцами при статическом и динамическом методах уплотнения;
- экспериментальное определение зависимости площади контакта вальца от свойств уплотняемого материала и параметров вальца катка для использования их в расчетных методах оценки напряженного состояния уплотняемого материала;
- установление зависимости изменений прочностных характеристик материала при его уплотнении от параметров покрытия и технологических режимов их устройства для выбора оптимальных параметров уплотняющих машин;
- определение температурных режимов укладки и уплотнения горячих асфальтобетонных смесей в зависимости от типа смеси при разных марках битума;
- обоснование зависимостей влияния условий производства работ, конструктивных параметров покрытий и свойств смесей на продолжительность устройства дорожных покрытий;
- определение рационального скоростного режима работы асфальтоукладчика со звеном катков, обеспечивающих непрерывность устройства покрытий;
- определение соотношений между параметрами гладковалыювых катков - І при условии работы в одном звене катков статического и вибрационного действия;
- разработка алгоритма устройства дорожных покрытий нежесткого типа с повышенными эксплуатационными качествами для разных условий производства работ, применяемых смесей, используемого звена машин и создание программного обеспечения для его реализации.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
- разработаны математические модели взаимодействия жесткого вальца катка с уплотняемым материалом в упругой и пластической стадии деформации при разных методах уплотнения. Определены аналитические зависимости для расчета нормальных и касательных напряжений в зоне контакта вальца с материалом с учетом свойств уплотняемого материала и параметров вальца; экспериментально установлена зависимость для расчета напряжений в зоне контакта вальца при работе в виброударном режиме;
- обоснованы параметры контакта вальца катка с учетом свойств уплотняемого материала и параметров вальца катков и определены зоны устойчивой работы вибрационных катков;
- установлено влияние распределения контактных напряжений под вальцом катка на процесс волнообразования при уплотнении материала жестким вальцом катка;
- получены зависимости для определения эквивалента между параметрами катков статического и вибрационного действия по уплотняющему эффекту с учетом общепринятых критериев сравнения по массе, линейным давлениям, контактным напряжениям и остаточной деформации уплотняемого материала;
- определены температурные интервалы уплотнения горячих асфальтобетонных смесей с учетом типа смеси при разных марках битума;
- установлена зависимость прочностных характеристик горячего • асфальтобетона с учетом конструктивных параметров покрытия и технологических режимов устройства дорожных покрытий;
- получены зависимости для определения допустимой продолжительности укладки и уплотнения асфальтобетонных покрытий из горячих смесей с учетом температуры окружающего воздуха и основания, температуры смеси при укладке и окончании уплотнения, толщины слоя покрытия, скорости ветра и теплофизических характеристик смесей в зависимости от их типа;
- установлена аналитическая зависимость между скоростными режимами асфальтоукладчика и уплотняющими катками в зависимости от продолжительности процессов укладки и уплотнения;
- разработано программное обеспечение:
• по расчету тепловых режимов дорожных покрытий из горячих смесей в зависимости от конструктивных параметров покрытия, теплофизических свойств материалов дорожных одежд и условий строительства;
• по расчету контактных напряжений под жестким вальцом катка при статическом и динамическом режимах работы;
• по расчету технологических параметров процессов устройства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей при разных условиях производства работ.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается соблюдением основных принципов математического и физического моделирования, соответствием технологических процессов законам нестационарных теплопередач, применением современных методов расчета, результатами проверки в производственных условиях и адекватностью расчетных и экспериментальных данных.
Практическое значение работы состоит в разработке научно-практических основ технологии укладки и уплотнения асфальтобетонных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей с учетом непрерывности строительства покрытия. Предложена методика выбора параметров уплотняющих машин с учетом прочностных характеристик горячего асфальтобетона. Определены дифференцированные температурные интервалы уплотнения горячих смесей с учетом типа смеси при разных марках битума. Установлено влияние конкретных условий производства работ, свойств смесей и состава механизированного звена на продолжительность строительства, а также процессов укладки и уплотнения горячих асфальтобетонных смесей. Предложена методика разработки технологических процессов устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей и программное обеспечение ее реализации на ЭВМ.
Реализация работы. Результаты работы внедрены: ООО «Дорпроект» (г. Тамбов), 000 «Автобан-Тамбов», ФГУ «Управление автомобильной магистрали Москва-Волгоград "Каспий"», 000 «Моршанскдорстрой», ЗАО «Тамбовагропромдорстрой».
На защиту выносятся:
- результаты математического моделирования взаимодействия вальца катка с материалом и методы расчетов контактных напряжений под вальцом катка при работе в статическом и динамическом режимах;
- экспериментальное обоснование характеристик контакта жесткого вальца с уплотняемым материалом с учетом свойств материала и параметров вальца;
- результаты экспериментальных исследований контактных напряжений под гладким вальцом катка при виброударном режиме уплотнения и влияния параметров вибрации на эффективность работы катков;
- результаты экспериментальных исследований для установления сравнительной оценки параметров катков по уплотняющему эффекту при разных методах уплотнения, исходя из общепринятых критериев (масса катка, линейное давление, контактные напряжения, остаточная деформация уплотняемого материала);
- результаты моделирования тепловых процессов и полученные на их основе зависимости влияния погодных условий, конструктивных параметров покрытия и свойств смесей на продолжительность процессов устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей;
- результаты исследований по установлению температурных интервалов укладки и уплотнения горячих асфальтобетонных смесей с учетом типа смеси при разных марках битума;
- установленная зависимость прочностных характеристик горячего асфальтобетона от конструктивных параметров покрытий и технологических режимов устройства дорожных одежд;
- результаты исследований по установленню соотношения скоростных режимов работы механизированного звена машин из условия обеспечения непрерывности устройства покрытий из горячих смесей;
- методика разработки технологий устройства асфальтобетонного покрытия исходя из условий производства работ, свойств применяемых смесей и параметров механизированного звена машин.
Апробация работы. Основные положения работы и практические результаты докладывались и обсуждались на: научно-практических конференциях Фрунзенского политехнического института (1976 - 1990 гг.), Второй всесоюзной конференции по нелинейной теории упругости (г. Фрунзе, 1985 г.), Республиканских конференциях (г. Фрунзе, 1979, 1989 гг.), научно-практических конференциях Тамбовского государственного технического университета (1992 — 2007 гг.), международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии развития» (г. Тамбов, 2004 г.), 28-й научно-практической конференции - г. Пенза (1995г.), Международных научно-технических конференциях (Ростов-на-Дону-2000, Белгород-2005, Иваново-2006), 15-й международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Тамбов, 2002), научно-практических конференциях (Новочеркасск, 2006; Воронеж, 2005; Казань, 2007; Москва, 2007; Интернет-конференция - Белгород, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 67 печатных статей общим объемом 28 печатных листов, из них лично автору принадлежит печатных листа,:, в том числе 15 статей опубликовано в изданиях по Перечню ВАКа. В статьях, опубликованных в изданиях ВАКа, изложены основные результаты диссертации:
- в работе [1] представлены результаты экспериментальных исследований по уплотнению асфальтобетонных покрытий катками статического и вибрационного действия. Установлено, что независимо от метода уплотнения эффективность работы катков зависит от температуры смеси. Вибрационный каток по уплотняющему эффекту способен заменить более тяжелый каток статического действия;
-в работе [2] предложена методика разработки технологических процессов устройства покрытий нежесткого типа из горячих смесей, основанная на соответствии прочностных характеристик горячего асфальтобетона параметрам, применяемых машин. Предлагаются зависимости для выбора параметров катков с учетом температурных режимов уплотнения смесей;
- в работе [3] представлены результаты моделирования влияния условий производства работ, свойств применяемых смесей и конструктивных параметров дорожных одежд на допустимую продолжительность устройства покрытия из горячих асфальтобетонных смесей. Предложена зависимость для определения допустимой продолжительности работы разных типов катков с учетом принятой технологии устройства покрытия
- в работе [4] приводится анализ применяемых технологий для устройства асфальтобетонных покрытий. Отмечается, что существующие методы разработки технологий для устройства покрытий не полностью учитывают влияющие факторы на качество строительства и эффективность применяемых машин и требуют уточнения;
-в работе [5] обоснована зависимость для определения рационального скоростного режима работы асфальтоукладчика и звена уплотняющих машин, обеспечивающая непрерывность устройства покрытия из горячих асфальтобетонных смесей;
- в работе [6] приводятся зависимости для определения теплофизических характеристик горячего асфальтобетона от температуры и типа смеси. Отмечается, что применение материала в нижележащем слое покрытия с разными теплофизическими свойствами незначительно влияет на продолжительность устройства покрытия;
-в работе [7] представлены зависимости для расчетов контактных напряжений под жестким вальцом катка с учетом его параметров и свойств уплотняемого материала. Представлен алгоритм расчета напряжений на ЭВМ;
- в работе [8] приводятся анализ применяемых технологий и результаты моделирования температурных режимов укладываемых слоев из горячих асфальтобетонных смесей при устройстве покрытий при пониженных температурах воздуха. Установлено, что повышение температуры смеси при укладке приводит к увеличению продолжительности строительства на 40...50%. Увеличение толщины слоя в два раза приводит к увеличению .продолжительности строительства покрытия в три раза.
-в работе [9] представлены рекомендации по температуре окончания уплотнения горячих смесей при разных марках битума. Отмечается, что для асфальтобетонных смесей с битумами марок БНД 40/60, 60/90 и 90/130, для повышения эффективности уплотнения, необходимо повысить температуру окончания процесса уплотнения;
-в работе [10] изложены результаты моделирования тепловых процессов при устройстве дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей, базирующиеся на данных экспериментальных исследований. Доказано, что тепловые процессы в дорожных покрытиях соответствуют законам нестационарных теплопередач;
- в работе [11] представлена программа на ЭВМ по расчету температурных режимов дорожных одежд для разных конструктивных слоев автомобильной дороги, свойств смесей и условий производства работ;
-в работе [12] представлена программа на ЭВМ по расчету технологических параметров устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей;
- в работе [13] представлена программа на ЭВМ по расчетам напряжений в зоне контакта жесткого вальца катка с уплотняемым материалом;
- в работе [14] представлена программа на ЭВМ по выбору параметров механизированного звена машин и расчету технологических режимов устройства покрытий из горячих асфальтобетонных смесей;
- в работе [15] представлено авторское свидетельство на захватное устройство, используемое при проведении экспериментальных исследований на стендах по уплотнению дорожно-строительных материалов при разных методах уплотнения.
Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты получены самим автором или в рамках сотрудничества, в котором он выполнял основную роль в формулировке задач, постановке и проведении аналитических и экспериментальных исследований, а также в анализе полученных результатов. Автору во всех работах, опубликованных в соавторстве, в равной степени принадлежат как постановка задач исследований и разработка основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость, так и результаты выполненных исследований. Существенен вклад автора в конструирование стендов для проведения экспериментальных исследований, а также в разработку методик по проведению исследований и обработке полученных данных.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, выводов, списка литературы. Работа содержит 360 страниц, из них 117 рисунков, 56 таблиц и 5 приложений. Библиографический список включает 215 наименований.
В первой главе выполнен анализ исследований, посвященных влиянию разных факторов на качество строительства дорожных одежд в процессе распределения материала и его уплотнения. Особое внимание уделено вопросам технологии строительства дорожных одежд с учетом влияния условий производства работ на выбор параметров уплотняющих машин. Подобно рассмотрены вопросы строительства асфальтобетонных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей.
Во второй главе представлены результаты экспериментальных исследований по определению параметров контакта вальца от факторов, характеризующих процесс уплотнения. Установлено, что величиной, характеризующей величину деформаций материала, является угол контакта вальца с уплотняемым материалом. Получены зависимости угла контакта вальца от свойств уплотняемого материала на разных этапах уплотнения.
В зависимости от принятой технологии строительства асфальтобетонных покрытий для их уплотнения применяются разные типы уплотняющих машин. Представлен статистический анализ параметров гладковальцовых катков, влияющих на их уплотняющую способность. Установлен характер изменения параметров катков во времени и дается прогноз их значений до 2015г. По результатам моделирования взаимодействия вальца с материалом установлено влияние параметров вибрации на ходовые качества катков. Представлены зоны устойчивых колебаний вальца катка.
В третьей главе рассмотрено влияние температуры на качество строительства асфальтобетонных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей. Зависимость свойств горячих смесей от температуры уплотнения влияет на эксплуатационные качества асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и требует соблюдения температурных режимов на всех стадиях строительства дорожных покрытий. Получены зависимости, устанавливающие связь теплофизических характеристик асфальтобетонных смесей от их температуры и типа смеси. Доказано, что процесс охлаждения дорожных покрытий из горячих смесей относится к нестационарным тепловым процессам, требующим учета неравномерности распределения температуры по толщине укладываемого слоя. При определении продолжительности укладки и уплотнения расчет тепловых режимов необходимо производить по средней температуре слоя смеси. Установлено, что за среднюю температуру слоя можно принять температуру смеси на глубине одной трети от поверхности слоя.
Рассмотрен вопрос о влиянии температуры на деформационно-прочностные характеристики горячего асфальтобетона. Предлагается зависимость, устанавливающая связь между пределом прочности горячего асфальтобетона и температурой смеси, толщиной укладываемого слоя смеси и коэффициентом предварительного уплотнения смеси при укладке.
В четвертой главе представлены результаты исследований по установлению закономерностей влияния метеорологических условий строительства, конструктивных параметров покрытия и свойств смесей на возможную продолжительность строительства. Представлены зависимости продолжительности охлаждения горячих асфальтобетонных смесей на разных этапах строительства покрытий от разных факторов. Полученные зависимости позволяют определять продолжительность операций укладки и уплотнения смесей с учетом разных факторов, что позволяет увязывать скоростные режимы машин.
Пятая глава посвящена исследованиям, связанным с воздействием вальца катка на уплотняемый материал дорожной одежды. По результатам моделирования процесса взаимодействия гладковалыювого катка статического действия получены зависимости для расчета контактных напряжений по дуге контакта вальца с уплотняемым материалом. В основу предложенного метода расчета контактных напряжений положены экспериментальные данные по взаимодействию вальца катка с уплотняемым материалом с учетом деформационных характеристик материала, зависящих от свойств материала и силовых параметров уплотняющих машин. Результаты расчетов контактных напряжений для существующих типов катков показали совпадение с результатами экспериментальных исследований. Величина нормальных сжимающих напряжений в зоне контакта зависит от действия массы вальца катка и передаваемой на него части рамы катка. Составляющие сжимающих нормальных напряжений от действия горизонтальных сил представляют незначительную долю от общего значения и составляют около 5 % от общей величины напряжения. Величина сдвигающих напряжений зависит от приложенных к вальцу горизонтальных сил. Составляющая горизонтальных напряжений от действия вертикальной нагрузки в зоне полной деформации уплотняемого материала достигает до 25% от общих горизонтальных напряжений. Полученные зависимости позволяют исследовать физику процесса волнообразования при уплотнении дорожных одежд гладковальцовыми катками. Экспериментально установлено, что при понижении температуры горячей смеси напряжения под вальцом катка уменьшаются, что способствует снижению эффективности процесса уплотнения.
В шестой главе представлены результаты исследований по определению контактных напряжений под вальцом вибрационного катка. В отличие от катков статического действия, эффективность вибрационных катков зависит как от статических параметров катка, так и параметров вибрации, что позволяет расширить область их применения. Установлено, что наибольший эффект при работе вибрационного катка достигается при периодических колебаниях, когда один удар вальца совершается за период колебаний вынуждающей силы. По результатам моделирования установлены области устойчивых периодических колебаний вальца с учетом упругих и вязких свойств уплотняемого материала. Предлагаются зависимости для определения контактных напряжений под вальцом катка вибрационного действия. Для решения уравнений используется программа на ЭВМ, разработанная для определения контактных напряжений под вальцом катка статического действия при условии замены в ней силовых факторов. Экспериментально установлено, что при уплотнении дорожных одежд с небольшой толщиной слоя вибрационный валец работает в виброударном режиме. Установлена зависимость напряжений зоне контакта вальца катка с материалом, работающим в виброударном режиме уплотнения, от параметров вибрации. При укладке тонких слоев покрытия наличие жесткого основания способствует меньшему перепаду напряжений по толщине уплотняемого слоя. Установлено, что с увеличением линейного давления вальца и повышением температуры смеси напряжения распределяются равномерно по глубине слоя.
Седьмая глава посвящена вопросу сопоставления параметров катков статического и вибрационного действия при комплектовании звена уплотняющих машин. В зависимости от свойств применяемого материала, конкретных условий производства работ и наличия парка уплотняющих машин в технологическом звене могут сочетаться разные методы уплотнения и тины катков. При составлении звена уплотняющих машин в качестве критерия при выборе параметров катков используются разные показатели: масса катка, линейное давление вальца, максимальные контактные напряжения и остаточная деформация уплотняемого материала. По результатам проведенного анализа установлены области применения разных критериев для сравнения параметров катков при уплотнении дорожных покрытий. Доказано, что объективным критерием сравнения параметров катков при разных методах уплотнения является остаточная деформация материала. Экспериментально получена зависимость относительной остаточной деформации горячей смеси при работе вибрационных катков от параметров вибрации и температуры смеси по отношению к каткам статического действия. Установлено, что с понижением температуры смеси эффективность уплотняющих машин снижается независимо от способа уплотнения. Получены зависимости для определения эквивалента между параметрами катков статического и вибрационного действия от парамтров вибрации и температуры уплотняемой смеси.
Восьмая глава посвящена методике разработки технологических процессов строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей и выбору параметров уплотняющих машин в зависимости от прочностных характеристик уплотняемых смесей и условий производства работ. Существующие рекомендации по выбору параметров машин с учетом температурных интервалов приводят к выбору не всегда эффективных параметров механизированного звена машин, не учитывают скоростные режимы работы машин и прочностные характеристики смесей.
Экспериментально установлено, что каждому температурному интервалу работы катка соответствует определенное время работы машины, зависящее от теплофизических свойств смеси, конструктивных параметров покрытия и условий производства работ. Для обеспечения непрерывности технологического процесса устройства покрытий и установления скоростных режимов работы звена машин в заданных температурных интервалах необходимо знать допустимое время работы машин с учетом свойств смеси, условий строительства и параметров применяемых машин.
На основании анализа и обобщения результатов исследований по уплотняемости горячих асфальтобетонных смесей установлены зависимости температуры смеси при разных марках битума от числа циклов приложения нагрузки при условии достижения требуемой плотности материалу. С учетом требуемого числа проходов катка по одному следу, согласно нормативным документам, предлагаются температуры окончания уплотнения с учетом типа смеси при разных марках битума. Анализ полученных значений температуры окончания эффективного уплотнения асфальтобетонных смесей показал, что для смесей с битумами марок БІІД 90/130, 60/90 и 40/60 необходимо повысить температуру окончания эффективного уплотнения. Повышение температуры окончания уплотнения смесей приводит к уменьшению времени работы уплотняющих машин и требует тщательной проработки технологических процессов. В работе предлагаются дифференцированные температуры окончания уплотнения асфальтобетонных смесей с учетом типа смеси при разных марках битума. Установлена зависимость между рабочими скоростями асфальтоукладчика и катками, обеспечивающая непрерывность устройства дорожных покрытий на разных этапах уплотнения.
Рассмотрен вопрос особенностей строительства дорожных одежд из горячих асфальтобетонных смесей при пониженных температурах воздуха. Установлено, что повышение температуры смеси при укладке способствует увеличению допустимой продолжительности процесса уплотнения до 40% независимо от толщины укладываемого слоя и температуры окружающего воздуха. При понижении температуре смеси, доставляемой к. месту производства работ, продолжительность работ снижается на 25-50 %, независимо от толщины укладываемого слоя. С увеличением толщины слоя допустимая продолжительность процесса уплотнения увеличивается в несколько раз. При этом нижележащий слой прогревается до температуры 50-60°С, что оказывает влияние на работоспособность дорожных покрытий.
На основании выполненных исследований и полученных зависимостей разработана методика по расчету технологических параметров устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей с учетом применяемых машин, свойств используемых смесей и условий производства работ. Разработано программное обеспечение на ЭВМ.
