Введение к работе
Актуальность темы, В общем комплексе строительства автомобильных дорог Республики Беларусь большое народнохозяйственное значение имеет выбор строительных материалов для устройства надежных и долговечных конструкций дорожных одежд. Развитие автомобильного транспорта привело к увеличению инп энсивности воздействия на дорожную одежду и возрастанию количества дефектов. Особенно остро стоит проблема для перекрестков и остановок общественного транспорта городских улиц м дорог. Широко используемый материал дорожных покрытий - асфальтобетон исчерпал запас надежности на действие современных тяжелых нагрузок, что приводит к появлению сдвиговых деформаций в виде колей уже в первый год эксплуатации. В связи с этим с 70-х годов в странах Западной Европы и США стали применять асфальтоцементные композиты (АЦК), в основном с использованием битумных эмульсий. Однако такие материалы довольно дорогие из-за высокой цены эмульсии и оборудования для их приготовления. Поэтому актуальным является вопрос получения АЦК на традиционном технологическом оборудовании путем ввода определенными способами цемента и воды в состав асфальтобетонной смеси. Для промышленного освоения подобных материалов важно установить механизм структурообразования АЦК и выработать требование к материалу из условия обеспечения его долговечности и сдвигоустойчивости.
Таким образом, тема исследований является актуальной и направлена на создание надежного сдвигоустойчивого нового материала на основе АЦК для дорожных покрытий. Однако требуется проведение дополнительных экспериментальных и теоретических исследований.
Связь работы с крупными научными программами. Работа выполнялась в соответствии с заданиями тем: ГБ 96 - 31 р 2 "Разработать теоретические основы формирования структуры дорожных бетонов на органо-минеральных вяжущих с анализом свойств и прогнозом долговечности".
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка АЦК для создания сдвигоустойчивых дорожных покрытий в городских условиях эксплуатации и технологии их приготовления на основе закономерностей формирования структуры и обеспечения надежной работы в дорожной одежде.
Задачи исследований:
1 .Получить аналитическую зависимость, позволяющую определять напряжения, возникающие в дорожном покрытии под колесом автомобиля с учетом жесткости и радиуса колеса, а также физико-механических и реологических свойств покрытия.
2.Исследовать закономерности процесса структурообразования АЦК при различных технологических режимах приготовления смесей.
3.Выполнить исследования физико-механических свойств АЦК в зависимости от состава и свойств исходных материалов.
4.Разработать требования к материалу дорожного покрытия из условия сдвигоустойчивости и оптимизировать состав АЦК.
5.На основе проведенных исследований разработать практические рекомендации по приготовлению и устройству сдвигоустойчивых дорож-Hbtx покрытий из АЦК.
Научная нспизна работы. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден механизм образования связей прогидратировавшего цемента в структуре АЦК, который обусловлен образованием эмульсии на стадии смешения и протеканием процесса гидратации во времени. Впервые обоснована роль минерального порошка как структурного элемента цементного камня в составе АЦК. Проведен анализ возникающих в покрытии напряжений от колес автомобильного транспорта с учетом жесткости шины и реологических свойств АЦК, и разработана методика по определению требуемых характеристик материалов для обеспечения сдвигоустойчивости.
Практическая значимость полученных результатов. Разработан материал для долговечных сдвигоустойчивых покрытий перекрестков и остановок общественного транспорта городских улиц и дорог. Рекомендуемая методика оценки сдвигоустойчивости дорожных покрытий учитывает возникающие напряжения под колесом автомобиля и реологические свойства материала, что позволяет строить дорожные покрытия требуемой сдвигоустойчивости, а также осуществлять оперативный контроль качества выпускаемого материала. Данная методика использована для расчета состава АЦК при ремонте покрытий остановок общественного транспорта в городе Минске.
Применение разработанных технологических режимов для получения АЦК с заданными свойствами позволяет уменьшать общую толщину дорожной одежды на загородных дорогах II - IV технической категорий.
На основе проведенных исследований утверждено "Руководство по подбору составов и устройству сдвигоустойчивых покрытий городских улиц и дорог из бетонов на органоминеральном вяжущем".
Экономическая значимость полученных результатов. Использование АЦК позволяет увеличить надежность и продлить межремонтные сроки службы покрытий улиц и дорог в 3 - 5 раз. На загородных дорогах применение АЦК позволяет экономить около 100 млн. рублей (в ценах 1995 года) на 1 км дорожной одежды.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: механизм образования связей прогидратировавшего цемента в структуре АЦК при вводе воды после обработки смеси битумом; роль минерального порошка как структурного элемента цементного камня в составе АЦК; требования к материалу дорожных покрытий из условия сдвигоустойчивости в зависимости от назначения покрытия и типа АЦК; методика определения соответствия фактических параметров материала требуемым из условия сдвигоустойчивости.
Личный вклад соискателя. Диссертация явилась результатом личной работы автора. Им проведен анализ существующих методик оценки сдвигоустойчивости и имеющихся типов дорожных композитных материалов; сделан анализ возникающих в дорожном покрытии напряжений от воздействия автомобильного колеса с учетом его жесткости и реологических свойств покрытия; теоретически обоснован и экспериментально подтвержден механизм образования связей прогидратировавшего цемента при технологии с вводом воды после обработки смеси битумом; обоснована и подтверждена роль минерального порошка в структуре АЦК, а также разработана методика по оценке соответствия рассматриваемого материала требованиям сдвигоустойчивости под расчетную транспортную нагрузку. Разработаны требования к материалу из условия сдвигоустойчивости.
Апробация результатов диссертации. Результаты работы докладывались и одобрены на конференции 8 г. Владимире в1989 и 1990 гг., международной научно-технической конференции в г. Минске (1994), а также научно-технических конференциях БГПА 1994-1995гг.
Опубликованность результатов. Результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 2 статьи, 1 авторское свидетельство, 6 тезисов докладов на научных конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, 5 глав, списка использованных источников и приложений. Работа содержит U? страниц машинописного текста, С1 рисунка, Р таблицы, список использованных источников включает /- наименований.
