5. Технология устройства асфальтобетонных покрытий

5.1. В состав отряда дорожно-строительных машин по укладке и уплотнению слоя асфальтобетонной смеси включаются асфальтоукладчик и звено катков соответствующих типов и марок. При неблагоприятных погодно-климатических условиях (температура воздуха от 0 до минус 10°С, наличие ветра, влаги, снега, наледей и т.п.) в состав отряда рекомендуется включать также нагревательную машину с горелками инфракрасного или иного типа излучения, используемую для подготовки oснования (рис. 2,а) или дополнительного подогрева чрезмерно остывшего для работы катков слоя покрытия (рис. 2, б).

Рис. 2. Схемы нагрева основания при устройстве покрытия (а) и дополнительного подогрева уложенного слоя смеси в процессе его укатки (б): 1 - автомобиль-самосвал; 2 - асфальтоукладчик; 3 - каток; 4 - тепловая машина; 5 - каток на пневматических шинах

5.2. Асфальтобетонное покрытие с требуемыми показателями плотности, ровности и шероховатости может быть построено только при правильном подборе укладчика и уплотняющих средств (катков), а также при соблюдении технологии их работы с учетом ограниченного времени, отводимого на все операции по условиям остывания смеси (см. п. 4.2 и табл. 5). При времени остывания слоя смеси в покрытии менее 22-24 мин выполнить уплотнение с требуемыми показателями практически невозможно. В таких случаях рекомендуется увеличивать толщину раскладываемого слоя или принимать специальные меры по снижению скорости его охлаждения (укрытие слоя теплоизоляционным пологом и укатка смеси через него, использование катков с резиновым покрытием вальцов и др.) или, наконец, дополнительно подогревать чрезмерно остывший слой нагревательной машиной. В некоторых случаях возможно применение комбинированных мер.

5.3. Более длительное сохранение температуры смеси с целью повысить эффективность уплотнения на всех стадиях укатки возможно при использовании теплоизоляционных пологов^*), представляющих собой брезентовые полотнища толщиной 1-2 мм и шириной, равной ширине укладываемой полосы смеси, длиной 15-20 м. .Прочность брезента на разрыв должна составлять 0,6-0,8 кН/см.

^*)Авт. свид. № 694574.

Один отряд машин должен иметь 3-4 полога. Комплект теплоизоляционных пологов, свернутых на жесткой оси в рулон, крепится на специальных кронштейнах на асфальтоукладчике; по мере движения укладчика брезентовое полотно расстилается на уложенный слой смеси, что позволяет сразу же запустить в работу легкий или средний каток в зависимости от предварительного уплотнения смеси рабочими органами укладчика. После укладки первого полога в стык к нему расстилают следующий и так далее до закрытия всей длины захватки общего потока уплотняющих машин. По мере движения технологического потока вперед первый полог сворачивают вручную в рулон на жесткую ось и устанавливают на кронштейны асфальтоукладчика, что обеспечивает непрерывность технологического процесса. Для проведения этих операций в состав звена дополнительно включают двух рабочих 3-го разряда.

Применение теплоизоляционных пологов позволяет:

увеличить продолжительность укатки уложенного слоя асфальтобетонной смеси;

повысить эффективность укатки слоя смеси благодаря возможности ее уплотнения при более высоких температурах без образования сдвиговых деформаций в виде трещин и разрывов слоя;

исключить налипание смеси на холодные вальцы катков, что повышает качество поверхности покрытия.

5.4. При подборе укладчика и катков для работ с асфальтобетонной смесью в неблагоприятных погодных условиях рекомендуется руководствоваться следующими основными принципами и правилами:

асфальтоукладчик должен иметь эффективно работающие уплотняющие рабочие органы (трамбующий и вибрационный брусья); при этом предпочтение следует отдавать высокопроизводительным укладчикам, способным раскладывать смесь на всю ширину дорожного покрытия или с минимальным количеством сопряжений (стыков) соседних продольных полос укладки;

уплотнение покрытия рекомендуется выполнять в три стадии: предварительную - рабочими органами укладчика, основную - катками среднего типа, заключительную - тяжелого типа; при неработающих или неэффективно работающих брусьях укладчика в состав отряда следует включать каток легкого типа для предварительного уплотнения смесей В, Г и Д (для смесей А и Б - каток среднего типа), однако в этом случае продолжительность всех трех стадий возрастает;

в отряд уплотняющих средств необходимо включать вибрационные и комбинированные катки массой 8-16 т с увеличенной шириной укатки (1,5-2 м) и диаметром вальцов не менее 1200-1300 мм, а также самоходные пневмоколесные катки массой 10-20 т; такие катки способны выполнить требуемый объем работ за минимальный отрезок времени;

выбор типа гладковальцового самоходного вибрационного или статического катка (легкого, среднего, тяжелого) целесообразно производить по конструктивному показателю силового воздействия его вальцов, равному отношению статической нагрузки под вальцом к произведению его диаметра на длину (табл. 6).

Таблица 6

Расположение вальца на катке	Рекомендуемый конструктивный показатель силового воздействия вальца, КПа, при использовании катка типа
	легкого	среднего	тяжелого
Впереди	7-12	18-25	30-35
Сзади	15-20	25-35	50-60

Примечание. Вибрационные катки по этому показателю в основном относятся к среднему типу, поэтому их следует использовать на стадии основного уплотнения.

5.5. Эффективный режим работы уплотняющего оборудования асфальтоукладчика (табл. 7) зависит от типа смеси и толщины слоя покрытия и уточняется при пробной укладке покрытия перед началом выполнения основных работ.

5.6. После укладки смеси асфальтоукладчиком без включения его уплотняющего оборудования (трамбующих и вибрационных брусьев) коэффициент уплотнения смесиK_у обычно составляет 0,78-0,82, а при работающих брусьях он может достигать значений 0,90-0,96. При обеспечении укладчиком К_у 0,90-0,94 из звена катков рекомендуется исключать каток легкого типа, а при достижении К_у = 0,96 и более - также и среднего, что значительно сократит время уплотнения смеси.

Таблица 7

Тип смеси	Температура раскладываемой смеси, °С	Частота колебаний в минуту*)		Оптимальная скорость асфальтоукладчика для работы уплотняющих органов, м/мин
		трамбующего бруса	виброплиты
А, Б	100-120	420-600	2500-3000		1,7-2,5
	130-140	660-840	2500-3000		2,2-3,0
В, Г, Д	100-120	300-480	1500-2000		1,2-2,0
	130-140	540-720	1500-2000		1,7-2,5

^*)Указанные параметры соответствуют ходу трамбующего бруса 3-4 мм и амплитуде колебаний виброплиты 0,3-0,6 мм (на некоторых зарубежных укладчиках ход бруса достигает 9-12 мм).

Примечание. Толщина укладываемого слоя 4-10см.

5.7. Требуемое качество уплотнения горячей асфальтобетонной смеси, в том числе при пониженных температурах воздуха, может быть обеспечено только выполнением минимально необходимой работы всеми катками (числа проходов) и соблюдением рациональных (благоприятных) температур смеси на каждой стадии или этапе ее уплотнения, т.е. каждый тип катка должен работать в определенном температурном интервале (табл. 8 ).

На слишком горячей смеси каток будет «тонуть», а на покрытии образуются волны и трещины; уплотнение катком чрезмерно остывшей смеси не только потребует бесполезных затрат времени и горючего, но и может вызвать разрушения поверхности покрытия (дробление шероховатых элементов, макро- и микротрещины).

5.8. Общее минимальное количество проходов статических катков всех трех типов (общая их работа) по одному следу рекомендуется назначать не меньше 20-24, причем целесообразно их распределить между разными типами катков следующим образом: 2-4 прохода легкого катка, 8-12 проходов - среднего и 6-10 проходов - тяжелого.

Таблица 8

Тип горячей асфальтобетонной смеси	Рекомендуемая температура укатки, °С		Рациональный температурный интервал укатки покрытия, °С,на стадиях (этапах) его уплотнения
	Начало	Конец		предварительной	основной	заключительной
Многощебенистая (тип А)	140-160	75-80		От 140-145	От 120-125	От 95-100
				до 120-125	до 95-100	до 75-80
Среднещебенистая (тип Б)	120-140	70-75		От 125-130	От 105-110	От 85-90
				до I05-110	до 85-90	до 70-75
Малощебенистая (тип В)	110-130	60-65		От 115-120	От 100-105	От 80-85
				до 100-105	до 80-85	до 60-65
Из дробленого песка (тип Г)	120-140	70-75		От 125-130	От 105-110	От 85-90
				до 105-110	до 85-90	до 70-75
Из природного песка (тип Д)	100-120	60-65		От 105-110	От 85-90	От 70-75
				до 85-90	до 70-75	до 60-65

Следует иметь в виду, что указанное количество проходов относится к тандемным (колесная формула 2 × 2, две оси на два вальца) или триплексным каткам (колесная формула 3 × 3, три оси на три вальца). Гладковальцовые самоходные катки с колесной формулой 2 × 3 (двухосные трехвальцовые типа ДУ-50, ДУ-48 и др.) хотя и позволяют несколько увеличить ширину уплотнения (до 1,8 м), но должны совершать в 1,5-2 раза больше проходов по одному следу. Поэтому они менее пригодны для использования в холодную погоду.

При уплотнении вибрационным или комбинированным катком (ему требуется не более 3-5 проходов) общее количество проходов можно уменьшить до 14-16, а укладчиком с эффективно работающими уплотняющими органами - до 10-14.

5.9. В состав отряда машин должен входить каток на пневматических шинах, который можно использовать для предварительного уплотнения смеси (давление воздуха в шинах 0,25-0,3 МПа при минимальной балластной нагрузке) или для основного уплотнения (давление воздуха в шинах 0,5-0,7 МПа при полной балластной нагрузке). После прохода такого катка необходимо сразу включать в работу гладковальцовый каток.

Аналогичным образом при доуплотнении смеси может быть применен вибрационный или комбинированный каток (без вибрации), если конструктивный показатель силового воздействия его вальцов близок к соответствующему показателю легких катков. Этот же каток затем можно использовать на основной стадии укатки, но в вибрационном режиме.

5.10. Рабочую скорость каждого катка рекомендуется выбирать такой, чтобы за время остывания смеси в заданном интервале температур (см. табл. 8) он успел бы ее уплотнить на всей площади выбранной захватки требуемым количеством проходов. Обычно скорость статических катков составляет от 2-3 до 5,5-6,5 км/ч, вибрационных и комбинированных - до 3-3,5 км/ч, пневмоколесных - 5-10 км/ч. При этом, чем быстрее остывает смесь, тем выше должна быть рабочая скорость катка.

5.11. Качество укладки покрытия из горячего асфальтобетона в неблагоприятных погодных условиях можно обеспечить, если предварительно установить и взаимоувязать время работы каждой машины на отведенном участке (захватке), длину захватки, скорость перемещения, количество проходов катков по одному следу и т.п. Кроме того, должен соблюдаться принцип непрерывности выполняемых операций при движении отряда вперед со скоростью асфальтоукладчика; катки должны работать по челночной схеме с обязательным чередованием после завершения необходимого числа проходов по одному следу. В итоге за отрядом остается участок полностью укатанного и готового покрытия длиной l_у (рис. 3).

Эти принципы и условия будут соблюдены и реализованы только в том случае, если легкий, средний или тяжелый катки будут иметь строго определенную длину участка (захватку) l_л, l_c или l_т, причем каждая из этих захваток должна содержать целое число (α, β, γ = 1, 2, 3, 4 ...) отрезков покрытия l_у, проходимых укладчиком за время, равное времени остывания смеси от момента ее укладки в покрытие до начала укатки легким катком (обычно это время при толщине слоя смеси около 4 см составляет 5-6 мин в летних условиях и 2-3 мин при температурах воздуха от минус 5 до минус 7°С).

5.12. Общую длину участка (захватки) l_об работы всего отряда машин определяем по формуле

l_об = v_уt_об,                                                                               (1)

где v_y - средняя рабочая скорость укладчика, м/мин;

t_об - время остывания смеси от начала ее укладки до момента окончания работы тяжелого катка (температура смеси в начале и конце уплотнения приведена в табл.8, время определяем по номограмме рис. 1 или по табл. 5).

Рис. 3. Технологическая схема устройства асфальтобетонного покрытия

Рабочая скорость современных асфальтоукладчиков составляет 1,5-1,8 м/мин, однако чаще всего используется диапазон 2-5 м/мин, так как большая скорость укладчика требует значительного количества смеси и соответственно большего числа автомобилей-самосвалов для ее непрерывной доставки. С другой стороны, скорость укладчика следует взаимоувязать с шириной раскладки смеси и толщиной слоя (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость максимальной скорости асфальтоукладчика от толщины слоя при ширине раскладки 3,5 м и количества поступающей смеси, т/ч (цифры на кривых)

По условию разгона и торможения длину рабочей захватки легкого, среднего и тяжелого катков рекомендуется принимать не менее 3-3,5 длины самого катка. Обычно отечественные и зарубежные катки имеют длину от 3,5 до 7 м, поэтому захватку не следует назначать менее 12-15 м (легкого катка), 18-22 м (среднего) и 25-28 м (тяжелого). Таким образом, с учетом захватки укладчика L_y минимальную общую длину захватки всего отряда машин рекомендуется принимать не менее 60-65 м. В благоприятных погодных условиях (лето) рациональная длина общей захватки составит 130-150 м.

5.13. Общий участок рекомендуется разбивать на ряд захваток для работы каждой машины:

l_об = l_у + l_л+l_c + l_т = l_у (1+α+β+γ).                                                             (2)

Длину этих захваток принимают пропорциональной периодам работы каждой машины с учетом остывания смеси, причем в сумме эти периоды не должны превышать общего времени укладки и уплотнения смеси:

l_об = v_уt_об = v_у(t_у + t_л + t_c + t_т) = v_уt_у(1+α+β+γ).                                         (3)

Независимо от толщины слоя смеси и погодных условий общее время работы укладчика и катков, найденное по номограмме рис. 1 или по табл. 5, рекомендуется распределять следующим образом: укладчик - 5-10 %, легкий каток - 10-20 %, средний каток - 25-30 %, тяжелый каток - 40-50 %, т.е. в среднем можно принимать такое соотношение:

t_об/t_у = l + α + β + γ = 1 + (2 ÷ 3) + (2 ÷ 4) + (4 ÷ 6) = 9 ÷ 14.

Пример распределения общего времени между отдельными машинами с расчетом других основных параметров технологии и схематическим ее изображением приведены в прил. 4.

5.14. Длину захватки любого катка рекомендуется определять по формуле

                                                                              (4)

где v_к - средняя скорость перемещения катка (с учетом реверса);

t_к - отводимое по условию остывания слоя асфальтобетонной смеси время работы катка на захватке;

n_к - требуемое количество проходов катка по одному следу;

в_к - целое число полос по ширине покрытия, уплотняемых катком;

                                                                          (5)

в_y - ширина укладки смеси асфальтоукладчиком, м;

в_к - ширина уплотнения смеси катком, м;

а - ширина перекрытия соседних уплотняемых катком полос, м; а = 0,1 ÷ 0,3 м.

По формулам (4) и (5) можно также определять рабочую скорость или число проходов катка по одному следу (другие параметры должны быть известны, т.е. заданы или обоснованно назначены). После сравнения их с возможностями катка (скорость) и потребностями технологии (количество проходов) вносят необходимые поправки в расчет и технологию.

5.15. Наиболее ответственным этапом в организации и технологии уплотнения асфальтобетона, особенно в неблагоприятных погодных условиях, следует считать выбор и обоснование скорости передвижения и длины рабочей захватки укладчика.

При назначении скорости укладчика рекомендуется учитывать:

возможности выпуска смеси на АБЗ и ее доставки автомобилями-самосвалами;

интенсивность остывания слоя смеси, уложенной в покрытие;

возможные скорости катков и требуемое количество проходов по одному следу (рис. 5);

влияние скорости укладки на эффективность работы уплотняющих брусьев асфальтоукладчика (см. п. 5.5).

Катки могут не успевать за укладчиком и вынуждены будут совершать меньшее число проходов или вести укатку чрезмерно остывшего покрытия. В таком случае общее количество катков можно увеличить, но не более чем на один во избежание заторов и помех, особенно на коротких захватках, или заменить каток (или катки) другой моделью с большей шириной укатки.

Между параметрами катка и скоростью укладчика существует вполне определенная технологическая взаимосвязь:

v_к = v_уn_кв_к.                                                                             (6)

Рис. 5

Зависимость скоростей асфальтоукладчика и катков при в_к = 3 м (а) и в_к = 2 м (б) при различном количестве проходов по одному следу (цифры на кривых)

Таблица 9

Этап уплотнения	Модель катка для уплотнения смесей А и Б	Условия применения	Модель катка для уплотнения смеси В, Г, Д	Условия применения
Предварительный	Т-12	Вез вибрации	К-12	Без вибрации
	ДУ-52	То же	ДУ-52	То же
	ДУ-58	То же	ДУ-58	То же
	К-12	То же	ДУ-31А	Без балласта, давление в шинах 0,25-0,3 МПа
	ДУ-31А	Полный балласт, давление в шинах 0,4-0,5 МПа	ДУ-55	То же
	ДУ-55	То же	ВП-200	То же
	ВП-200	То же	ДУ-47Б	Без вибрации
	ДУ-47Б	Без вибрации	ДУ-50	-
	ДУ-48Б	-
Основной	Т-12	С вибрацией	К-12	С вибрацией
	К-12	То же	Т-12	То же
	ДУ-47Б	То же	ДУ-47Б	То же
	ДУ-31А	Полный балласт, давление в шинах 0,6-0,8 МПа	ДУ-31А	Полный балласт, давление в шинах 0.4-0,5 МПа
	ДУ-55	То же	ДУ-55	То же
	ВП-200	То же	ВП-200	То же
	ДУ-48Б	-	ДУ-48Б	-
Заключительный	ДУ-49Б	С балластом	ДУ-49Б	Без балласта
	Т-12	Без вибрации	Т-12, ДУ-48Б	Без вибрации

5.16. Из имеющихся в дорожном строительстве отечественных и зарубежных катков в отряде уплотняющих машин рекомендуется использовать наиболее эффективные для работы в неблагоприятных условиях модели в определенном сочетании (табл. 9). Технические параметры укладчиков и катков даны в приложениях 5 и 6.