3. Теоретические основы обеспечения прочности, ровности и устойчивости автомобильных дорог

4 .Теоретические предпосылки уплотнения дорожных покрытий и оснований.

Основные теоритические представления о работе уплотняющих машин сводятся к след:

1. Т.К. большинство дор. покрытий, оснований относятся к нежесткому типу, то для их уплотнения теоретически и практически являются катки с гладкими вальцами, на пневматических шинах и машины работающие по принципу ударного вибрирования.

2. Уплотнение в части конечной плоскости и толщины слоя самоходными катками с гладкими вальцами хар-ют их общей массой; диаметром вальца; контактным давлением на единицу длины вальца; скоростью дв-ия; числом проходов. Для катков на пневмат. шинах – давлением воздуха в шине; диаметром следа; массой приходящейся на одно колесо; числом проходов.

3. Св-ва уплотняемого материала принято хар-ть: углом трения; придельным сцеплением при мин скорости деформирования; вязкозтью среды.

4. Уплотнение основания или покрытия – рез-т остаточной дефйормации,сопровожаемый уменьшением пор. Деф-ия при каждом проходе зависит от прикладываемого усилия и сопротивления слоя,обусловленного трением,сцеплением и вязким сопротивлением.

Если при послед-ых проходах катков деф-ия осуществляется не за счет уменьшения объема,а за счет осадок просадок основания нижележащих слоев,то эффект уплотнения отсутствует.

Деф-ия уплотняемого слоя м.б.представлена:

А)в начале уплотнен ия б) по мере уплотнения

Катки на гладких вальцах при первых проходах создают средне удельное давление на пов-ти,кот с приближением можно принять:

z-глубина следа; а- безразмерный коэфф-т,зав-ий от материала(а=1);

Для катков на пнесмошинах давление передается через эллипс близких к кругу диаметром 30,35 см и с наибольшим удельным давлением,соотв-но 0,6/1,0

Разница в воздействии между гладковальц и пневматич катками:1) гладковал уплотняют плоскостью,отсекающей сегмент катка на высоте деф-ии от каждого прохода.2) пневматич катки имеют постоянную пов-ть контакта после первых проходов.

Поэтому оптимальная толщина уплотняемого слоя остается постоянной и более высокой чем у гладков катков. В этом случае необходимо следить чтобы внешнее давление превосходило внутр сопрот-ие материала как в начальный период уплотнения.

Назначая толщину уплотняемого слоя надо учитывать допускаемое давление катка на нижний слой. Давление на подст грунт или нижний слой основания выражен:

- для гладковальцовых

-на пневмошинах с диаметром следа 30 см

5.Принципы выбора уплотняющих машин. Технология уплотнения слоев дорожных одежд.

В практике дорожного строи­тельства применяют следующие ме­тоды уплотнения: укатку, трамбова­ние, виброуплотнение.

При укатке по поверхности уп­лотняемого слоя перекатывается валец, под действием силы тяжести которого в слое материала образу­ется остаточная деформация. Эта деформация по мере увеличения плотности материала уменьшается и к концу укатки приближается к нулю: Дальнейшее повышение плотно­сти материала может быть достиг­нуто лишь увеличением нагрузки на валец.

Трамбование осуществляют пери­одическим поднятием какой-либо массы рабочего органа на высоту и ее последующим свободным падени­ем на поверхность уплотняемого материала. Для трамбования харак­терна большая глубина уплотнения. Поэтому такой метод применяют преимущественно для уплотнения грунтов слоями большой толщины. Для уплотнения слоев дорожной одежды метод трамбования исполь­зуют редко, так как сила удара должна быть ограничена во избежание разрушения зерен щебня в камен­ных слоях.

Виброуплотнение — метод, сущ­ность которого заключается в сле­дующем: колеблющаяся масса m сообщает кинетическую энергию час­тицам или зернам материала, рас­положенным в зоне вибровозбуди­теля, и приводит их в колебательное состояние.

Вибрационный метод особенно эффективен для уплотнения малосвязных материалов. Взаимодей­ствие между частицами (зернами) в этом случае определяется только силами трения. При вибрировании частицы (зерна) разделяются и со­противление материала уплотнению резко уменьшается. Если между час­тицами действует значительная сила сцепления, то при вибрировании они не разъединяются и основное преи­мущество метода не реализуется.

Вибрационные катки имеют мень­шую массу, чем статические. При их использовании сокращаются номен­клатура машин и число катков, од­новременно находящихся на месте работы.

Пневмоколесные катки успешно применяют для смесей с высоким содержанием щебня.Контактное давление зависит от давления воздуха в шинах. На кон­тактное давление оказывает влияние и жесткость шины. Кроме положи­тельных качеств, пневмоколесные катки имеют и отрицательные — не­возможность обеспечить требуемую ровность покрытий. Неровности в поперечном направлении образуются из-за наличия зазоров между коле­сами. Причиной неровностей в про­дольном направлении являются коле­бания всей массы катка, зависящие непосредственно от шины. В этом случае на заключительной стадии уплотнения следует применять тя­желый гладковальцовый трехосный каток статического действия.

При уплотнении слоев покрытия или основания дорожной одежды необходимо соблюдать следующие основные правила: 1. Как можно раньше начинать уплотнение. Это правило действительно и при использовании тяжелых катков, которые следуют непосредственно за финишером, при этом созданная финишером ровность не должна нарушаться. 2. Приводной валец катка должен быть расположен параллельно уплотняющему брусу финишера, во избежание образования волн и трещин на устроенном с помощью финишера слое. Но в то же время на участках с большим продольным уклоном при устройстве дорожного покрытия в направлении вверх, приводной валец необходимо устанавливать в направлении вниз, и наоборот, чтобы высокие усилия сдвига приводного вальца не повреждали уже уплотненный финишером слой. При использовании современных катков с обоими приводными вальцами этой проблемы не существует. 3. Для предупреждения налипания смеси валец и шины катка смачивают водой (они должны быть влажными, но не сырыми). Экономия воды достигается за счет увлажнения вальцов с определенными интервалами и использования специальной добавки, уменьшающей испарение воды. 4. Каток должен двигаться плавно, не допуская реверса. Использование электроники для управления скоростью движения улучшает процесс уплотнения. 5. При остановке или маневрировании катка необходимо отключать вибрацию. 6. Виброуплотнение следует приводить только в процессе движения катка. 7. При значительном поперечном уклоне проезжей части магистрали уплотнение всегда проводят снизу вверх. 8. Маневрировать катком следует только на уплотненном участке, чтобы избежать деформаций от давления. 9. Никогда не следует останавливать каток на еще не остывшей асфальтобетонной смеси. 10. Требуется всегда устанавливать каток по косой (касательной) к направлению движения, чтобы потом заровнять вмятины. Укатку уплотняющей машиной следует производить с перекрытием следа минимум на 15 см. При этом необходимо следить за тем, чтобы каждая укатываемая полоса была обработана катком одинаковое количество раз. Каток всегда должен возвращаться по той же полосе на уже остывший участок покрытия и только там производить маневрирование. Уплотнение начинают от кромки (если есть краевая полоса). Если ее нет, то с каждого края оставляют неуплотненную полосу шириной 30-40 см, чтобы не подвергать деформации еще горячую неуплотненную смесь. Такие полосы затем лучше уплотнять катком, оборудованным устройством для уплотнения кромок или пневмоколесным катком. При ступенчатом движении финишера во время укладки смеси уплотнение выполняют, начиная с внешнего края к середине, полосу шириной 30-40 см оставляют в середине неуплотненной. Ее уплотняют на заключительном этапе, чтобы достичь соединения обеих полос укладки.

Вальцы могут быть гладкими, кулачковыми, решетчатыми, пневмоколесными:

• Гладкие представляют просто металлические цилиндры, сдавливающие своей массой. Обычно применяется для асфальтоукладочных работ, из-за того что на выходе даёт ровную площадку;

• Кулачковые отличаются тем, что покрыты кулачками — небольшими выступами. Эффективны для работы с рыхлым грунтом;

• Поверхность решетчатых покрыта решёткой. Используется для трамбовки различных грунтов. При прохождении по неоднородному грунту крупные комки дробятся, что увеличивает уплотняемость;

• У пневмоколёсных валец представляет собой набор из колёс, разделённых промежутками. Если в катке более 1 пневмоколёсного вальца, их ставят так, чтобы колеи задних колёс проходили между колеями передних;

• Также в катках может использоваться более одного вида вальцов. Такие катки называются комбинированными (обычно передний валец — гладкий, а задний — пневмоколёсный).

Самое главное, что выбор уплотняющей машины будет зависеть от вида выполняемых работ и от вида применяемого материала. К примеру: для укатки асфальтобетонной смеси мы не можем применить вибрационный или кулачковый каток, т.к. на выходе нам нужно получить ровную поверхность; или для щебня малой марки по дробимости мы не сможем применить слишком тяжелый или вибрационный каток…

аааа,ну и для Дермана добавьте, что выбор машины также будет зависеть от ее наличия у организации.