Методическое пособие 144

13,2% выше, чем асфальтобетона BTNC-10 и на 9,18% выше, чем асфальтобетона BTNC-15. При 60°С прочность асфальтобетона BTNC-25 на 13,24% выше, чем асфальтобетона BTNC-10 и на 9,29% выше, чем асфальтобетона BTNC-15.

Зависимость прочности (R) асфальтобетона от температуры (Т) описываются уравнениями:

Для исследования влияния температуры на устойчивость и пластичность асфальтобетона в лаборатории кафедры автомобильных дорог политехнического института Данангского университета автором проведены испытания образцов из плотного мелкозернистого асфальтобетона марки BTNC-15 по методу Маршалла при температурах 20°С, 50°С и 60°С. Образцы асфальтобетона после изготовления выдерживали на воздухе не менее 12 часов. Затем образцы помещали для термостатирования в воду на 1 час с заданной температурой: 20°С, 50°С и 60°С. При испытании образцы асфальтобетона помещают между зажимами и нагружались со скоростью деформирования 50 мм/мин до момента, когда нагрузка, достигнув максимального значения, начнет уменьшаться. Под устойчивостью асфальтобетона по Маршаллу понимают максимальное значение нагрузки, которое

11

воспринимают образцы до разрушения. Одновременно при этом измерялось вертикальное перемещение верхнего зажима относительно нижнего, называемое пластичностью по Маршаллу. Испытание по Маршаллу должно занимать не более 60 сек от момента извлечения образца из водяной бани до момента достижения максимальной нагрузки.

Результаты лабораторных исследований устойчивости и пластичности асфальтобетона при температурах 20°С, 50°С и 60°С после корректирования приведены на рис. 3.

Рис. 3. Влияние температуры асфальтобетона BTNC-15 на: а – устойчивость; б – условную пластичность

Данные рис. 3 показывают, что с увеличением температуры асфальтобетона его устойчивость снижается, а его пластичность повышается. Средние значения устойчивости асфальтобетона при температурах 20°С, 50°С и 60°С составляют 25,39 кН, 17,47 кН и 14,81 кН соответственно, а средние значения пластичности

– 0,97 мм, 2,9 мм и 3,26 мм соответственно.

Зависимости устойчивости (У) и пластичности (П) асфальтобетона от тем-

В лаборатории кафедры автомобильных дорог политехнического института Данангского университета автором также проведены испытания образцов из плотного мелкозернистого асфальтобетона типа А марки BTNC-15 по методу Маршалла при 60°С с различным содержанием битума, отличающимся одно от другого на 0,5 %.

Результаты экспериментальных исследований (рис. 4) показывают, что:

-средняя плотность асфальтобетона возрастает при увеличении содержания битума до 6,25%, после которого ее величина снижается (рис. 4, а);

-устойчивость асфальтобетона возрастает при увеличении содержания битума до определенного максимума, после которого ее величина снижается (рис. 4, б). Устойчивость асфальтобетона по методу Маршалла достигает максимума при содержании вяжущего 5,7-6,0%;

12

-пористость минеральной части уменьшается при увеличении содержания битума до 5,75%, после которого ее значение возрастает (рис. 4, в);

-с увеличением содержания битума в смеси величина условной пластичности асфальтобетона возрастает (рис. 4, г);

-остаточная пористость асфальтобетона снижается с увеличением содержания битума (рис. 4, д).

Максимум средней плотности асфальтобетона наблюдается при 6,25 % битума (рис. 4, а), максимум устойчивости асфальтобетона – при 5,85 % (рис. 4, б),

аостаточная пористость 4 % – при 5,36 % битума (рис. 4, д). Таким образом за оптимальное содержание битума в смеси BTNC-15 можно принять 5,82 %.

13

Зависимости исследуемых переменных от содержания битума (q) в асфальтобетонной смеси описываются уравнениями:

где ρm – плотность асфальтобетона; У – устойчивость асфальтобетона; Vм.пор – пористость минеральной части; П – пластичность асфальтобетона; Vост.пор – остаточная пористость.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что при увеличении температуры прочность и устойчивость асфальтобетона снижаются, а величина его пластичности возрастает, что приводит к формированию и накапливанию различных деформаций и разрушений на дорожных асфальтобетонных покрытиях при высоких температурах в условиях Вьетнама.

В главе приведена уточненная методика расчета усталостной долговечности армированного асфальтобетона в условиях циклической нагрузки на основе методических предложений А.В. Руденского и Д.И. Черноусова, которые позволяют определять продолжительность эксплуатационного периода при имитационной нагрузке 6 и 10 т на ось. При испытании армированных асфальтобетонных балочек размерами 4х4х16 см вибростенд выполняет колебания, близкие по форме к гармоническим:

где А – амплитуда колебания в момент t, м; Ао – наибольшая амплитуда стола вибростенда, м; φо – начальная фаза колебания; 2 f – циклическая чи-

стота; f – чистота колебаний стола вибростенда, Гц.

Профессором А. В. Руденским установлено, что процесс усталостного разрушения асфальтобетона обычно включает 3 фазы: накопление внутренних деформаций с заметным уменьшением модуля упругости; возникновение микротрещин при невысокой скорости снижения модуля упругости; распространение и прогрессирующее развитие трещин с резким снижением модуля упругости.

Растягивающие напряжения σ в сечении армированной балочки-образца в середине пролета определяется по формуле:

где m – масса сменного груза, кг; l – пролет образца-балочки между опорами, см; g 9,81м/с2 – ускорение свободного падения, b, h – размеры сечения образца,

см; kа – коэффициент, учитывающий повышение сопротивления покрытия растягивающим температурным напряжениям и сопротивления растяжению при изгибе за счет армирования геосеткой, и зависящий от её прочности и относительной деформации при разрыве.

14

Относительная деформация определяется по формуле:

m n1 n2 5 10 6 (24)

Km

где n1 n2 – показания тензомоста ЦТМ-5 для балочки-образца без нагрузки и вибрации, и после нагружения и вибрации; Km – коэффициент тензочувствительности тензодатчика.

Расчетная относительная деформация определяется по формуле:

где fпр – максимальная величина прогиба образца в момент разрушения, см. Значения относительной деформации, полученные по формулам (24) и (25)

должны быть близкими. При выполнении условия m р , то модуль упругости Ед определяется по выражению:

Из (23), (24) и (26) получается конечная формула для вычисления динамического модуля упругости:

Срок службы армированного асфальтобетона Т определяется по формуле:

где Np – число циклов нагружения армированного асфальтобетона до уменьшения его динамического модуля упругости наполовину относительно исходного значения; Nэ – расчетное число приложений колесной нагрузки за год эксплуатации покрытия дороги:

где Nnp – приведенная интенсивность движения; K1 – коэффициент перекрытия следа колеса автомобиля; К2 – коэффициент, учитывающий долю расчетных автомобилей в потоке (0,3—0,4).

При армировании асфальтобетона геосеткой повышается количество циклов Np, что приводит к увеличению срока службы дорожного покрытия.

Четвёртая глава посвящена разработке технологии по устройству армированных геосеткой асфальтобетонных покрытий. Работы по устройству асфальтобетонных покрытий, армированных геосеткой включают следующие операции: подготовка основания для укладки армирующего материала; подгрунтовка основания; укладка сетки и устройство верхнего асфальтобетонного покрытия.

В главе выполнена оценка экономической эффективности армирования геосеткой асфальтобетонных покрытий. Технико-экономическая эффективность устройства армированных асфальтобетонных покрытий обеспечивается повы-

15

шением межремонтных сроков и уменьшением ямочности на автомобильных дорогах. Экономический эффект по приведенным затратам составил ежегодно 144288,47 руб. на 1 км дороги II технической категории (расчет выполнен в ценах I квартала 2013 г.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.Определена зависимость физико-механических свойств асфальтобетона в зависимости от динамики изменения температуры на поверхности и внутри асфальтобетонного покрытия, позволяющая обосновать необходимость перехода к показателю R60.

2.Уточнена математическая модель для расчета конструкции дорожной одежды нежесткого типа на колееустойчивость, в которую для учета влияния повышенной температуры на деформативную устойчивость автором предложен коэффициент температурной колееустойчивости. Модель позволяет учитывать повышенные температуры на поверхности и внутри асфальтобетонного покрытия при конструировании конструкции дорожных одежд нежесткого типа.

3.Установлены аналитические зависимости прочности, устойчивости и пластичности асфальтобетона от температуры, также зависимости плотности, устойчивости, пористости минеральной части, пластичности и остаточной пористости от количества вяжущего в асфальтобетонной смеси при температуре 60°С, позволяющие прогнозировать деформативную устойчивость покрытия на стадии подбора конструкции дорожной одежды.

4.Уточнена методика расчета усталостной долговечности армированного асфальтобетонного покрытия на основе введения в уравнение для растягивающих напряжений специального коэффициента, учитывающего повышение сопротивления покрытия растягивающим температурным напряжениям и сопротивления растяжению при изгибе за счет армирования геосеткой. Полученная методика дает возможность прогнозирования срока службы асфальтобетонных покрытий.

5.Детализирована технология устройства армированных асфальтобетонных покрытий, включающая подготовку основания для укладки армирующего материала, подгрунтовку основания, закрепление геосетки и устройство верхнего асфальтобетонного покрытия с применением антисегрегационных мероприятий. Технология армирования позволяет минимизировать существующие потери прочностных характеристик геоматериалов в процессе укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси.

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в работах:

Статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК:

1. Нгуен Ван Лонг. Исследование температурного режима асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог во Вьетнаме / Вл. П. Подольский, Нгуен Ван Лонг, Нгуен Дык Ши // Научный вестник Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. – 2012. – № 4 (28). – С. 78-84. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 3 стр.)

16

2.Нгуен Ван Лонг. Повышение эксплуатационных параметров земляного полотна с использованием геоматериалов в условиях Вьетнама / Вл. П. Подольский, Нгуен Ван Лонг, Ле Ван Чунг // Вестник Московского гос. строит. ун-та. – 2013. – № 1. – С. 139-147. (Количество страниц, выполненных лично соискателем

–3 стр.)

3.Нгуен Ван Лонг. Влияние природных катаклизмов на состояние автомобильных дорог в Северном Вьетнаме / Нгуен Ван Лонг, Ле Ван Чунг // Вестник Московского гос. строит. ун-та. – 2013. – № 2. – С. 149-156. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 4 стр.)

4.Нгуен Ван Лонг. Причины колееобразования на асфальтобетонных покрытиях и методы повышения их деформативной устойчивости в условиях Южного Вьетнама / Вл. П. Подольский, Н. В. Лонг, Д. И. Черноусов // Научный вестник Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. – 2013. – № 1 (29). – С. 57-65. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 3 стр.)

5.Нгуен Ван Лонг. Предложения по расчету конструкций дорожных одежд с учетом колееустойчивости при повышенных температурах в условиях Вьетнама / Н. В. Лонг // Научный вестник Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. – 2013. – № 2 (30). – С.74-82. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 9 стр.)

Статьи в других изданиях

6.Нгуен Ван Лонг. Повышение трещиностойкости асфальтобетонных покрытий путем армирования георешетками во Вьетнаме / Нгуен Ван Лонг // Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования: Матер. VII Всерос. науч.-практ. конф. (с межд. участием). – Омск: СибАДИ, 2012. – Кн. 1. – С. 124-128. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 5 стр.)

7.Нгуен Ван Лонг. Методы повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий / Нгуен Ван Лонг // Перспективы развития строительного комплекса: материалы VI Международной научно-практической конференции (в рамках праздничных мероприятий, посвященных 20-летию Астраханского инже- нерно-строительного института). 22–26 октября 2012 г. Под общ. ред. В. А. Гутмана, А. Л. Хаченьяна. – Астрахань: ГАОУ АО ВПО «АИСИ», 2012. – Т. 2. С. 10-14. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 5 стр.)

8.Нгуен Ван Лонг. Основные виды дефектов асфальтобетонных покрытий

иметоды их устранения / Нгуен Ван Лонг // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. – 2012. – № 3. – С. 99-104. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 6 стр.)

9.Нгуен Ван Лонг. Исследование деформативной устойчивости асфальтобетона при высокой температуре во Вьетнаме / Вл. П. Подольский, Нгуен Ван Лонг, Нгуен Дык Ши // Международная ассоциация исследователей асфальтобетона. – М.: МАДИ (ГТУ), 2013. – С. 186-193. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 3 стр.)

10.Nguyễn Văn Long. Tăng tuổi thọ khai thác của đường ô tô bằng phương pháp

17

gia cường lưới địa kỹ thuật trong mặt đường bê tông nhưa / Nguyễn Đức Sỹ, Nguyễn Văn Long // Hạ tầng giao thông Việt Nam với phát triển bền vững, 2013. – Đà Nẵng, Việt Nam, 2013. – trang 315-319. (Количество страниц, выполненных лично соискателем – 3 стр.)

НГУЕН ВАН ЛОНГ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ДЕФОРМАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО ВЬЕТНАМА

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 02.10.2013 г. Формат 60 84 1/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 402

Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Издательства учебной литературы и учебно-методических пособий

Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

18