Приведены сведения по строительству покрытия дорожной одежды. Даны рекомендации по производительности комплекта машин укладки асфальтобетонной смеси.
Ключевые слова: покрытия, уплотнение, дорожной одежды, асфальтоукладчик, каток
В настоящее время при строительстве автомобильных дорог федерального и территориального значения в России применяются высокопроизводительные асфальтоукладчики с рабочим органом предварительного уплотнения асфальтобетонной смеси. Различные модели асфальтоукладчиков в зависимости от уплотняющих устройств и режимов работы бруса и плиты могут осуществлять предварительное уплотнение асфальтобетонной смеси требуемого качества [1].
Для достижения требуемого качества дорожного полотна применятся различные режимы работы трамбующего бруса и виброплиты и системы управления ими, чтобы в результате получить покрытие без дефектов (трещины, разрывы, задиры, расслоение) и облегчить работу по окончательному уплотнению асфальтобетонной смеси катками. Одним из критериев качества дорожного полотна служит коэффициент уплотнения асфальтобетонной смеси. Этот критерий обеспечивается сочетанием параметров усилия в трамбующем брусе и амплитудно-частотной характеристикой выглаживающей плиты асфальтоукладчика. Управление характеристиками процесса в широком интервале, вплоть до нормативной величины коэффициента уплотнения асфальтоукладчиком асфальтобетонной смеси обеспечивается путем установки в программно-запоминающее устройство управляющего модуля [2].
Рабочие органы асфальтоукладчиков обеспечивают профилировку, уплотнение смеси и отделку поверхности. В качестве уплотняющего оборудования на современных асфальтоукладчиках применяют систему «брус — плита». Комбинации элементов трамбующий брус, качающийся брус, прессующие планки, статическая плита, виброплита в различных сочетаниях дают все многообразие известных в настоящее время систем рабочих органов. Наибольшее распространение в современных асфальтоукладчиках получили рабочие органы с трамбующими брусьями и выглаживающей плитой.
Если рассматривать процесс уплотнения асфальтобетонной смеси в свете существующей технологической последовательности, то на первом этапе она подвергается многократному силовому деформированию трамбующим брусом, установленном на асфальтоукладчике, а на втором этапе — уплотняющему воздействию виброплиты.
Отличие этих методов уплотнения заключается в том, что в первом случае деформация смеси достигается за счет периодического внедрения трамбующего бруса (ТБ) в смесь на заданную величину, которая благодаря наличию жесткой кинематической связи между брусом и эксцентриковым валом остается все время постоянной. Каждый полный оборот эксцентрикового вала трамбующий брус внедряется в смесь на величину амплитуды его колебания, А = 2 r (r-эксцентриситет).
Схема взаимодействия ТБ с уплотняемым материалом может быть представлена следующим образом. При вращении эксцентрикового вала в первую половину периода колебания (Т/2) трамбующий брус внедряется в смесь на величину А и производит ее деформирование. Величина сопротивления смеси деформированию зависит от ее состояния (плотность, температура), параметров процесса уплотнения (контактные давления, скорость деформирования, амплитуда колебания), также от предыстории ее деформирования, которая отражает напряженное состояние асфальтобетонной смеси к началу рассматриваемого цикла уплотнения. Все это вместе взятое определяет эффективность процесса уплотнения и затраты мощности на привод ТБ для преодоления возникающего сопротивления смеси. При благоприятных условиях, которые определяются рациональными параметрами рабочих органов и режимами их работы, сопротивление смеси достигает минимального значения [3].
Время взаимодействия ТБ с уплотняемым материалом, в течение которого происходит его деформирование на величину А за время Т/2 можно назвать периодом деформирования в цикле уплотнения, т. е. 
.
Вторая половина периода колебания трамбующего бруса, когда смесь находится в свободном состоянии от силового воздействия, называется периодом последействия в цикле уплотнения, т. е.
. В это время смесь, после воздействия рабочего органа, возвращается в новое равновесное состояние. Следовательно, цикл уплотнения состоит из периода деформирования смеси 
и периода последействия 
. Продолжительность этих периодов равна между собой и определяется частотой колебания ТБ, т. е.
,
где 
— соответственно, период и частота колебания ТБ.
Следовательно, продолжительность периода 
, зависящая от частоты колебаний ТБ, оказывает влияние на скорость деформирования материала и соответствующее ей реактивное сопротивление, а также определяет время (
), в течение которого происходит релаксация напряжений. Если частота воздействий рабочего органа такова, что за время смесь успевает отрелаксировать большую часть внутренних напряжений, определяющих уровень реактивного сопротивления, то к последующему циклу уплотнения смесь подойдет с меньшим «запасом» дополнительного сопротивления в последующем цикле потребуется меньше затрат энергии.
При коротких 
и 
или высокой частоте приложения силовых воздействий в смеси не успевают в полной мере развиться релаксационные процессы и вместе с ними необратимые деформации, что снижает интенсивность прироста плотности за каждый цикл уплотнения. Кроме того, в этом случае от цикла к циклу в уплотняемом материале происходит накапливание неотрелаксированных напряжений, которые в конечном итоге могут превысить величину контактных давлений от ТБ и исключить его необратимое деформирование. Реализация несостоявшейся части деформации будет осуществляться за счет поднятия рамы рабочих органов асфальтоукладчика [4].
Таким образом, величина контактных давлений (
), развиваемых ТБ и режим его работы оказывает значительное влияние на эффективность процесса уплотнения и его энергоемкость.
Привод трамбующего бруса выполнен по схеме кривошипно-шатунного механизма. Кинематическая схема привода трамбующего бруса приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Схема работы привода трамбующего бруса
Трамбующий брус совершает вертикальные колебания, состоящие из чередующихся интервалов движения в контакте с ограничителем и в отрыве от него.
Литература:
- Р. Т. Емельянов, А. П. Прокопьев, А. С. Климов, Д. И. Сорокин Моделирование систем управления машин дорожно-строительного комплекса. / // Вестник СибГАУ. 2009. − Выпуск 3 (24). — С. 124−128.
- Р. Т. Емельянов, А. П. Прокопьев, А. С. КлимовИсследование процесса уплотнения асфальтобетонной смеси по ширине укладки. / // Строительные и дорожные машины. — М.: Издательство технической литературы «СДМ-Пресс», 2009.- № 7 — С. 12−16.
- Р. Т. Емельянов, А. П. Прокопьев, А. С. Климов Моделирование рабочего процесса гидропривода с дроссельным регулированием / // Строительные и дорожные машины. — М.: Издательство технической литературы «СДМ-Пресс», 2009. — № 11. — С. 15–18.
- Емельянов Р. Т. Системы автоматизированного управления асфальтоукладчиком // Р. Т. Емельянов, В. Л. Сабинин. Проблемы архитектуры и строительства: Сб. материалов XXII региональной научно-технической конференции/ КрасГАСА- Красноярск, 2004. –240–241 с.
