Способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси

 

Изобретение относится к области дорожного строительства и, в частности, к технологии уплотнения верхнего слоя покрытия автомобильной дороги, выполненного из горячей асфальтобетонной смеси. Технический результат: оптимизация процесса уплотнения, т.е. повышение возможности достижения необходимого результата по его надежности и качеству с одновременным упрощением технических средств и уменьшения энергозатрат. Способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси включает силовое воздействие на последнюю рядом укаток, в промежутках между которыми производят вакуумирование смеси с ограничением величины деформации, причем, что предварительно формируют слой с начальным коэффициентом уплотнения не менее 0,8, после чего в температурном интервале смеси от 130 до 105°С осуществляют укатку статическим вальцом и вакуумирование при величине разрежения не более 4,5 кПа, при котором ограничивают деформацию слоя величиной не более 0,1-0,15 от толщины слоя в уплотненном состоянии. 1 ил.

Изобретение относится к области дорожного строительства и, в частности, к технологии уплотнения верхнего слоя покрытия автомобильной дороги, выполненного из горячей асфальтобетонной смеси.

Известен статический способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси, который состоит в укатке последней рабочими органами дорожных катков, выполненными в виде цилиндрических вальцов. Величина усилия, прикладываемого со стороны вальцов к уплотняемому материалу, возрастает по мере падения температуры смеси, что выражается в смене катков легкой весовой категории катками средней и тяжелой весовых категорий [1].

Недостатком описанного способа является низкая производительность работ, а также качество уплотнения, особенно в условиях пониженных температур окружающей среды.

В некоторой мере, устраняющим недостатки аналога является способ уплотнения, включающий динамическое воздействие на слой горячей асфальтобетонной смеси вибрационным вальцом с изменяемой от прохода к проходу частотой колебаний и вынуждающей силой в зависимости от температуры смеси [2].

Недостатком такого способа уплотнения является то, что он не учитывает изменения физико-механических характеристик уплотняемого слоя от прохода к проходу в зависимости от текущей плотности, толщины слоя и других параметров, требующих непрерывной перестройки параметров виброкатка. Кроме того, к недостаткам такого способа следует отнести и необходимость высокой массы рабочих органов и, как следствие, высокое значение вынуждающей силы вибрововозбудителя, отрицательно сказывающейся на уплотнении тонких слоев горячей асфальтобетонной смеси.

В значительной мере устраняет недостатки предыдущего аналога способ уплотнения, который также включает динамическое воздействие на слой асфальтобетонной смеси, изменяемое от прохода к проходу путем изменения частоты колебаний. Причем в промежутке между воздействиями на слой вальцами катка производят вакуумирование смеси через ее поверхность при величине разрежения 5-10 кПа. При этом относительную вынуждающую силу вибровозбудителя, каждый момент укатки определяют в зависимости от температуры асфальтобетонной смеси, коэффициента уплотнения и толщины слоя [3]. Данный способ выбран в качестве прототипа предлагаемому изобретению.

Наиболее близким аналогом является способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси, включающий силовое воздействие на последнюю рядом укаток, в промежутках между которыми производят вакуумирование смеси с ограничением величины деформации [4].

Несмотря на все преимущества применения вакуумной технологии, недостатком прототипа является то, что применение динамического воздействия на слой при любой его температуре приводит к нарушению монолитности слоя, которое можно определить как разуплотнение. Причем происходит это в зоне, примыкающей к вибрирующему вальцу на относительно значительном расстоянии (до 1,5 м) от последнего. С одной стороны, вакуумирование за счет протяжки воздуха через слой приводит к его разрыхлению на участке, расположенном между вальцами, а с другой - вибрация усиливает этот эффект. Таким образом, при высоких температурах весьма сложно, даже учтя все характеристики смеси (температуру, плотность, толщину слоя), предотвратить разрушение материала, так как из-за низкой вязкости битума коэффициент внутреннего трения основной фактор консолидирующий материал будет также весьма низок. Это означает, что диапазон высоких начальных температур асфальтобетонной смеси (выше 100°С) - наиболее благоприятный для формирования смеси в слой - практически недоступен технологии-прототипу, другими словами, надежность и качество уплотнения в этом случае не гарантируется.

Задачей изобретения является оптимизация процесса уплотнения, т.е. повышение возможности достижения необходимого результата по его надежности и качеству с одновременным упрощением технических средств и уменьшения энергозатрат.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси, который включает силовое воздействие на последнюю рядом укаток, в промежутках между которыми производят вакуумирование смеси, предварительно формируют слой с начальным коэффициентом уплотнения не менее 0,8. После чего в температурном интервале смеси от 130 до 105°С осуществляют чередующиеся укатку статическим вальцом и вакуумирование при величине разрежения не более 4,5 кПа. В процессе реализации способа постоянно контролируют деформацию слоя, которую ограничивают величиной не более 0,1-0,15 от его окончательной толщины.

Сущность изобретения состоит в том, чтобы, используя высокую подвижность асфальтобетонной смеси в интервале температур от 130 до 105°С, осуществить весь цикл уплотнения и формирования слоя, применяя вакуумирование при малых величинах разрежения в качестве средства, стимулирующего изменение структуры асфальтобетона в сторону уменьшения пористости и повышения сдвиговой прочности. Ограничение величины деформации слоя при вакуумировании повысит надежность реализации предлагаемой технологии.

На прилагаемом к описанию чертеже дано схематическое изображение вакуумной камеры.

Вакуумная камера представляет собой короб 1, открытой частью обращенный к покрытию, на кромке которого смонтировано уплотнение 2. Трубопровод 3 сообщает полость камеры со средством создания вакуума (на чертеже не показано). Внутри короба 1 установлен ограничитель 4 в виде перфорированной плиты. Уплотнитель (самоходный дорожный каток) представлен рабочими органами 5, связанными с рамой 6, к которой и крепится короб 1 с возможностью перемещения по вертикали.

Осуществляется предлагаемый способ следующим образом.

После того, как горячая асфальтобетонная смесь при температуре не ниже 105°С и не выше 130°С, посредством шнекового устройства асфальтоукладчика распределена по ширине укладки трамбующим брусом последнего, ее уплотняют до величины коэффициента уплотнения не менее 0,8. Затем, после действия выглаживающей плиты осуществляют процесс уплотнения укаткой с включенной вакуумной камерой, короб 1 которой прижат уплотнениями 2 к поверхности слоя асфальтобетона. Каток должен иметь массу, которая обеспечивает линейные давления в диапазоне 100-200 Н/см, т.е. это должен быть каток легкой весовой категории. В процессе уплотнения с вакуумированием величина разрежения не должна превышать 4,5 кПа. При этом в начале процесса, т.е. при температуре асфальтобетонной смеси в 130°С или близкой к ней, разрежение может быть на уровне 0,5-1,0 кПа. Но и при такой температуре возможны величины разрежения, близкие к максимальным, так как деформация слоя ограничена с помощью ограничителя 4, который размещают над поверхностью слоя на высоте 0,1-0,15 толщины слоя в уплотненном состоянии. Сущность вакуумирования заключается в том, что в результате создаваемого разрежения внутри слоя происходят процессы, положительно влияющие на формирование его структуры. Экспериментально установлено, что под действием разрежения из трещин частиц каменного материала асфальтобетонной смеси откачивается находящийся в них воздух. Сразу после операции вакуумирования под действием атмосферного давления полости трещин заполняются как легкими, так и более тяжелыми фракциями битума, что уменьшает трещиноватость породы и ведет к снижению общей пористости асфальтобетона и его водонасыщения. Устранение открытых трещин, являющихся концентраторами напряжений, ведет к повышению прочности частиц каменного материала и повышает их устойчивость к разрушению под действием значительных эксплуатационных нагрузок. Кроме того, под действием потока воздуха, проходящего из основания через уплотняемый слой при вакуумированиии, происходит переориентация частиц каменного материала асфальтобетонной смеси, а также перераспределение свободного битума, который переходит из зон сжатия в открытое пространство между частицами, образующие закрытые и открытые поры с воздухом. Это приводит к снижению внутренних напряжений в уплотняемом слое и позволяет значительно сэкономить на величине силового воздействия, идущего на уплотнение слоя асфальтобетонной смеси. Кроме того, как показали эксперименты, эффективность предлагаемого способа уплотнения выражается и в более интенсивном нарастании плотности уплотняемого слоя асфальтобетонной смеси и снижении водонасыщения, что позволяет сократить число проходов катка по одному месту, ограничившись максимум 2-3 проходами.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания изобретения

1. Гезенцвей Л.Б. Дорожный асфальтобетон, М., Транспорт, 1967, с.322-324.

2. А.с. СССР №1129273, кл. Е 01 С 19/28, 1982.

3. Патент РФ №2006545, кл. Е 01 С 19/28, 1994.

4. Матвеев В.А. “Оперативный контроль качества уплотнения асфальтобетонных смесей”, Строительные конструкции XXI века, Международная научно-практическая конференция, сборник материалов. Часть II, Москва, 2000, стр.80, 81.

Формула изобретения

Способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси, включающий силовое воздействие на последнюю рядом укаток, в промежутках между которыми производят вакуумирование смеси с ограничением величины деформации, отличающийся тем, что предварительно формируют слой с начальным коэффициентом уплотнения не менее 0,8, после чего в температурном интервале смеси от 130 до 105°С осуществляют укатку статическим вальцом и вакуумирование при величине разрежения не более 4,5 кПа, при котором ограничивают деформацию слоя величиной не более 0,1-0,15 от толщины слоя в уплотненном состоянии.

РИСУНКИ

Рисунок 1