OffLine версия Рекламодателям О нас
товаров 5357    фирм 705   статей 941

блокнот 0
№38
 
Уплотнение асфальтобетона
Главная     Лента     Авторы     Источники     Архив   
Товары в каталоге



асфальт   асфальтоукладчик   бетон   виброкаток   виброплита   вибротрамбовка   гидромолот   каток   трамбовка  

Словарь


Также по теме:

Производители строительной техники: погрузчики
Погрузчики – это современные высокопроизводительные машины‚ предназначенные для выполнения землеройных работ‚ погрузки и переработки разнородных материалов:...

Производители строительной техники: экскаваторы
Экскаваторы являются основным типом землеройных погрузочно-разгрузочных машин. Основной рабочий орган экскаватора – ковш‚ но благодаря широкой номенклатуре...

Производители строительной техники: бульдозеры
Универсальным оборудованием‚ с которого начинается почти каждая стройка‚ является бульдозер. Внешний вид этих мощных машин остается неизменным многие годы...



УПЛОТНЕНИЮ АСФАЛЬТОБЕТОНА ТРЕБУЕТСЯ ОБНОВЛЕННОЕ ПОКОЛЕНИЕ ДОРОЖНЫХ КАТКОВ

Уплотнению асфальтобетона требуется обновленное поколение дорожных катков.

Нет особой нужды доказывать техническую и экономическую важность и потребность высококачественного уплотнения асфальтобетонных смесей при строительстве, реконструкции или ремонте покрытий автомобильных дорог.


Применяемые сейчас передовые технологии и современные средства укладки и уплотнения горячих смесей позволяют дорожнику достаточно успешно и быстро справляться с этой сложной задачей в большинстве практических случаев, достигая высоких показателей ровности и плотности покрытия.

Если средний коэффициент уплотнения (Ку) у трети образцов асфальтобетона, отбиравшихся из верхних слоев покрытий проспектов и улиц Санкт-Петербурга в течение пяти лет, предшествующих распаду СССР, был ниже нормативного (0,98–0,99), то теперь брак уплотнения редко превышает 3–5%.

Дорожники ряда фирм Санкт-Петербурга и Ленинградской области (ВАД, Дорстройпроект и др.) стабильно добиваются положительных результатов в устройстве асфальтобетонных покрытий благодаря использованию таких эффективных и современных средств как перегрузчик смеси SB2500 фирмы Roadtec (США), укладчики фирм Dynapac (Швеция), Demag, Vogele и ABG (ФРГ), статические и вибрационные модели гладковальцовых, пневмоколесных и комбинированных катков немецких фирм Bomag (BW154AD) и Hamm (HD85, GRW15), шведской Dynapac (CC142C, CC211, CC232, CC422), американских Jngersoll-Rand (DD90HF) и Clark (TS80, TV20), российской Раскат (ДУ-93).

И, тем не менее, брак по качеству уплотнения и ровности покрытия тоже иногда бывает, хотя по объему он и невелик. Такое происходит чаще всего при устройстве тонких (2–3 см) выравнивающих слоев, в некоторых случаях при укладке обычных слоев (5–6 см) из пластичных песчаных смесей, при уплотнении более толстых (9–10 см) нижних слоев покрытий из крупнозернистых пористых смесей и в некоторых других, даже казалось бы стандартных случаях.

Одной из главных причин возникающего брака, если исключить элементарные технологические упущения, ошибки и нарушения, является само орудие выполнения операции уплотнения, т. е. функциональное несовершенство катка, в том числе современного вибрационного.

Никто на бытовом уровне не забивает мелкие и тонкие гвозди кувалдой или, наоборот, шпальные железнодорожные костыли легких домашним молотком.

А вот дорожный подрядчик фактически вынужден чуть ли не одним и тем же имеющимся у него катком вести уплотнение тонкого (2–3 см), среднего (5–7 см) и толстого (10–12 см) слоя асфальтобетона. Анализ же и расчеты, основанные на учете прочностных и деформативных свойств горячей смеси и других особенностей взаимодействия статического и вибрационного вальца с уплотняемой поверхностью таких слоев, показывают, что виброкаток, например, с вальцами 1680х1200 мм (ширина х диаметр) при укатке мелкозернистого щебенистого асфальтобетона должен иметь вес в первом случае около 6,5–7,0, во втором – 8,5 и в третьем – 10,5 т, а центробежную силу вибровозбудителя соответственно в пределах 4,5–4,7; 6–6,2 и 7,5–7,7 тс. При этом, при одинаковой частоте колебаний вальца, скорость укатки должна быть минимальной на тонком слое, а на толстом – максимально возможной.

Если к этому добавить различие в стартовой плотности горячей смеси после укладчика (коэффициент уплотнения от 0,83÷0,86 до 0,95÷0,97), в составах и типах смесей по гранулометрии (более пластичные песчаные и малощебенистые, более прочные и жесткие многощебенистые), в вязкости используемых битумов, в том числе модифицированных полимерами, прочности и жесткости нижележащих оснований, в технологических стадиях уплотнения (предварительная, основная, заключительная) и погодных условиях ведения работ (весна, лето, осень), то становится совершенно очевидной невозможность обеспечить одним–двумя наличными статическими или вибрационными катками выполнение такого многообразия практических видов и условий работ без широкого регулирования уплотняющих воздействий. Не приобретать же дорожнику на каждый случай отдельный каток.

Нельзя упрекнуть фирмы, создающие дорожные катки, что они игнорируют такую потребность дорожной практики и не предусматривают на своих образцах возможность варьирования силовых нагружений. Однако сами принципы регулирования, основанные на изменении только центробежной силы путем задания нескольких значений (чаще всего двух, хотя есть и больше) амплитуд и частот колебаний вальца, дают не всегда обоснованный крупный или очень мелкий шаг и диапазон регулирования создаваемых усилий и поэтому не могут охватить перечисленные варианты потребных видов и условий работ.

Очевидно наступила пора их осмысления и пересмотра с учетом изменений самого механизма деформирования материала при том или ином способе регулирования и с определением четко обоснованных границ значений создаваемых уплотняющих усилий. Порой ведь виброкатки одной и той же фирмы, да еще равного веса, обладают заметно отличающейся уплотняющей способностью, что свидетельствует об их целенаправленном и зачастую не очень широко задуманном практическом предназначении. Это, помимо всего прочего, может вводить в некоторое заблуждение дорожника и не давать ему необходимых общих ориентиров и критериев выбора и использования наиболее универсальных и эффективных образцов катков.

Иногда создается ощущение, что в одних случаях неудач с уплотнением или даже брака имеющиеся катки совершают чрезмерное «насилие» над уплотняемым материалом, в других – явно недостаточное. Если сопоставлять прочностные и деформативные свойства материала с нагрузками катков, то это ощущение перерастает в определенное убеждение и понимание необходимости улучшения их функциональных параметров и технологических приемов практического применения.

Результаты испытания асфальтобетонных образцов в приборе 3-основного сжатия - стабилометре (по проф. Пермякову В. Б.).

Рис. 1. Результаты испытания асфальтобетонных образцов в приборе 3-основного сжатия – стабилометре (по проф. Пермякову В. Б.).

Деформирование уплотняемого асфальтобетона, как, впрочем и других дорожных материалов (грунт, щебень и т. п.), например, в приборе 3-осного сжатия (стабилометре) или по схеме вдавливания штампа в полупространство показывает, что на графике давление-деформация (рис. 1) можно выделить две зоны, в одной из которых (от 0 до точки А) рост осадки образца происходит линейно и пропорционально росту давления, т. е. с изменением его объема за счет более плотной упаковки частиц.

В другой зоне (между точками А–В) развитие осадки идет как за счет уплотнения, так и вследствие изменения формы образца, обусловленного появлением пластических сдвигов, выпоров, трещин и тому подобного брака, т. е. во второй зоне происходит одновременное уплотнение и разуплотнение асфальтобетона. Чем ближе контактное давление вальца σo к пределу прочности или разрушения σp (точка В), тем опаснее воздействие катка и тем меньше его функциональный коэффициент полезного действия.

Если при уплотнении грунтов в земляном полотне возникновение небольших подобных пластических зон вблизи поверхности можно допустить, то при устройстве асфальтобетонных покрытий должны быть исключены любые проявления дефектов и брака.

Очевидно наиболее оптимальным и эффективным будет случай уплотнения асфальтобетона, когда контактные давления вальца уo будут близки или равны так называемому критическому напряжению σкр, разделяющему указанные зоны. По предварительным экспериментальным данным, в том числе показанным на графике рис.1, при уплотнении горячих смесей можно в среднем принять σкр = 0,70 σp, причем для рыхлого состояния около (0,65–0,70) σp, а для плотного – примерно (0,70–0,75) σp.

Зависимость потребного количества циклов нагружения от соотношения контактных давлений катка и прочности асфальтобетонной смеси.

Рис. 2. Зависимость потребного количества циклов нагружения от соотношения контактных давлений катка и прочности асфальтобетонной смеси.

Длительное время дорожная отрасль и отраслевое машиностроение России и других стран были ориентированы на создание катками контактных давлений, близких к σp (не менее 90%) и достигающих к концу уплотнения 30–35 кгс/см2. Поэтому многие образцы статического и вибрационного типа оказывались излишне тяжелыми или динамичными, а качество уплотнения асфальтобетонных покрытий – нередко низким.

Правда, такое неблагоприятное отношение σop может несколько выправлять то обстоятельство, что горячая смесь остывает и упрочняется, смещая σкр ближе к создаваемым катком σo, но само σo при этом тоже несколько возрастает, особенно у виброкатков, и желаемое улучшение σop происходит не так эффективно и быстро.

К тому же полезная часть укатки при подобных изменениях будет идти уже при более низких температурах смеси, что, как известно, чревато потерями конечного качества по плотности. Да и потребное количество циклов статического или динамического нагружения катка по одной и той же уплотняемой точке или месту nц может оказаться увеличенным и составлять не мене 50–70 (рис. 2). При давлениях катка, близких или равных σкр, количество nц может понизиться на 30–35%.

Существует другая опасность, связанная с недостаточными контактными давлениями вальцов катка и обуславливающая вполне понятные снижения плотности асфальтобетонной смеси и толщины прорабатываемого слоя Z (рис. 3), а также рост необходимого количества nц (см. рис. 2).

Влияние отношения контактных давлений вальца катка и прочности материала на толщину прорабатываемого слоя уплотняемого материала.

Рис. 3. Влияние отношения контактных давлений вальца катка и прочности материала на толщину прорабатываемого слоя уплотняемого материала.

При очень малых давлениях вполне закономерна незначительная толщина проработки с низкой плотностью, т. е. реализуется эффект «вытоптанной пешеходами дорожки на поляне парка», что, кстати, подтверждают реальные результаты работы некоторых чрезмерно легких виброплит и виброкатков, несмотря на то, что, например, у виброплит суммарное (за 8–10 проходов по месту) количество прикладываемых к поверхности материала nц достигает иногда 1500–2000 и даже больше.

На основе длительного изучения и исследования проблем и вопросов уплотнения дорожно-строительных материалов, в том числе асфальтобетонных смесей, сопоставления функциональных параметров различных типов катков и сравнительного анализа многих положительных и отрицательных результатов по плотности сделана попытка раскрыть «секреты» практических успехов и неудач в уплотнении асфальтобетона, найти пути и способы возможного улучшения функциональных и технологических параметров катков.

Итогом таких размышлений, анализов и обобщений и стали настоящие заметки, предложения и рекомендации не только дорожникам, но и специалистам фирм, создающим дорожные катки.


Общее силовое воздействие

В основе любого способа или средства деформирования уплотняемого материала всегда лежит силовой фактор. Даже если в материале при ударных или вибрационных воздействиях происходят тиксотропные превращения (кратковременная потеря прочности), снижение вязкости в десятки и сотни раз, как это имеет место при длительном вибрировании горячей асфальтобетонной смеси, уменьшение внутреннего сцепления и трения между частицами сыпучих и связных материалов, рост прочностных и деформативных показателей с повышением динамичности нагрузки и другие изменения, все это в конечном итоге оказывает влияние лишь на величину необходимого силового воздействия и характер его проявления в самом материале, особенно с удалением от поверхности нагружения.

Технологическое регулирование и соблюдение рациональных температурных границ уплотнения тех или иных типов смесей можно отнести к одному из способов «примирить» физико-механические свойства материала и механические нагрузки. Поэтому вне зависимости от типа катка важно знать, правильно оценивать и определять общую силу его нагружения.

Что касается статических катков, то их воздействие создается той силой тяжести катка, которую передает валец Qв или шина Qш поверхности материала, что совершенно очевидно и бесспорно. Другое дело вибрационный каток, вибротрамбовка или виброплита, величина силового воздействия которых не так очевидна и проста для определения.

Как бы не назывались уплотняющие машины или средства вибрационного типа (трамбовки, вибротрамбовки, виброплиты, виброкатки), их функциональная работа заключается в том, что рабочему органу в виде плоского (плита) или криволинейного (валец) штампа за счет энергии вибровозбудителя сообщаются колебательные движения. Благодаря таким движениям и постоянному действию силы тяжести штампа и его пригруза (через упругие амортизаторы) рабочий орган слабо или сильно ударяет по поверхности материала (ограничителя), порождая общее динамическое усилие, что и вызывает его уплотнение.

Некоторые фирмы (Dynapac, Hamm, Sakai и другие) при создании образцов своих виброкатков принимают общее усилие вальца постоянным и равным сумме сил веса Qв и центробежной Po, создаваемой вибровозбудителем, что не совсем верно или даже совсем не верно. Дело в том, что динамическое воздействие вибровальца является периодическим импульсным, форма и основные показатели которого (Rd и время ее действия Θ) зависят не только от параметров самого вальца, но и от податливости (жесткости) слоя уплотняемой асфальтобетонной смеси и нижележащего основания (наковальни). А коль скоро податливость такого слоя в процессе его уплотнения непрерывно изменяется (рост плотности и понижение температуры), то совершенно очевидно, что сила Rd и соответственно общее усиление Ro не могут быть постоянными от начала и до конца укатки.

Постоянной в составе Ro может быть только сила весовой нагрузки вальца Qв, да и то с некоторой поправкой в меньшую сторону, а динамическая составляющая Rd обязана быть переменной. На основании импульсной теории удара и теории колебаний найдено


(1)
где:
Qв = Qкол + Qпр – общая весовая нагрузка вальца, состоящая из веса самого вальца Qкол и веса его пригруза Qпр, создаваемого рамой катка;
Pо – центробежная сила вибровозбудителя;
Aо, A – реальная и номинальная (паспортная, расчетная) амплитуды колебаний вальца;
T = 1/f – период колебаний вальца при частоте f (Гц);
Θ – время контакта вальца с уплотняемым материалом в течение одного периода колебаний, т. е. время действия силы Rо;
τ = T/4Θ – коэффициент, учитывающий отношение T к Θ и зависящий прежде всего от возмущающей и собственной частот колебаний вальца; для 15 виброкатков фирм Dynapac и Hamm с частотами колебаний от 42 до 70 Гц и представленных далее в табл. 3 значения τ = 0,40÷0,64; у виброплит T/Θ = 0,40÷0,95 (исследования В. Н. Владимирова).

При принятых обозначениях

 (2)
коэффициент динамичности виброкатка (вибровальца) Kd, показывающий во сколько раз его общее динамическое усилие превышает статическое, равен
 (3)
где W/g – относительное (в долях земного g) ускорение колебаний вальца с номинальной амплитудой A.

Для создания необходимого общего усилия Rо вальца виброкатка на уплотняемый слой материала нужно не так уж и много – правильно выбрать Qв и задать такие вибрационные его параметры, чтобы получить требуемое значение Kd и соответственно Ro и pkd. В этой связи обращает на себя внимание то, что на величину Kd оказывают раздельное и одновременное влияние четыре параметра:

  • значения частот возмущающих и собственных колебаний вальца (τ);
  • относительное ускорение колебаний вальца с номинальной амплитудой (W/g);
  • отношение веса пригруза к весу колеблющегося вальца (α);
  • состояние по плотности и температуре асфальтобетонной смеси, т. е. по ее прочности и жесткости через относительный рост реальной амплитуды колебаний вальца («a»).

Манипулируя этими параметрами можно регулировать не только величину общего динамического усилия, но также изменять характер, качество или динамичность импульсного воздействия виброкатка, оставляя, к примеру, саму величину усилия неизменной, что очень важно учитывать и использовать при изменении толщины уплотняемого слоя.


Контактные давления

Естественно, что общее статическое или динамическое усилие, создаваемое вальцом катка не может служить мерой оценки его уплотняющей способности, т. к. размеры вальцов реальных катков по ширине B и диаметру D отличаются до 3–4 раз. Более справедлива оценка по контактным давления вальца σo, но ввиду переменных в процессе укатки размеров криволинейной контактной площадки, зависящих от диаметра вальца и величины осадки уплотняемой поверхности, нахождение σo всегда было делом сложным, трудным и неопределенным.

Упрощенный выход был найден путем принятия в качестве критерия уплотняющей способности, так называемого линейного давления, т. е. величины общей силы, приходящейся на 1 см ширины вальца. Такой показатель до сих пор применяется при создании катков и разработке технологии их работы.

Однако сегодня его наличие является тормозом в необходимом совершенствовании техники и технологии уплотнения. Он не пригоден для функциональной оценки виброкатка из-за переменной силы его воздействия. Он полностью игнорирует влияние диаметра вальца и состояние материала на многие важные результаты работы катка (толщина прорабатываемого слоя, ровность, проходимость и т. п.). Это привело к появлению катков с чрезмерно малыми диаметрами вальцов, что существенно ухудшило их в функциональном плане. Правда, ряд фирм уже исправляют такой «перекос», увеличивая диаметры вальцов на средних и крупных катках, но есть еще малогабаритные модели, чьи вальцы уж слишком «миниатюрны».

На основании зависимостей и законов механики грунтов и дорожных одежд, а также теории упругости было установлено, что контактное давление вальца σo функционально зависит от Rо2/3, B−2/3, Д−1/3 , Eо1/3, hо−1/3, a аналитически эта зависимость выражается формулой с учетом условия эффективного уплотнения асфальтобетонной смеси (через σkg)

 (4)
где ΔE = 1кГс/см2, Δh = 1 см – единичные значения модуля деформации Ео и толщины слоя ho.

Степень влияния параметров катка на σo различна, но наибольшее оказывает сила Rо и ширина вальца B, вместе как раз и определяющие так называемое линейное давление вальца. Очевидно этим и можно объяснить долгий период использования этого показателя, правда не в степени 2/3 как в (4), а в прямой пропорции (степень 1). В два раза слабее (степень 1/3) на σo влияют диаметр Д, толщина слоя ho и модуль деформации асфальтобетонной смеси Eo, но это влияние есть и его следует обязательно учитывать. Кстати, по этой причине желаемое увеличение диаметра вальца оказывает слабое влияние на общий вес катка.

Параметр pk назван конструктивным показателем уплотняющей способности катка, потому что он соответствует тому контактному давлению, которое возникает под вальцом, если положить ho = 1 см и Eo = 1кгс/см2. Он не зависит от состояния асфальтобетонной смеси и толщины ее слоя. По существу, pk является комплексным показателем основных уплотняющих параметров катка и может служить его функциональным «паспортом», определяющим его пригодность для выполнения конкретной работы по уплотнению.

При работе виброкатка в статическом (Ro = Qв) и вибрационном (Ro = Qв+Rd) режиме соотношение между показателями динамической (pkd) и статической (pkc) уплотняющей способности легко вычисляется с помощью простой зависимости

 (5)

Имея прочностные (σkp) и деформативные (Eо) показатели уплотняемой смеси, получаемые экспериментальным путем в лаборатории, можно достаточно просто находить значения pkc и pkd для любого из этапов укатки и для заданной толщины слоя по вытекающей из (4) зависимости

 (6)

Для правильного назначения и регулирования функциональных параметров виброкатка важны не только конкретные значения σkp) и Eо но и характер или закономерность их изменения в процессе укатки за счет роста плотности и снижения температуры асфальтобетона, чтобы спрогнозировать необходимый или аналогичный рост pkd в соответствии с комплексным показателем материала

В некоторых технических источниках даются экспериментальные сведения, что увеличение σp асфальтобетонной уплотняемой смеси в 3–4 раза вызывает рост Eо в 7–10 раз, в других – при росте σp в 4–5 раз динамический модуль деформации увеличивается в 15–18 раз.

Из (5) и (6) с учетом таких предварительных и справочных данных (более точные и надежные должны быть получены в специально поставленных лабораторных опытах) следует, что рост динамического pkd катка от начала до конца процесса укатки по сравнению с начальным статическим pkc не должен превышать 1,5÷1,6 раз, если, конечно, pkc задан в соответствии с начальными значениями σkp и Eо материала.

Отдельные же образцы реальных виброкатков в конце уплотнения даже на слабой вибрации имеют pkd, превышающий pkc в 2 и более раза, а в режиме сильной вибрации – еще значительнее. Отсюда отмеченное чрезмерное «насилие» уплотняемого материала катками, отсюда же и рекомендуемое фирмами ограничение количества их проходов с вибрацией (не более 6–8).

Заметный вклад в чрезмерное силовое «усердие» катка вносит сам материал, постепенное повышение прочности и жесткости которого вызывает неуправляемое увеличение реальной амплитуды колебания вальца (по измерениям вибрографом на грунтовых и асфальтобетонных катках до 2–2,5 раз), что повышает общее силовое воздействие катка и создает перегрузки материала. Поэтому представляется целесообразным и оправданным установка на виброкатке автоматического устройства, отключающего вибрирование вальца, при превышении реальной амплитудой колебаний номинального ее значения, к примеру, в 1,5 или 2 раза. Для этого на вальце должен быть установлен специальный датчик для непрерывного измерения амплитуды.

Очевидно сделать это технически не так сложно. На действующих виброкатках уже есть аналогичная система, отключающая или включающая вибрацию при заданном уровне скорости катка во время его торможений или разгонов. Более сложной для решения может оказаться задача не совсем полного отключения вибрации, а постепенного снижения и поддержания относительной амплитуды на уровне, может быть, 1,3 или 1,5 за счет, например, понижения частоты колебаний дебаланса. Возможен вариант повышения частоты с целью усиления слабых динамических воздействий.

У такого «умного» катка, распознающего через реальную амплитуду колебаний вальца прочность и жесткость поверхности уплотняемого материала и понижающего свое динамическое воздействие до «щадящего» уровня, есть технические аналоги среди образцов навесных гидромолотов, выполняющих разрушение прочных материалов и конструкций. Отличие состоит только в том, что последние после тестирования прочности и жесткости разрушаемых пород и материалов усиливают свое динамическое воздействие.

Схема уплотнения слоя асфальтобетонной смеси, уложенного на основание различной податливости (к табл. 1)

Рис. 4. Схема уплотнения слоя асфальтобетонной смеси, уложенного на основание различной податливости (к табл. 1)

Прочность и жесткость нижележащего основания, на которое укладывается слой горячей асфальтобетонной смеси, должны быть достаточно высокими. Но в реальной действительности это далеко не всегда так, что оказывает определенное влияние на процесс и результат уплотнения уложенного слоя.

Поэтому в зависимости (4) и (6) вместо модуля деформации асфальтобетонной смеси Eo формально следует подставлять значение эквивалентного модуля деформации Eэ, найденного с учетом жесткости или деформативности основания E1 (рис. 4). Последнее может иметь разные значения E1 в соответствии со своим состоянием, как больше, так и меньше Eo. Причем отношение Eo/E1 в возможных реальных условиях, в том числе по состоянию смеси в начальной и конечной стадиях уплотнения, может находиться в интервале значений 0,03 (прочное основание и рыхлая горячая смесь) – 10 (очень слабое основание и слой плотной остывшей смеси).

В соответствии с рис. 4 и приведенной на нем зависимостью для ряда указанных Eo/E1 найдены относительные значения эквивалентного модуля деформации Eэ/Eo, а по ним, при соблюдении равенства

 (7)
определены значения поправочного коэффициента γ, учитывающего влияние состояния основания (табл. 1).

Таблица 1.

Eo/E1 Eэ/Eo γ
0,031,480,88
0,101,430,89
0,201,360,90
0,301,300,92
0,501,200,94
0,701,110,97
1,01,01,0
2,00,751,10
3,00,601,19
5,00,431,34
10,00,251,56

Влияние времени действия импульсного нагружения на характер распределения контактных давлений по глубине.

Рис. 5. Влияние времени действия Θ импульсного нагружения (i) на характер распределения контактных давлений (σo) по глубине (Z).

Значения поправочного коэффициента γ = 1,34÷1,56 (при Eo/E1 = 5÷10) могут вызвать смущение и недоверие. Как же можно при очень слабом основании увеличивать уплотняющее воздействие вибровальца (pkd)? Все правильно, только так и можно добиться качественного уплотнения асфальтобетона на податливом основании и чтобы логика смущающегося не страдала, к этому следует добавить, что увеличенные силовые нагрузки должны иметь очень короткое время своего действия, т. е. импульсное воздействие виброкатка должно быть «острым» по форме, но коротким по времени и мало или совсем не деформирующим основание.

Такой импульс можно получить за счет малой амплитуды и высокой частоты колебаний, приближающейся, видимо, к 100 Гц, легкого вальца при одновременном, как будет показано далее, снижении отношения Qпр/Qкол. Давления импульсов с коротким временем действия значительно интенсивнее затухают с удалением от места их приложения по глубине или толщине слоя уплотняемого материала (рис. 5). Это экспериментально выявлено при исследовании процессов уплотнения грунтов легкими и тяжелыми трамбовками с разной скоростью их удара.

Способ регулирования толщины прорабатываемого слоя путем изменения не только величины, но и характера динамического воздействия должен оказаться полезным, а в некоторых случаях и эффективным при решении, к примеру, задач уплотнения тонкослойных асфальтобетонных покрытий.

Кстати, статический каток лишен возможности таким способом регулировать характер или качество своего воздействия. Он может выполнить это только за счет существенного увеличения своей рабочей скорости (до 10–20 раз). Но это нереально и поэтому делать даже пробные попытки уплотнять асфальтобетон статическим катком на очень слабых основаниях нет смысла. Заранее можно гарантировать низкую плотность покрытия и значительные его неровности.


Пригруз

Пригруз вальца на виброкатке играет важную и сложную роль в механике колебательных перемещений вальца и в самих результатах уплотнения материала. Если при работе статического катка или виброкатка в статическом режиме совершенно безразлично какой вес имеет валец Qкол и его пригруз Qпр, то при включении вибрации пригруз становится верхним инерционным ограничителем вертикальных перемещений вальца (снизу ограничителем служит уплотняемый материал). Это дисциплинирует и стабилизирует движение вальца, предотвращая такие неустойчивые колебания, как «козление» виброкатка.

Работа вибровальца с пригрузом в некотором роде схожа с работой отбойного молотка, который начинает эффективно дробить разрушаемый материал только после определенного прижатия его рабочей пики к материалу.

Особенность пригруза состоит еще и в том, что он создает предварительный натяг на контакте вальца с поверхностью укатки и за счет этого увеличивает время Θ действия динамической силы или давления, сокращая продолжительность пауз между циклами нагружения. Более тяжелый пригруз делает свободный полет вальца (вне контакта с материалом) более коротким, а полезное рабочее перемещение совместно с материалом – более длинным, что изменяет характер динамического воздействия и делает его менее «острым». Это способствует развитию несколько большей деформации уплотнения и проработки более толстого слоя вследствие менее интенсивного затухания контактных давлений (рис. 5).

Влияние веса пригруза на коэффициент динамичности виброкатка

Рис. 6. Влияние веса пригруза Qпр и отношения Qпр/Qкол на коэффициент динамичности виброкатка Kd.

Такие особенности и свойства пригруза с пользой используют разработчики конструкций виброкатков, вибротрамбовок, виброплит и вибромолотов (забивка свай). Однако за это приходится платить определенную «мзду» в виде снижения коэффициента динамичности Kd, причем иногда более чем в два раза, как, например, при значениях Qпр/Qкол≈ 2,5 (рис. 6).

Поэтому дальнейшие повышения Qпр и отношения Qпр/Qкол больше 2,5 вряд ли целесообразны, ибо валец можно чрезмерно задавить пригрузом и в итоге получить виброкаток схожий по воздействию со статическим образцом.

И тем не менее, отмеченное влияние пригруза на силовое воздействие вибровальца, по крайней мере в диапазоне Qпр/Qкол≈ 1,5÷2,5, следует использовать для улучшения и регулирования функциональных параметров и возможностей виброкатка.

Для наглядности эффективности влияния пригруза можно предложить дорожнику самостоятельно увеличить вес имеющегося у него виброкатка (например, с параметрами W/g = 4 и τ = 0,50) только за счет установки дополнительного пригруза, если, конечно, позволят конструкция катка и возможности амортизаторов, но так, чтобы отношение Qпр/Qкол возросло, к примеру, с 1,5 до 2,5. В итоге это даст, во-первых, увеличение статического показателя уплотняющей способности катка pкс в 1,25 раза, во-вторых, снижение коэффициента динамичности Kd в 1,18 раза (с 1,81 до 1,54) с одновременным возрастанием общего динамического усилия вальца Ro в 1,20 раза, в-третьих, повышение динамического показателя уплотняющей способности pkd и самого контактного давления σo в 1,12 раза. Но самое главное, пригруз изменит характер динамического нагружения уплотняемого материала, оно станет менее «острым» и лучше соответствующим более толстому слою.


Регулирование силового воздействия

Технологическое регулирование силового воздействия виброкатка необходимо дорожнику для настройки его перед началом (чаще всего) или в процессе выполнения (реже) асфальтобетонных работ на объекте на основе заложенных создателем катка в его конструкцию принципов и пределов изменения параметров. Такая настройка должна быть сообразной типу, толщине слоя и начальному состоянию смеси.

В соответствии с (1) и (3) интересующие дорожника возможности изменять Ro и pkd могут быть реализованы по одному из двух условных направлений или принципов. Во-первых, путем варьирования весовой нагрузки вальца Qв в большую или меньшую сторону при заранее заданном и неизменном коэффициенте динамичности Kd катка. Во-вторых, за счет динамической составляющей Rd общего усилия Ro путем изменения Kd при заданном и постоянном Qв. Что лучше или хуже для целей уплотнения, пока ответа на этот вопрос никто не дал.

Фирмы-разработчики в конструкции своих виброкатков первый способ не закладывают, и дорожник лишен возможности воспользоваться им на практике. Правда некоторые из них (Marini и др.) с помощью такого приема создают новые образцы своей продукции на базе других уже выпускаемых моделей.

На подавляющем же большинстве современных виброкатков используется второй способ регулирования, т. е. изменения Kd путем варьирования амплитуды A, частоты f или ω (круговая частота) и, соответственно, центробежной силы Po, что, в конечном итоге, сводится к регулированию Ro и pkd за счет показателей τ и W/g.

Для оценки возможностей и особенностей второго способа в табл. 2 приведены варианты и относительные результаты регулирования силового воздействия виброкатка при изменении основных параметров вибрации (Qкол, A, f или ω).

Во всех семи вариантах (первый является базовым для сравнения) общий вес катка Q, весовая нагрузка вальца Qв, центробежная сила Po и статический показатель pkc приняты постоянными. Параметры Qкол и A для наглядности изменялись в два раза в меньшую и большую сторону, а f или ω варьировались так, чтобы выполнялось условие Po = const.

Таблица 2.

Функциональные параметры Изменение параметров (% или баллы) по вариантам
1 2 3 4 5 6 7
Весовая нагрузка, Qв 100 100 100 100 100 100 100
Вес колеблющегося вальца, Qкол 100 100 100 50 50 200 200
Амплитуда колебаний, A 100 200 50 200 100 200 100
Круговая частота колебаний, ω 100 71 142 100 142 100 71
Центробежная сила, Po 100 100 100 100 100 100 100
Отношение Qпр/Qкол, (1,5 для вар. 1) 100 100 100 267 267 17 17
Относительное ускорение, W/g 100 100 100 200 200 50 50
Показатель относит. Времени, τ = T/4Θ 100 79 156 100 156 100 79
Импульс силы, J 100 142 71 100 71 100 142
Удельный импульс силы или импульс напряжения, i 100 142 71 126 89 80 113
Коэффициент динамичности Kd
и общая сила воздействия Ro
100 94 117 96 110 103 96
Динамический показатель уплотнения pkd и контактное давление σo 100 96 111 97 107 102 97
Время действия силы Ro и σo, Θ 100 148 64 130 83 79 117

Результаты табл. 2 свидетельствуют, что все манипуляции с Qкол, A и f при принятых условиях не дают существенного увеличения или уменьшения Kd, Ro, pkd и σo (отклонение от базового не более 6–17%). Главные изменения в большую или меньшую сторону происходят с временем Θ, т. е. с длительностью действия сил Ro и давлений σo – до 1,5 раз по сравнению с базовым вариантом и до 2 – 2,3 раз между максимальным и минимальным значением вариантов.

Соответственно и аналогично времени изменяются величины импульсов сил и давлений (до 1,8 – 2,0 раз), что конечно же не может не отразиться на увеличении или снижении деформации уплотняемого материала и на его конечной плотности.

Наибольшую продолжительность по времени действия импульса дает вариант 2 с двукратно увеличенной амплитудой и соответственно сниженной частотой колебаний. В этом плане он даже выгоднее варианта 7, в котором вместо амплитуды двукратно увеличен вес колеблющегося вальца. По сравнению с базовым вариантом величина импульса напряжения в варианте 2 увеличена в 1,42 раза (вариант 7 – в 1,13 раза) при росте времени его действия в 1,48 раза (вариант 7 – в 1,17 раза). Объясняется этом тем, что с увеличением Qкол при Qo = const. меняется также отношение Qпр/Qкол, влияющее в свою очередь на количественную и качественную сторону динамического воздействия, а при варьировании A дополнительно ничего не изменяется.

Можно считать вариант 2 наиболее подходящим для эффективного уплотнения толстых слоев асфальтобетона. Для тонких слоев лучше вариант 3 (двукратно уменьшенная амплитуда с высокой частотой), имеющий более приемлемые количественную и качественную характеристики воздействия вальца. Несмотря на одинаковые с другими вариантами центробежную силу Po и вальцовую весовую нагрузку Qв величина импульса в варианте 3 уменьшена, по сравнению с базовым вариантом 1, в 1,4 раза, а время его действия более чем в 1,5 раза. При сравнении с вариантом 2 эти показатели снижены еще существеннее – в 2 – 2,3 раза. Такова качественная специфика высокочастотного низкоамплитудного воздействия виброкатка, трансформирующего динамический характер нагружения и внутреннее напряженное и деформативное состояние уплотняемого материала (см. рис. 5).

 Зависимость коэффициента динамичности виброкатков (из табл. 3) от комплексного показателя трех параметров (τ, W/g, α) на различных стадиях уплотнения (a).

Рис. 7. Зависимость коэффициента динамичности виброкатков (из табл. 3) от комплексного показателя трех параметров (τ, W/g, α) на различных стадиях уплотнения (a).

Кстати, в этой связи не бесполезным и, видимо, своевременным будет предостережение от чрезмерного «увлечения» высокочастотной вибрацией, главным аргументом перехода на которую считается возможность увеличить рабочую скорость катка и таким образом заметно повысить его производительность. Повышать производительность полезно и нужно, а вот скорость катка и частоту приложения циклов нагрузок или колебаний вальца полезнее понижать по мере уплотнения асфальтобетонной смеси из-за проявления и усиления ее реологических свойств. Целесообразно с ростом плотности и снижением температуры смеси время действия уплотняющих усилий увеличивать. Высокая частота колебаний вальца хороша не везде и не всегда, особенно на средних и толстых слоях, на которых может пострадать качество уплотнения и прочность покрытия.

И еще практический вывод из табл. 2. В соответствии с законами физики и механики изменение одного из параметров виброкатка вызывает обязательное изменение других. Регулирование количественного значения уплотняющего динамического воздействия тем или иным способом одновременно влечет за собой качественные (острота, характер) изменения воздействия в лучшую или худшую сторону. Об этом не следует забывать и надлежит учитывать как фирме-разработчику виброкатка, так и дорожнику, его эксплуатирующему.

В табл. 3 приведены паспортные и расчетные значения функциональных параметров, определяющих и позволяющих оценить уплотняющую способность случайно взятых 15 виброкатков фирм Dynapac и Hamm, в том числе тех, которые уже сняты с производства, но еще эксплуатируемых у дорожников. По этим данным можно получить также представление об эволюции и принципах поиска эффективных и совершенствования основных параметров виброкатков, создаваемых этими фирмами.

Найденные по приведенным зависимостям коэффициенты динамичности Kd (только для слабого режима вибрации) всех катков представлены на графике рис. 7, а общая сила воздействия вибровальца Ro и динамический показатель уплотняющей способности pkd даны в табл. 3.

Таблица 3. Модели виброкатков с размерами вальцов (ВхД, мм)

Dynapac 1450x(1040*, 1100**, 1120)

Параметры виброкатка CC211* CC221** CC222 CC232
Общий вес Q, тс 7,2 7,8 7,2 7,9
Вес колебл. Qкол, тс 1,06 1,8 1,09 1,51
Отношение α = Qпр/Qкол 2,41 1,15 2,30 1,62
Статическ. pkc, кгс/см2 1,81 1,87 1,76 1,88
Ампилитуда A, мм 0,35/0,70 0,20/0,50 0,30/0,70 0,25/0,50
Частота f, Гц 49/47 49/47 70/54 70/54
Ускорение W/g 3,5/6,4 2,05/4,15 6,0/8,2 4,3/5,9
Центробежная сила Po, тс 3,7/6,8 3,7/7,5 6,5/8,9 6,5/8,9
Общая сила Po, (тс) при Ao/A = 1,1 5,2 5,6 8,0 8,5
Общая сила Po, (тс) при Ao/A = 1,5 5,8 6,4 10,0 10,3
Общая сила Po, (тс) при Ao/A = 2,0 6,7 7,1 12,1 12,6
Динам. pkd (кгс/см2) при Ao/A = 1,1 2,30 2,38 2,99 3,12
Динам. pkd (кгс/см2) при Ao/A = 1,5 2,50 2,58 3,46 2,46
Динам. pkd (кгс/см2) при Ao/A = 2,0 2,73 2,80 3,96 4,08

Dynapac 1680x(1120*, 1215**, 1300)

Параметры виброкатка CC412* CC412** CC421** CC422 CC422HF CC432
Общий вес Q, тс 8,3 9,4 10,13 10,4 10,4 11,9
Вес колебл. Qкол, тс 1,51 1,76 1,7 1,65 1,65 2,15
Отношение α = Qпр/Qкол 1,75 1,50/1,84 1,98 2,15 2,15 1,77
Статическ. pkc, кгс/см2 1,76 1,75/1,84 1,92 1,94 1,94 2,13
Ампилитуда A, мм 0,30/0,70 0,40/0,79 0,41/0,83 0,40/0,80 0,30/0,70 0,30/0,60
Частота f, Гц 49/49 47/47 47/47 49/49 62/49 50/50
Ускорение W/g 2,85/6,9 3,5/7,3 3,6/7,4 3,9/7,8 4,35/6,7 3,0/6,05
Центробежная сила Po, тс 4,3/10,4 6,2/12,4 6,2/12,4 6,4/12,8 7,2/11,1 6,5/13,0
Общая сила Po, (тс)
при Ao/A = 1,1
6,1 7,1/7,7 7,6 8 9,2 8,8
Общая сила Po, (тс)
при Ao/A = 1,5
6,8 8,1/8,8 8,7 9,2 10,8 10
Общая сила Po, (тс)
при Ao/A = 2,0
7,8 9,5/10,1 10 10,6 12,8 11,4
Динам. pkd (кгс/см2)
при Ao/A = 1,1
2,27 2,41/2,34 2,52 2,58 2,82 2,77
Динам. pkd (кгс/см2)
при Ao/A = 1,5
2,46 2,65/2,55 2,75 2,82 3,16 3
Динам. pkd (кгс/см2)
при Ao/A = 2,0
2,69 2,92/2,80 3,03 3,12 3,54 2,28

Hamm 1680x(1140*, 1200)

Параметры виброкатка НД75* НД85 НД90 НД100 НД110
Общий вес Q, тс 7,6 8,5 9,3 10,6 10,6
Вес колебл. Qкол, тс 1,42 1,59 1,59 2,4 2,06
Отношение α = Qпр/Qкол 1,68 1,67 1,86 1,22 1,57
Статическ. pkc, кгс/см2 1,65 1,74 1,85 2,03 2,05
Ампилитуда A, мм 0,30/0,57 0,75/1,20 0,35/0,66 0,50/0,66 0,42/0,82
Частота f, Гц 58/48 42/30 50/42 42/30 50/42
Ускорение W/g 4,0/5,35 5,0/4,4 3,4/4,9 3,3/2,9 4,2/5,8
Центробежная сила Po, тс 5,7/7,6 8,0/7,0 5,4/7,8 8,0/7,0 8,7/12,0
Общая сила Po, (тс) при Ao/A = 1,1 6,8 7,5 7,1 8,6 9,2
Общая сила Po, (тс) при Ao/A = 1,5 8 9 8 9,9 10,8
Общая сила Po, (тс) при Ao/A = 2,0 9,5 10,5 9,3 11,8 12,8
Динам. pkd (кгс/см2) при Ao/A = 1,1 2,43 2,51 2,44 2,8 2,96
Динам. pkd (кгс/см2) при Ao/A = 1,5 2,71 2,86 2,66 3,08 3,3
Динам. pkd (кгс/см2) при Ao/A = 2,0 3,03 3,17 2,92 3,46 3,68

Как уже отмечалось, значения Kd зависят от четырех параметров – τ, W/g, α и «a», причем рост одного из них (α = Qпр/Qкол) понижает Kd, а рост остальных – повышает. Поэтому графическая зависимость Kd дана от комплексного показателя из этих четырех параметров, показанного на рис.7. Эта зависимость на всех стадиях уплотнения оказалась прямолинейной, причем все точки разных по размерам и параметрам виброкатков, в том числе Caterpillar (Сat) и Jngersoll-Rand (I-R), очень кучно друг к другу (высокий коэффициент корреляции) и видимо вполне закономерно сгруппировались вокруг прямых. Это вселяет уверенность в правильности предложенных подходов и зависимостей.

Данные графика свидетельствуют о достаточно широком диапазоне значений Kd реальных виброкатков на каждой из стадий укатки – от 1,3…1,4 до 2,2…2,3 (начальная, a = 1,1) и от 1,7 до 3,5…3,6 (заключительная). Это наводит на предположение о произвольности и об отсутствии единых принципов и правил выбора или назначения тех параметров, от которых зависит Kd, и которые определяют уплотняющую способность виброкатка. Видимо каждая фирма делает это по-своему, руководствуясь только ей известными соображениями и канонами.

Достаточно большой вклад в изменение значений Kd вносит сам материал, его прочность и жесткость, что хорошо иллюстрируют три прямых относящихся к разным стадиям уплотнениям. У каждого катка отличие Kd между стадиями может доходить до 1,5 – 1,6 раза. Поэтому обязательному учету подлежит состояние асфальтобетонной смеси по плотности и температуре на всех стадиях, а особенно на начальной, задающее сначала стартовые значения статических Qв и pkc и затем вместе с Kd по (3) и (5) последующие значения динамических Ro и pkd.

Относительно высокие значения Qв и Po у ряда виброкатков, в том числе в режиме сильной вибрации, на первый взгляд кажутся достаточно опасными и вредными для уплотнения. Однако их общие силовые воздействия Ro (по табл. 3), как правило, оказываются меньше суммы Qв и Po по концепциям Dynapac, Hamm и Sakai. К примеру, сила Ro по расчетам фирмы-создателя катков СС422 и С422HF должна быть равна соответственно 11,6 и 12,4 тс, что на 35 и 41% больше, чем в табл. 3. Еще большее превышение (63, 55 и 53%) наблюдается у катков НД85, НД100 и НД110. Это один из «секретов» функциональных особенностей виброкатков, объясняющих более или менее нивелируемые и порой близкие результаты уплотнения асфальтобетона разными их образцами, несмотря на ощутимые различия в Qв и Po.

Уплотняющее воздействие представленных в табл. 3 катков создается тремя режимами их работы – статическим, динамическим со слабой вибрацией и динамическим с сильной вибрацией. Статический режим не регулируется, а для динамического дискретно задаются два значения центробежной силы Po путем установки одной из двух амплитуд колебаний вальца, отличающихся друг от друга примерно в 2 раза. Каждой амплитуде соответствует своя частота колебаний вальца – низкая для большей амплитуды и более высокая для малой амплитуды. Конечно, такой ограниченный набор режимов или силовых воздействий явно недостаточен для асфальтобетонной технологии.

Несколько лучшие возможности предоставляют дорожнику виброкатки фирм Cat и I-R. Первая из них создала образцы с тремя режимами динамического нагружения, каждому из которых соответствует своя амплитуда колебаний с одной, но не очень высокой частотой – 42 или 48 Гц. Вторая фирма выпускает как обычные образцы виброкатков (ДД70, ДД90, ДД110), так и на их базе сравнительно новые аналоги (ДД70HF, ДД90HF, ДД110HF), имеющие восемь значений уменьшенных амплитуд (от 0,16 до 0,55 мм) и для каждой амплитуды два значения частоты, одна из которых высокая (до 64–67 Гц).

Все это вместе, помимо статического режима, позволяет создавать еще 16 динамических режимов нагружения. Правда, шаг регулирования амплитуд принят слишком мелким (0,01–0,04 мм), что видимо не совсем удачно и нужно дорожной технологии. Лучше бы шаг был крупнее (0,08–0,10 мм), а количество динамических режимов меньше (не более 5–6). К этому следует добавить, что, например, каток ДД90HF на высокой частоте (67 Гц) с амплитудой 0,39 мм становится излишне динамичным (см. рис. 7). Подобная повышенная динамичность присуща также виброкаткам СС222 и СС232 фирмы Dynapac, что обусловлено высокой частотой (70 Гц) у обоих образцов, излишним ускорением (6g/8,2g) колебаний вальца у СС222, малым отношением Qпр/Qкол (1,62) у СС232.

Обращает на себя внимание также неизменность у каждого катка и своеобразный «разнобой» среди всех представленных образцов значений статического контактного давления pkc – от 1,65 (НД75) до 2,13 кгс/кв. см (СС432). Чтобы почувствовать различия в этих значениях достаточно перевести их в общий вес каждого из этих катков – у НД75 – 7,6 т (pkc = 1,65 кгс/см2) и 11,1 т (2,13 кгс/см2), а у СС432 – 8,1 т (1,65 кгс/см2) и 11,9 т (2,13 кгс/см2). А ведь с такими весовыми нагрузками и контактными давлениями каток за пару первых проходов начинает первичное силовое «знакомство» с уплотняемым материалом, его состоянием и деформативной реакцией.

Естественно, чем выше нагрузка катка, тем плотнее и прочнее должен быть материал. У катка с небольшим pkc (НД75) есть возможность бездефектно начать укатку более горячей и пластичной смеси, уложенной в покрытие более тонким слоем и с незначительной начальной плотностью. У СС432 такой возможности нет, но зато он способен более продуктивно начать свою работу на более прочных смесях, укладываемых в покрытие более толстыми слоями и с более высокой плотностью после укладчика.

Если бы НД75 можно было дополнительно догружать сменяемых балластом так, чтобы повысился его pkc, к примеру, до 2,0 кгс/кв. см, а СС 432, наоборот, разгружать с помощью сменного балласта для создания pkc = 1,60–1,65 кгс/кв. см, тогда оба катка стали бы пригодны для эффективной укатки асфальтобетонной смеси в обоих указанных случаях. Это позволило бы функциональные достоинства каждого из них соединить в одном образце виброкатка, исключив одновременно их недостатки.

Иначе, у современных виброкатков есть большой минус – они лишены возможности варьировать свой рабочий вес в большую или меньшую сторону путем балластировки, как это делается на многих катках статического типа. А это как раз тот первый способ регулирования общего силового воздействия виброкатка, который до сих пор не задействован и который в комбинации с уже освоенным и широко используемым вторым способом (варьирование Po) может значительно поднять его эффективность, придав ему больше «ума» и универсальности.

Расчеты показывают, что, снабдив конструкцию НД75 возможностью догружать балластом с 7,6 до 8,8–9,0 т, а затем до 10,2–10,5 т и несколько при этом подкорректировав уже удачные параметры вибрации в нужном направлении, можно в одной его конструкции получить сразу как бы три катка с достаточно приемлемыми и обоснованными параметрами Ro и pkd, пригодными для высококачественного уплотнения разных типов асфальтобетонных смесей тонкими, средними и толстыми слоями с различной стартовой (после укладчика) ее плотностью. Дорожникам виброкаток «3 в 1» крайне нужен.

Вообще при создании новых образцов или при оценке существующих виброкатков для уплотнения асфальтобетонных смесей полезно следовать нескольким основным выводам и принципам:

  • в работе за укладчиком наиболее выгодными с точки зрения производительности и стоимости являются виброкатки с вальцами (ширина х диаметр) 1680х(1200…1300) и 1950х(1300…1400) мм;
  • виброкаток должен иметь показатели уплотняющей способности pkc и pkd, соответствующие типу смеси, толщине слоя, а также начальному (после укладчика) и заключительному (конец укатки) ее состоянию по плотности и температуре; спрогнозировать ход изменения свойств материала по мере роста плотности и снижения температуры можно по результатам лабораторных опытов с измерением прочностных и деформативных свойств материала при тех скоростях нагружения, которые характерны для реальных катков;
  • на виброкатке должны регулироваться общее силовое воздействие вальца и его контактное давление сообразно предыдущему пункту, причем сам способ регулирования должен быть комбинированным, т. е. как за счет статического веса, так и за счет центробежной силы вибровозбудителя с учетом влияния отношения веса пригруза к весу колеблющегося вальца; для асфальтобетонной технологии целесообразны не менее 3–4 ступеней регулировки, способные охватить основные разновидности работ по уплотнению;
  • назначение одной и той же величины центробежной силы, но при разных сочетаниях веса вальца, амплитуды и частоты его колебаний, влечет за собой неадекватные последствия для результатов уплотнения и, в первую очередь, по толщине слоя; амплитуда не должна превышать сотую часть толщины слоя, а частоте следует расти с уменьшением его толщины и наоборот; ускорение колебаний вибровальца целесообразно задавать для тонких слоев в пределах (2,5…3,5)g, средних (3,5…4,5)g, толстых – (4,5…5,5)g;
  • на виброкатке крайне желательна автоматическая система отключения вибрации или снижающая ее частоту для исключения силовой перегрузки смеси за счет возрастания реальной амплитуды колебаний вальца, особенно в конце процесса укатки; не лишними или даже очень полезными могут быть также измеритель амплитуды реальных колебаний вальца, спидометр для контроля и регулирования рабочей скорости катка и система подогрева смачивающей вальцы воды теплом выхлопных газов двигателя.

Заключение. Приведенные данные и результаты анализов показывают, что дорожные катки для уплотнения асфальтобетонных смесей, в том числе наиболее прогрессивные вибрационные еще не в достаточной мере соответствуют потребностям дорожной практики. Но у них есть потенциальные возможности и пути для функционального и технологического совершенствования, и в первую очередь за счет «умного» регулирования уплотняющих силовых воздействий и создания более универсальных образцов, например, по схеме «3 в 1».

Каким бы красивым или неказистым, удобным или неудобным, большим или маленьким, с кабиной или без, сделанным в той или иной фирме (стране) ни был статический или вибрационный каток, он должен исправно, качественно и эффективно выполнять основную свою функцию – уплотнять дорожный материал. Это главное.




Опубликовано: 11.04.05
Версия для печати
Рубрика: Дорожная техника
Автор: Костельов М. П.  
Источник: Дорожная техника (Все статьи..)