Вследствие технологической специфики ремонтных работ и не всегда при этом благоприятных погодных условий качественно уплотнить в выбоинах и картах асфальтобетонную‚ особенно горячую‚ или иную битумосодержащую смесь зачастую бывает трудно и сложно‚ хотя от этого зависит срок службы выполняемого ремонта и эффективность затраченных средств.
По многочисленным измерениям‚ коэффициент уплотнения асфальтобетона в местах ямочного ремонта в большинстве случаев не превышает 0‚95–0‚96‚ а по строительным нормам и правилам в верхних слоях покрытий автомобильных дорог он должен быть не ниже 0‚99.
Практическая ликвидация такого отступления от норм плотности позволит повысить прочность материала‚ его устойчивость и продолжительность службы мест заделки выбоин. Для этого необходимо правильно подбирать уплотняющие средства и эффективно их использовать‚ соблюдая все технологические правила и рекомендации с учетом особенностей выполнения этой операции при ремонтных работах.
К сожалению‚ еще довольно часто российские дорожники‚ понимая в принципе важность и необходимость тщательного уплотнения ремонтного материала‚ используют на этой операции те средства‚ которыми располагают. Чаще всего это бывают крупные статические или вибрационные катки весом 6 тс и более‚ не совсем или совсем не подходящие для этой работы. Иногда для этих целей используются‚ наоборот‚ очень легкие ручные одновальцовые статические катки (до 20–50 кгс) самодельного изготовления.
От тех и других уплотняющего проку мало‚ а серьезного вреда может быть в избытке (в одном случае – недоуплотнение‚ в другом – разрушение слоя с образованием поверхностных трещин‚ сдвигов и других дефектов). Уж лучше на заделке небольших одиночных выбоин и ям вместо таких средств применить не менее простую‚ но более полезную и эффективную ручную трамбовку весом 10–20 кгс‚ как это иногда практикуют американские и другие дорожники (рис. 1).
Рис. 1.
Простейшая ручная трамбовка
американских дорожников
весом 9–10 кг
(фирма «Силмастер» США)
Можно также использовать небольшую по весу (50–60 кгс) и‚ главное‚ по удельному статическому давлению рабочей подошвы (не более 550–600 кгс/м2)‚ но более совершенную и производительную ручную вибротрамбовку (рис. 2).
Рис. 2.
Ручная вибротрамбовка
SL 1В (58 кгс)
фирмы Vibromax (Германия).
Наиболее целесообразны на ямочном ремонте небольших по площади (до 2–3 м2) дефектных мест самоходные виброплиты с ручным управлением весом 60–160 кгс‚ снабженные специальным оросителем (водоразбрызгивателем) подошвы рабочей плиты‚ и малогабаритные виброкатки весом около 1–3 т‚ пригодные для больших ремонтных площадей.
При подборе виброплит или виброкатков следует стремиться к тому‚ чтобы ширина вальца или плиты была‚ по возможности‚ меньше ширины ремонтируемого места. Иначе края существующего покрытия у выбоины или карты‚ по которым вынужденно должны перемещаться плита или вальцы‚ будут препятствовать необходимому деформированию и тщательному уплотнению материала‚ находящегося в выбоине или карте. Особенно когда материал вследствие уплотнения сравняется с поверхностью покрытия.
Как правило‚ на уплотнении асфальтобетонных или иных подобных смесей используются легкие виброплиты нереверсивного хода (для обратного хода их нужно вручную разворачивать) с одним круговым дебалансным вибровозбудителем‚ эксцентрично расположенным относительно средней части рабочей плиты‚ что и обеспечивает им самоходность (рис. 3).
Рис. 3.
Самоходная нереверсивная
виброплита VC15A (90 кгс)
фирмы Weber (Германия)
для уплотнения
асфальтобетонных смесей.
Однако при этом возникает неравномерность колебаний плиты по ее длине. Наибольшее значение амплитуды колебаний соответствует переднему ее краю (здесь расположен вибровозбудитель)‚ наименьшее – задней части плиты‚ что‚ впрочем‚ мало отражается на уплотняющей способности виброплиты в целом.
Современные легкие и средние нереверсивные виброплиты для уплотнения асфальтобетонных смесей обладают следующими средними показателями параметров:
- общий вес – 60–160 кгс;
- площадь контактной подошвы рабочей плиты – 1500–3500 см2;
- отношение рабочей длины подошвы плиты к ее ширине – 1‚0–1‚5;
- статическое давление подошвы плиты – 350–700 кгс/м2;
- амплитуда колебаний – 1–2 мм;
- частота колебаний – 100–80 Гц;
- мощность бензинового или дизельного двигателя – 3–6 л. с.
При подборе виброплиты для уплотнения асфальтобетонных смесей во время ремонта покрытий помимо соответствия размеров ее рабочей подошвы размерам заделываемой выбоины‚ ямы или карты необходимо также по техническим данным оценить ее уплотняющую способность‚ которая определяется двумя показателями – удельным статическим давлением рабочей подошвы и динамичностью вибрационного воздействия на смесь. Критерием динамичности воздействия виброплиты может служить отношение центробежной или возмущающей силы к силе общего ее веса.
У большинства нереверсивных и реверсивных виброплит‚ выпускаемых множеством фирм и стран‚ статическое давление подошвы варьируется от 350–400 до 800–1000 кгс/м2 и более‚ а отношение возмущающей силы к силе веса изменяется в среднем в пределах 8–20.
Оба эти показателя обязательно следует увязывать с типом уплотняемой смеси и с толщиной ее слоя. Чем тоньше слой и чем пластичнее смесь‚ тем меньше должно быть статическое давление подошвы и ниже отношение возмущающей силы к силе веса. И наоборот‚ с ростом толщины слоя и с повышением содержания щебня в смеси и вязкости битума эти показатели должны возрастать.
Практически‚ для уплотнения слоев толщиной не более 4–5 см следует применять виброплиты с удельным давлением 350–500 кгс/м2 и отношением возмущающей силы к силе веса в пределах 9–12‚ а на слоях 6–10 см‚ 500–700 кгс/м2 и около– 12–15 соответственно. Меньшие значения указанных параметров целесообразны на пластичных песчаных и мелкозернистых малощебенистых смесях‚ а большие – на более жестких щебенистых.
Обязательным условием нормальной работы виброплиты на асфальтобетонных смесях должно быть наличие системы смачивания поверхности уплотнения материала в ее передней части. Это исключит налипание смеси на подошву плиты. Сейчас помимо зарубежных образцов виброплит можно приобрести и их российские аналоги: ОУ-60 и ОУ-80 (Волгодонск)‚ ДУ-90 (Рыбинск)‚ ВП-3 (Саратов)‚ УВ-100 (Пермь) и ВУ-1500 (Москва).
Тяжелые‚ как правило‚ реверсивные виброплиты‚ имеющие больший вес‚ более высокую амплитуду колебаний (2–3 мм при частоте 40–80 Гц) и‚ главное‚ большее статическое давление (600–2000 кгс/м2)‚ используются в основном на уплотнении слоев и отсыпок из песка и щебня. На асфальтобетонной смеси применять их не следует‚ так как возможно ее разрушение.
Не менее полезными и эффективными для уплотнения асфальтобетона на ремонте покрытий являются малогабаритные виброкатки‚ которые конструктивно могут быть одновальцовыми и двухвальцовыми (спаренные вальцы с синхронным вращением в них вибраторов‚ с ручным управлением пешим‚ а иногда и едущим оператором (рис. 4)‚ или обычными тандемными с оператором на катке (рис. 5).
Рис. 4.
Виброкаток BW76SL (1225 кгс)
фирмы Bomag (Германия)
со спаренными вальцами и прицепной тележкой
для оператора
(изготовлен
югославской фирмой Riko)
Такие катки наряду с трамбовками и виброплитами широко используются во всем мире. В России до недавнего времени выпускался всего один так называемый тротуарный виброкаток ДУ-54А тандемного типа (1‚5 тс‚ калининградский завод KADOMA)‚ пригодный для ямочного ремонта покрытий. Теперь пока немногочисленные ряды малогабаритных виброкатков‚ состоящие из этой устаревшей модели и приобретаемых у зарубежных фирм более совершенных образцов‚ могут пополниться новыми подобными виброкатками‚ выпуск которых освоен брянским объединением СММ (ДУ-95 со спаренными вальцами)‚ рязанской САСТой (тандемные СА202‚ СА222‚ СА252) и одним из заводов Подмосковья (тандемный ДУ-2000).
Рис. 5.
Малогабаритный
тандемный виброкаток
Sprint 20 (2150 кгс)
фирмы Protec (Германия).
Правильный подбор вибрационного катка для ямочного ремонта покрытий должен учитывать ряд важных моментов и обстоятельств. В частности‚ асфальтобетонная или иная битумосодержащая смесь при выполнении ямочного ремонта так же‚ как и при устройстве пешеходных и велосипедных дорожек и небольших площадок‚ раскладывается‚ как правило‚ вручную или малым асфальтоукладчиком без предварительного уплотнения трамбующим брусом. Смесь имеет более низкую начальную плотность (коэффициент уплотнения не более 0‚75–0‚80)‚ чем при устройстве покрытий на дорогах большими асфальтоукладчиками.
Поэтому на начальной стадии уплотнения малогабаритный виброкаток должен обладать меньшим статическим и динамическим силовым воздействием на смесь‚ чем большой каток за укладчиком на дороге. В противном случае‚ возможно появление дефектов на поверхности укатки (трещины‚ сдвиги‚ прорези) или смесь необходимо будет чрезмерно охлаждать‚ а это приведет к потере качества уплотнения.
При заделке выбоин чаще всего используются более технологичные мелкозернистые или даже песчаные смеси‚ укладываемые слоями не более 4–6 см. Для их уплотнения также нужны менее интенсивные нагрузки‚ чем для крупнозернистых и многощебенистых жестких смесей‚ особенно если они укладываются более толстыми слоями (6–10 см).
Все это обусловило целесообразность и необходимость иметь на малогабаритном виброкатке помимо статического еще всего один вибродинамический режим уплотнения‚ да и тот более слабый‚ чем у крупных виброкатков. Последние‚ в большинстве своем‚ наряду со статическим обладают также двумя-тремя‚ а на последних новых моделях – даже большим количеством вибродинамических воздействий.
Следует заметить‚ что величина или интенсивность вибродинамического уплотняющего воздействия виброкатка зависит от веса колеблющегося вальца и рамы (пригруза)‚ размеров вальца (ширина‚ диаметр)‚ амплитуды и частоты его колебаний‚ жесткости амортизаторов и других факторов. Зависит она и от жесткости (деформативной реакции) уплотняемого материала‚ а последняя‚ в свою очередь‚ определяется типом асфальтобетонной смеси (мягкая песчаная‚ жесткая и прочная щебенистая)‚ ее состоянием (температура‚ плотность) и толщиной слоя (варьируется от 3–4 до 8–10‚ а иногда до 15–18 см). Очень большое влияние оказывают температура и плотность смеси‚ которые‚ к сожалению‚ в процессе уплотнения все время и быстро изменяются‚ затрудняя и усложняя сам технологический процесс эффективного выполнения этой важной операции. Прочность смеси по этой причине может возрастать в 3–4 раза‚ а модуль деформации – до 5–8 раз.
Не рекомендуется подбирать статические и вибрационные катки и оценивать их уплотняющую способность по общему весу или линейному давлению‚ так как возможны технологические и практические ошибки‚ особенно в случаях с виброкатками. Прежний опыт такого подбора и оценки не оправдал себя.
Правильнее и продуктивнее делать это можно по тем контактным давлениям сжатия на смесь‚ которые возникают под вальцом статического или динамического (вибрационного) катка и которые обеспечивают уплотняющее деформирование смеси. Их можно определять по достаточно простым формулам:
а) при статическом воздействии вальца
(1)б) при динамическом уплотнении смеси
(2)
(3)где Qв, Ro – сила статического и динамического воздействия вальца‚ кгс;
B, D – ширина и диаметр вальца‚ см;
Po – возмущающая сила виброкатка‚ кгс;
A∞, Ao – номинальная и реальная амплитуда колебаний вальца; при фактическом а = 1‚1ё2‚5 реальная динамическая сила Ro @ (0.7ё1.6)Po‚ т. е. в процессе укатки смеси эта сила непрерывно растет;
Eo, Eод – модуль деформации асфальтобетонной смеси при ее уплотнении статическим (время действия нагрузки на смесь около 0‚05–0‚06 с) и динамическим (0‚01–0‚02 с) катками‚ кгс/см2;
h – толщина уплотняемого слоя смеси‚ см;
Pк, Pкд – конструктивный показатель уплотняющей способности (эффективности) катка или его функциональное «удостоверение личности»‚ кгс/см2.
Из формул (1) и (2) следует‚ что на контактные давления под вальцом катка оказывают влияние два независящих друг от друга обобщенных фактора (показателя)‚ один из которых связан только с конструктивными параметрами воздействующего вальца (вес или сила удара‚ размеры).
(4)А другой учитывает только состояние смеси (плотность‚ температура) и толщину ее слоя через отношение
(5)‚характеризующее деформативную реакцию (податливость‚ жесткость) материала.
Если все имеющиеся катки поставить в одинаковые условия выполнения операции уплотнения (одинаковая смесь по типу‚ температуре‚ плотности и толщине слоя‚ т. е. Ео= const и h = const)‚ то их различие будет определяться только конструктивными параметрами‚ и выражаться оно будет соответствующими значениями показателей рк и ркд‚ по которым лучше всего и определять или оценивать их уплотняющую способность. Если положить Ео= 1 кгс/см2 и h = 1 см‚ то σк= рк и σкд= ркд‚ т. е. реконструктивный показатель уплотняющей способности катка есть его контактное давление при уплотнении слоя смеси толщиной 1 см с модулем деформации 1 кгс/см2.
По значениям рк и ркд можно вести подбор наиболее эффективных типов и моделей катков. Однако при этом не следует упускать из виду‚ что уплотняющая эффективность катка определяется не малым или большим значением σк‚ σкд‚ рк и ркд‚ а соответствием этих величин изменяющимся прочностным и деформативным свойствам асфальтобетонной смеси на любом из этапов ее уплотнения. Поэтому на современных моделях катков и предусматривается регулирование Qв (за счет балласта) и Rо (за счет амплитуды и частоты колебаний вальца‚ т. е. за счет возмущающей силы Ро).
Для уже упомянутых мелкозернистых и песчаных асфальтобетонных смесей‚ используемых как на строительстве‚ так и на ямочном ремонте покрытий и имеющих различный начальный коэффициент уплотнения и толщину слоя в пределах 4–6 см‚ значение статического рк и динамического ркд на начальной стадии их укатки должны быть не выше пределов‚ указанных в таблице‚ что обеспечит соблюдение при выполнении этой операции основополагающего принципа медицины – «не навреди».
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Если при ямочном ремонте такая смесь раскладывается вручную (коэффициент уплотнения не более 0‚75)‚ то при температуре смеси около 110–130°C (средняя 120°C) начинать укатку должен каток в статическом режиме с рк= 1‚10–1‚20 кгс/см2‚ а основное уплотнение (80–100°C) он должен выполнять в вибрационном режиме с показателем ркд ≤ 2‚00–2‚20 кгс/см2. При более низких температурах смеси эти значения должны быть повышены.
Анализ параметров девяноста четырех моделей малых (вес 1‚0–3‚0 т) и крупных (вес 6–15 т) виброкатков двенадцати зарубежных фирм и российских заводов показал‚ что у малых моделей‚ используемых главным образом на вспомогательных работах‚ в т. ч. на ямочном ремонте‚ статический показатель рк= 1‚05ё1‚39 кгс/см2 (средневзвешенное значение равно 1‚20–1‚25 кгс/см2)‚ а динамический ркд= 1‚65–2‚31 кгс/см2 (среднее 1‚90–2‚0 кгс/см2). У крупных катков‚ работающих на дороге за асфальтоукладчиками‚ эти показатели выше: рк= 1‚66–1‚93 кгс/см2 (среднее 1‚75–1‚80 кгс/см2)‚ при слабой вибрации ркд1= 1‚63–2‚66 кгс/см2 (среднее 2‚10–2‚15 кгс/см2) и при сильной вибрации ркд2= 2‚22–3‚30 кгс/см2 (среднее 2‚70–2‚80 кгс/см2). При сильной вибрации повышенные значения ркд используют при уплотнении более толстых слоев грунта и щебня‚ но не асфальтобетона.
Малогабаритные тандемные виброкатки в большинстве своем имеют следующие пределы изменения функционально-технологических параметров:
- общий вес – 1000–3000 кгс;
- ширина вальца – 750–1000 мм;
- диаметр вальца – 550–700 мм;
- амплитуда колебаний – 0‚4–0‚6 мм;
- частота колебаний – 50–60 Гц.
Следует обратить внимание на особенности виброкатков со спаренными вальцами. Большинство из них имеет вес в пределах 500–1000 кгс‚ ширину – 600–1000 мм и диаметр вальцов – 400–600 мм. Их уплотняющая способность в статике довольно низкая (рк=0‚80–1 кгс/см2) и не превосходит значений для начального состояния смеси‚ вручную уложенной в выбоину или карту‚ а вот их воздействие при включении вибрации в соответствии с принципом работы такого катка во многих случаях оказывается чрезмерным (ркд до 2‚50–2‚70 кгс/см2)‚ превышающим максимально допустимый уровень (ркд не более 2‚0–2‚20 кгс/см2)‚ т. е. не всякий спаренный виброкаток будет хорош на асфальтобетоне.
Уплотнение асфальтобетонной горячей смеси должно производиться с учетом более быстрого ее охлаждения из-за небольшой ее массы в выбоине и‚ как правило‚ менее благоприятных погодных условий весной‚ когда и выполняются основные объемы ямочного ремонта покрытий.
Начинать уплотнение смеси рекомендуется при возможно более высокой ее температуре‚ но не ниже 115–120°C‚ а завершать – при температуре не ниже 60°C.
Виброплита‚ перемещающаяся со скоростью до 20–25 м/мин‚ производит необходимое уплотнение за 2–4 прохода по одному следу. Малогабаритный виброкаток‚ имеющий возможность двигаться с бесступенчато регулируемой скоростью в пределах 0–6 км/час‚ должен с самого начала на скорости 4–5 км/час сделать 2–4 прохода по одному следу без вибрации. Затем на скорости 2–3 км/час с включенным вибратором ему необходимо совершить 4 прохода‚ если у катка два вибрационных вальца‚ или 6–8 проходов‚ если один вибровалец.
Завершается уплотнение 2–4 проходами катка без вибрации на той же скорости 2–3 км/час. Увеличивать количество проходов с включенным вибратором не рекомендуется‚ так как это может вызвать разуплотнение или даже разрушение смеси. Понижение числа проходов не обеспечит требуемой плотности смеси.
Автор: Костельов М. П.
Источник: Дорожная техника
