CC BY
114
УДК 625.7/8
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УСТРОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ В НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ
ПОГОДНЫХ УСЛОВИЯХ
Н.С. Аринушкина, доцент, к. т.н., ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрены способы устройства асфальтобетонных покрытий при неблагоприятных погодных условиях. Применение новых машин и механизмов, а также изменение технологических режимов укладки и уплотнения позволило бы значительно расширить ремонтный сезон, более рационально использовать рабочую силу и механизмы, круглогодично содержать проезжую часть автомобильных дорог в хорошем состоянии.
Ключевые слова: асфальтобетонное покрытие, капитальный ремонт, поверхностная сушка и нагрев основания, инфракрасные газовые горелки, рабочая скорость укладчика, уплотнение, производительность катка.
Введение
Нормативами дорожной отрасли разрешено устраивать асфальтобетонные покрытия только при положительных температурах воздуха (не ниже +10°С осенью и +5°С весной) с наступлением сухой погоды [1], хотя порой может возникать потребность в проведении срочного внепланового или аварийного ремонта практически в любое время года и при любых погодных условиях.
Цель и постановка задачи
Эта проблема особую актуальность приобретает при неблагоприятных погодных условиях, так как покрытия преимущественно разрушаются в осенне-весенний период. Начатые асфальтобетонные работы при +5...+6 °С могут продолжаться до своего завершения при понижении температуры на 3-4 °С, да еще с усилением ветра и выпадением осадков в виде дождя или мокрого снега, т. е. за пределами разрешенных температурных и погодных ограничений. На территории Украины в среднем продолжительность периода с неблагоприятными погодными условиями колеблется в пределах 5-7 месяцев. Выполнение работ по ремонту покрытий в эти дни (полностью или частично) позволило бы значительно расширить ремонтный сезон, более рационально использовать рабочую силу и механизмы, круглогодично содержать проезжую часть автомобильных дорог в хорошем состоянии.
Повышение качества укладки асфальтобетонной смеси
Наиболее сложными и ответственными в таких условиях являются две операции - укладка смеси
в покрытие и ее уплотнение. Технология выполнения этих операций не может быть такой же, как, например, при + 25°С или + 10°С. Связано это с довольно быстрым охлаждением слоя смеси после укладки в покрытие и невозможностью по этой причине качественно его уплотнить.
Специально проводившиеся в России и за рубежом исследования показали, что на характер и скорость остывания, а соответственно, и на время от момента появления смеси в покрытии (как правило, при 130-140°С после укладчика) и до момента завершения уплотнения (при температурах 60-70°С) влияют в основном два фактора - толщина слоя и погода (температура воздуха, ветер).
Таким образом, по результатам различных исследований, практических экспериментов и накопленного опыта можно выделить два направления по решению проблемы устройства качественных асфальтобетонных покрытий при пониженных или даже отрицательных температурах воздуха [2].
Повышения времени остывания смеси можно добиться:
1) за счет раздельной, но одновременной укладки толстого (нижнего) и тонкого (верхнего) слоев покрытия для совместного их уплотнения;
2) за счет использования поверх уложенного горячего слоя временного (на период укатки) теплоизоляционного укрытия, через которое и ведется уплотнение смеси катками;
3) за счет дополнительной поверхностной сушки и нагрева основания и быстро остывающего слоя смеси в покрытии специальными нагревательными машинами с инфракрасными газовыми горелками.
Для этой цели немецкая подрядная фирма «Кирх-нер» (Kirchner) вместе с Техническим институтом г. Эрфурта несколько усовершенствовала технологию укладки так называемого «компакт-асфальта» (рис. 1) за счет применения новой конструкции асфальтоукладчика, с дополнительным укладочным модулем, способным вести одновременную укладку двух разных по толщине слоев и из двух разных типов смеси, но уплотняемых катками совместно.
б
Рис. 1. Устройство асфальтобетонного покрытия: а - традиционным способом; б - из компакт-асфальта
Также целесообразно в состав отряда машин по устройству покрытий из горячих асфальтобетонных смесей в плохих погодных условиях дополнительно включать специальную нагревательную машину с газовыми горелками инфракрасного излучения [2]. Она используется для удаления с поверхности основания тонких слоев воды в виде остатков влаги, снега и льда (после механической чистки дорожными щетками), подогрева основания до 20-30 °С непосредственно перед укладчиком (рис. 2, а) или для повторного нагрева поверхности уплотняемого слоя покрытия, чрезмерно остывшего для работы катков (рис. 2, б).
Рис. 2. Схемы нагрева основания при устройстве покрытия (а) и дополнительного подогрева уложенного слоя смеси в процессе его укатки (б): 1 - автомобиль-самосвал; 2 - асфальтоукладчик; 3 - каток; 4 - тепловая машина; 5 - каток на пневматических шинах
Исследования, проведенные с участием тепловой машины 4256 украинского производства (г. Киев),
подтвердили эффективность и возможность практического применения такой технологии работ. Кроме этого, в условиях быстрой потери слоем требуемой для уплотнения температуры бывает целесообразно ускорить сам процесс укладки слоя и его укатки.
Рабочая скорость укладчика при низких температурах воздуха должна быть подобрана так, чтобы в момент начала работы катков температура слоя не сильно отличалась (не более чем на 10-15 °С) в начальной и конечной зонах захватки. В противном случае появление катка в одной зоне может оказаться запоздалым, а в другой - преждевременным с точки зрения качества уплотнения.
Сама же укатка смеси тоже должна выполняться ускоренно, а точнее, более производительно. Поэтому помимо грамотного подбора типов и размеров катков в соответствии с их уплотняющей способностью, оцениваемой силовым статическим или динамическим воздействием на смесь, необходимо определять показатели и параметры работы катка, за счет которых возможно заметное повышение его производительности.
В соответствии с известной аналитической зависимостью между параметрами катка и его часовой производительностью (Пч)
Пч =
1000(Вк -a)VКи
, т2/ч,
(1)
где Вк - ширина уплотнения или ширина вальцов у тандемных катков, м; а - среднее реальное перекрытие соседних полос работы катка, м; V -средняя рабочая скорость катка, км/ч; Ки - коэффициент использования катка в работе в течение часа (общепринято, что из 60 мин каток работает 50 мин, т.е. Ки ~ 0,83; п - количество проходов катка по одному следу.
Такими параметрами являются ширина уплотнения, его рабочая скорость и количество проходов. Росту производительности катка способствует увеличение значений двух первых параметров и снижение третьего.
Однако в соответствии с другой зависимостью
Вукл -а Вк -а
В Вукл -а
Вк - а = —-------------------
(2)
(3)
где / = 1, 2, 3, 4... - количество продольных полос работы катка на ширине полосы укладчика (чаще всего I = 2-3); Вукл - ширина полосы покрытия, устраиваемой укладчиком, после подстановки
а
n
которой в (1) выражение часовой производитель- кой» для ускорения укатки асфальтобетонных
ности катка приобретает другой и более общий вид покрытий в плохих погодно-климатических усло-
виях, за исключением мостов и путепроводов.
П Ю00(В -а)Гк К 2, Пч =-------- ---------, т /ч.
(4)
Из (4) следует, что производительность укатки определяется не только параметрами самого катка, но и шириной полосы покрытия, которую укладывает асфальтоукладчик. Более того, довольно заметно на производительности сказывается реальное значение величины покрытия полос катка «а». Ее принято считать оптимальной, если она назначена или получается в пределах 15-25 см.
В действительности же на ее величину влияет соотношение Вукл и Вк по (2), и поэтому «а» может быть и 15, и 30, и 80 см, а в отдельных случаях и более 100 см.
Общеизвестно, да и зависимость (1) показывает, что катки с широкими вальцами всегда более производительны. Однако сравнение между собой трех разных катков с шириной вальцов 1450, 1680 и 2140 мм на тех же полосах укладки и режимах уплотнения дает парадоксальные результаты. В частности на уплотнении полос покрытия 3,5; 3,75 и 4,0 м каток с вальцами 1450 мм превосходит по производительности (на 8-10%) каток с вальцами 1680 мм. А на укатке полос 3,0 и 4,5 м наоборот -каток с вальцами 1680 мм оказывается более производительным (в среднем на 24%), чем каток с более широкими вальцами (2140 мм).
Другими словами, для каждого катка с конкретной шириной его вальцов (уплотнения) существует выгодная (наибольшая производительность) и не очень выгодная (производительность меньше) ширина полосы укладки покрытия.
Таким образом, задача повышения производительности и качества уплотнения может решатся не путем подбора крупных или увеличения количества обычных катков, а за счет уменьшения ширины укладки покрытия до оптимального значения в соответствии с шириной вальцов используемых моделей катков. Это позволит уплотнить саму смесь и продольные швы в допустимое время и достаточно качественно.
По ударно-вибрационно-статической или комбинированной технологии катки обязаны сделать 12-16 или в среднем 14 проходов вместо 20-24 (в среднем 22) статическими катками (рис. 3).
Только за счет меньшего количества проходов производительность комбинированной технологии повышается на 45-50%. Поэтому она может оказаться своеобразной «палочкой-выручалоч-
100
98
95
90
В5 г'"' Г г^"
и количество проходов кагка
Рис. 3. Результаты уплотнения слоя асфальтобетона (4 см) катками: 1 - вибрационный тандем, 10 т; 2 - пневмоколесный, 12 т; 3 -гладковальцовый статический, 10 т
Еще более подходящей и удачной на дорогах будет эта комбинированная технология при замене обычного укладчика (коэффициент уплотнения не более 0,92-0,93) в отряде машин на укладчик с двойным трамбующим брусом или иным рабочим органом, обеспечивающим степень уплотнения (до 0,96-0,98). Это позволит выполнить укладку одним статическим катком тяжелого типа всего за 6-8 проходов.
Выводы
Суммируя изложенное по устройству асфальтобетонных покрытий в неблагоприятных погодноклиматических условиях, можно сделать вывод, что в современных условиях есть реальная возможность расширить строительный сезон при устройстве асфальтобетонных покрытий, но следует акцентировать внимание на поиске организационных и технологических решений обеспечения надлежащего качества асфальтобетонных работ и объектов.
Литература
1. ДБН В.2.3-4-2000. Споруди транспорту. Авто-
мобшьт дороги. - К.: Держбуд Украни, 2000. - 117 с.
2. Костельов М. П. Устройство асфальтобетонных
покрытий в неблагоприятных погодных условиях // Дорожная Техника 2002л Каталог-справочник. - М., 2002.
Рецензент: В.В. Филиппов, профессор, д.т.н.. ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 16 января 2005 г.
