Расчет технологических параметров укладки и уплотнения слоев асфальтобетонных покрытий при неблагоприятных погодных условиях

9.1 Технологию устройства асфальтобетонных покрытий при пониженной температуре воздуха рекомендуется выбирать таким образом, чтобы обеспечить эффективное и качественное уплотнение дорожного покрытия и получить требуемые физико-механические свойства асфальтобетона.

9.2 Общую длину захватки при устройстве асфальтобетонных покрытий в условиях пониженной температуры воздуха рекомендуется определять на основании производительности АБЗ и скорости асфальтоукладчика          (с учетом ширины и толщины укладываемого слоя).

9.3 Рекомендуется определить температуру выпуска смеси на АБЗ, температуру начала и окончания ее уплотнения, в том числе с учетом специальных добавок, на основании лабораторных данных.

9.4 Определяется  время доставки смеси, с учетом ее остывания в кузове автомобиля-самосвала при транспортировании (табл. 2 и табл.3).

9.5 Скорость асфальтоукладчика V _у зависит от количества асфальтобетонной смеси поступающей к нему с АБЗ, т.е. от часовой производительности АБЗ.

Скорость асфальтоукладчика может быть определена по формуле

(1)

где:

- P – производительность АБЗ, т/ч;

- В – ширина укладываемого слоя, м;

- h – толщина укладываемого слоя в плотном теле, м;

- γ – плотность асфальтобетонной смеси т/м³.

9.6 Общую длину захватки L_общ работы всего отряда машин определяют по формуле

                    L_общ= V _у t _об,               (2)

где:

- V _у - скорость асфальтоукладчика, м/мин;

- t _об - время остывания смеси от начала ее укладки до момента окончания  уплотнения.

 Рекомендуемые температуры укатки асфальтобетонной смеси в начале и конце уплотнения, приведены в табл. 5. 

Время уплотнения слоя покрытия из асфальтобетонных, полимерасфальтобетонных,  щебеночно-мастичных, полимерщебеночно-мастичных смесей, определяют по номограмме рис. 9 или табл. 7.

1

Тсм=120 °С

130

140

150

160

170

2

3

14

10

8

6

4

2

V =0 м/с

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Технологическое время, мин.

-10 -8 -6 -4 -2     0 2 4 6 8 10

Температура воздуха °С

Рисунок 9 – Номограмма по определению максимально допустимого времени процесса уплотнения слоя асфальтобетонной смеси: v - скорость ветра; H - толщина покрытия; Т_см - температура слоя асфальтобетонной смеси после раскладки; 1 – «холодное» цементобетонное основание; 2 – «нейтральное» - асфальтобетонное или дискретное (щебеночное, гравийное и т.п.) основание; 3 – «теплое» - с использованием пористых материалов основание

Таблица 7

Температура воздуха, °С	Минимальная толщина слоя покрытия, см	Подготовка основания	Время укатки слоя покрытия, мин, при скорости ветра, м/с
			до 5	6-10	11-15
5	4-5	Без нагрева	22-30	20-26	16-22
		С нагревом	31-36	27-31	23-27
5 ÷ 0	5-6	Без нагрева	27-34	23-30	20-25
		С нагревом	36-40	31-35	26-29
0 ÷ -5	6-7	С нагревом	40-46	35-40	29-33
-5 ÷ -10	7-8	С нагревом	45-51	40-44	32-36

 

9.7 Общая длина захватки L_общ складывается из длины рабочих захваток уплотняемых легким (L_л), средним (L_с) или тяжелым (L_т) катками, а также длины участка (l_у) проходимого асфальтоукладчиком от момента начала укладки смеси в покрытие до начала уплотнения катком.

Длина захватки каждого катка содержит целое число (α, β, γ = 1, 2, 3, 4 …n) участков покрытия l_у.

 С учетом степени предварительного уплотнения асфальтобетонной смеси асфальтоукладчиком применяются различные типы катков и расчетные схемы их работы, а также назначается общая длина захватки L_общ (рис. 10).

9.8 Длину захватки каждого катка рекомендуется определять по формуле

L_{к = ,}                                                                                              (3)

где:

- v _к - средняя скорость перемещения катка (с учетом реверса), м/с;     

- t_к –время работы катка на захватке, отводимое по условию остывания слоя асфальтобетонной смеси, с;  

- n_к - требуемое количество проходов катка по одному следу;

 - в _к–число полос уплотняемое катком (целое число полос).

         в_{к = ,}                                                                                                                             (4)

 где:

- в_y - ширина укладки смеси асфальтоукладчиком, м;

-  в_н - ширина уплотнения смеси катком, м;

-  а - ширина перекрытия соседних уплотняемых катком полос, м; а = 0,1 ÷ 0,3 м.

 

65-600С

125-120 0С

140 0С

Готовое покрытие

Тяжелый каток

Асфальтоукладчик

Легкий каток

Средний вибрационный        каток

105-100 0С

а)

Lс = 15…18 м

Lл = 12…15 м

Lт = 25…28 м

105-100 0С

140 0С

Средний вибрационный        каток

Тяжелый каток

80-70 0С

б)

Lс = 15…18 м

125-120 0С

140 0С

Тяжелый каток

в)

Рисунок 10 – Технологические схемы и укладки и минимальные температуры уплотнения плотных и высокоплотных асфальтобетонных смесей: а – асфальтоукладчик с трамбующим брусом, предварительный коэффициент уплотнения асфальтобетонного слоя - 0,9; б – асфальтоукладчик с двойным трамбующим брусом, предварительный коэффициент уплотнения асфальтобетонного слоя - 0,94-0,96, в – асфальтоукладчик с трамбующим брусом и двумя прессующими планками, предварительный коэффициент уплотнения асфальтобетонного слоя - 0,96-0,98;lу- длина полосы покрытия укладываемой асфальтоукладчиком от момента начала укладки смеси до начала ее уплотнения катком; Lл- длина захватки легкого катка; Lс - длина захватки среднего катка;Lт - длина захватки тяжелого катка.

Готовое покрытие

Готовое покрытие

85-80 0С

125-120 0С

80-70 0С

Lт = 25…28 м

Lт = 25…28 м

Lобщ = lу+Lл+Lс+Lт

lу

2lу

Lобщ = lу+Lс+Lт

Lобщ = lу+ Lт

lу=10…15мlу=10…15м

3lу

lу=10…15мlу=10…15м

lу=10…15мlу=10…15м

Асфальтоукладчик

Асфальтоукладчик

 

По формулам (3) и (4) можно определить среднюю скорость работы катка, а также число проходов катка по одному следу. Другие входящие в формулу параметры известны или обоснованно назначены. Исходя из реальных характеристик катка и технологии уплотнения вносят необходимые поправки в расчет и технологию.

9.9 Необходимое количество катков рекомендуется рассчитывать  из условия, что каждый каток успевает сделать минимум 4 прохода по одному следу. Это зависит от ширины укладываемой полосы и производительности катка. На каждой захватке в зависимости ширины укладки могут работать параллельно 1, 2 или 3 катка одного типоразмера. Как правило, в створе шириной 3,5-5 метров эффективно работает 1 каток, при ширине 5 и более метров (до 8 м) рекомендуется применять два катка работающих параллельно, от 8 до 12 метров – 3 катка и т.д.

9.10 По условию разгона и торможения длину рабочей захватки легкого, среднего или тяжелого катков рекомендуется принимать не менее 4-5 длин катка. Обычно отечественные и зарубежные катки имеют длину от 3,5 до 7 м, поэтому захватку для легкого катка следует назначать более 12 м, для среднего – более 18 м и тяжелого катка – более 25 м. Таким образом, минимальную общую длину захватки всего отряда машин рекомендуется принимать не менее 70-75 м для работы легкого, среднего и тяжелого катков (рис. 10,а),  60-65 м для работы среднего и тяжелого катков (рис. 10,б), 40-45 м для работы тяжелого катка (рис. 10,в).

9.11 Общую длину захватки рекомендуется разбивать на отдельные захватки для работы каждой машины.

Общая длина захватки для схем, представленных на рис. 10, определяется по формулам:

- для работы легкого, среднего и тяжелого катков (рис. 10,а),

L_общ= l_у + L_л+L_c + L_т = l _у (1+ α+ β+γ);   (5)

- для работы среднего и тяжелого катков (рис. 10,б),

L_общ= l_у + L_c + L_т = l_у (1+β+γ);             (6)

- для работы тяжелого катка (рис. 10,в),

      L_общ= l_у + L_т = l_у (1+γ).             (7)

Длину захваток для работы катков принимают пропорциональной периодам работы каждой машины с учетом остывания смеси. Причем в сумме эти периоды не превышают общего времени укладки и уплотнения смеси. Общая длина захватки в этом случае, для трех схем укладки приведенных на рис.10, а,б,в, может определяться по формулам:

   L_общ= v _у t _об = v _у (t _у + t _л + t_c + t _т) = v _у t _у (1+α+β+γ); (8)

           L_общ= v _у t _об = v _у (t _у + t_c + t _т) = v _у t _у (1+β+γ);   (9)

               L_общ= v _у t _об = v _у (t _у + t _т) = v _у t _у (1+γ),           (10)

9.12 Если производительность асфальтоукладчика превышает производительность АБЗ рекомендуется запускать второй АБЗ. В случае, когда длины захватки на уплотнение слоя покрытия недостаточно для эффективной работы катков, рекомендуется уменьшать ширину полосы укладки, в результате чего увеличится скорость асфальтоукладчика.

9.13 При устройстве асфальтобетонного покрытия несколькими асфальтоукладчиками, они двигаются уступами друг относительно друга. Окончательное уплотнение уложенного слоя производится укаткой с перекрытием швов. Подвоз асфальтобетонной смеси организовывают таким образом, чтобы все укладчики могли двигаться с одной скоростью, и расстояние между ними было не более 15 м, что обеспечит примерно одинаковую разность температур между соседними полосами при укатке. Асфальтоукладчики оборудуют по возможности одинаковыми рабочими органами, чтобы при настройке уплотнительных агрегатов предварительное уплотнение было идентичным по всей ширине укладки.

9.14 В зависимости от темпа строительства дорожного покрытия и условий производства работ (температура окружающего воздуха, скорость ветра, дальность транспортирования горячей смеси, теплофизические свойства применяемой смеси и др.) длина полосы укладки принимается из условия обеспечения надёжного сопряжения смежных полос. Длину укладываемой полосы асфальтоукладчиком можно определить по формуле (2). Температуру остывания смеси в зоне стыка t_ст сопряжённых полос определяют по формуле:

                         t_ст  = 40,5 K _тс K_h K_V K _оcн K _ш K _оуe^{−0,0143 t в},                                (11)

где:

-   t _в – температура окружающего воздуха °С;

-   K _тс – коэффициент, зависящий от температуры смеси при укладке;

- K_h – коэффициент, учитывающий продолжительность охлаждения смеси в зависимости от толщины слоя полосы покрытия и температуры смеси в зоне стыка;

- K_V – коэффициент, зависящий от скорости ветра, м/с;

- K _осн – коэффициент, учитывающий температуру основания;

- K _ш– коэффициент, учитывающий изменение температуры горячей асфальтобетонной смеси по краю ширины полосы покрытия;

- K _оу – коэффициент, учитывающий температуру окончания укладки смеси.

Численное значение коэффициента K _тс определяется выражением:

                                             K _тс = 0,015 t _см – 1,45,                                     (12)

где   t _см – температура горячей смеси при укладке, °С.

Численное значение коэффициента K_h определяется выражением:

                                        K_h = 0,2 h,                                                            (13)

где h – толщина слоя покрытия, см.

Установлено, что время нахождения горячей смеси в заданном температурном интервале зависит от температуры смеси при укладке. При понижении температуры смеси при укладке от 160 до 140°С численное значение коэффициента K_h уменьшается на треть[5,6].

Численное значение коэффициента K _v определяется выражением:

                                                   K _v = 0,99е^{–0,0466 V} ,                                        (14)

где V – скорость ветра, м/с.

Численное значение коэффициента K _ш определяется выражением:

                                                          K _ш = e^–0,003τ,                                     (15)

где τ – время замера температуры смеси на крае полосы покрытия, мин.

Численное значение коэффициента K _оу не зависит от толщины укладываемого слоя и определяется выражением:

                                                 K _оу = –3,52ln(t _оу) + 17,86,                              (16)

где t _оу – температура окончания укладки смеси, °С.

Численное значение коэффициента K _осн определяется выражением:

                                               K _осн = 0,987е^{0,013Δ t} ,                                          (17)

где Δ t – разница между температурами основания и окружающего воз-

духа, °С.