Строительная фирма "BAGI"

Уплотнение является завершающей стадией процесса создания покрытий дорожной одежды. Степень уплотнения определяет эксплуатационные характеристики покрытий автомобильных дорог, в том числе ровность, водонепроницаемость, износостойкость и стойкость к атмосферным воздействиям.

Как правило, для устройства покрытий применяют свежеприготовленные асфальтобетонные смеси, плотность которых значительно ниже, чем плотность бетонов на их основе. Задача уплотнения — снизить пористость и повысить плотность материалов до значений, которые регламентированы нормативно-технической документацией. Главным условием процесса уплотнения является постепенное — от прохода к проходу — увеличение удельного давления рабочего органа на слой смеси, что способствует его уплотнению и увеличению прочности.
Задачу уплотнения АБ смеси решают, как правило, комплексно:
— во-первых, на стадии укладки смеси используют агрегаты предварительного или высокого уплотнения асфальтоукладчиков, которые рассмотрены ранее;
— во-вторых, на стадии уплотнения применяют комплекты асфальтовых катков, начиная с легких и кончая средними и тяжелыми катками.
Для АБ смесей, различающихся вязкостью вяжущего, размерами частиц и фракционным составом заполнителей, составом и соотношением компонентов, имеется широкий выбор асфальтовых катков. В дополнение к материалу, изложенному в первой части данного учебного пособия, целесообразно рассмотреть только катки, предназначенные для уплотнения АБ-смесей. Поскольку одним из основных требований к АБ-покрытиям является их ровность, для уплотнения смесей используют только катки с гладкими металлическими и пневматическими вальцами. Вполне очевидно, что толщину слоя задает АУ, а катки подбирают в зависимости от типа дорожной одежды, технологии укладки, состава смеси и др. Для каждого статического или вибрационного катка, имеющего заданные геометрические, массовые и вибрационные параметры, существуют оптимальные толщины уплотняемых слоев асфальтобетонной смеси.
Асфальтовые катки различают по следующим основным признакам:
1) по величине статической линейной (11 см) нагрузки (давления) — легкие (с давлением до 400), средние (400-600) и тяжелые (более 600);
2) по типу несущей конструкции — с моноблочной и шарнирно-сочлененной рамой;
3) по способу воздействия на уплотняемую поверхность — статические и вибрационные;
4) по виду рабочего оборудования — с гладкими металлическими вальцами, с пневматическими колесами с гладким протектором и комбинированные, т.е. сочетающие металлические вальцы и пневмоколеса;
5) по типу колебаний вибровальца — с круговыми ненаправленными и направленными, в том числе вертикальными и горизонтальными (осцилляторными) колебаниями;
6) по комплектации металлических вальцов — с базовыми вальцами и со съемными бандажами различной конфигурации на вальцах для уплотнения АБ покрытий, дорожных оснований и грунтов.
Статическое действие на смесь реализуют с помощью гладких металлических и пневмоколесных вальцов. Уплотняющая способность катка с металлическими вальцами зависит от его силы тяжести и диаметра вальцов, т.е. от величины удельного линейного давления. Уплотняющая способность катка с пневмоколесами зависит от его силы тяжести и давления в шинах.
Уплотнение гладкими металлическими вальцами происходит в результате медленного (по существу статического) повышения напряжения в слоях смеси, прилегающих к зоне контакта с вальцом. На эффективность уплотнения и толщину уплотненного слоя влияют величина линейного давления, вязкость вяжущего и концентрация заполнителей. При этом на границе полосы уплотнения жестким вальцом может наблюдаться резкий перепад напряжений в уплотненной и неуплотненной смесях, что в дальнейшем приводит к образованию трещин. Кроме того, перед таким вальцом при движении образуется волна деформируемой смеси с нарушенной структурой.
Уплотнение смеси упругими пневмоколесными катками обусловлено сочетанием статического действия силы тяжести катка и упругой деформации пневматических шин, которая вызывает сдвиговой эффект уплотнения за счет выдавливания воздуха из смеси в направлении перемещения катка. Кроме того, деформация шины обеспечивает еще один положительный эффект — устраняет упомянутое трещинообразование на границе полосы уплотнения за счет плавного перепада напряжений на этой границе и расширения зоны уплотнения смеси. Ряд современных моделей пневмоколесных катков оборудованы централизованной системой регулировки давления в шинах, что позволяет управлять площадью зоны уплотнения. Однако упругие деформации пневмоколесных катков затрудняют получение ровной поверхности покрытий, поэтому для их окончательной отделки используют только гладковальцовые катки.
Уплотняющее воздействие вибрационных катков обусловлено сочетанием статической и динамической нагрузок на АБ смесь. Вибрация вальца существенно снижает внутреннее трение в смеси, что способствует ее лучшему уплотнению. В наибольшей степени это проявляется для жестких смесей с ограниченным содержанием вяжущего. Катки с вибрационными вальцами значительно эффективнее статических: по эффекту уплотнения вибрационные катки с массой 1,5-8,0 т эквивалентны каткам статического действия с массой 10-15 т. Важным достоинством современных виброкатков является возможность регулирования их уплотняющего воздействия за счет управления частотно-амплитудными характеристиками колебаний виброэлементов вальцов. Конструкции вальцов обеспечивают бесступенчатое (плавное) или ступенчатое (дискретное) изменение амплитуды колебаний в широком диапазоне, а также реализацию круговых (ненаправленных) и направленных, в том числе реверсивных колебаний, что позволяет подбирать оптимальные параметры вибровоздействия в зависимости от стадии уплотнения и толщины слоя, состава и температуры смеси.
Наибольшее применение в дорожном строительстве находят двухосные катки. Двухвальцовые катки (так называемые тандемы) имеют вальцы одинаковой ширины. Нередко их снабжают устройствами, обеспечивающими боковое смещение одного вальца относительно другого, что расширяет их технологические возможности. Они могут иметь один (задний) или оба ведущих вальца. Эти катки бывают легкого, среднего и тяжелого типов. Как правило, широкие вальцы средних и тяжелых катков делают разрезными, состоящими из двух одинаковых секций, во избежание повреждения поверхности покрытия за счет сдвига материала при поворотах. Секции ведущих разрезных вальцов соединяют между собой дифференциалом, а секции ведомых свободно устанавливают на оси с небольшим зазором между ними, который не влияет на качество укатки поверхности. Тандемные катки могут быть как статического, так и динамического действия.
В качестве примера тандемного катка можно привести статический двухосный каток ДУ-63-1, имеющий два ведущих вальца. На рисунке 4.8 представлена его конструктивная схема. Вальцы 1 и 10 приводит в движение дизельный двигатель 11 через реверсивный гидронасос, два гидромотора и два планетарных редуктора, которые размещены во внутренних полостях вальцов. Дизельный двигатель с гидронасосом устанавливают между вальцами под несущей рамой 12. Каток оснащают системой смачивания водой и скребками 2, 8 для очистки рабочей поверхности вальцов.
Двухосные трехвальцовые катки статического действия имеют два узких ведущих вальца на задней оси и один широкий управляемый ведомый валец на передней оси. Они бывают среднего и тяжелого типов. Уплотнение смеси производится в основном задними катками, распределенная нагрузка от которых в два раза больше нагрузки от переднего вальца. Задняя ось снабжена дифференциалом, что позволяет катку на кривых малых радиусов проходить без повреждения уплотняемого слоя покрытия.