Коэффициент уплотнения асфальтобетона при укладке расход: Уплотнение и укладка асфальтобетона: определение коэффициента, акт, устройство

формула расчета расчета и использование в промышленности

На качество дорожного покрытия в большой степени влияет метод укладки материала. Асфальтобетон всегда необходимо тщательно уплотнять. Иначе из-за его недостаточной плотности покрытие будет некачественным, и дорога начнет разрушаться сразу же после ремонта или постройки. В этом процессе нужно учитывать немало нюансов, в частности брать в расчет коэффициент уплотнения асфальтобетона.

Уплотнение

Уплотняют дорожный верхний слой уже на последнем этапе его укладки. Действенность этого процесса будет зависеть от производителя продукта, температуры, при которой производят кладку, доли битума, расчетов, в том числе от расчета коэффициента уплотнения асфальтобетона, и многих других факторов.

С трудом процедуре уплотнения подвергаются продукты, в которых отмечается высокое содержание дробленого песка. Но тем не менее процедура, даже с их использованием очень важна. Так, согласно статистическим данным, 50 % разрушений на дорогах было спровоцировано тем, что уплотнение асфальтобетона было выполнено неправильно, в недостаточной мере.

Особенности

В ходе осуществления данного процесса формируется структура дорожного покрытия, что ведет к его прочности. Влияние грамотного уплотнения асфальтобетона проявляется в следующих процессах:

• Твердые частицы материала сближаются, и он становится прочнее.
• Воздух выжимается и покрытие становится менее пористым, что в свою очередь приводит к повышению водо- и морозостойкости дорог.
• Умножается количество связей на единицу объема, что приводит к долговечности и надежности покрытия.
• Температурные свойства АБ улучшаются, и покрытие начинает в меньшей степени реагировать на нагревы либо охлаждения.

Методы

Способов осуществления данной манипуляции существует несколько. Применяют их, учитывая экономическую выгоду от всего мероприятия и объем работы.

Укаткой является перекатывание барабана либо пневматической шины. Выбор оборудования делают, беря во внимание остальные используемые агрегаты, особенности поверхности. В результате процедуры в слоях появляется остаточная деформация.

В процессе повышения плотности она уменьшается. В конечном итоге остаются крепкие слои без деформаций. Во время укатки уплотнение получается очень сильным. Оно при грамотном выполнении даже не допускает дополнительной усадки асфальтобетона после уплотнения при езде автомобилей.

Наилучшие результаты достигаются, если температура средств для проведения процедуры была выбрана оптимальная. Обычно нужно на 60 градусов больше температуры размягчения используемых вяжущих средств. Чаще всего хватает 105-120 °С. Осуществляют процедуру, используя особые асфальтоукладчики, предназначенные именно для работы с такой температурой.

Вибрирование является еще одним способом проведения укатки. При укладке данного типа поверхности сообщаются колебания, которые близки по частотам к ее. Для этого нужны специальные машины. Важно сразу брать коэффициент уплотнения асфальтобетона по ГОСТу.

Определение коэффициента

Чтобы испытать готовую дорожную поверхность, вырубают либо высверливают образцы в трех местах на участке площадью 700 метров квадратных. Пробы отбираются в течение 1-3 суток, если речь идет о горячей смеси, и 15-30 суток, если используют холодную. Характеристики образцов зависят от состава. В песчаном асфальтобетоне образец должен иметь размер не меньше 50 мм в диаметре и общую массу 1 кг. Если это мелкозернистый материал, то нужно использовать 70 мм и 2 кг. Крупнозернистый требует 100 мм и 6 кг.

Из образцов для опытов выбирают 3 пробы формы параллелепипеда. Длина стороны составляет 50-100 мм. Чтобы определить, какой коэффициент уплотнения асфальтобетона будет в данном случае, пользуются следующим алгоритмом:

1. Первым делом сушат образцы до постоянных масс, затем остужают и вывешивают на воздухе.
2. Затем высчитывают фактическую плотность.
3. Далее рассчитывают среднюю величину по 3 образцам.
4. Пробы с кернами греют в термических шкафах. Температура для этой процедуры определяется отдельно для каждого вида смеси.
5. Затем образцы измельчают, распределяя их по формам, уплотняют под прессом с давлением 40 МПа, далее измеряют высоту.
6. Пробы горячих смесей уплотняют вибрированием, а после доуплотняют под прессом.

Исходя из полученных данных, узнают плотность деформированных образцов. Высчитывают средние стандартные показатели. Коэффициенты уплотнения рассчитывают, деля фактическую плотность на стандартную. Если выясняется, что величина недостаточная, то считается, что расчет уплотнения асфальтобетона неверен: поверхность уплотнена плохо.

Значение

Нет особой надобности в том, чтобы расписывать значимость данного показателя. Определение коэффициента уплотнения асфальтобетона самым прямым образом сказывается на последующих характеристиках поверхности. Он применяется и в ремонте покрытий, и в их возведении.

На данный момент передовые технологии и формулы расчета коэффициента уплотнения асфальтобетона позволяют чаще всего выполнять задачу по обустройству дороги успешно. Покрытие получается ровным и достаточно плотным. Средние коэффициенты уплотнения асфальтобетона, к примеру, для Санкт-Петербурга за последние 5 лет составляли 0,98-0,99. Брак уплотнения редко превышал 3-5 %.

Перечень требований

Коэффициент уплотнения асфальтобетона должен соответствовать ряду требований. Среди них такие показатели:

• Более 0,98 – для холодных смесей.
• Более 0,98 – для горячих смесей типа В.
• Более 0,99 – для горячих смесей типа А и Б.

Важно и правильно использовать технологическую схему уплотнения дорожного покрытия.

Технологическая схема

Главное требование в процессе уплотнения – выполнять процедуру при максимально высокой температуре поверхности. Когда температура повышена до 100-140 °С, поверхность становится менее вязкой. Каток прикладывает касательные усилия, которые превышают сопротивление сдвигообразованию. Данный момент является наиболее удачным для грамотного повышения плотности.

Когда смесь охлаждается, битум становится более твердым. Усилий для повышения плотности нужно больше: к примеру, при температуре 70 °С число прохождений катком увеличивается втрое. На продление действия влияет и трение песка и камня, и уровень сцепления битума с камнем.

Когда применяются агрегаты с рабочими органами по уплотнению, то появляются возможности для уплотнения силами техники. Это ведет к созданию ровных слоев покрытия. Виды асфальтоукладчиков и усилия по предварительному уплотнению оказывают влияние на выбор вида катков. Обычно доуплотнение осуществляют с использованием легких катков в 5-6 т либо пневмошин.

На длительность процедуры влияет толщина слоя, его вид и погодные условия. Когда температура ниже 10 °С, процедуру осуществляют за пару минут.

Акт пробного уплотнения

Акты пробного уплотнения относятся к категориям производственно-технической документации во время дорожных работ. Составляют акты уже после того, как проводят исследования по определению значения коэффициента уплотнения асфальтобетона.

В состав актов включают ряд нюансов. Список исчерпывается следующими пунктами:

• Наименование и особенности объекта.
• Характеристики материала.
• Условия, при которых его уплотняют – температура как покрытия, так и воздуха.
• Количество проведенных проходов, скорость катка.
• Результаты лабораторных исследования – толщина слоев, плотность, коэффициент уплотнения выравнивающего слоя асфальтобетона.

Акты подписываются представителями лабораторий, которые проводили анализы, представителями производителей.

Укладка

Готовая дорожная поверхность должна соответствовать требованиям ГОСТа и ТУ. Если, к примеру, коэффициент уплотнения асфальтобетона ГОСТу не соответствует, то дорога очень быстро разрушается, и вновь тратятся средства на проведение ее ремонта.

Укладку поверхности производят по следующим этапам:

• В первую очередь исследуют особенности почвы, уровень грунтовых вод, правильность проведения других геодезических работ. Затем выбирают соответствующий вид покрытия. Выбирают его как с учетом особенностей участка, так и необходимых требований к дороге.
• Далее выбирают оборудование. Рассчитывают сроки выполнения задачи, определяют примерную дату запуска дороги.
• Проводят работы по укладке.

Обязательно большое внимание уделяют подбору машин для укладки асфальта, расчету требуемого коэффициента уплотнения асфальтобетона, соблюдению требований ГОСТа.

Необходимые элементы

При этом возведение дорог состоит не только из процедуры укладки. Ведь нужно предварительно снести верхние слои грунта, избавить их от корней деревьев и трав. В противном случае покрытие будет ими разорвано. Тщательно проводят устройство дренажной системы.

Затем производят закладку основания. Редко его выполняют из монолитного бетона: все дело в том, что такой фундамент стоит значительно больше его конкурентов. Поэтому чаще применяют щебень. Закладывают его по слоям: сначала нижний слой из крупных камней – до 70 мм, который позволяет отводить грунтовые воды, затем средний – до 40 мм, который помогает равномерному распределению нагрузок, а в конце верхний – до 20 мм, он также распределяет нагрузки и способствует усадке асфальтобетона после уплотнения.

Как осуществляют укладку

Сам процесс производят асфальтоукладчики. Это модули на гусеницах либо с тракторными ходами, к ним прикрепляют рабочие органы – трамбующий брус и выглаживающую плиту. Плита бывает вибрационная и статическая.

Самосвалы грузят смесь в приемные бункеры машины, затем она переходит к шнековой камере и распределяется по всей ширине укладки. Машины выбирают с учетом их мощности и производительности. Это важно, поскольку для разных типов возведения нужны самые различные свойства агрегатов. Обычно ровные покрытия получаются при применении гусеничных машин. Но в условиях узких улиц города используют чаще колесные машины. Чем шире укладка, тем экономичнее процесс.

Чтобы окончательно уплотнить покрытие, применяют аппараты, которые соответствуют типу поверхности. Это могут быть легкие катки до 4 т, средние – до 6 т, катки-тандемы, виброплиты и так далее.

Персонал

Большую роль играют исполнители. Нужны люди, которые грамотно рассчитают требуемый коэффициент уплотнения асфальтобетона, так как иначе весь процесс будет проделан впустую. Для создания прочной поверхности нужны:

• Машинист афсальтоукладчиков.
• Водитель самосвала.
• Мастера-дорожники в количестве 5-10 человек.

Все они должны четко следовать технологическим инструкциям по укладке АБ.

Технологическая инструкция

Создание дорожной поверхности должно происходить в теплое время года при температуре +10 градусов в осеннее время и +5 – в весеннее.

Согласно стандарту ГОСТ, материалы АБ делят на две разновидности:

• Для укладки при температуре воздуха выше +5 °С.
• Для укладки при температуре от -25 до +5 °С.

Процесс осуществляют по примерно одинаковым схемам. Но различной будет температура нагревания смеси. Она будет зависеть от погоды, типа асфальтобетона, толщины поверхности. Ни в коем случае не укладывают асфальт во время дождя.

Как и неправильное определение коэффициента уплотнения асфальтобетона, ошибки в доставке смеси определенной температуры могут стать фатальными. Время доставки стараются сокращать до самых минимальных значений.

Асфальтобетон погружают в асфальтоукладчики непрерывно. Если появляются паузы, то остатки материала не извлекают из бункеров, чтобы не остывал питатель. Их прикрывают до момента, пока возобновятся поставки. К концу работы смесь обязательно расходуют до конца, и нигде не должен остаться асфальтобетон.

Машина работает со скоростью 2,5-3 м/мин, величина является постоянной. Погрузка теплых горячих смесей осуществляется, когда включен трамбующий брус. В случае работы с холодными материалами его выключают. Обязательно подрезают края полос сразу после завершения работ по повышению плотности.

В случае, если на участке остались неуложенные узкие полосы, то укладывают асфальтобетон вручную. Не во всех случаях возможна работа машин, если речь идет, к примеру, об узких городских улицах, о виражах. Выравнивание осуществляют катками из металла. До начала работы обязательно разогревают инструменты.

После укладки поверхности уплотнение осуществляют посредством трамбующих машин, катков, вибрационных агрегатов и так далее. Если в каких-то областях обнаруживаются дефекты, то их смазывают с помощью горячего битума, а затем, заполнив асфальтобетоном, уплотняют. В процессе укладки следят за температурой смеси и толщиной слоев.

Ямочный ремонт

На сегодняшний день асфальтобетон является главным материалом, применяемым в дорожно-строительных работах. Все улицы, мосты и аэродромы выложены именно им. Но существует множество его видов. К примеру, некоторые из них используются в гидроизоляции крыш, туннелей, в обустройстве пола и так далее.

В зимнее время применяют холодные смеси для заделывания ям на дорогах. Коэффициент уплотнения асфальтобетона важно рассчитывать и в таком случае предельно точно. Пользуются для этого все той же формулой. Для расчета делят фактическую плотность образцов на стандартную. Грамотно выверенная величина уплотнения асфальтобетона после укладчика позволяет асфальту служить долго. Если же установлено, что плотность недостаточна, то работу проделывают заново, иначе дорога разрушится быстро. Поэтому формулой коэффициента уплотнения асфальтобетона важно пользоваться правильно.

Технологии

Ямочный ремонт – не самый сложный процесс. Если выбоина небольших размеров, то заделывают ее ручными инструментами. Разметку участков осуществляют картами, обрубают контуры швонарезчиками, пневматическими либо гидравлическими отбойными молотками, перфораторами и так далее. Если яма большая, используют прицепные фрезы.

Затем очищают яму от строительного мусора и обрабатывают жидким битумом. Это также проделывают вручную, а иногда с применением автогудронаторов. Подвозят асфальтобетон на самосвалах, но если объемы малы, а дефекты разбросаны, то присутствуют риски того, что смесь рано застынет. Поэтому применяют ремонтеры с постоянным прогревом смеси.

Смеси, доведенные до нужных температур, заливают в яму. Подаются они вручную или асфальтоукладчиками. Если выбоина неглубокая, то предварительно в нее закладывают щебень. При определении толщины укладки асфальтобетона берут во внимание ГОСТы уплотнения асфальтобетона, оставляя запас для него. Повышают плотность поверхности, используя ручные механические либо специальные катки.

Расход

Количество материала, расходуемого на ремонт дороги, зависит от толщины слоев и площади участков дорог. Толщина слоев будет зависеть от типа дороги.

Значения как объема АБ, так и коэффициента уплотнения асфальтобетона на тротуарах и автостоянках будут различаться. К примеру, если требуется положить асфальт на 10 квадратных метрах на автостоянке, нужен будет слой из 4-5 см материала, все потому, что не предполагается, что здесь будут проезжать фуры.

Расчет будет производиться так: 10 кв. м * 0,05 м * 2200 кг/куб. м, где последняя величина – плотность материала. То есть укладка покрытия на данный участок требует 1100 кг смеси.

В 1 куб. м – около 2250 кг. Поэтому, чтобы обустроить площадку, нужно 1100 кг/2250 кг = 0,49 куб. м.

Оборудование

Нередко используют технику HAMM EU для уплотнения асфальтобетона и грунта. Все дело в том, что оборудование данного производителя простое в эксплуатации. Нередко рекомендуется HAMM в книгах об уплотнении асфальтобетона и грунта. Этот производитель существует с 1911 года, поэтому успел войти в многочисленные сборники даже старых образцов.

Контроль качества

До начала осуществления работы по устройству покрытий всегда проверяют режимы работы машин и устанавливают требуемую скорость асфальтоукладчиков. Работая над дорожным покрытием, всегда определяют коэф. уплотнения асфальтобетона, чтобы уточнить состав отряда катков, режим их работы. Требуемую плотность определяют, исследуя образцы, которые были отобраны уже после укладки покрытия асфальтоукладчиками. Образцы берут не раньше, чем через 2 часа с момента прохода машины.

Важные моменты

Укатывают поверхность с помощью уплотняющей машины всегда с перекрытиями следов в 15 см. Это значение является минимальным для данного показателя. Нужно всегда отслеживать процесс, чтобы каждая полоса, подвергаемая укатке, обрабатывалась машиной одинаковое количество раз.

Катки всегда возвращаются по тем же полосам на уже остывшие поверхности и лишь там маневрируют. Это позволяет дорожному покрытию быть ровнее. Уплотнять начинают от кромок – краевых полос. В случае их отсутствия с краев оставляют неуплотненными полосы шириной 30-40 см, чтобы не деформировать все еще не остывшие неуплотненные смеси.

Далее такие полосы уплотняют катками, которые специально оборудованы устройствами для повышения плотности кромок либо пневмоколесными катками. Если финишер движется ступенчато, то в процессе укладки смеси плотность повышают, начиная с внешних краев и двигаясь к центру. Полоса шириной 30-40 см остается в самом центре без уплотнения. К ней приступают в последнюю очередь, что позволяет добиться соединения всех полос укладки.

Уплотнение продольных швов осуществляется двумя путями. В первом уплотнять начинают вдоль продольных швов, при этом валец катка на 10-20 см захватывает не укатанные еще слои. А остальная поверхность вальца проходит по укатанным и остывшим асфальтобетонным покрытиям.

Продольные швы уплотняют и таким методом: на катке проезжают по уже уплотненным слоям лишь краями вальца в 10-20 см. Осуществляя такой маневр, можно не столкнуться с движением транспортного средства на действующих полосах. Поэтому проезд не затрудняется.

Уплотнение поперечных швов осуществляют в перпендикулярном направлении по отношению к укладке АБ смеси. В этой случае валец машины на 10-20 см попадает на горячие неуплотненные поверхности дорог. Маневрировать катку в данных условиях сложнее, так как площадь, где он это проделывает, оказывается ограниченной. По этой причине удобнее использовать малогабаритные машины.

Уплотняя участки на поворотах дороги, начинают с вогнутых сторон и двигаются дальше по прямой траектории. На уже укатанных участках дорожных поверхностей перемещают каток по касательным. Скорости маневров машины должны быть одними и теми же. На данных поверхностях чаще применяют катки с составными вальцами.

Трудности в уплотнении

Со временем нагрузки на магистрали и дороги по всей стране только возрастают. По этой причине постоянно растут требования к показателям их качества. Все это привело к изобретению новых методов и устройств для повышения плотности поверхностей. К примеру, были собраны вибробрусы самых разных видов. Известные зарубежные производители машин для дорожно-ремонтных работ разработали вибробрусы. Чаще всего виброуплотнение поверхностей дорог без укаток позволяет добиться лучшей ровности. Однако их применение не является гарантией того, что заданная степень плотности будет достигнута.

На данный момент многими фирмами исследуется вопрос использования вибробрусов в самых разных случаях, связанных с ремонтом и возведением дорог. Швейцарцами был разработан каток нового поколения, чей рабочий орган вибрирует и в вертикальных, и в горизонтальных направлениях. Он постоянно контактирует с поверхностями уплотняемых слоев дороги.

Очень важен вопрос о том, возможно ли непрерывно определять степень уплотнения дорожного покрытия прямо в процессе работы над укладкой. Такая возможность уже существует благодаря изобретению радиоизотопного зонда, который помещают под раму катка. На приборных щитках, находящихся в кабине машины, рабочий видит данные о том, в какой степени уплотнено покрытие. Если цвет на панели желтый, то плотность нужно повышать. Если зеленый – то заданная величина этого главного показателя была получена.

Причины брака

Несмотря на строгую регламентацию всего процесса, наличие всех необходимых расчетов, браки в ремонте дорог встречаются. Доля их не очень велика, но она есть. Обычно это случается, если устраиваются тонкие выравнивающие слои в 2-3 см. Иногда встречаются браки и при укладке обычного слоя в 5-6 см, когда применяются песчаные смеси. Порой так происходит и с толстыми нижними слоями в 9-10 см из крупнозернистых смесей.

Казалось бы, случаи стандартные, и места ошибкам быть не может. В чем же причины брака?

Среди основных предпосылок для его появления выделяют сами орудия, которые выполняют операции по уплотнению. То есть технические несовершенства техники, включая вибрационные катки, приводят к ошибкам. Конечно, это берут в расчет, когда был исключен человеческий фактор – наличие нарушений, ошибок в расчетах, упущения самой рабочей группы.

Так, на бытовом уровне никому не придет в голову забить гвозди, применяя кувалду, либо начать забивать железнодорожные костыли, используя домашний молоток. Но дорожным подрядчикам фактическим доводится проделывать это на дорогах. К примеру, они порой одним и тем же катком, который имеется у них в наличии, уплотняют и тонкий в 2-3 см, и средний в 5-7 см, и толстый в 10-12 см слои асфальтобетона. Проведя анализ и расчеты, любой поймет, что в каждом из этих случаев нужно менять скорость техники.

Если также учесть то, что различается стартовая плотность горячей смеси после работы над ней укладчика (с коэффициентом уплотнения 0,83-0,97), состав по гранулометрии, вязкость битумов, прочность и жесткость фундамента, технологические стадии повышения плотности, погодные условия, то сразу становится понятно то, почему невозможно обеспечить одним или двумя катками совершенную работу над дорожным покрытием.

Подрядчик не заинтересован в приобретении машины на каждый отдельно взятый случай, ведь их нужно тогда очень большое количество.

Поэтому бессмысленно упрекать производителей оборудования для дорожных работ в том, что они не берут во внимание такие особенности, всплывающие на практике, и не включают в свои продукты возможность менять характеристики машин. И даже сам принцип регулирования, который основывается на изменении центробежных сил методом задания разных значений (обычно их около 2), в редких случаях дает обоснованные шаги и диапазоны влияния на ход работы. Машины просто не способны охватывать все перечисленные виды и условия укладки и уплотнения.

Настало время переосмыслить и пересмотреть сам механизм осуществления данной процедуры. Иногда виброкатки одного и того производителя, одинакового веса могут иметь отличающиеся уплотняющие способности. Это доказывает то, что их практическое предназначение не было задумано широко. Также это нередко вводит в заблуждение самих рабочих, которые не обладают критериями выбора и применения подходящих видов машин.

Порой возникает ощущение, что неудачи случаются из-за слишком большого «насилия» над дорожным покрытием со стороны катка, а также из-за недостаточного его воздействия на поверхность. Все эти факторы ведут к тому, что процесс становится достаточно непредсказуемым, и плачевные результаты постоянно наблюдают россияне на дорогах страны.

Заключение

То, как осуществляется укладка и уплотнение асфальтобетона, влияет на дорогу не меньше, чем грамотный подбор смесей для работы над ней. Нельзя допускать нарушений технологии, неправильного расчета коэффициента уплотнения, иначе дороги в скором времени приходят в негодность.

Коэффициент уплотнения асфальта и асфальтобетона

Мы часто видим выбоины, трещины и ямы на дорожном покрытии. Это может быть связано как с естественным износом, так и с неправильным составом смеси и неточным расчетом коэффициента уплотнения асфальта при укладке.

Качество будущего дорожного покрытия зависит от очень многих факторов. Необходимо подобрать оптимальный состав смеси в соответствии с назначением сооружения, рассчитать коэффициент уплотнения асфальта и грунта, подготовить площадку, настроить оборудование и так далее. Также важную роль играют погодные условия во время проведения работ.

Коэффициент уплотнения (КУ) асфальта — показатель, который будет индивидуален в каждом конкретном случае. Получить значение можно только в лабораторных условиях.

Как рассчитывается КУ?

Для определения коэффициента необходимо знать:

• Среднюю плотность смеси;
• Максимальную плотность.

Для начала берется опытный образец асфальтобетонной смеси и рассчитывается его средняя плотность. Как мы помним из школьной программы, плотность это отношения массы к объёму, то есть рассчитать довольно просто. Для получения максимальной плотности смесь нагревают и формируют. Последним этапом является простое математическое действие: среднюю плотность делят на максимальную, получая коэффициент уплотнения асфальтобетона.

Состав смеси для дорожного покрытия

На самом деле, асфальт и асфальтобетон (АБ) это разные вещи. Точнее, асфальтобетон — это смесь различных инертных веществ. Другими словами, это укрепленный асфальт. Так как отличается состав, будет отличаться и способ укладки.

Основой асфальта является битум. В зависимости от назначения будущего сооружения (это может быть не только дорога или тротуар), в битум в различном процентном соотношении добавляют гравий и песок. Это стандартный состав. Сам асфальт в чистом виде напоминает смолу и в таком виде непригоден для строительства.

АБ является более искусственным материалом, в его состав может входить гравий, щебень, песок и так далее. Сфера применения асфальтобетона гораздо шире.

И уже становится понятнее, что коэффициент уплотнения асфальта и асфальтобетона будут отличаться.  

В целом, асфальтобетон состоит из трёх основных компонентов:

• Вяжущего;
• Каменного;
• Минерального.

В качестве вяжущего компонента стандартно используют битум (раньше применялся деготь, но от его использования отказались). К каменному относятся гравий, песок, щебень и так далее. При чем, важно не только количество в смеси, но и размер, форма. В качестве третьего компонента выступают минеральные порошки (зачастую из отходов цементных предприятий). Проще говоря, это пыль, которая заполняет пространство между крупными частицами состава.

Также в смесь могут добавляться различные вспомогательные компоненты для укрепления и повышения износостойкости.

Коэффициент уплотнения крупнозернистого и мелкозернистого асфальта также разнятся.

Оборудование для уплотнения асфальта и грунта

Очевидно, что чем больше плотность смеси на этапе укладки, тем меньше дорожное полотно деформируется при эксплуатации. Сейчас выбор оборудования для уплотнения асфальта и грунта широк и позволяет подобрать агрегат для конкретного вида работ.
Максимально эффективными можно назвать машины с вибрационным принципом укладки. Такие машины оказывают воздействие как своей массой, так и вибрациями, что значительно сокращает время работы и повышает качество.
Агрегаты мирового бренда Atlas Copco представлены широким ассортиментом виброкатков, виброплит и трамбовок.

Вибрационное оборудование является компактным и маневренным и показывает высокий уровень производительности.

При точном расчете коэффициента уплотнения асфальта и правильном выборе технике, сооружение прослужит долгие годы.

Подробнее об оборудовании для трамбовки асфальта читайте в статье.

Уплотнение – Pavement Interactive

Уплотнение – это процесс, при котором объем воздуха в смеси HMA уменьшается за счет использования внешних сил для переориентации составляющих частиц заполнителя в более тесное расположение. Это уменьшение объема воздуха приводит к соответствующему увеличению плотности HMA (Roberts et al., 1996 ^[1] ).

Рис. 1. Стальное колесо и каток с пневматическими шинами, работающие бок о бок.

Уплотнение является наиболее важным фактором, определяющим характеристики дорожного покрытия с высокой плотностью (Scherocman and Martenson, 19).84 ^[2] ; Шерокман, 1984 ^[3] ; Геллер, 1984 ^[4] ; Браун, 1984 ^[5] ; Белл и др. др., 1984 ^[6] ; Хьюз, 1984 ^[7] ; Хьюз, 1989 ^[8] ). Недостаточное уплотнение приводит к уменьшению жесткости дорожного покрытия, уменьшению усталостной долговечности, ускоренному старению/снижению долговечности, колееобразованию, растрескиванию и восприимчивости к влаге (Hughes, 1984 ^[7] ; Hughes, 1989 ^[8] ).

Измерение уплотнения и отчетность

Уплотнение уменьшает объем воздуха в HMA. Таким образом, интересующей характеристикой является объем воздуха в уплотненном дорожном покрытии, который обычно измеряется как процент воздушных пустот по отношению к общему объему и выражается как «процент воздушных пустот». Процент воздушных пустот рассчитывается путем сравнения плотности испытуемого образца с плотностью, которую он теоретически имел бы, если бы все воздушные пустоты были удалены, известной как «теоретическая максимальная плотность» (TMD) или «плотность Райса» в честь изобретателя процедуры испытаний.

Хотя интересующей характеристикой HMA является процентное содержание воздушных пустот, измерения обычно представляются как измеренная плотность по отношению к эталонной плотности. Это делается путем сообщения плотности как:

• Процент TMD (или «процент риса»). Это выражение плотности легко преобразовать в воздушные пустоты, потому что любой объем, который не является асфальтовым вяжущим или заполнителем, считается воздухом. Например, плотность риса 93 % означает наличие 7 % воздушных пустот (100 % – 9 %).3% = 7%).
• Процент плотности, определенной лабораторией. Лабораторная плотность обычно представляет собой плотность, полученную при расчете смеси.
• Процент плотности контрольной полосы. Контрольная полоса представляет собой короткий участок дорожного покрытия, который под тщательным контролем уплотняется до желаемого значения, а затем используется в качестве стандарта уплотнения для конкретной работы.

Воздушные пустоты дорожного покрытия измеряются в полевых условиях одним из двух основных методов:

• Керны (рис. 2 и 3). Небольшой сердечник дорожного покрытия извлекается из уплотненного HMA и отправляется в лабораторию для определения его плотности. Обычно результаты плотности ядра доступны не ранее чем на следующий день. Этот тип тестирования воздушных пустот обычно считается наиболее точным, но он также является наиболее трудоемким и дорогостоящим.
• Ядерные датчики (рис. 4 и 5). Измеритель ядерной плотности измеряет плотность HMA на месте с использованием гамма-излучения. Датчики обычно содержат небольшой источник гамма-излучения (около 10 мКи), такой как цезий-137, расположенный в наконечнике небольшого зонда, который либо помещается на поверхность дорожного покрытия, либо вставляется в дорожное покрытие. Показания получают примерно через 2-3 минуты. Ядерные датчики требуют калибровки для конкретной тестируемой смеси. Обычно ядерные датчики калибруются по плотности активной зоны в начале проекта и через регулярные промежутки времени в ходе проекта для обеспечения точности.

Каждое подрядное агентство или владелец обычно указывает методы измерения уплотнения и оборудование, которые будут использоваться в контрактах, находящихся в их юрисдикции.

Факторы, влияющие на уплотнение

На уплотнение HMA влияет множество факторов; некоторые из них связаны с окружающей средой, некоторые определяются составом и структурным проектом, а некоторые находятся под контролем подрядчика и агентства во время строительства (см. Таблицу 1).

Таблица 1: Факторы, влияющие на уплотнение

Примечание по времени, доступному для уплотнения

Температура ГМА напрямую влияет на вязкость битумного вяжущего и, следовательно, на уплотнение. По мере снижения температуры ГМА вяжущее битумное вяжущее становится более вязким и устойчивым к деформации, что приводит к меньшему сокращению воздушных пустот при заданном усилии уплотнения. Когда смесь остывает, асфальтовое вяжущее в конечном итоге становится достаточно жестким, чтобы эффективно предотвратить любое дальнейшее сокращение воздушных пустот, независимо от прилагаемого усилия по уплотнению. Часто сообщается, что температура, при которой это происходит, обычно называемая температурой прекращения, составляет около 175°F для ГМА с плотной градацией (Scherocman and Martenson, 19).84 ^[9] ; Хьюз, 1989 ^[8] ). При температурах ниже точки прекращения на мат все еще можно воздействовать катками для улучшения гладкости и текстуры поверхности, но дальнейшего уплотнения, как правило, не происходит.

Температура мата имеет решающее значение как для фактического уменьшения количества воздушных пустот при заданном усилии уплотнения, так и для общего времени, доступного для уплотнения. Если известна начальная температура мата и скорость охлаждения, можно рассчитать температуру мата в любое время после укладки. На основании этого расчета прокатное оборудование и шаблоны могут быть использованы для:

• Максимально используйте имеющиеся усилия катка. Катки можно использовать там, где мат наиболее восприимчив к уплотнению, и избегать там, где мат подвержен чрезмерному толчку.
• Убедитесь, что мат уплотнен до желаемого содержания воздушных пустот, прежде чем будет достигнута температура остановки. Это можно сделать, рассчитав время, необходимое мату для охлаждения от начальной температуры до температуры прекращения. Все уплотнения должны быть выполнены в течение этого «времени, доступного для уплотнения».

MultiCool, разработанная профессором Воном Воллером и доктором Дэвидом Тиммом, представляет собой программу для Windows, которая прогнозирует охлаждение коврика HMA. MultiCool можно использовать для прогнозирования времени, необходимого для уплотнения, и он доступен на компакт-диске A Guide for Hot Mix Asphalt Pavement Национальной ассоциации производителей асфальтовых покрытий или для загрузки по адресу:

• Исследовательский центр дорожного покрытия Калифорнийского университета (http://www. .ucprc.ucdavis.edu/SoftwarePage.aspx)
• Национальная ассоциация асфальтобетонных покрытий (http://www.asphaltpavement.org/index.php?option=com_content&task=view&id=178&Itemid=273)

Уплотнительное оборудование

Для уплотнения HMA доступны три основных вида оборудования: (1) выглаживающая плита, (2) каток со стальными колесами и (3) каток с пневматическими шинами. Каждая единица оборудования уплотняет HMA двумя основными способами:

1. Путем приложения своего веса к поверхности HMA и сжатия материала под зоной контакта с землей. Поскольку это сжатие будет больше при более длительных периодах контакта, более низкая скорость оборудования приведет к большему сжатию. Очевидно, что более высокий вес оборудования также увеличивает степень сжатия.
2. Путем создания напряжения сдвига между сжатым материалом под зоной контакта с землей и соседним несжатым материалом. В сочетании со скоростью оборудования это дает скорость сдвига. Снижение скорости оборудования может уменьшить скорость сдвига, что увеличивает напряжение сдвига. Более высокие напряжения сдвига в большей степени способны преобразовать агрегат в более плотные конфигурации.

Эти два средства уплотнения HMA часто вместе называются «уплотняющими усилиями».

Катки со стальными колесами

Катки со стальными колесами (см. рис. 6 и 7) представляют собой самоходные уплотняющие устройства, в которых используются стальные барабаны для уплотнения нижележащего HMA. Они могут иметь один, два и даже три барабана, хотя чаще всего используются тандемные (2-барабанные) катки. Барабаны могут быть статическими или вибрационными и обычно имеют ширину от 35 до 85 дюймов и диаметр от 20 до 60 дюймов. Вес катка обычно составляет от 1 до 20 тонн (см. рис. 5 и 6).

Некоторые катки со стальными колесами оснащены вибрационными валами. Вибрация барабана добавляет динамическую нагрузку к статическому весу катка, создавая большее общее усилие уплотнения. Вибрация вальца также снижает трение и блокировку заполнителя во время уплотнения, что позволяет частицам заполнителя перемещаться в конечные положения, которые создают большее трение и блокировку, чем можно было бы достичь без вибрации. Как правило, сочетание скорости и частоты, которое приводит к 10-12 ударам на фут, является хорошим. При 3000 полуколебаний в минуту это дает скорость 2,8–3,4 мили в час.

Катки с пневматическими шинами

Катки с пневматическими шинами представляют собой самоходные уплотняющие устройства, в которых используются пневматические шины для уплотнения нижележащего HMA. Катки с пневматическими шинами используют набор гладких шин (без протектора) на каждой оси; обычно четыре или пять на одной оси и пять или шесть на другой. Шины на передней оси выровнены с промежутками между шинами на задней оси, чтобы обеспечить полное и равномерное уплотнение по всей ширине катка. Усилие уплотнения регулируется изменением давления в шинах, которое обычно устанавливается в пределах от 60 до 120 фунтов на квадратный дюйм (TRB, 2000 9).0003 [10] ). В дополнение к статическому сжимающему усилию катки с пневматическими шинами также развивают месящее действие между шинами, что приводит к перераспределению заполнителя внутри HMA. Поскольку битумное вяжущее имеет тенденцию прилипать к холодным шинам больше, чем к горячим, область шин иногда изолируют резиновым матом или фанерой, чтобы шины сохраняли температуру, близкую к матовой, во время движения (см. рис. 8 и 9).

Последовательность уплотнения

Уплотнение HMA обычно выполняется с помощью последовательности уплотнительного оборудования. Это позволяет использовать каждую единицу оборудования только в ее наиболее выгодном положении, что приводит к получению мата более высокого качества (как по плотности, так и по гладкости), чем тот, который может быть получен с помощью всего лишь одного метода уплотнения. Типичная последовательность уплотнения состоит из некоторых или всех следующих элементов (в порядке использования):

• Стяжка. Разглаживающая плита является первым устройством, используемым для уплотнения мата, и может работать в вибрационном режиме. Приблизительно от 75 до 85 процентов TMD будет получено, когда смесь выйдет из-под стяжки (TRB, 2000 ^[10] ).
• Ролики. Обычно используется серия из двух или трех роликов. Подрядчики могут контролировать уплотнение катков, изменяя такие параметры, как типы используемых катков, количество используемых катков, скорость роликов, количество проходов катков по заданной площади мата, положение, в котором работает каждый каток, и рисунок, который каждый ролик используется для уплотнения коврика. Примерно 9От 2 до 95 процентов TMD будет получено, когда все ролики закончат уплотнение мата. Типичное положение катка, используемого при уплотнении:
  • Разбивной ролик. Первый каток за стяжкой (см. рис. 10). Как правило, это приводит к наибольшему приросту плотности среди всех роликов в последовательности. Разбивочные катки могут быть любого типа, но чаще всего это вибрационные стальные колеса, а иногда и пневматические шины.
  • Промежуточный ролик. Используется за разбивочным катком, если требуется дополнительное уплотнение (см. рис. 10). Катки с пневматическими шинами иногда используются в качестве промежуточных катков, потому что они обеспечивают другой тип уплотнения (замешивающее действие), чем вибрационный каток со стальными колесами, которые могут помочь дополнительно уплотнить мат или, по крайней мере, перераспределить заполнитель внутри мата, чтобы сделать его более плотным. она восприимчива к дальнейшему уплотнению.
  • Финишный валик. Последний ролик в последовательности (см. рис. 11). Используется для получения гладкой матовой поверхности. Хотя финишный валик прилагает уплотняющее усилие, к тому времени, когда он входит в контакт с матом, мат может остыть ниже температуры остановки. Ролики со статическими стальными колесами почти всегда используются в качестве чистовых валиков, потому что они могут производить самую гладкую поверхность любого типа валиков.

Рис. 10. Операция укладки: показаны разбивочный каток со стальным колесом и промежуточный каток с пневматической шиной. Рис. 11. Финишный каток 9.0032

Сноски    (↵ возвращается к тексту)

1. Робертс, Ф.Л., Кандхал, П.С., Браун, Э.Р., Ли, Д.Ю., и Кеннеди, Т.В. (1996). Асфальтовые материалы для горячих смесей, проектирование смесей и конструкция . Образовательный фонд Национальной ассоциации асфальтоукладчиков. Лэнхэм, доктор медицины. ↵
2. Шерокман, Дж.А. и Мартенсон, Э.Д. (1984). Укладка асфальтобетонных смесей. Укладка и уплотнение асфальтобетонных смесей, F.T. Вагнер, Эд. Специальная техническая публикация ASTM 829. Американское общество испытаний и материалов. Филадельфия, Пенсильвания. стр. 3-27. ↵
3. Шерокман, Дж.А. (1984, март). Руководство по уплотнению асфальтобетонного покрытия. Лучшие дороги , Том. 54, № 3.  стр. 12-17.↵
4. Геллер, М.  (1984). «Оборудование для уплотнения асфальтобетонных смесей». Укладка и уплотнение асфальтобетонных смесей, F.T. Вагнер, Эд. Специальная техническая публикация ASTM 829. Американское общество испытаний и материалов. Филадельфия, Пенсильвания. стр. 28–47. ↵
5. Браун, Э. Р. (1984). Опыт инженерных войск по уплотнению горячих асфальтобетонных смесей. Укладка и уплотнение асфальтобетонных смесей, F.T. Вагнер, Эд. Специальная техническая публикация ASTM 829. Американское общество испытаний и материалов. Филадельфия, Пенсильвания. стр. 67-79.↵
6. Bell, CA; Хикс, Р.Г. и Уилсон, Дж. Э. (1984). Влияние процентного уплотнения на срок службы асфальтобетонной смеси. Укладка и уплотнение асфальтобетонных смесей, F.T. Вагнер, Эд. Специальная техническая публикация ASTM 829. Американское общество испытаний и материалов. Филадельфия, Пенсильвания. стр. 107–130.↵
7. Хьюз, К.С.  (октябрь 1984 г.). «Важность уплотнения асфальта». Лучшие дороги , Vol. 54, № 10.  стр. 22–24.↵
8. Хьюз, К.С.  (1989). Национальная совместная программа исследований автомобильных дорог. Обобщение практики дорожного движения 152: Уплотнение асфальтового покрытия . Совет по исследованиям в области транспорта, Национальный исследовательский совет. Вашингтон, округ Колумбия↵
9. Шерокман, Дж.А. и Мартенсон, Э.Д. (1984). Укладка асфальтобетонных смесей. Укладка и уплотнение асфальтобетонных смесей, F.T. Вагнер, Эд. Специальная техническая публикация ASTM 829. Американское общество испытаний и материалов. Филадельфия, Пенсильвания. стр. 3-27.↵
10. Совет по транспортным исследованиям (TRB). (2000). Справочник по укладке асфальта горячей смесью 2000 . Совет по исследованиям в области транспорта, Национальный исследовательский совет. Вашингтон, округ Колумбия↵

Факторы, влияющие на уплотнение асфальта | Асфальтовый журнал

Джеймс А. Шерокман, П.Е. и Дуайт Уокер, ЧП.

Уплотнение – это процесс уплотнения или уменьшения объема массы материала. Большинство специалистов-практиков считают, что достижение надлежащего уплотнения имеет решающее значение для характеристик асфальтового покрытия. Для асфальтовых смесей уплотнение связывает частицы заполнителя, покрытые асфальтом, для достижения стабильности и обеспечения устойчивости к деформации (или колееобразованию), одновременно снижая проницаемость смеси и повышая ее долговечность.

На уплотняемость асфальтобетонных смесей влияет множество факторов. К числу этих факторов относятся свойства асфальтобетонной смеси, тип и плотность материала нижнего слоя основания, толщина слоев асфальта и условия окружающей среды во время укладки. Если какой-либо из этих факторов изменится, это напрямую повлияет на окончательный модуль, жесткость или прочность смеси. Кроме того, на конечную уплотняемость смеси влияют тип катков, количество катков и схема прокатки, используемая в процессе уплотнения.

Асфальтовая смесь и дорожное покрытие Переменные
В настоящее время в Северной Америке используется широкий спектр асфальтобетонных смесей. Среди этих типов смесей есть смеси с плотным гранулометрическим составом, смеси с открытым гранулометрическим составом и асфальтобетонные смеси с каменной матрицей (SMA). В области плотных смесей некоторые из смесей являются мелкозернистыми смесями, некоторые — крупнозернистыми смесями, а некоторые — очень плотно (равномерно) градуированными смесями. Некоторые из смесей с открытым гранулометрическим составом используются для слоев фрикционного слоя, а некоторые используются в качестве проницаемого слоя базового слоя. Смеси SMA, которые обычно имеют очень плотный гранулометрический состав, как правило, имеют значительно отличающуюся градацию, чем обычные асфальтобетонные смеси плотной градации, и включают повышенное количество минерального наполнителя как часть градации. Асфальтовые смеси с зазором также используются некоторыми агентствами.

В настоящее время также используется множество типов и марок асфальтовых вяжущих материалов. Некоторые из этих вяжущих по-прежнему классифицируются с использованием системы проникновения, некоторые по-прежнему классифицируются по вязкости (AC), в то время как большинство из них соответствуют по крайней мере некоторым критериям асфальтового вяжущего с классом эффективности (PG). Кроме того, некоторые битумные вяжущие модифицированы полимером с использованием материалов эластомерного или пластомерного типа. Асфальтовые каучуковые вяжущие также используются в некоторых асфальтовых смесях. Каждый из этих типов и марок материалов асфальтового вяжущего будет влиять на степень жесткости, получаемую в асфальтовой смеси, как во время строительства, так и на протяжении всего процесса уплотнения.

Эффективное содержание асфальтового вяжущего в асфальтовой смеси также влияет на удобоукладываемость и уплотняемость. По мере увеличения содержания битумного вяжущего толщина пленки на частицах заполнителя увеличивается. При температурах уплотнения эта увеличенная толщина пленки усиливает смазывающий эффект битумного вяжущего и до определенного момента облегчает уплотнение смеси.

Влияние агрегатов
В настоящее время в Северной Америке используется большое количество типов агрегатов. Некоторые из этих материалов являются осадочными, некоторые изверженными, а некоторые имеют ледниковое происхождение (гравий). Кроме того, абсорбция, прочность, угловатость, текстура поверхности и степень плоскостности и/или удлиненности частиц влияют на свойства различных заполнителей и, следовательно, на свойства асфальтовой смеси, в которую они включены. В частности, количество измельченных крупных и мелких заполнителей в смеси оказывает прямое влияние на жесткость и уплотняемость получаемой смеси.

Требования к объемным характеристикам
Требования к объемным характеристикам различных асфальтобетонных смесей сильно различаются. Во многих юрисдикциях требования к пустотам в минеральном заполнителе (VMA), пустотам, заполненным асфальтом (VFA), и требованиям к содержанию воздушных пустот (AV) включены как часть спецификаций на смесь. В некоторых местах методы проектирования смесей Hveem все еще популярны, и, как правило, методы расчета смесей Hveem не требуют расчета значений VMA или VFA смеси. Хорошо известно, что объем асфальтобетонной смеси напрямую влияет на характеристики смеси при движении транспорта. Объемные параметры, однако, также очень сильно влияют на жесткость смеси во время операции уплотнения и на способность подрядчика достичь желаемого уровня уплотнения.

Воздействие на окружающую среду
Условия окружающей среды во время укладки смеси могут напрямую влиять на степень уплотнения, влияя на время, необходимое для уплотнения смеси — скорость охлаждения смеси. Температура воздуха, базовая температура, скорость ветра и солнечный поток или облачный покров (в незначительной степени) определяют скорость охлаждения смеси и способность подрядчика получить желаемый уровень плотности асфальтобетонной смеси. Условия окружающей среды различны для каждого проекта и будут влиять на уровень плотности, получаемый при каждом проходе уплотняющего оборудования.

Состояние основания
Влияние типа и состояния основания также является фактором, влияющим на уровень жесткости или уплотнения нового слоя асфальта. Требуемое усилие уплотнения частично зависит от того, укладывается ли новый слой асфальта поверх грунта земляного полотна, слоя заполнителя, слоя асфальта холодной смеси, слоя асфальтобетонного покрытия с трещинами, нового слоя асфальтобетона или слой дорожного покрытия из бетона на портландцементе. Кроме того, толщина укладываемого слоя асфальта также является фактором, который необходимо учитывать при попытке уплотнения смеси. Более тонкие слои асфальта остывают быстрее, чем более толстые.

Толщина слоя и размер частиц
Как правило, толстые слои асфальтобетонной смеси легче уплотняются, чем тонкие слои. Чем толще подъем, тем дольше сохраняется тепло, и, следовательно, больше времени для прокатки.

Как правило, для более мелких и плотных градуированных смесей (тех, которые находятся выше линии максимальной плотности на диаграмме 0,45), минимальная толщина подъема должна в три раза превышать номинальный максимальный размер заполнителя. Аналогичным образом, для крупнозернистой смеси (на графике ниже линии максимальной плотности) толщина подъема должна быть как минимум в четыре раза больше номинального максимального размера заполнителя. Эти рекомендации обеспечивают достаточную толщину подъема для того, чтобы частицы заполнителя переориентировались и упаковались вместе в процессе уплотнения.

Температура смеси
Было сказано, что тремя наиболее важными факторами, влияющими на способность подрядчика достичь желаемого уровня плотности асфальтобетонной смеси, являются, в порядке важности, температура, температура и температура.

Асфальтовые смеси можно разделить на две основные категории в отношении устойчивости к уплотнению. Некоторые смеси жесткие и их трудно уплотнить. Некоторые смеси нежны и чрезмерно подвижны под действием стальных вальцов. Нежные смеси обычно трескаются или трескаются в «зоне средней температуры». Вместо того, чтобы набирать плотность при укатке смеси в зоне средних температур, плотность часто теряется, когда смесь движется перед стальными колесами на двухвальцовом вибрационном катке или неподвижном катке со стальными колесами.

Рисунок валков, используемый для уплотнения жесткой смеси, обычно значительно отличается от рисунка валков, используемого для уплотнения нежной смеси. Из-за трех температурных зон, обычно встречающихся при уплотнении нежной смеси, жесткость смеси при определенной температуре может вообще не зависеть от конечной плотности смеси.

Температура асфальтовой смеси постоянно меняется в процессе прокатки. Скорость остывания смеси связана с рядом факторов, таких как толщина уплотняемого слоя, температура смеси в момент ее выдавливания из-под стяжки на асфальтоукладчик, свойства асфальтобетонной смеси ( плотные или открытые), а также условия окружающей среды, такие как температура воздуха и скорость ветра.

Температура, при которой производится асфальтобетонная смесь, влияет как на легкость уплотнения, так и на время, необходимое для уплотнения. Время, необходимое для уплотнения, увеличивается с температурой смеси, но существуют ограничения относительно того, насколько высокой может быть рабочая температура, чтобы избежать повреждения асфальтового вяжущего.

Постоянно меняющаяся температура смеси является основным фактором, из-за которого прогнозирование конечной плотности смеси после завершения прокатки настолько трудно поддается оценке во время самого процесса прокатки.

Целью уплотнения асфальтобетонной смеси является получение гладкого, стабильного и прочного асфальтового покрытия. Понимание факторов, влияющих на уплотнение, является важным шагом в достижении этой цели.

Джим Шерокман — инженер-консультант, специализирующийся на проектировании и строительстве асфальтовых покрытий. С ним можно связаться по телефону (513) 489-3338. Дуайт Уокер — редактор журнала Asphalt.