ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ВИБРОКАТКОВ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА<
В 1959 г. закончил Ленинградский политехнический институт (ныне Санкт-Петербургский технический университет). Работал одним из руководителе
С конца 1 960 г. в течение 33 лет работал в Ленинградском филиале СоюздорНИИ, в том числе 22 года руководил лабораторией технологии и механ
В 1994 г. переведен в Дорожный комитет Ленинградской области советником Председателя. В 1998 г. перешел на работу в фирму «Дорстройпр
Является одним из инициаторов и научным редактором полезного для дорожников ежегодного издания каталога-справочника «Дорожная техника
Неутомимый популяризатор высокого дорожного качества, современных машин и новых технологий. Имеет более 300 публикаций научного и прикладно
Эксплуатационная судьба автомобильной дороги в значительной степени зависит от качественного и эффективного уплотнения всех материалов, составляющих ее конструкцию, в том числе асфальтобетонных слоев покрытия и верхней части основания. Любой дорожник, занимающийся организацией и реализацией асфальтобетонных работ, каждый раз и для каждого конкретного объекта должен решать, по крайней мере, три задачи — чем (какими катками), как (технологические параметры и приемы) и с какими издержкам
Найденные решения этих задач отражаются изначально в разрабатываемых технологических схемах, регламентах или проектах производства работ (ППР).
первоначальный выбор наиболее подходящих статических или вибрационных катков необходимо производить по их уплотняющей способности, которая должна соответствовать толщине слоя и типу намеченной к укладке асфальтобетонной смеси (многощебенистая, малощебенистая, песчаная или ЩМА на обычном, улучшенном или на модифицированном полимерами битуме соответствующей вязкости — пенетрации, крупнозернистая или мелкозернистая, плотная или пористая и т. п.) и которая должна гарантированно о
второй критерий выбора катка или катков (функционально-технологическое соответствие или пригодность) преследует цель своевременно (в рамках оптимальных температур горячей смеси) и качественно выполнять тот объем и выдерживать тот темп (производительность) работы по уплотнению, который задает укладчик, являющийся
минимизация затрат сначала на приобретение (покупку), а затем и на эксплуатацию каждого катка, выбранного по первым двум критериям из имеющегося парка уплотняющих средств (зачем покупать и иметь в своем парке каток или катки, плохо соответствующие основным уплотняемым материалам, толщинам их слоев, объемам и видам работ по укатке, или зачем приобретать крупный, тяжелый и дорогой каток, если ту же самую работу с высоким качеством и почти с той же производительностью может выполнить
Под уплотняющей способностью статического или вибрационного катка следует понимать ту толщину слоя конкретного асфальтобетона (песчаный, малощебенистый, щебенистый, ЩМА), которую каток может своими силовыми воздействиями за рациональные с технологической точки зрения 6-10 или в среднем 8 своих повторных проходов, на оптимальной рабочей скорости и в пределах времени изменения температуры смеси от 140-130 до 70-60°С сможет сдеформировать сжатием (уплотнить) заданный слой до требуемых минимальных норм качества или выше (минимальный коэффициент уплотнения 0,99 для щебенистых плотных смесей, 0,98 — малощебенистых, песчаных и пористых, 0,96 — для покрыт
К сожалению, ни один представитель любой фирмы, выпускающей дорожные катки для асфальтобетона и продающей их в России, не может (или не хочет) совершенно однозначно указать толщину слоя конкретного типа и состава асфальтобетона, которую предлагаемый или продаваемый виброкаток способен качественно уплотнить.Ответы на такого рода вопросы следуют, как правило, уклончивые, расплывчатые и не очень конкретные с дежурной фразой в конце о необходимости устанавливать такую толщину слоя пробным путем на практике. Эта неопределенность и осторожность позволяют фирмам избегать рисков на предъявление возможных претензий или исков.Иногда в рекламных и технических изданиях ряда фирм можно прямым или косвенным путем обнаружить полезную, но в одних случаях странную, а в других случаях более или менее правдивую информацию по этому вопросу. Так, судя по графикам зависимости часовой производительности виброкатка от толщины уплотняемого слоя асфальтобетона, помещенным в одном из рекламных буклетов фирмы Dynapac за 2007 г., ее малогабаритные (тротуарные) модели весом 2,3-3,9 т способны уплотнять за 8-12 проходов асфальтобетон слоями от 2 до 5 см, средние тандемные образцы (вес 7,5-8,6 т) за 6-10 проходов — от 2-3 до 16 см, а тяжелые модели (10,5-16,8 т) за 4-8 проходов — от 2 до 19 см.
Более осторожную и умеренную позицию в оценке уплотняющих способностей и возможностей своих виброкатков демонстрирует фирма Bomag, утверждающая, что ее малогабаритные модели (вес 1,5-4 т) целесообразнее всего использовать на уплотнении асфальтобетона слоями 2-4 см, средние образцы (вес 7-9 т) — слоями 6-8 см, тя
Но ближе всех к пониманию существа вопроса о толщине уплотняемого слоя асфальтобетона и необходимости его решения с учетом силовых воздействий виброкатка, заметно влияющего на качество и долговечность дорожных покрытий и оснований, на возможное дальнейшее совершенствование технологии и улучшение функциональных параметров самих вибрационных средств уплотнения, подошла американская фирма Ingersoll-Rand (I-R), владельцем которой недавно стала не менее известная в России фирма Volvo (Швеция).Практические рекомендации 2005 г. по использованию на различных асфальтобетонных слоях (от 2,5 до 15-20 см) ее виброкатков подтверждают правильный подход (табл. 1), в основу которого положена разработанная система регулирования динамического воздействия вальца в зависимости от толщины слоя. С ростом последней рекомендовано увеличивать центробежную силу вальца за счет установки эксцентрика вибровозбудителя в соответствующее положение от 1 до 8 (чем больше номер, тем выше центробежная сила).
А как же все было просто и ясно в теперь уже далекие времена (каких-нибудь лет 40-50 назад), когда дорожники России применяли одну единственную статическую технологию укатки асфальтобетона. И для ее реализации существовал стандартный набор катков — легкий (вес 3-5 т, удельное линейное давление qл=20-30 кгс/см), средний (6-8т, qл=40-60 кгс/см) и тяжелый (9-13 т, < qл=60-80 кгс/см). Были еще также сверхтяжелые катки (вес 15 т и более с q И тем не менее, дорожная практика и наблюдения грамотных специалистов и ученых тех лет оставили нынешним дорожникам ряд результатов и выводов, которые актуальны и полезны сегодня. Во-первых, на качественный результат укатки асфальтобетона оказывают влияние размеры вальца катка (предложили критерий оценки эффективности катка в виде удельного линейного давления вальца qл, забыв, правда, при этом о влиянии ег
Во-вторых, эффективность и качество уплотнения асфальтобетонной смеси в значительной степени оказались зависящими от толщины укатываемого слоя. Чем тоньше слой, тем он хуже уплотняется при постоянном количестве проходов катка. При толстом слое его нижняя часть оказывается особенно недоуплотненной. Поэтому в то время для статической технологии уплотнения и упомянутого набора катков (легкий, средний, тяжелый) была выдана практическая рекомендация о том, что слой уплотнения должен быть не боле
В-третьих, установлено, что в практических случаях удачной по качеству укатки асфальтобетона упомянутыми тремя типами статических катков общее количество их проходов должно составлять не менее 20-24. Это подтвердилось и используется в настоящее время фирмой ЗАО «ВАД» при устройстве покрытий на мостах и пут
В-четвертых, ряд специалистов того времени пришли к заключению, что самым разумным, правильным и плодотворным в технологии уплотнения для повышения качества укатки асфальтобетона может оказаться подбор катков по контактным давлениям их вальцов с учетом прочностных свойств самого асфальтобетона. Один из ведущих тогда д
Однако конструкторы дорожно-строительных машин и сами машиностроительные заводы не смогли продуктивно воспользоваться такой полезной рекомендацией для создания более совершенных в функциональном плане дорожных катков, так как не знали, как правильно определять контактные давления под жестким вальцом. И продолжают до с
Появление виброкатков и технологии ударно-вибрационного уплотнения дорожно-строительных материалов стало крупным технологическим шагом в дорожной отрасли, повлиявшим на качество и производительность этой операции. Особенно благотворное влияние эта технология и техника оказали на устройство слоев покрытий и оснований д
Если в статической технологии в одном звене уплотняющих средств одновременно использовались три катка разного веса и габаритов и укатку горячего асфальтобетона разрешалось выполнять только при температуре наружного воздуха не ниже +5 °С (весна) и +10 °С (осень), то для реализации ударно-вибрационной технологии достаточно одного виброкатка с надлежащими параметрами веса и вибрации, а укатку горячего асфальтобетона с требуемым качеством стало возможным выполнять при пониженных и даже
До полного уплотнения слоя асфальтобетона три статических катка должны сделать не менее 20-24 проходов по одному месту, а вибрационный каток — не более 12-14 даже с учетом предварительной статической подкатки смеси и незначительной и тоже статической ее прикатки на заключительном этапе операции. Поэтому вибрацио
Как говорится, технологический прогресс «на лицо», и можно было бы «почивать на лаврах». Однако опыт эксплуатации и анализ параметров реальных моделей нынешних виброкатков и результатов их работы показывают, что у них и у самой ударно-вибрационной технологии есть потенциальные возможности
Главной целью такого усовершенствования является обеспечение стабильно высокого качества уплотнения асфальтобетона с повышением долговечности покрытий автомобильных дорог. Но для этого нужно переходить на новый современный путь и принцип создания и функциональной оценки виброкатков с назначением более обоснованных и рациональных их основных параметров (вес, размеры вальцов, центробежная сила, амплитуда и частота колебаний, рабочие скорости, оптимальные диапазоны и возможности регулирования веса и центробежной силы и др.) с обязательным учетом типа, состояния, свойств и толщины слоя асфальтобетона, т.е. многое из того, что не учитывает критерий удельного лин
С точки зрения физики, строительной механики и сопротивления материалов, классическое понимание процесса уплотнения асфальтобетона вальцом дорожного катка сводится к обычному его деформированию штампом, но криволинейной формы, под воздействием статических или динамических сил с накоплением остаточных деформаций асфаль
Чтобы правильно понять (разобраться), оценивать и при необходимости регулировать этот процесс деформирования, нужно было, как говорится, «поместить в один флакон» контактные давления штампа (дуга вальца) и деформативно-прочностные показатели свойств уплотняемого горячего асфальтобетона. И для такой процеду
более или менее достоверно определять общую силу воздействия виброкатка (с вальцом статического катка все просто и ясно) на поверхность ограничителя колебаний его вальца (ограничителем служит слой горячего асфальтобетона) с учетом особенностей таких колебаний за период действия динамическ
дать или вывести аналитическую зависимость для вычисления контактных давлений жесткого вальца на поверхность укатки с учетом саморегулируемого
собрать, изучить и обобщить сведения о прочностных и деформативных свойствах разных типов и составов горячего асфальтобетона, подвергаемого упл
разработать для дорожной технологии уплотнения инженерную методику оценки уплотняющей способности, эффективности и качества работы статических и вибрационных катков на основе сравнения их контактных давлений с деформативно-прочностными показателями свойств асфальтобетона; эта методика должна быть пригодной для различных типов катков и материалов (грунт, щебень, асфальтобетон) и в то же время одинаково полезной как для дорожников, выполняющих операции уплотнения, так и для создателей —
Основные итоги и установленные зависимости (1)-(5) из решения указанных задач представлены в сжатом виде на схеме рис.1. Более детально с соотв
При наличии данных по деформативно-прочностным характеристикам горячего и еще рыхлого асфальтобетона (начало уплотнения) или почти плотного и заметно остывшего (завершение укатки) по аналитическим формулам (1)—(5) можно находить не только контактные давления вальцов, но и определять величины осадок поверхности укатки или относительную деформацию слоя. Причем, указанные зависимости оказались универсальными, так как пригодны для статических и вибрационных катков с гладкими, кулачковыми,
Достаточно удачным и полезным следует признать выбор критерия оценки уплотняющей способности любых катков, в качестве которого принят индекс ко
Это с одной стороны (каток), а с другой стороны должен быть асфальтобетон (материал), по характеристикам которого по формуле (3) находится оптимальный индекс контактных давлений для наилучшего уплотнения конкретного асфальтобетона заданной толщины слоя. По значению найденного оптимального индекса и подбирается статиче
Для многощебенистых плотных асфальтобетонных смесей, в подавляющем большинстве случаев укладываемых в верхние слои дорожных покрытий, разработаны и успешно используются в практической работе ЗАО «ВАД» в течение уже 4-5 лет подробные графики по выбору оптимальных значений индексов контактных давлений для сл
С помощью разработанной методологии можно заранее (до выполнения асфальтобетонных работ на дороге) решать и другие задачи. Во-первых, для каждого выпущенного любой фирмой и уже эксплуатируемого виброкатка установить его уплотняющую способность (оптимальную толщину эффективно и высококачественно уплотняемого слоя конкретного типа и состояния асфальтобетона), что может оказаться полезным дорожникам при покупке или реальном использовании этого виброкатка. Такими данными располагает ЗАО «ВАД» для всех прежних и новых виброкатков, выпускаемых фирмами Ammann, Bomag, Caterpillar, Dynapac, Hamm, Marini, Раскат, Sakai, Volvo (I-R) и др. Некоторый детальный ана
И, во-вторых, излагаемая методология способна помочь фирмам-разработчикам новых конкурентоспособных образцов вибрационных или статических катков конструировать их с более оптимальными и эффективными параметрами, чем это сейчас продолжают делать большинство из них по критерию удельного линейного давления, являющегося п
Чтобы как-то хотя бы уменьшить недостатки этого критерия, известный европейский специалист по асфальтобетону Nijboer произвел некоторый его «косметический ремонт» и предложил вместо него другой показатель в виде числа, коэффициента или индекса N (Nijboer number) вальца катка статического типаКонечно, этот индекс N никакого отношения не имеет к реальным значениям контактных давлений катка. Однако он «пришелся ко двору» немецкой фирмы Hamm, которая при создании своих виброкатков руководствуется рекомендациями Hijboer [3]. В частности, он полагал, что в случае динамического уплотнения асфальтобетона статический коэффициент или индекс N виброкатка не должен превышать 0,25 кгс/см2, а статическое уплотнение целесообразно при N=0,40 кгс/см2.Сама же фирма Hamm считает, что индекс N должен быть 0,15-0,17 кгс/см2 для малогабаритных виброкатков весом 1,5-4,0т и в пределах 0,20-0,24 кгс/см2 для тандемных более тяжелых их моделей (табл. 2). При этом ни Nijboer, ни фирма Hamm не учитывают влияния толщины слоя и динамической силы виброкатка на механику укатки и результат уплотнения. Они оперируют в основном приближенными данными только для назначения или выбора статических параметров виброкатка. А вот вибрационные параметры (вес колеблющейся массы вальца, ее амплитуда и частота колебаний, центробежная или возмущающая сила) устанавливаются либо интуитивно, либо из накопленного опыта, приобретенного
Справедливости ради нельзя также не отметить ранее делавшихся попыток использовать контактные давления катков для их совершенствования и повышения эффективности и качества технологии уплотнения, в том числе асфальтобетона. В частности, следует указать на серьезные, обширные и результативные исследования по этому вопросу проф. Хархуты Н.Я. и его учеников, к которым по праву долгой совместной работы причисляет себя и автор настоящей публикации. Используя теорию Герца-Беляева местного смятия металла катящегося железнодорожного колеса по рельсу под воздействием контактных давлений, проф. Хархутой Н.Я., применительно к уплотнению дорожностроительных матер
В отличие от критерия удельного линейного давления (q^Q/B) в этой формуле (7) проф. Хархутой Н.Я. учтены оба размера вальца (ширина В и диаметр D=2R), правда, с одинаковой степенью влияния на контактные давления, а также деформативные свойства уплотняемого материала через его модуль деформац
Очевидно, по этой причине контактные давления вальца одного и того же катка на слое 5 и 10 или 15 см оказываются по формуле (7) одинаковыми, что явно противоречит обычной логике и простому подсчету. На толстом слое осадка поверхности материала всегда больше, поэтому больше размеры контактной дуги вальца и самой площад
Изъян приведенной зависимости состоит еще и в том, что в теории Герца-Беляева контактная площадка в зоне смятия колеса и рельса принята плоской
В случае же деформирования, к примеру, асфальтобетона жестким вальцом катка (криволинейный штамп) размеры контактной дуги и контактной площадки непрерывно изменяются пропорционально изменению величины осадки поверхности асфальтобетона. Материал уплотнения как бы самопроизвольно регулирует величину контактных давлений
К подобным саморегулируемым системам можно отнести пару «пневмоколесо автомобиля — поверхность дороги». Только здесь саморегулирующим элементом является шина, которая при изменении нагрузки на нее (веса автомобиля и перевозимого груза в его кузове) сминается больше или меньше, увеличивая или уменьшая размер контактной площадки. Вот поэтому контактное давление пневмоколеса автомобиля на поверхность дорожного покрытия при любой весовой нагрузке на колесо (в пределах его груз
По этой же причине невозможно создать высокие контактные давления шины пневмоколесного катка и реализовать высокие показатели качества уплотнения асфальтобетона при использовании только этого уплотняющего средства. Подобного саморегулирования нету пары «плоский штамп (трамбующая плита, башмак вибротрамбовки, подошва виброплиты) — уплотняемый материал». Здесь контактные давления, определяемые площадью штампа и его весовой или динамической нагрузкой, не зависят от осадки пов
Не менее важным и, может быть, тоже принципиальным с точки понимания механизма и степени деформирования или уплотнения любого слоя асфальтобетона вальцом катка является использование в разработанной теории и методике термина и представления об оптимальном слое или оптимальной глубине (слой оптимальной толщины, оптимал
В механике грунтов, строительной механике и в теории сопротивления материалов и тел упругому и пластическому их деформированию давно существует и используется понятие активной зоны или активной глубины (толщины) действия силы или контактного давления, в которой сосредоточено до 80-85% всей возникшей деформации или осадки. Остальные ее 15-20% развиваются в более удаленной от места нагружения части материала, простирающейся на расстояние до (3,5-4) dш или Ь0, где dш или Ь0 — диаметр круглой или меньший размер прямоугольн
На основании накопленных знаний и многочисленных результатов опытноэкспериментальных исследований и работ по уплотнению дорожно-строительных материалов пневмошинными и вибрационными катками и трамбующими плитами, проводившихся творческой группой под руководством проф. Хархуты Н.Я., были установлены обобщенные зависимости глубины (толщины) активной зоны haккачественного уплотнения этих материалов (в долях dш или Ь0) от уровня контактных давлений σ0 на площадке нагружения (в долях предела прочности σЛюбопытно, что с помощью этой графической зависимости достаточно просто можно объяснить удивительные или даже феноменальные на первый взгляд результаты уплотнения, например, связных грунтов толщиной слоя до 1,0м новым тяжелым и мощным виброкатком фирмы Bomag с сегментным (полигональным) вальцом или эффективность давно запатентованной технологии Луи Менара подготовки строительных площадок сверхтяжелыми трамбующими плитами (весом до 40-50т, высота сброса до 40-50м), улучшающими прочностные и
С использованием этого графика и понятия оптимальной толщины слоя уплотняемого асфальтобетона (глубина или толщина активной зоны) легко объясни
Глубина активной зоны действия контактных давлений вальца катка (или оптимальная толщина hon уплотняемого слоя асфальтобетона) в соответствии с графиком рис. 2 зависит как от силовых воздействий вальца (уровня его контактных давлений по отношению к пределу прочности горячей асфальтобетонной смеси), так и от размера контактной площадки, передающей эти контактные давления асфальтобетону, т.е. от размера вальцовой дуг
При проходах катка по еще рыхлому и горячему слою асфальтобетона (начало укатки) его осадка δ 0 является наибольшей, и потому при неизменном диаметре вальца D размер Ь0 оказывается тоже наибольшим. Поэтому глубина активной зоны или толщина прорабатываемого оптимального слоя hon становится достаточно большой. Отсюда и нет опасений, что реальная толщина слоя ho на начальном этапе окажется больше honс плохой или недостаточной проработкой уплотнен
Такие опасения могут возникнуть на завершающем этапе укатки почти уже плотного и остывшего асфальтобетона (конец уплотнения), на котором осадка минимальна и глубина активной зоны (оптимальный слой) сокращается в 1,5-2 раза. Поэтому итоговую уплотняющую способность катка (толщину уплотняемого им слоя) логично устанавли
Так как оптимальная толщина уплотняемого слоя hon во многом определяется размером дуги контакта Ь0 и этот размер зависит от осадки слоя δ0 и диаметра вальца катка D, реальные размеры которого колеблются в довольно широком диапазоне (от 600-700 до 1400-1500 мм), то небесполезно установить взаимосвязь между D и hon. Теоретически она подчиняется сле
[Ɛ0] — допускаемая величина относительной деформации слоя; по условиям недопущения появления на поверхности укатки различных дефектов (трещины, прорези, сдвиги, волнообразные неровности), обусловленных избыточными давлениями катка и низкой прочностью асфальтобетона при его растяжении (в несколько раз ниже прочности при сжатии), [Ɛ0]<0,060-0,065 в начальной фазе укатки и [Ɛ0]<0,010-0,015 на конечном этапе (при чисто упругом же деформировании асфальтобетона его разрушение может происходить при [Ɛ0]>0,001 или 0,1%); по этим же причинам катку целесообразно создавать давления не более Rkp, в пределах 70-75% от σр По зависимости (8) каждый каток с диаметром его вальцов D и максимальным контактным давлением σ0 способен эффективно уплотнить определенную предельную толщину оптимального слоя многощебенистого асфальтобетона, приведенную
В практическом подборе статического или вибрационного катка по его уплотняющей способности для конкретного типа, состояния и слоя асфальтобетона реальные значения индекса контактных его давлений могут точно не совпадать с потребным оптимальным индексом, найденным для этого слоя по теоретической зависимости (3) или по
Анализ (3) и опыт эксплуатации катков подсказывает, что такое несовпадение в пределах ±5-6% вполне допустимо, и оно не должно особо отразиться на качестве укатки, если при этом использовать некоторую компенсацию за счет увеличения или уменьшения количества циклов нагружения (проходов) катка. Поэтому каток с толщиной оптимального слоя уплотнения hon может вести укатку реального слоя hhon = 3 см; ho<
hon = 6 см; ho<
hon = 10 см; ho
hon =15 см; ho<
Этой особенностью теоретической зависимости (3), видимо, и объясняется не столь существенная разница в реальных результатах уплотнения слоев ас
Таким образом, из четырех рассмотренных принципов или критериев (удельное линейное давление, индекс Nijboer, контактные давления по Хархуте Н.Я. и индекс контактных давлений ЗАО «ВАД»), по которым можно создавать и функционально оценивать современные дорожные катки для уплотнения асфальтобетона, в том числе вибрационные, только индекс контактных давлений и разработанная на его основе инженерная методология позволяют давать полноценные, квалифицированные и конкретные решения зада
Что же характерно для современных асфальтобетонных виброкатков, каковы их достоинства и недостатки, и как в функциональном плане можно их оцени
Прежде всего, бросается в глаза многообразие разных моделей и образцов таких катков даже у одной фирмы. Например, в 2008 г. фирма Bomag (Германия) помимо 16 моделей малогабаритных вибрационных и комбинированных катков весом от 1,3 до 4,2т предлагала своим покупателям еще 21 модель чисто вибрационных и комбинированных катков весом от 8,3 до 13,4т, способных вести укатку асфальтобетона за укладчиком, т. е. всего у Bomag 37 моделей. Витрина фирмы Dynapac (Швеция) несколько скромнее - всего 23 модели малогабаритных и крупных катков. Но наиболее «плодовитой» оказалась немецкая фирма Hamm - 12 образцов малогабаритных и 26 моделей крупных (вес от 7 до 14т) к
Эти три европейских производителя вместе «породили» почти 100 моделей виброкатков, что составляет около 50% от общего количества имеющихся в мире разработок этой техники. И это вызывает, конечно, удивление и непонимание необходимости такого количества моделей и образцов. Зачем их столько «плодить&raq
Вот для таких слоев асфальтобетона российскому дорожнику и целесообразно иметь статические и вибрационные катки. К примеру, в ЗАО «ВАД» многочисленный парк уплотняющей техники для асфальтобетона состоит из разнообразных по весу и размерам образцов катков фирм Dynapac и Hamm, но «главной ударной силой» и самыми востребованными за последние 2-3 года стали виброкатки HD 75 фирмы Hamm, наиболее близко по своей уплотняющей способности и эффективности (см. табл. 2) соответ
Подавляющее большинство выпускаемых в мире виброкатков (кроме некоторых малогабаритных) имеют три режима нагружения уплотняемого асфальтобетона — статический, со слабой вибрацией и сильной вибрацией. Этими режимами и определяется их уплотняющая способность и функциональная пригодность в тех или иных практических
В таблицах 2 (Hamm) и 4 (Dynapac) для примера и анализа приведены данные по уплотняющей способности основных моделей виброкатков этих двух фирм, в том числе ранее выпускавшихся и «свеженьких». Уплотняющая способность установлена аналитическим путем для многощебенистых плотных асфальтобетонных смесей по кри
Эти данные показывают, что по оптимальной толщине слоя проработки виброкатки Hamm и Dynapac в среднем близки друг другу, хотя можно обнаружить и некоторое различие. При статической начальной прикатке горячей и еще рыхлой смеси сразу за укладчиком оптимальный слой уплотнения у катков обеих фирм находится в пределах от 4-5 до 8-10см. При этом следует иметь в виду, что при укатке в таком статическом режиме почти уже плотного и заметно остывшего асфальтобетона толщина оптимального или прорабатываемого слоя понижается до 1,5-2,5см, т.е. в три-четыре раза. Вот так работает отношение σ0 По данным табл. 4 любопытно и может быть полезно выявить тенденцию и проследить эволюцию функциональных параметров, и в первую очередь уплотняю
Периодическое обновление и смена одной модели виброкатка Dynapac на другую в каждой серии сопровождались то повышением, то снижением показателя уплотняющей способности (толщины прорабатываемого слоя). И не совсем понятно, по каким причинам или с какой целью? Радует только то, что последние новые образцы (CC424HF и CC524HF с приставками ЕС, очевидно европейский союз) по этому функциональному показателю видимо уже лучше будут соответствовать потребностям дорожников, в том числе российских.Наряду с уже отмеченными особенностями и достоинствами современных виброкатков целесообразно отметить и некоторые их недостатки. Среди последних уместно выделить три. Во-первых, продолжающееся использование для их разработки и создания изжившего себя критерия удельного линейного давления, не учитывающего многие влияющ
Во-вторых, многие модели виброкатков обладают чрезмерной уплотняющей способностью для реальных слоев устройства асфальтобетонных покрытий и оснований, и практически все виброкатки, даже с рациональными показателями, сильно перегружают и может быть, даже разрушают горячую и еще не очень плотную и прочную асфальтобетонную смесь на начальной фазе ее виброукатки. Об этом свидетельствуют толщины оптимальных слоев проработки на этой фазе, превышающие примерно в 1,5 раза аналогичные толщины слоев
В-третьих, низкая универсальность большинства моделей виброкатков по типам и толщинам слоев уплотняемого асфальтобетона из-за наличия у них все
Технологическая пригодность. Любой статический или вибрационный каток (или звено катков) должен успевать своей производительностью за работой укладчика, раскладывающего горячую асфальтобетонную смесь заданной проектом толщиной слоя, принятой технологом или производителем асфальтобетонных работ шириной и с назначенной рабочей скоростью укладчика из условия необходимости выполнить операции укладки и укатки в пределах времени изменения температуры слоя смеси от 135-140 (миниму
При указанных данных несложно определить производительность укладчика по площади устроенного покрытия за час, а по ее значению уже найти потребную часовую производительность операции укатки. Последняя должна быть на 10-20% бол feme производительности укладчика, чтобы не сдерживать его работу как ведущей машины в отряд
Для обеспечения потребной производительности операции уплотнения могут быть задействованы один, два или три катка, выбранных по их уплотняющей
где Вк(м) — ширина вальца тандемного катка или шири
«а» (м) — величина перекрытия соседних продольных следов (полос) катка на ширине уплотняемой полосы покрытия, которую катку поручено укатать (на ширине полосы работы укладчика уплотняемых катками таких полос может быть несколько, и их количество зависит от отношения П
Vк (м/ч) — средняя рабочая скорость катка, она с учетом его
Кэф = 50/60 = 0,83 — коэффициент использования рабочего времени катка в течение часа (60 мин), т.е. коэффициент эффективной работы катка; во всем мире принято, что потери рабочего времени в течение часа не должны превышать 10 мин;n — количество проходов катка по одному его следу, чтобы он обеспечил требуемое качество укатки асфальтобетона; обычно каткам, р
Как видно из (9), наибольшее влияние на результат подсчета часовой производительности катка оказывают ширина его вальцов, рабочая скорость и количество проходов. Ряд производящих катки фирм учитывают влияние параметров «а» и Кэф совместно через коэффициент, принимаемый в пределах 0,6-0,7 (Dynapac) [4]. В других фирмах (Hamm) используют (9), но предлагают принимать «а»Однако ни те, ни другие решения и предложения не совсем корректны и правильны. В действительности же величина «а» является переменной и на невыгодной полосе уплотнения конкретным катком может достигать 80-100 см, а на выгодной — всего 10-15 см. И, конечно же, в том и другом случае один и тот
Поэтому величину «а» всегда необходимо определять и учитывать ее влияние на производительность катка. Тем более, что средн
где i=1, 2, 3... — обязательно целое количество уплотняемых катком продольных полос (ширина полосы Вк) на ширине общей полосы работы катка (Вупл).
Для повышения производительности операции уплотнения у дорожного технолога есть две возможности: выбрать каток с наибольшей производительностью и требуемой уплотняющей способностью либо увеличить количество таких катков. Последнее не всегда бывает приемлемым по условиям выполнения работ (возможны помехи катков друг другу), да и к тому же это ведет к удорожанию операции уплотнения. Поэтому сначала следует использовать все возможности по повышению производительности выбранного катка, затем по
Однако для повышения производительности выбранного катка технолог не может изменять Вк (каток уже выбран), величину «а» (она получается по расчету), n (принято 8 проходов) или Кэф (уже =0,83). Остается варьировать только рабочей скоростью катка Vk Если более точно и творчески их проанализировать с учетом размеров вальцовой дуги контакта, а также рыхлого и плотного состояния слоя виброуплотняемого асфальтобетона, то получается, что по любой точке этого слоя под дугой контакта должно быть произведено не менее 4 (рыхлый слой) и не менее 2 (слой почти плотный) или в среднем 3 цикла силовых нагружений любым вальцом тандемного виброкатка за каждый его проход. В этом случае качество укатки асфальтобетона будет соответствующим рекомендациям
И этому есть свое практическое обоснование и объяснение. Для этого нужно вспомнить статическую технологию уплотнения асфальтобетона, в которой требуемое качество его укатки обеспечивалось после 20-24 общих проходов трех разных типов катков (легкий, средний, тяжелый), т.е. вместе, с учетом двух вальцов на катке, они нагружали асфальтобетон 40-48 (в среднем 44) циклами. У тандемного виброкатка за 6-8 проходов при двух вальцах и 3 средних циклах на каждый валец набирается 36-48 или в среднем 4
Таким образом, рабочую скорость катка не следует задавать выше определенного предела, за которым среднее количество циклов нагружения вальцом к
Этот предел скорости с учетом прямого влияния на него частоты колебаний вальца (количество циклов нагружений в сек) и зависимости размера контактной дуги Ь0 от диаметра вальца D и осадки поверхности укатки δ0 (рис. 1), связанной определенным образом с толщиной слоя h0 0,004 — коэффициент перевода см в км и сек в час с учетом значений β и потребных 3 циклов нагружений по любой точке поверхн
Из этой формулы следует, что из трех параметров (f, D, h0) наиболее существенное влияние на скорость катка может оказать изменение частоты колебаний вальца. К примеру, катку с f-50 Гц и D=1200 мм на двух слоях асфальтобетонной смеси толщиной 5 и 8 см допустимо вести укатку на скоростях не выше 4,9 км/ч (5 см) и 6,2 км/ч (8 см), т.е. в этом случае прирост производительности составит 27%. У двух же катков с D=1000 и 1300 мм с одинаковой частотой колебаний и на любых одинаковых слоях укатки прирост производительности у катка с D=1300 мм не превысит 14%.Если же виброкатком с D=1200 мм нужно уплотнять слой 6 см на двух частотах колебаний (50 и 70 Гц), то он это сможет сделать на максима
Вот почему перевод виброкатков на более высокие частоты колебаний вальцов (HF — high frequency), впервые осуществленный фирмой Dynapac, вызвал живой интерес у других производителей уплотняющей техники и у дорожников. Правда, некоторые из них отнеслись к этой новинке с некоторой осторожностью и оглядкой. И видимо
С повышением частоты колебаний вальца или количества циклов нагружений в сек уменьшается время действия силы на материал. В результате должна несколько снижаться величина возникающей деформации за один цикл нагружения. Об этом сигнализирует, например, рост модуля упругости асфальтобетона при 50 °С в 1,6 раза при повышении частоты его нагружения одной и той же силой с 42 до 83 Гц [5]. И в практическом плане это может обернуться необходимостью увеличить количество проходов виброкатка с HF
Теперь о целесообразности и эффективности замены одного виброкатка с не очень подходящей производительностью на другой, имеющий большую ширину
Для корректного анализа влияния ширины вальца Вк на часовую производительность виброкатка Пк значения других показателей из (9) были приняты одинаковыми и постоянными для всех катков с любой анализируемой шириной вальцов (от 1380 до 2140 мм) — максимальная рабочая скорость катка Vk=5,4-5,5 км/ч(средняя 4,8-4,9 км/ч), n=8 проходов, Кэф=0,83. При этом каждому катку «предлагалось» (условно) выполнить укатку полосы покрытия разной ширины (от 3,0 до 5,5 м с шагом изменения 0,5 м) и на каждой из них определялись количество его рабочих полос i, величина перекрытия &la
Затем все катки и полученные указанным путем их данные были рассортированы на три группы с близкими размерами вальцов по ширине — от 1380 до 1500мм (группа первая), от 1680 до 1730мм (вторая) и от 1950 до 2140 мм (третья), а все значения i, «а» и Пк по группам были усреднен
Из приведенных результатов этой таблицы видно, что величина перекрытия полос «а» довольно заметно влияет на производительность катка в сторону ее снижения, причем она значительно отличается от всякого рода рекомендаций и предложений фирм и отдельных специалистов. Среднее значение «а» составляет 25-32% от ширины вальца для всех трех групп катков, а максимальные на отдельных полосах укатки доходят до 29-45% (первая группа), 33-48% (вторая) и 41 -54% (
Для каждой из типоразмерных групп виброкатков есть выгодные и невыгодные полосы укатки, на которых производительность Пк оказывается максимальной или минимальной. К примеру, катки первой группы выгодно использовать на полосе шириной 4 м, а не
Любопытно, но производительность на ширине 4м катков первой группы (650м2/ч) оказалась выше, чем у катков второй группы (575 м2/ч), имеющих более широкие вальцы. Правда, последние более производительны на полосе 4,5 м (700м2/ч), что даже выше, чем у самых крупных катков третьей группы (610м Экономические показатели. В той же табл. 6 приведены средние значения отношения стоимость катка/производительность катка в час (Ск/Пч) для каждой группы катков на различных полосах укатки. На каждой из этих полос определялось отношение Ск/Пчв USD/m2/ч для всех трех групп катков,
Полученные таким образом данные свидетельствуют о том, что по такому своеобразному показателю наиболее привлекательными оказываются виброкатки первой типоразмерной группы (меньше по габаритам и весу), у которых значение этого показателя почти на 20% меньше, чем у «лидера», которым неожиданно и на удивление
Этот анализ дает основание рекомендовать более выгодные виброкатки меньших габаритов и веса для использования в дорожной отрасли, особенно если они будут соответствовать требуемой уплотняющей способности и подходящей производительности по укатке (550-600 м2/ч)
В этом плане фирмам, катки выпускающим, целесообразно обратить внимание на пока незаполненную нишу виброкатков в весовом диапазоне от 4,5 до 6,5-7 т. В табл. 2 среди виброкатков фирмы Hamm помещен один из вариантов такого катка под условной записью «Заказ «ЗАО ВАД». Его основные функциональные параметры и показатели, найденные по методике, изложенной в настоящей публикации, должны быть не хуже виброкатка HD 75, а в чем-то и превосходить его. Во-первых, он более универсален (способен уплотнять как многощебенистые, так и более слабые песчаные и малощебенистые асфальтобетонные смеси). Во-вторых, он должен быть дешевле HD 75, что немаловажно, например, для ремонта и строительства местных и сельских дорог в России. Он также будет хорош на капитальном ремонте федеральных дорог III технической категории с выполнением асфальт
В заключение, очевидно, следует пожелать каждому дорожнику умело решать технологические задачи, загадки или ребусы, наподобие одного или одной из них в таком реальном примере. В фирме Dynapac есть четыре виброкатка — CC222HF, CC424HF-EC, CC524HF-EC и CC624HF-EC (см. табл. 3), имеющие практически одинаковую и хорошую уплотняющую способность на многощебенистом асфальтобетоне (5-5,5 см в плотном окончательном виде при слабом режиме вибрации вальцов и 9-9,5 см на сильной вибрации). Все ос
Костельов М. П., Перевалов В. П. Новая усовершенствованная технология устойчиво обеспечивает высокое качество уплотнения асфальтобетона. Катало
Костельов М. П., Пахаренко Д. В. Чем и как уплотнять асфальтобетон в покрытиях при смене его типа, состояния и толщины слоя. Каталог-справочник
Уплотнение и укладка дорожных материалов. Теория и практика фирмы Dynapac. Перевод с английского. Изд. 2-е. Издательство Тест-Принт. Санкт-Петербург. 1995,86 с.