Уплотнение и укладка дорожных материалов

Теория и Практика

Издание 2-е

Издательство "Тест-Принт"

Санкт-Петербург 1995

Содержание

Dynapac в течение многих лет находится на переднем крае в области технологии вибрационного уплотнения и укладки. Рост компании как международной организации основан на прочном фундаменте собственных исследований и технической экспертизы. Этот опыт, собранный под эгидой "High Comp", обеспечивает компанию знаниями и инструментами для проектирования и изготовления оборудования для уплотнения и машин для укладки. В результате он позволяет не только качественно выполнить работу, но, что не менее важно, также обеспечить работоспособность оборудования и машин.

Dynapac предлагает целый спектр вибрационных катков: от самых больших в мире катков-тандемов для уплотнения асфальтобетонных смесей до маленьких ручных катков. Перечень катков также включает в себя статические катки с гладкими вальцами и пневмоколесные катки.

Более легкое оборудование для уплотнения включает в себя погружные и поверхностные вибраторы, виброплиты и трамбовки.

Полный перечень оборудования Dynapac для уплотнения дополняется набором гусеничных и колесных асфальтоукладчиков с целым рядом выглаживающих плит для выполнения всех видов работ по укладке.

Dynapac имеет производственные мощности в Швеции, Франции, Германии и Бразилии, во всех основных регионах мира.

Сеть предприятий Dynapac обеспечивает свою продукцию всеми запасными частями и гарантийным обслуживанием для полного ее содержания на протяжении всего срока службы.

В этой книге представлен общий обзор грунтов и асфальтобетона, а также методов и оборудования, пригодного для уплотнения. Это также распространяется на технику укладки асфальтобетонных смесей и оборудование.

Главная цель этой книги - помочь значительной части служащих, подрядчиков и консультантов, которые имеют отношение к укладке и уплотнению. Это также должно быть полезно для студентов как введение в эти предметы.

Предисловие к первому изданию

Перед вами первое издание в России книги "Уплотнение и укладка дорожных материалов" - издание, включающее в себя опыт более чем 50-летней деятельности компании "Dynapac" (Швеция) в области производства и использования дорожно-строительной техники. Книга содержит и представляет вам накопленные компанией в этой области теоретические и прикладные знания. Издание может служить для вас одновременно путеводителем в части передовых достижений отрасли и легкодоступным справочником по теории уплотнения и укладки дорожных материалов. В книге рассматриваются различные типы грунтов и асфальтобетонных смесей, вопросы влияния их составов и свойств на выбор уплотняющей техники и технологии уплотнения, наиболее рациональные пути достижения оптимальных результатов при устройстве асфальтобетонных слоев дорожных одежд и другие вопросы. В книгу также включен раздел, который поможет вам правильно подобрать при покупке отдельные машины для уплотнения и укладки дорожных материалов. Авторы этой книги - ведущие специалисты компании "Dynapac", работающие в различных областях конструирования, производства и применения дорожно-строительной техники. Главным составителем и координатором при подготовке издания книги явился Д-р Ян Чиндберг, руководитель Центра исследований и подготовки специалистов компании "Dynapac" - "International Hight Comp" (IНСС). Г-н Ян Чиндберг в течение многих лет работал в области уплотнения и укладки дорожных материалов в Национальной Дорожной Администрации Швеции и продолжает в настоящее время свою деятельность в этом направлении в компании "Dynapac".

Предисловие ко второму изданию

За время, прошедшее со дня выхода в России первого издания книги "Уплотнение и укладка дорожных материалов", произошли большие перемены как в самой России, так и в деятельности "Dynapac". Неизменным осталось одно - потребность в хороших дорогах. Популярность первого издания книги показала, насколько велик интерес дорожников СНГ к международному опыту компании "Dynapac". Именно этим интересом вызвано то, что мы представляем вашему вниманию второе издание этой книги.

В теоретической части книги изменений практически нет. Но за прошедшие два года существенно обновился перечень машин, выпускаемых компанией "Dynapaс". И мы хотели бы представить новейшую информацию об этом. Практический опыт работы уплотняющей и укладочной техники "Dynapac" в СНГ показал, что она нравится дорожникам и строителям, и со своей стороны мы сделаем все возможное, чтобы вы в ней не разочаровались.

Области применения уплотнения и укладки

Уплотнение определяется как процесс увеличения платности материала путем приложения внешних сил, которые могут быть пли статическими, или динамическими. Это требуется во многих областях строительной индустрии. Наиболее распространенными областями являются автомобильные дороги, улицы и магистрали, аэродромы, земляные дамбы, насыпи железных дорог и фундаменты зданий. Они проиллюстрированы и кратко описаны на следующих страницах. Другие области применения включают в себя стоянки для машин, складские площадки, спортивные площадки, промышленные и жилые площади, строительство портов, резервуаров и каналов.

В области строительства несущая способность и устойчивость каменных материалов, грунтов, асфальтобетона и цементобетона, их непроницаемость и способность противостоять нагрузкам всегда связана со степенью уплотнения материалов; так, например, увеличение степени уплотнения на 1 % обычно соответствует увеличению прочности, по крайней мере, на 10-15 %.

Хотя стоимость уплотнения может составлять только 3-5 % от общей стоимости строительства, роль уплотнения в качестве и долговечности законченного объекта гораздо значительнее. Если оно выполнено недостаточно или неправильно, то появятся осадки или другие разрушения, результатом которых будет высокая стоимость содержания.

В приведенных выше областях применения долговечность конструкции также зависит от качества покрытия, особенно на дорогах, аэродромах, стоянках машин и складских площадках. Ровность поверхности, однородная толщина слоя, правильные продольные и поперечные уклоны также необходимы для длительной эксплуатации без больших затрат на содержание. Работа оборудования для укладки является решающей в этом отношении.

УСТРОЙСТВО ДОРОГИ

При конструировании дороги необходимо принимать во внимание ряд переменных факторов, таких, как, например, интенсивность дорожного движения, состояние местности, доступность материалов для строительства дороги, равно как и климат.

Дорога строится либо "в насыпи", когда привозной грунт отсыпается, либо "в выемке", когда грунт разрабатывается и удаляется. Поверхность, образуемая возводимой насыпью или разрабатываемой выемкой, известна под названием земляного полотна.

Устройство насыпи может производиться как из скальной горной породы, так и из мелкозернистых, связных материалов. Однородность материала и соответствующее уплотнение необходимы для снижения возможной осадки насыпи.

Дорожная одежда состоит из подстилающего слоя, основания и слоев покрытия. Она воспринимает давления от подвижных нагрузок и распределяет их по земляному полотну. Так как наибольшее давление возникает на поверхности и уменьшается по глубине, дороге необходима прочная одежда, что, в свою очередь, требует качественных материалов, уплотненных до высокой плотности. Толщина каждого слоя зависит от нагрузки, которую конструкция должна выдерживать, а также от свойств используемых материалов. Подстилающий слой может состоять из подобранного и сортированного материала. Он также может быть укреплен цементом, известью или битумом, чтобы повысить его прочность и долговечность. В некоторых странах допускается использование материала с достаточно высоким процентом примесей мелкозернистых частиц, однако в странах с холодным климатом песок и гравий с низким содержанием мелкозернистых примесей необходимы для предотвращения деформаций морозного пучения.

Слой основания повышает прочность дорожной одежды и обеспечивает жесткую и надежную опору слоев покрытия. Хорошо отсортированная каменная крошка или гравий, укрепленный материал или асфальтобетонные смеси - все это используется. Требования к уплотнению слоев основания очень высокие.

Дороги с твердым покрытием имеют асфальтобетонную или цементобетонную поверхность, которая сочетает грузонесущие свойства с соответствующими показателями сопротивления скольжению и износу, непроницаемости и долговечности.

ДОРОГИ

Диапазон типов дорог распространяется от небольших второстепенных сельских дорог до больших многополосных магистралей. Каким бы ни был их тип, всегда требуется уплотнение для обеспечения соответствующей несущей способности, чтобы выдерживать дорожные нагрузки, увеличивать срок службы и уменьшать эксплуатационные расходы. Качество завершенного покрытия находится в прямой зависимости от выполнения работы укладчиками и применявшейся технологии.

АЭРОДРОМЫ

Интенсивное воздушное движение и тяжелые нагрузки от сегодняшних крупных самолетов означают, что взлетно-посадочные полосы должны быть весьма долговечны. Стандарты по уплотнению и устройству покрытия выше, чем в остальных проектах, и не в меньшей степени из-за строгих требований безопасности предъявляемых к взлетно-посадочным  полосам.

ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ

В большинстве мест планеты железные дороги все еще обеспечивают большую часть перевозок пассажиров и грузов. Транспортировка таких тяжелых материалов как руда, уголь и других минералов обуславливает большое давление на железнодорожную насыпь.

ЗЕМЛЯНЫЕ ДАМБЫ

Земляная дамба состоит из различных секций. Сердцевина состоит из непроницаемого грунта с определенным процентом примесей. Тело дамбы формируется из поддерживающих боковых наполнителей, в то время как фильтрующие слои обеспечивают требуемый дренаж и перемещение воды из одной материальной зоны в другую. Земляные дамбы с непроницаемой облицовкой выше уровня воды, изготовленной из асфальта или бетона, становятся наиболее распространенными.

ФУНДАМЕНТЫ

Выбор материалов и методы уплотнения имеют решающее значение для устойчивости здания. Строгие требования предъявляются к несущей способности и деформативной устойчивости.

УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТА

Основные факторы, которые определяют результаты уплотнения, следующие:

- тип грунта;

- содержание влаги;

- метод уплотнения и прикладываемая энергия.

Таким образом, важно знать, какой тип грунта имеется для того, чтобы выбирать уплотняющее оборудование. Устойчивость подстилающего слоя также имеет значение.

Грунты состоят из трех элементов: частиц грунта, воды и воздуха.

ТИП ГРУНТА

Грунты могут быть поделены на некоторое число категорий в зависимости от их геологического происхождения, состава и физических свойств.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГРУНТОВ

Некоторые грунты образованы в местах разрушения скал, в то время как другие образованы от перемещения и отложения частиц при помощи воды, ветра или движения льда.

КРУПНОЗЕРНИСТЫЕ

Крупнозернистые или зернистые частицы могут быть определены невооруженным глазом, а более тщательно с помощью ситового анализа.

МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ

Мелкозернистые частицы классифицируются при помощи отложения осадков (гидрометрический анализ).

Существенная разграничительная линия между песком и пылью определяется в системе USCS по размеру зерна 0,074 мм (сито № 200) в отличие от 0,060 мм в других системах.

Сита используются для анализа гранулометрического состава и разделения зерен по размеру с образце грунта. Количество вещества, остающееся на каждом сите, подсчитывается в процентном отношении к общей массе образца. Результаты представлены в диаграммах как кривая гранулометрического состава.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ГРУНТОВ

Типы минеральных грунтов в основном классифицируются по размеру зерна.

Размер зерна в классификационных системах различается незначительно в разных странах.

Различные типы грунтов, определяемые по размеру зерен, редко встречаются в природе в чистом виде. Обычно они находятся в смеси двух или трех типов: например, песчаный гравий, пылеватый песок, пылеватая глина и т.д. Определение разброса по величине зерна в материале является основой для установления типа грунта.

Классификация связных грунтов помимо прочего включает также два типа испытаний на консистенцию: одно для определения предельно допустимой влажности, другое - пластичности.

К одной из наиболее распространенных классификаций грунтов относится унифицированная система классификации грунтов USCS), которая различает 15 групп грунтов, определяемых но названию и буквенному символу. В дорожном строительстве широко применима иная система, известная как классификация ААSНО.

Грунты могут также быть подразделены на иные группы, например, такие как дренирующие и педренирующие, крупнозернистые и мелкозернистые, дробленые и педробленые, несвязные, полусвязные и связные.

Дренирующие грунты содержат максимум от 5 до 10 % примесей (пыль, глина). Нет общих правил, которые бы регулировали допустимый максимум содержания примесей в крупнозернистых и дробленых типах грунтов. Он колеблется от 15 до 20 % в зависимости от используемой системы классификации.

Система классификации грунтов по гранулометрическому составу в различных странах.

В хорошо подобранном гранулометрическом составе грунтов пустоты между крупными частицами заполнены более мелкими частицами. Они образуют более прочную насыпь, чем однородные по гранулометрическому составу грунты, в которых размер частиц более или менее одинаков (внизу).

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Определение гранулометрического состава отобранного образца выполняется с помощью ситового испытания, в котором высушенный образец пропускается через некоторое количество стандартных сит, различающихся размером ячеек. (Смотри иллюстрацию на предыдущем развороте)

Количество остающегося на каждом сите материала подсчитывается в процентном отношении к общей массе образца. Цифры выстраиваются в график, результирующая кривая показывает градацию материала. Этот метод подходит для материалов, размер частиц которых не менее, чем у песка, а гидрометрические испытания проводятся для зерен меньшего размера, т.е. для пыли и глины.

В хорошо отсортированном материале, представленном кривой, показывающей весь спектр размеров частиц, пустоты между более крупными частицам заполнены меньшими частицами. Это имеет значение для плотности материала.

Кривая, показывающая частицы более или менее одного размера, соответствует одноразмерному материалу, в котором отсутствуют мелкие частицы для заполнения пустот. Следовательно, высокая плотность труднее достигается у одноразмерного материала, чем у разноразмерного.

Кривые гранулометрического состава материала показывают диапазон разброса размеров частиц для различных типов грунтов. Во Франции и США соответствующие кривые показывают крупные частицы в левой части, а мелкие - в правой части.

ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Большинство грунтов достигает своей наибольшей плотности при определенном оптимальном содержании влаги для данного уплотняющего усилия. Другими словами, сухой грунт является достаточно крепким и сопротивляется уплотнению, в то время как влажный грунт мягок и его легче уплотнить. Однако, чем выше содержание влаги, тем ниже плотность материала. Наибольшая плотность достигается при оптимальном содержании влаги, являющимся промежуточным между полностью влажным и сухим его состоянием. Стандартным методом для ее определения служит испытание по Проктору.

Чистый песок и гравий, так же как другие дренирующие зернистые материалы, менее чувствительны к вариациям содержания влаги и могут достигать максимальной плотности в абсолютно сухом или водонасыщенном состоянии. Низкая плотность при влажности между сухим и водонасыщенным состоянием является результатом кажущейся связности (смотри рисунок ниже).

Кажущаяся связность возникает как результат капиллярных сил, которые порождены водой в частично заполненных пустотах, удерживающих частицы посредством упругих связей. Чем меньше размер частиц, тем выше кажущаяся связность.

ИСПЫТАНИЕ ПО ПРОКТОРУ

Испытание по Проктору - стандартный лабораторный метод для определения соотношения между плотностью и влажностью. Образец грунта, который необходимо испытать, помещается в цилиндрическую ферму (обычно десятисантиметрового диаметра) и уплотняется с помощью падающего груза. В стандартном приборе Проктора используется трамбовка массой 2,5 кг для уплотнения трех слоев грунта. Испытание определяет оптимальное содержание влаги грунта, равно как и максимальную плотность. Эти показатели в дальнейшем используются как эталонная плотность для полевых испытаний. Плотность выражается в виде сухой плотности, которая является отношением между массой грунтовых частиц и объемом образца грунта.

Когда предъявляются более высокие требования к уплотнению, используется модифицированный прибор Проктора. Трамбовка массой 4,5 кг уплотняет пять слоев грунта, при этом энергия уплотнения образца в 4,6 раза повышается по сравнению со стандартным Проктором. Это повышает эталонную плотность на 5 % для крупнозернистых грунтов и на 10 % и более - для мелкозернистых грунтов. С увеличением транспортных нагрузок на дороги модифицированный Проктор становится более предпочтительным в технических дорожных требованиях.

Результаты испытаний различных типов грунтов по модифицированному Проктору.

ИСПЫТАНИЕ ПО ПРОКТОРУ ПРОВОДИТСЯ С РАЗНЫМИ ВЛАЖНОСТЯМИ ОБРАЗЦА ГРУНТА. ПОЛУЧЕННЫЕ ПЛОТНОСТИ НАНЕСЕНЫ НА ГРАФИК (СМОТРИ ВЫШЕ). СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, ПРИ КОТОРОМ ДОСТИГАЕТСЯ НАИБОЛЬШАЯ ПЛОТНОСТЬ, ПРИНИМАЕТСЯ ЗА ОПТИМАЛЬНУЮ ВЛАЖНОСТЬ.

МЕТОДЫ УПЛОТНЕНИЯ

Уплотняющее оборудование для грунтовых и асфальтобетонных материалов базируется на двух важнейших принципах: статическое или вибрационное (динамическое) усилие.

СТАТИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Статическое уплотняющее оборудование использует собственную массу машины, чтобы обеспечить усилие на определенную поверхность и уплотнить нижележащий материал слоя.

Единственный способ регулировать статическую нагрузку, передаваемую на поверхность, состоит в изменении массы или контактной площади оборудования. Статические машины в нормальных условиях обеспечивают необходимое уплотнение в основном в верхних слоях материала, так как вследствие эффекта "распора" в частицах грунта глубинное воздействие незначительно.

К распространенным типам статических уплотняющих машин, которые использовались многие годы, относятся статические трехвальцовые катки, статические тандемные катки, катки на пневматических шинах и прицепные кулачковые катки.

ВИБРАЦИОННОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Вибрационное уплотняющее оборудование использует вибрирующий механизм, который обычно состоит из вращающегося эксцентрикового груза. Вибрационные уплотнители используют комбинацию динамической и статической нагрузки. Они передают быстро следующие друг за другом удары на контактную поверхность, откуда вибрация или волны сжатия передаются нижележащему материалу, чтобы привести его частицы в движение. Это эффективно снижает внутреннее трение и облегчает переупаковку частиц в состояние, в котором образуется так мало пустот и такая высокая плотность, которые только возможны. Увеличение числа точек соприкосновения между частицами ведет к высокой устойчивости и прочности. Глина и другие связные материалы требуют более высоких нагрузок и, следовательно, должно быть использовано сравнительно тяжелое уплотняющее оборудование. Однако эти материалы могут быть уплотнены только в достаточно тонких слоях. Первоначально вибрационное уплотнение рассматривалось подходящим для скально-крупнообломочного грунта, песка и гравия, но с развитием вибрационной техники этот метод стал пригоден и для глинистых грунтов, а впоследствии и для уплотнения асфальтобетона.

При вибрационном уплотнении достигается более высокая плотность и больший глубинный эффект, чем при статическом уплотнении, и полное уплотнение достигается при меньшем числе проходов. Все это объясняет, почему вибрационное оборудование является более эффективным и экономичным почти во всех случаях. Вибрация может быть использована при трамбовании всех типов материалов, и вибрационное оборудование занимает сейчас около 70 % рынка.

(Рисунки показывают все типы статических и вибрационных уплотняющих машин, см. стр. 16-17).

Внутреннее трение в грунте - это результат сил, действующих в точках контакта между частицами.

Вибрация приводит частицы в движение и постепенно преодолевает внутреннее трение. Это позволяет частицам перегруппироваться в более плотное состояние.

Вследствие наличия связующих сил между частицами большинства грунтов вибрационное воздействие должно сочетаться с силовыми нагрузками определенной величины для преодоления сцепления. На песке и гравии, которые имеют низкую относительную связность, эффективны сравнительно небольшие нагрузки. Это значит, что с успехом могут быть использованы легкие катки и виброплиты.

Абсолютная вязкость (в противоположность относительной вязкости) возникает в глине благодаря молекулярным связям, действующим между частицами. Чем больше вязкость, тем больше необходимое уплотняющее усилие.

ВЛИЯНИЕ НИЖЕЛЕЖАЩЕГО СЛОЯ

На уплотняющий эффект оказывает влияние прочностное состояние нижележащего слоя грунта. Уплотнение не достижимо, если поверхность подстилающего слоя податлива. Часто невозможно достичь высокой плотности в насыпи, покоящейся на нижележащем слое с низкой несущей способностью, например, из мелкозернистого грунта с высоким содержанием влаги.

При статическом уплотнении только давление оказывает действие на нижележащий слой.

Вибрация сочетает статическое давление с динамическим усилием.

Свойства мелко- и крупнозернистых грунтов по уплотняемости.

ГРУНТОУПЛОТНЯЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Имеется несколько типов катков, используемых для линейного уплотнения скальной отсыпки и обычных грунтов. Наиболее распространенные типы машин и их общепринятое назначение представлены ниже.

Статические катки, т.е. трехколесные, тандемные (двухколесные), на пневматических шинах и кулачковые катки доминировали на рынке до начала пятидесятых, когда были достигнуты значительные успехи в развитии уплотняющей техники с использованием вибрационных прицепных катков. К началу семидесятых тракторы и катки были объединены в одно самодвижущееся устройство. Лучшая маневренность этого типа катка обеспечила ему быстрое признание и он заменил собой прицепной каток. Самодвижущийся вибрационный каток с кулачковым вальцом типа "пэдфут" используется для уплотнения связных материалов.

Наибольшие вибрационные двухосные катки с одним вибрирующим барабаном также совершенствовались в начале пятидесятых годов. Размер этих машин постепенно увеличивался и сегодня они достигают нагрузки до 15 тонн с вибрацией и приводом на оба барабана.

ПРИЦЕПНОЙ ВИБРАЦИОННЫЙ КАТОК

Пригоден для широкого круга грунтов. Тяжелые модели с толстой обечайкой вальца используются на скальнокрупноблочных отсыпках. Диапазон массы: 3-15 тонн.

СТАТИЧЕСКИЙ ТРЕХВАЛЬЦОВЫЙ КАТОК

Два приводных стальных вальца и один ведомый. Жесткая рама. Уплотняющее усилие может изменяться путем пригрузки водой. Масса 8-15 тонн.

САМОХОДНЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ КАТОК С ОДНИМ ВАЛЬЦОМ

С одним вибрационным вальцом и приводными пневматическими колесами. Используется на каменной насыпи и грунте. Специальные модели с кулачками "пэдфут" наиболее эффективны на глинистых грунтах. Масса 3-17 тонн.

ДВУХВАЛЬЦОВЫЙ РУЧНОЙ КАТОК

Два вальца на жесткой раме. Обычный, распространенный вариант облегченного оборудования. Масса 400-1000 кг.

УПЛОТНЯЮЩАЯ ВИБРОПЛИТА

Самоходность обеспечивается за счет вибровозбудителя машины. Возможно передвижение вперед и назад. Масса 40-1000 кг.

КАТОК НА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИНАХ.

Обычно - 7-11 пневматических шин. Передние и задние шины перекрывают следы друг друга. Уплотняющее давление может изменяться за счет пригруза водой или песком. Масса 10-35 тонн.

ВИБРАЦИОННЫЙ ТАНДЕМНЫЙ КАТОК

Обычно вибрация и привод хода - на обоих вальцах. Используется на грунте, большей частью на подстилающих слоях, а также на асфальтобетонных покрытиях. Масса 2-15 тонн.

ВИБРОТРАМБОВКА

Высокая ударная мощность башмака обеспечивает достаточное уплотняющее давление для практически всех видов грунта. Масса: 50-100 кг.

СТАТИЧЕСКИЙ КАТОК С ТРАМБУЮЩИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Четыре кулачковых вальца. Подвижной пульт управления. Перемещается с более высокой скоростью, чем вибрационные катки. Эффективен на связных грунтах. Масса 15-30 тонн.

ЛЕГКИЙ ТАНДЕМНЫЙ ВИБРОКАТОК

Обычно - с вибрирующим задним вальцом. Жесткая или шарнирно-сочлененная рама. Масса 1-2 тонны.

Уплотняемость различных грунтов

Выбор методов уплотнения и оборудования для проведения работ зависит от типа сооружения, каждое из приведенных ниже является наиболее характерным:

- насыпи для дорог, аэродромов и железных дорог, засыпка фундаментов, земляные дамбы и т.д.;

- основания и нижний слой покрытия для улиц, дорог и взлетно-посадочных полос;

- небольшие площадки и вспомогательные работы.

 

НАСЫПЬ

Скальная отсыпка

Скальная отсыпка используется в качестве насыпи в дорожном строительстве, при сооружении дамб, взлетно-посадочных полос и водных портов, а также для устройства фундаментов на строительных площадках.

Максимальный размер камней и гранулометрический состав скальной отсыпки определяются типом и качеством камня, а также условиями заготовки камня. Первичные скальные породы, такие как гнейс и гранит, имеют высокую прочность, и каменная насыпь с размером блоков до 1,0-1,5 м имеет малое количество примесей в виде крошки.

Когда каменная насыпь состоит из известняка, песчаника и т.д., максимальный размер камня меньше и количество примесей таково, что может происходить значительная осадка, если насыпь недостаточно уплотнена.

Вибрационное уплотнение считается наиболее эффективным и рентабельным методом уплотнения насыпи. Бульдозеры предварительно уплотняют материал во время его разравнивания и образуют довольно ровную поверхность для продолжения работы катков. Обычно допускается размер камня в две трети толщины слоя.

Тяжелое и среднее вибрационное оборудование необходимо для перемещения крупных блоков в насыпи и достижения необходимой плотности и устойчивости. Вибрационные катки считаются тяжелыми, если они имеют усилие барабанного модуля в 10 т и более (см. стр. 44).

Песок и гравий

При уплотнении песка и гравия важно обращать внимание на различные их свойства, и прежде всего на фильтрационную способность, в отличие от тех типов грунтов, которые таковыми свойствами не обладают, как, например, пылеватые и глинистые.

Песок и гравий достигают максимальной плотности в абсолютно сухом или водонасыщенном состоянии. При обычном содержании влаги они обеспечивают меньшую плотность. Однако ввиду того, что для песка и гравия кривая Проктора сравнительно ровная, достаточная плотность достижима во многих случаях вне зависимости от содержания влаги.

Когда песок и гравий содержат определенное количество примесей (пыли или глины), они теряют свою способность к пропусканию влаги, становясь пластичными и упругими. Они, следовательно, представляют большую трудность для уплотнения, вот почему в таких условиях уплотнение должно производиться при оптимальном влагосодержании. (См. диаграмму на стр. 13)

Если песок и гравий однородно рассортированы, часто возникают трудности для достижения высокой плотности вблизи поверхности (верхние слои толщиной 10-15 см) из-за низкого сопротивления сдвигу материала. Материал стремится выпучиться сзади вальца катка, и поверхностный слой, таким образом, имеет сравнительно низкую плотность. Однако это не имеет решающего значения на практике, ибо при послойной отсыпке верхний слой уплотняется при устройстве следующего слоя. Тем не менее трудности при уплотнении вблизи поверхности должны приниматься во внимание при проведении пробного уплотнения.

Все вибрационные уплотнители эффективны и экономичны на песке и гравии. Тяжелые и средние катки обеспечивают уплотнение в толстых слоях.

Легкие вибрационные уплотнители также будут обеспечивать хорошие результаты уплотнения на слоях небольшой толщины.

Сухое уплотнение

Песок также может быть уплотнен в сухом состоянии, например, в пустынных и полупустынных районах, где увлажнение материала представляется непрактичным или излишне дорогим.

Самоходные вибрационные одновальцовые катки достигли достаточно удовлетворительных результатов на уплотнении 30-50 см слоев одноразмерного дюнного песка с содержанием влаги ниже 2 %. Сухое уплотнение с успехом было применено при сооружении дорог и взлетно-посадочных полос в Африке и на Ближнем Востоке.

Пыль, пылеватые грунты

Уплотнение пыли и пылеватых грунтов, как и других тонкодисперсных материалов, существенно зависит от содержания влаги. Для реализации эффективного уплотнения влажность не должна сильно отличаться от оптимума.

При оптимальной влажности пыль и пылевые грунты легко уплотняются. При высоком водосодержании и под воздействием вибрации или движения они переходят в более или менее текучее состояние.

Пылеватый песок и чистая пыль имеют низкую вязкость, так что они могут быть отсыпаны относительно толстыми слоями, для которых пригодны тяжелые вибрационные катки. В пылеватых грунтах с включениями камней, таких как морены, часто встречаются крупные валуны. Если каток способен уплотнять материал толстыми слоями, не возникает необходимости в удалении включений крупных камней, что снижает строительные расходы. Вибрационные катки с гладкими вальцами, которые обеспечивают достаточный глубинный эффект, наиболее целесообразны для уплотнения таких грунтов.

Определенное количество глины в пылеватых грунтах увеличивает их связность и придает им схожую с глинистым грунтом уплотняемость.

Глина

 

Глина используется для устройства насыпей, в особенности в дорожном строительстве.

Уплотняемость глины меняется в зависимости от содержания влаги: при низкой влажности она становится твердой и прочной, однако при превышении оптимума глина чрезвычайно пластична. Оптимальное содержание влаги и равномерное ее распределение по насыпи являются поэтому существенными при уплотнении глин.

Для высококачественного уплотнения влажность не должна отличаться от оптимальной более чем на 2 %. Часто в необходимых случаях могут быть использованы дисковые бороны или фрезы для увлажнения или проветривания материала. Вибрационные катки с кулачковыми вальцами весьма подходящи для глинистого грунта, так как они могут передавать высокие давления, необходимые для уплотнения глины при ее оптимальной или пониженной влажности, когда ее сопротивление сжатию становится наиболее высоким. Толщины слоев обычно устанавливаются в пределах 20-40 см.

Статические катки с трамбующим эффектом за счет высокой скорости передвижения также подходят для глинистого грунта. Они очень экономичны на глинистых насыпях большого протяжения. В этом случае грунт укладывается слоями 15-20 см. Там, где существуют высокие требования к уплотнению, комбинация двух типов катков зачастую является наиболее ресурсосберегающим решением. Статические катки с трамбующим эффектом распределяют грунт и разравнивают насыпь, разрушают комья и предварительно уплотняют материал. Затем их сменяют вибрационные катки и обеспечивают высокую плотность. Гладко-вальцовые вибрационные катки также могут быть использованы для этой цели: они тоже создают поверхность непроницаемой, что облегчает стекание дождевой воды.

Глина с влажностью выше оптимальной имеет меньший предел сопротивления сжатию и может быть уплотнена при использовании вибрационных катков с гладкими вальцами или катков на пневматических шинах. В этом состоянии она может уплотняться более толстыми слоями, чем когда она сухая.

Использование вибрационного оборудования на влажных связных материалах или природных связных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод может вызывать миграцию влаги к поверхности насыпи и этим увеличивать пластичность материала. В этих случаях вибрацию следует избегать.

Укрепление известью

Невозможно уплотнить мокрые связные грунты с большой влажностью до высокой плотности. Укрепление насыпи, например, путем смешения извести с глинистыми грунтами связывает часть влаги. Материал вследствие этого комкуется с увеличением относительной его крупности и становится более подходящим для уплотнения. Со временем проявляют себя химические процессы, что существенным образом увеличивает прочность материала.

Вибрационные катки с кулачковыми вальцами зачастую являются наиболее подходящими для уплотнения такого материала.

ПОДСТИЛАЮЩИЙ СЛОЙ И СЛОИ ОСНОВАНИЯ

Нижний или подстилающий слой основания чаще всего устраивают из зернистых типов грунтов (гравий или каменная крошка), однако в ряде стран допускается относительно высокое содержание примесей. Его плотность обычно выше установленной для насыпи.

Тяжелые вибрационные катки считаются более предпочтительными при уплотнении таких полусвязных типов материалов нижнего слоя основания, в то время как чистый песок и гравий эффективно уплотняются сравнительно толстыми слоями с помощью вибрационных катков среднего веса.

Несущий слой основания является главным элементом, распределяющим нагрузку в дороге, и обычно состоит из дробленого и сортированного камня. Требования к уплотнению обычно очень высокие, в диапазоне 95-100 % модифицированного Проктора.

Вибрационное уплотнение является общепринятым методом при работе на зернистых несущих основаниях в течение многих лет. Так как обычно к ним предъявляются повышенные требования, то толщина их слоев зачастую меньше, чем при уплотнении подстилающего слоя основания. Катки среднего веса обычно работают удовлетворительно на слоях до 25 см.

Подстилающий и несущий слои основания могут также состоять из зернистых материалов, укрепленных цементом, известью или битумом, что увеличивает их прочность. Вибрационные катки также используются для уплотнения этих укрепленных слоев, часто в сочетании с катками на пневматических шинах.

УКАТЫВАЕМЫЙ БЕТОН

Уплотненный катком бетон (УКБ) впервые начал применяться в начале семидесятых годов и с тех пор находит очень широкое применение. Жесткая смесь доставляется транспортом, раскладывается укладчиками и затем уплотняется вибрационными катками. Этот метод повышает производительность и уменьшает производственные расходы.

УКБ может быть использован в трех важнейших областях: дамбы и иные тяжелые бетонные сооружения, срочные ремонтные работы и при устройстве дорожной одежды.

При сооружении дамб эта смесь имеет низкое содержание цемента и обычно укладывается слоями толщиной 20-30 см. УКБ может обеспечить экономию до 70 % стоимости работ по сравнению с традиционными методами сооружения дамб.

При устройстве покрытий УКБ используется на стояночных площадках, промышленных территориях, которые должны нести высокие нагрузки. Иногда его используют для отделки туннелей и шахт.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НОРМЫ И ПОЛЕВОЙ КОНТРОЛЬ ГРУНТОВ

Каждая конструкция проектируется на определенную несущую нагрузку: дорожное движение, давление воды и т.п., а также на разрушающее воздействие таких климатических факторов, как мороз или сильные дожди. Проверка плотности является наиболее распространенным методом оценки достижения соответствующей степени уплотнения и очевидной долговечности сооружения. Другим параметром такой оценки, используемым во многих странах, является несущая способность, определяемая методом статического нагружения.

ТИПЫ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ

Сегодня имеется два основных подхода к техническому нормированию: по конечному результату и по методам получения конечного результата. При нормировании конечного результата эксперт устанавливает минимальный уровень уплотнения или несущей способности, которые проверяются в лаборатории и полевыми испытаниями. Назначение конечного результата сегодня наиболее распространено для серьезных проектов.

В требованиях на методы конкретные правила устанавливаются относительно, например, типа используемого оборудования, количества проходов и скорости, толщины слоя и содержания влаги.

В дальнейшем в виде альтернативы подрядчику может быть дано разрешение использовать иные типы оборудования и толщины слоев, чем предусмотренные, если полевые испытания подтверждают, что установленные требования по конечному результату выполняются.

Существует общемировая тенденция в назначении норм и требований по конечному результату. Это предоставляет более широкую свободу в подборе оборудования и самостоятельность в выборе наиболее экономичных методов достижения установленной требованиями плотности. Зачастую вибрационное оборудование позволяет подрядчику работать с наибольшей выгодой.

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ПО УПЛОТНЕНИЮ

Лабораторные методы определения уплотняемости используются для установления оптимального содержания влаги и соответствующей максимальной сухой плотности. Самым распространенным методом является испытание в приборе Проктора, подробно изложенное ранее на стр. 12-13.

СТЕПЕНЬ УПЛОТНЕНИЯ

Стандартный или модифицированный прибор Проктора устанавливает максимальную плотность для различных типов грунтов, используемых в проекте. Максимальной плотностью пользуются как стандартной (эталонной). Степень уплотнения, являющаяся показателем плотности, достигнутой в поле, выражается в процентном отношении к стандартной плотности: например, 95 % уплотнения соответствует тому, что полевая плотность должна быть по крайней мере не меньше 95 % от стандартной плотности.

Так как было определено, что уплотнение имеет положительное влияние на долговечность и другие показатели качества законченной работы, наметилась явная тенденция на повышение требований к уплотнению.

При уплотнении грунтов, их испытание производится с помощью стандартного и модифицированного Проктора, все значения требуемых норм по уплотнению представлены в таблице:

ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ УПЛОТНЕНИЯ

Перед началом строительства дороги пробное уплотнение применяется для определения соответствующей технологии уплотнения, которая обеспечит выполнение предъявляемых требований.

При значительных работах уплотнения, например, при сооружении дамб, пробное уплотнение может быть осуществлено с использованием разнообразных катков для определения наилучшей технологии работ по укатке.

ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ДЛЯ ГРУНТОВ

Существуют разнообразные методы контроля плотности грунта в полевых условиях. Наиболее распространенный метод песчаной лунки, водобаллонный метод, отбор образца кольцом и испытания с помощью радиометрических измерений. Другие включают определение осадки горизонтальной уплотненной поверхности и несущей способности.

Метод песчаной лунки

В грунте выкапывается небольшая лунка (15´15 см в глубину). Ее содержимое взвешивается до и после нагревания в термостате для просушки с целью определения влажности образца.

Объем лунки определяется путем ее заполнения калиброванным сухим песком. Плотность подсчитывается делением сухой массы на объем.

Водобаллонный метод

Метод водяного баллона основан на таком же принципе, что и метод песчаной лунки, но в отличие от последнего здесь вода из градуированного сосуда заполняет резиновый баллон, помещаемый в лунку. Оба метода требуют затрат времени. Результаты известны не ранее следующего дня.

Отбор образца кольцом

Для мелкозернистых грунтов, особенно глин, кольцо забивается в материал для того, чтобы извлечь керн (содержимое) для определения плотности.

Радиометрический метод

Радиометрические измерения плотности обеспечивают мгновенные показания плотности нижележащей поверхности. Они работают на том принципе, что излучение радиоактивного изотопа через материал ослабевает в прямой зависимости от плотности материала.

Современные радиометрические измерения плотности используют микрокомпьютер для подсчета плотности, степени уплотнения и влажности. Но результаты достигаются только на однородных грунтах при отсутствии каменных включений.

Статическое определение несущей способности

Испытание статической нагрузкой поверхности производится после уплотнения материала. Оно определяет несущую способность путем измерения деформации поверхности под нагруженной плитой. В крупнозернистых материалах деформация зависит от плотности нижележащей насыпи.

"Калифорнийский" метод определения несущей способности (СВК) используется для измерения несущей способности мелкозернистых грунтов.

Измерение вертикальной осадки поверхности

Этот метод используется на насыпях из скальных и крупнообломочных грунтов. Уровень некоторого числа точек замеряется с помощью геодезических инструментов до и после уплотнения. Это не обеспечивает прямого измерения плотности.

ПЛОТНОМЕР (указатель относительного уплотнения)

Традиционные методы определения качества уплотнения в некоторых случаях приводят к расходам, превышающим стоимость самой работы. Плотномер или указатель относительного уплотнения подтвердил целесообразность такого экономического способа при оценке качества уплотнения.

Плотномер представляет из себя электронное устройство, устанавливаемое непосредственно на катке и позволяющее оператору следить за результатом уплотнения прямо на приборной панели. В отличие от традиционных методов контроля плотномер обеспечивает непрерывность измерения. Нет необходимости ждать, когда образцы вернутся из лаборатории, чтобы убедиться, что необходимый показатель уплотнения был достигнут. Плотномер полезен даже на работах, для которых отсутствуют технические нормы. Оператор может уменьшить количество проходов, чтобы избежать переукатки, ведущей к неоправданному износу оборудования.

Принцип работы

Работа плотномера базируется на простом принципе: чем больше уплотнение грунта, тем большее сопротивление он оказывает удару. Он состоит из трех устройств: аксельрометра, помещаемого на вибрационном вальце катка, процессора, а также шкалы на контрольной панели. Плотномер показывает величину несущей способности грунта посредством постоянного регистрирования ударных волн от вальца, вибрирующего на поверхности. Используя запатентованный принцип преобразования сигналов аксельрометра (датчика ускорений) в отклонения стрелки по индикаторному кругу, плотномер показывает относительную величину несущей способности грунта. Оператор считывает эти отклонения на приборе. Дополнительно он может вручную установить стрелку индикатора на желаемый минимум. Возможна установка специального самописца для нанесения непрерывной кривой замеряемых величин.

Плотномеры включают в себя компьютерные системы, помещаемые на катках, для документирования результатов.

Система представляет общую панораму уплотняемой площади на экране и передает на дисплей несущую способность различных секций.

Плотномер также регистрирует состояние материала на известных глубинах (благодаря хорошему глубинному эффекту вибрационных катков). В дорожном строительстве низкая несущая способность насыпи, к примеру, может оказывать влияние на показания, регистрируемые на верхней части основания или на нижнем несущем слое, причем плотномер может регистрировать относительно низкие показатели, даже если верхние слои хорошо уплотнены.

Области использования

Каменная отсыпка

Здесь плотномер имеет возможность уникального применения, так как отсутствует иной простой метод контроля.

Песок и гравий

Плотномер подходит для всех типов крупнозернистых материалов, таких как дробленый камень, песок, гравий и, в особенности, если такие материмы свободно фильтруют влагу.

Пыль и глина

Даже здесь плотномер пригоден, особенно если влажность близка или ниже оптимума.

В случае, если влажность выше оптимальной, теряется взаимосвязь между плотностью и несущей способностью. Так как плотномер показывает значение несущей способности, которое зависит от влажности, он не может быть использован для контроля плотности. Однако регистрирование несущей способности тоже является важным.

Укладка и уплотнение асфальтобетонных смесей

Основным процессом устройства асфальтобетонного слоя является укладка асфальтобетонной смеси заданной толщины, с определенным продольным и поперечным уклоном. Предварительное уплотнение смеси производится асфальтоукладчиком, а окончательное уплотнение производится катками, Высокая степень уплотнения повышает прочность, срок службы и непроницаемость покрытия. Недостаточное уплотнение повышает риск колееобразования, старения битума и шелушения покрытия. Дефекты асфальтобетонного покрытия очень часто связаны с недостаточным уплотнением.

Асфальтобетонная смесь содержит строго определенное количество каменного материала, минерального порошка и битума, а также включает в себя поры, содержащие воздух.

Полный процесс устройства асфальтобетонного слоя можно представить в виде цепи, звеньями которой являются: изготовление смеси, транспортировка, подгрунтовка, укладка и уплотнение. Высокая производительность, однородное качество и экономичность строительства зависит от точного объединения в одно целое этих составных частей.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Асфальтобетонная смесь производится одним из двух способов: на заводах циклического действия или на заводах непрерывного действия (сегодня это обычно заводы барабанного типа).

Заводы циклического действия состоят из бункеров для материалов, барабана для сушки каменного материала и агрегата смешения, большинство из них производят 50-150 тонн асфальтобетонной смеси в час.

Заводы барабанного типа имеют большую производительность, чем заводы циклического действия. Они отличаются тем, что каменный материал сушится и смешивается с битумом во вращающемся барабане.

В обоих типах заводов, чтобы добиться их лучшего использования, применяются теплоизоляционные термос-бункеры.

Модифицированные варианты заводов циклического действия и барабанного типа используются для реновации асфальтобетона.

ТРАНСПОРТИРОВКА

Смесь загружается в грузовики для транспортировки к асфальтоукладчику. В идеале должен быть постоянный поток грузовиков к месту производства работ, чтобы обеспечить непрерывную работу асфальтоукладчика.

Транспортировка от завода до асфальтоукладчика требует точной синхронизации, и поэтому следует принимать во внимание такие факторы, как расстояние до места производства работ, условия движения и т.д.

ПОДГРУНТОВКА

Перед укладкой по поверхности нижележащего слоя распределяется подгрунтовка (битумная эмульсия или праймер) для того, чтобы связать два слоя. При больших объемах работ используются специальные распределители битума с распределительными балками (автогудронаторы), а при малых объемах распределение производится вручную.

УКЛАДКА

Назначение асфальтоукладчика - распределить и предварительно уплотнить асфальтобетонную смесь.

Современные асфальтоукладчики работают с высокой производительностью и точностью и могут укладывать широкий спектр смесей. Ширина укладки обычно колеблется от 2,5 до 8,5 м и более.

Системы предварительного распределения материала обеспечивают однородное распределение и прямые кромки. Для точного управления укладкой используют автоматические системы задания уровня, которые облегчают контроль продольного и поперечного уклонов.

УПЛОТНЕНИЕ

Для уплотнения асфальтобетона и обеспечения отделки поверхности используют катки. Катки бывают статические гладковальцовые, на пневматических шинах, а так же вибрационные. Часто различные типы катков работают в комбинации друг с другом. Выбор катков также, как и современные режимы уплотнения играют важную роль в получении точно определенных результатов. В стесненных условиях очень полезным дополнением к тяжелому оборудованию, уплотняющему асфальтобетон, являются виброплиты.

Асфальтобетонная смесь - это смесь каменного материала и точно определенного объема битумного вяжущего и минерального порошка.

КАМЕННЫЙ МАТЕРИАЛ И МИНЕРАЛЬНЫЙ ПОРОШОК

Каменный материал - это общий термин для щебня, гравия, песка и отсевов, они обеспечивают необходимую механическую стабильность асфальтобетонной смеси.

Асфальтобетонная смесь включает в себя различные типы высушенного каменного материала различных размеров в соответствии с точно определенным гранулометрическим составом. Каменный материал может состоять из щебня или природного песка или гравия; выбор зависит от их наличия и требований, предъявляемых к устойчивости смеси.

Минеральный порошок (частицы менее 0,074 мм) может быть получен из системы пылеулавливания на асфальтобетонном заводе или специально изготовлен, например, помолом известняка. Известняк является наиболее распространенным сырьем для приготовления минерального порошка, т.к. он улучшает сцепление между вяжущим и каменным материалом.

ВЯЖУЩИЕ

Битум - это вязкая жидкость, полученная дистилляцией сырой нефти. Вязкость битума, используемого в горячих асфальтобетонных смесях, определяется значением пенетрации (значением, полученным посредством стандартного испытания иглой). Низкое значение пенетрации, вплоть до 50-60, соответствует вязкому битуму: такие битумы используются для сдвигоустойчивых покрытий или в жарком климате.

Маловязкие битумы со значением пенетрации до 200-300 используются в холодном климате, где покрытие должно быть гибким даже при низких температурах. В большинстве случаев используется битум с пенетрацией 80-100.

Эмульсия - это битум, смешанный с водой, где битум находится в воде во взвешенном состоянии как микроскопически малые капли. При контакте с каменными материалами эмульсия распадается и вода испаряется.

Праймер - это битум, смешанный с летучим растворителем, таким, как керосин или дизельное масло. Это делает вяжущее менее вязким. Летучий элемент испаряется и через некоторое время достигается требуемая устойчивость.

ТИПЫ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И ПОКРЫТИЙ

Если битум в качестве вяжущего смешан с высушенным каменным материалом и минеральным порошком при температуре 150-180 °С, полученная смесь обычно известна, как асфальтобетон или асфальтобетонная смесь. Горячий асфальтобетон используется обычно как слой износа, слой покрытия или нижний слой покрытия в дорожной и аэродромной конструкциях, а также в конструкциях на стоянках, промышленных площадках, подъездных путях и т.д.

К специальным типам асфальтобетона относится открытый дренирующий асфальтобетон или асфальтобетон с высокими сцепными свойствами; асфальтобетон, в который при горячей укатке втапливается щебень для получения поверхности с высоким сопротивлением заносу автомобилей и износу (используется главным образом в Великобритании); и «Gussasphalt», содержащий дробленый камень, минеральный порошок и битум, который становится мягким в жару.

Асфальтобетон также используют как водонепроницаемое покрытие на верхних склонах земляных плотин, для облицовки каналов и т.д.

Сверху вниз: асфальтобетонный слой износа (3-7 см), слой покрытия (5-10 см) и слой основания (5-30 см).
Толщина слоя зависит от типа смеси и от нагрузки, которую должна выдерживать конструкция.

При использовании в качестве вяжущего эмульсии или разжиженного битума температура смешения пониженная (от температуры окружающего воздуха до 100 °С). Получаемый в результате продукт известен под названием холодного асфальтобетона или холодной асфальтобетонной смеси.

Горячие асфальтобетонные смеси используются главным образом для устройства покрытия при новом строительстве. Холодные смеси более пригодны для второстепенных дорог и работ по ямочному ремонту.

Другие общеизвестные покрытия включают в себя поверхностную обработку и шламовое покрытие. Поверхностная обработка представляет из себя слой щебня, связанного с поверхностью тонким слоем битумного вяжущего (эмульсия или разжиженный битум). Поверхностные обработки могут также состоять из нескольких слоев. Обычно они используются для покрытия на второстепенных дорогах или дорогах с низкой интенсивностью движения.

Шламовое покрытие - это смесь эмульсии, мелкого каменного материала и воды, распределяемая тонким слоем специальным смесителем-распределителем. Оно герметически закрывает асфальтобетонную поверхность и используется главным образом для целей содержания.

проектирование состава асфальтобетонной смеси

Точно так же, как гранулометрический состав важен для прочности грунтовой насыпи, он важен и для асфальтобетонной смеси. Цель подбора гранулометрического состава по размеру частиц каменного материала - облегчить упаковку частиц в пространстве, уменьшить количество пустот между частицами до предопределенного уровня. Сначала устанавливают гранулометрический состав, а затем должен быть установлен объем битума, требуемого для того, чтобы покрыть частицы.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Гранулометрический состав может быть или плотным, или открытым. Содержание воздушных пор в плотном, хорошо подобранном составе низкое, в то же время, в открытом составе оно относительно большое. Плотно подобранные материалы обычно предпочтительнее, если они имеют максимальную плотность. Открытые материалы используются для дренирующих слоев и в отдельных случаях для слоев покрытия и износа.

Форма частиц очень важна для типа асфальтобетонной смеси. Кубические частицы предпочтительнее, чем игловатые или лещадные, последние два вида имеют большую поверхность и поэтому требуют больше битума, чтобы покрыть их, и в результате они могут иметь более низкую плотность.

Природные материалы имеют высокую степень окатанности частиц, что приводит к меньшей стабильности смеси (смотри главную иллюстрацию).

Мягкие смеси часто содержат природный (окатанный) каменный материал с небольшим количеством минерального порошка и битум низкой вязкости. Они более пластичны и требуют осторожного уплотнения, чтобы избежать горизонтального сдвига и образования трещин на поверхности. Покрытия из таких смесей несдвигоустой-чивы и менее прочны.

Жесткие смеси - это смеси с использованием дробленого каменного материала, содержащего большое количество крупного материала и достаточным количеством минерального порошка, смешанного с вязким битумом. Они оказывают сильное сопротивление уплотнению и требуют большего уплотняющего воздействия, чтобы достичь установленной плотности. Покрытия из таких смесей более сдвигоустойчивы и более прочны.

Гранулометрические кривые для материалов с плотным и открытым составом.

СОДЕРЖАНИЕ БИТУМА

Прибор Маршалла предназначен для стандартного уплотнения асфальтобетонных образцов. Образцы используются для определения плотности, устойчивости (прочности) и деформативности (текучести). Результаты испытаний являются основой для выбора оптимального содержания битума.

Испытания по Маршаллу определяют оптимум содержания битума для данного грансостава каменного материала. Образцы из горячей смеси с различным содержанием битума уплотняются с помощью копра в форме 10 см. Обычно делается 50 ударов с каждой стороны образца, но часто производится 75 ударов специально для автомагистралей и аэродромов.

Испытания производятся на каждом образце для определения плотности, устойчивости (прочности) и деформативности (текучести). По результатам этих испытаний можно вычислить оптимум содержания битума в смеси. Плотность, достигаемая при оптимальном количестве битума, затем используется как эталонная плотность, когда устанавливается степень уплотнения при строительстве.

Асфальтобетон должен содержать определенный минимум воздушных пор, чтобы иметь определенную устойчивость и деформативность и избежать выпотевания битума при высоких температурах. Плотный асфальтобетон нормально спроектирован, если содержание воздушных пор составляет от 3 до 6 % после уплотнения.

СВОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Асфальтобетон и грунт имеют много общего, однако главное различие между ними заключается в когезионных свойствах битума, используемого для соединения частиц в асфальтобетонной смеси.

Свойства и составы асфальтобетонных смесей изменяются в широких пределах. Их свойства и уплотняемость, главным образом, являются функцией от:

• внутреннего трения

• когезии

• вязкостного сопротивления/температуры.

Внутреннее трение определяется, главным образом, свойствами каменного материала и является более очевидным в хорошо подобранной смеси, чем в открытой. Смесь, содержащая природный окатанный материал, где частицы при уплотнении могут относительно легко двигаться относительно друг друга, имеет более низкое внутреннее трение, чем смесь с дробленым каменным материалом угловатой формы. Смесь с дробленым каменным материалом нуждается в более высоком уплотняющем воздействии, а также из нее получается асфальтобетонное покрытие с более высокой прочностью и устойчивостью, чем из аналогичной смеси, содержащей окатанный, природный каменный материал. Высокое содержание камня и большой максимальный размер камня тоже являются факторами, влияющими на устойчивость смесей.

Вязкое сопротивление является функцией вязкости битума и фактической температуры смеси. Вязкое сопротивление препятствует перемещению частиц при уплотнении, и, чем меньше температура, тем выше это сопротивление.

Зависимость между уплотняемостью и температурой показана на диаграмме ниже.

Результаты уплотнения по Маршаллу асфальтобетона при различных температурах. Чем ниже, температура, тем труднее достичь высокой степени уплотнения.

АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКИ (ФИНИШЕРЫ)

Асфальтоукладчики, оборудованные самоустанавливающейся плавающей выглаживающей плитой, были введены о употребление в начале 30-х годов в Соединенный Штатах и до сих пор они являются преобладающим типом.

Все современные асфальтоукладчики включают в себя два основных блока: тягач и плавающую выглаживающую плиту.

ТРАКТОРНЫЙ БЛОК

Тракторный блок является тягачом, который передвигается пли на пневматических колесах, или на гусеничном ходу.

Колесные укладчики легче транспортировать. Высокая скорость передвижения позволяет им легко и быстро передвигаться как по рабочей площадке, так и между различными площадками на дорогах.

Хорошая сила сцепления гусеничных укладчиков делает их пригодными для использования на рыхлых, неустойчивых поверхностях и при укладке на неукрепленных и укрепленных цементом материалах основания. Гусеничные укладчики также используются при укладке очень широких участков.

ГУСЕНИЧНЫЕ УКЛАДЧИКИ

Пригодность для работы на рыхлых поверхностях и укладки большой ширины связана с хорошим сцеплением. Ширина укладки до 12 метров.

КОЛЕСНЫЕ УКЛАДЧИКИ

Имеют два или четыре ведущих колеса. Перемещаются легче, чем их гусеничные аналоги. Используются в первую очередь на твердых поверхностях и при относительно узкой ширине укладки. Ширина укладки: до 8 метров при четырех ведущих колесах.

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ СМЕСИ В УКЛАДЧИКЕ

Асфальтобетонная смесь загружается в приемный бункер укладчика при соприкосновении с задней частью шин грузовика. Смесь подается из бункера в заднюю часть машины двойным или одиночным пластинчатым конвейером, а затем на шнековый конвейер (шнек), который распределяет смесь в поперечном направлении на всю рабочую ширину плиты. Высотное положение шнека регулируется для получения слоя различной толщины.

Поток материала регулируется скоростью пластинчатого конвейера. На современных укладчиках скорость конвейера автоматически корректируется скоростью движения укладчика вперед и толщиной материала, который распределяется перед плитой. Эта толщина должна оставаться по возможности постоянной.

Равномерность потока материала через укладчик - из бункера (1), по конвейеру (2), через шнек (3) и к выглаживающей плите (4) - является необходимой для качественной укладки.

ВЫГЛАЖИВАЮЩАЯ ПЛИТА

Плита выравнивает и предварительно уплотняет асфальтобетонную смесь до определенной толщины, с определенным продольным и поперечным уклоном. Самовыравнивающаяся качающаяся плита крепится к тягачу на кронштейнах в двух точках, расположенных с обеих сторон от тягача рядом с его центральной точкой.

Вертикальные перемещения выглаживающей плиты, вызываемые неровностями поверхности - минимальны. Это позволяет получать ровную поверхность, даже если нижележащее основание отчасти неровное. Так как каждый следующий слой покрытия расположен на предыдущем, неровности становятся все меньше и меньше.

Точки крепления плиты расположены так, чтобы получить требуемую толщину слоя. Их положение может постепенно регулироваться электронной системой. Регулятор уклона автоматически поддерживает уровень поверхности относительно эталонной поверхности, например, с помощью лыжи или шнура, в то же время регулятор поперечного уклона используется для поддержания поперечного уклона выглаживающей плиты.

Угол атаки

Угол между низом выглаживающей плиты и поверхностью укладываемого слоя называют углом атаки. Он различный для разных плит и зависит от веса плиты, зоны контакта нижней части плиты и формы передней части плиты.

Требуемая ровность поверхности получается, если все силы, воздействующие на плиту, находятся в равновесии (см. рисунок ниже и рисунок на стр. 32). Только после этого выглаживающая плита будет установлена с необходимым для нее углом атаки.

Угол между низом плиты и поверхностью укладываемого слоя называется углом атаки.
Изменение уровня точек крепления плиты соответственно изменяет этот угол.
Требуемая ровность поверхности и однородная толщина слоя могут быть получены только, если все силы, действующие на выглаживающую плиту, находятся в равновесии.

Угол атаки может быть увеличен или уменьшен повышением или понижением уровня точек крепления плиты. Перемещение точек крепления плиты нарушает равновесие, что ведет к подъему или опусканию выглаживающей плиты. Сначала плита становится на новый уровень, затем восстанавливается угол атаки, и силы возвращаются в положение равновесия.

Подогрев низа выглаживающей плиты

Выглаживающие плиты подогреваются дизельными или газовыми горелками, пли электроподогревом, чтобы предотвратить прилипание горячей смеси к низу плиты.

Постоянная или переменная ширина укладки

В прошлом, когда существовали выглаживающие плиты только с постоянной шириной укладки, единственным путем увеличения ширины было прикрепление болтами уширительных элементов. Метод все еще используется сегодня, особенно при очень большой ширине укладки.

Телескопические выглаживающие плиты, при помощи которых ширина укладки может быть увеличена движением переключателя, сегодня являются стандартным оборудованием асфальтоукладчиков, которые используются на различных операциях укладки.

СИСТЕМЫ УПЛОТНЕНИЯ В ВЫГЛАЖИВАЮЩИХ ПЛИТАХ

В выглаживающих плитах используют различные системы предварительного уплотнения материала и выбор между трамбованием и вибрированием плиты или комбинацией этих двух методов часто связан с конкретными условиями производства. Все системы уплотнения пригодны и при постоянной ширине усадки, и при телескопической выглаживающей плите.

Трамбующие плиты

В трамбующих плитах используют трамбующий механизм, который осуществляет вертикальные или наклонные высокоамплитудные осцилляторные перемещения при относительно низких частотах. Только при контакте узкой полосы трамбующего элемента (8-14 мм шириной) со смесью создается высокое динамическое давление на укладываемый материал. Трамбующий элемент следует перед статической плитой.

Вибрационные выглаживающие плиты

Вибрационные плиты работают с более высокими частотами и меньшими амплитудами, чем трамбующие плиты. В этом случае смесь уплотняется всей поверхностью низа выглаживающей плиты. Большая зона контакта дает возможность получить большую скорость укладки.

Выглаживающие плиты могут быть оборудованы трамбующим или вибрационным механизмом, или, как показано на рисунке, комбинацией из двух механизмов. Наклонное трамбующие движение, показанное выше, противостоит вертикальному и дает большее уплотняющее воздействие и уменьшает тенденцию дробления каменного материала.

Трамбующие и вибрационные выглаживающие плиты

Выглаживающие плиты с одновременно действующими системами, трамбующей и вибрационной, следует развивать для увеличения уплотняющего воздействия.

Выглаживающие плиты с повышенной степенью уплотнения

В настоящее время можно видеть новые типы выглаживающей плиты с повышенной степенью уплотнения, которые работают с использованием большого количества трамбующих и вибрационных элементов, действующих в комбинации.

В некоторых случаях отпадает необходимость в укатке после выглаживающей плиты с повышенной степенью уплотнения, например, при укладке слоев, укрепленных цементом. Однако, как правило, все-таки требуется дополнительное уплотнение катками.

Телескопическая выглаживающая плита позволяет оператору изменять ширину укладки переключением выключателя.

Даже если поверхность нижележащего слоя до некоторой степени неровная, современные электронные системы уровня автоматически регулируют толщину слоя, чтобы обеспечить правильный поперечный и продольный уклон и высотные отметки.

ПРОЦЕСС УКЛАДКИ

Чтобы иметь успех, процесс укладки должен кончаться следующим:

• Высокая ровность поверхности и правильный уклон должны удовлетворять проекту дороги с обеспечением безопасности и комфортабельности проезда и предотвращения ударных нагрузок, вызываемых неровностями поверхности.

• Правильный поперечный уклон для обеспечения водоотвода, виражей и т.д.

• Одинаковая толщина слоя и однородная степень уплотнения, чтобы добиться однородного качества и несущей способности на всем протяжении.

УСТОЙЧИВОЕ ОСНОВАНИЕ

Хорошо уплотненное, устойчивое и ровное основание является необходимым условием успешного процесса укладки. Если основание недостаточно уплотнено, асфальтоукладчик может столкнуться с проблемами недостаточного тягового усилия. Кроме того, основа/те будет частично поглощать энергию уплотнения от выглаживающей плиты и катков. Покрытие будет менее долговечным, сразу же после открытия движения по дороге на покрытии появятся трещины вследствие осадки грунта.

Устройство подгрунтовки перед укладкой также является важным для того, чтобы связать асфальтобетонную смесь с нижележащим слоем.

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПЕРЕД УКЛАДКОЙ

Перед началом процесса укладки необходимо внимательно проверить укладчик, чтобы убедиться в его работоспособности. Все поверхности, находящиеся в прямом контакте с горячей смесью или подверженные воздействию высоких температур, нуждаются в ежедневной смазке.

Чтобы достичь определенных результатов, необходимо принять во внимание множество особенностей. В первую очередь должна быть установлена требуемая ширина укладки и должна быть прогрета выглаживающая плита, чтобы предотвратить прилипание смеси к низу плиты.

Точки крепления плиты должны быть установлены на высоте, которая соответствует заданной толщине слоя. Если необходимо, то выглаживающая плита должна быть установлена с учетом двухскатного профиля.

Высотное положение шнека оказывает серьезное влияние на результаты. Если он установлен слишком низко, он будет мешать движению потока материала под выглаживающей плитой, в результате чего будет получаться открытая текстура асфальтобетона и будут наблюдаться разрывы в укладываемом слое. Если он установлен слишком высоко, то смесь не сможет достичь внешних кромок выглаживающей плиты. В идеале высота над поверхностью слоя нижней кромки звена шнека должна быть равна половине заданной толщины слоя.

ПРОЦЕСС УКЛАДКИ

В процессе укладки следует контролировать большое количество факторов. Они включают в себя:

• толщину слоя материала перед выглаживающей плитой

• скорость укладки

• фактическую толщину слоя

• ровность поверхности.

При достаточном напоре материала общая сумма сил, действующих на выглаживающую плиту, находится в равновесии и плита удерживается на требуемом уровне

Толщина слоя материала перед выглаживающей плитой

Количество материала, разложенного перед выглаживающей плитой, должно быть постоянно по всей рабочей ширине. Оно оказывает решающее влияние на вертикальное положение выглаживающей плиты. Как упоминалось ранее, правильное положение выглаживающей плиты устанавливается в состоянии равновесия всех сил, воздействующих на нее. Любые изменения этих сил вызывают поднятие или опускание плиты. Если материала перед плитой много, то увеличивается сопротивление движению укладчика вперед и при попытке преодолеть это сопротивление выглаживающая плита начинает подниматься. В этом случае в слое возникает гребень. Чрезмерное количество материала также ускоряет износ шнека.

Если, с другой стороны, материала перед плитой мало, то выглаживающая плита оседает, так как недостаточно материала, чтобы поддержать ее.

Скорость укладки

Скорость укладчика должна быть по возможности постоянной, т.к. при изменении скорости будут появляться различия в уровне предварительного уплотнения. Поэтому некоторые укладчики имеют автоматические системы предварительной установки и поддерживания скоростей при различных условиях нагружения.

Остановки также являются проблемой. Они могут не только ухудшать поверхность, в результате их также появляются различия в степени предварительного уплотнения. Каждый раз, когда укладчик останавливается, выглаживающая плита имеет тенденцию погружаться в укладываемы слой. Участок, находящийся между выглаживающей плитой и укладчиком, который недоступен для катков, охлаждается, в то время как смесь под плитой остается горячей. Когда укладчик начинает двигаться снова, выглаживающая плита слегка поднимается, чтобы преодолеть более холодный материал, находящийся перед плитой, оставляя при этом гребень в укладываемом слое.

Если укладчик вынужден остановиться, то выглаживающая плита должна быть заблокирована в определенном положении с помощью системы остановки выглаживающей плиты, которая работает с помощью гидравлических цилиндров. Это предохраняет плиту от погружения в слой и уменьшает проблемы, связанные с остановкой укладчика.

В Европе нормальная скорость укладчика колеблется от 4 до 10 м/мин. В Северной Америке, где преобладают вибрационные выглаживающие плиты, наиболее распространенными скоростями являются 20 м/мин. и более. При использовании выглаживающих плит с повышенной степенью уплотнения скорость должна быть ограничена 2-4 м/мин., чтобы достичь более высоких плотностей.

Толщина слоя и ровность поверхности

Для того, чтобы достичь определенной ровности, обычно определяемой как максимально допустимое отклонение по высоте, измеряемое на определенном расстоянии, толщина слоя может изменяться с целью нивелирования неровностей поверхности нижележащего слоя. Электронные приборы уровня, такие как уклономеры и контролеры поперечного уклона, автоматически устанавливают толщину слоя, чтобы поддержать заданный уровень поверхности. Если асфальтоукладчиком управлять вручную, то бригада рабочих должна избегать частых корректировок высоты выглаживающей плиты.

Швы (стыки)

Операции укладки и уплотнения, применяемые при устройстве продольных и поперечных швов, очень важны для качества в целом п для внешнего вида поверхности асфальтобетона.

При укладке полосы асфальтобетона рядом с существующей полосой высота выглаживающей плиты над поверхностью должна быть тщательно отрегулирована, чтобы сделать возможным уплотнение катками, т.е. неуплотненный слой должен быть примерно на 20 % толще проектного. Автоматический регулятор уклона, идущий по соседней полосе обеспечивает выравнивание шва.

Ширина перекрытия шва должна быть около 25-50 мм. Следует по возможности выравнивать швы скребками, и тогда укладка будет аккуратной.

Чтобы сделать ровный поперечный шов, выглаживающая плита укладчика должна быть расположена наверху ранее уложенного слоя непосредственно перед швом. Для того, чтобы силы, действующие на выглаживающую плиту, были в равновесии, когда укладчик возобновляет свою работу, достаточно асфальтобетона, который только закроет вал шнека перед тем как укладчик начнет двигаться вперед.

Для того, чтобы обеспечить хорошее сцепление в стыке, необходимо сделать подгрунтовку на открытой поверхности стыка.

Тип смеси и температура укладки

Жесткие смеси требуют тяжелых выглаживающих плит, в то время как мягкие смеси, так же, как горячий укатываемый асфальтобетон, используемый в Великобритании, требуют относительно легких плит. Жесткие смеси имеют тенденцию поднимать выглаживающую плиту выше требуемого уровня, тогда как мягким смесям очень часто не хватает сопротивляемости, чтобы выдержать вес плиты.

Нагрузка от выглаживающей плиты на мягкие смеси может быть уменьшена с помощью "системы разгрузки плиты", которая передает вес плиты на тягач. Это не только позволяет использовать тяжелые выглаживающие плиты на мягких смесях, но и улучшает силу сцепления, что дает возможность получить ровную поверхность и однородную степень уплотнения.

Другим фактором, оказывающим влияние на результат процесса укладки, является температура укладки смеси. Изменения температуры вызывают изменения ровности поверхности и эффективности уплотнения выглаживающей плитой. Если смесь холодная, увеличивается сопротивление уплотнению.

Тракторный блок должен обеспечивать тяговое усилие, чтобы преодолеть сопротивление смеси, приводящее к расслоению смеси. Укладка холодных смесей (60-80 °С) требует, следовательно, укладчиков с хорошей тягой и относительно тяжелыми выглаживающими плитами.

Так как пластичность асфальтобетонной смеси уменьшается с температурой, то холодный слой может разрываться.

Расслоение смеси

Расслоение смеси проявляется, в первую очередь, в виде отделения щебня от асфальтобетонной смеси и является одной из наиболее распространенных причин разрушения асфальтобетонных покрытий.

Расслоение может появляться на стадии загрузки грузовиков на асфальтобетонном заводе, особенно если смесь загружают в грузовик слишком медленно. Более тяжелые каменные частицы неравномерно распределяются вдоль бортов грузовика. Если асфальтобетонная смесь расслаивается, она может остаться такой при прохождении через асфальтоукладчик, и, в худшем случае, результатом этого может быть неоднородная поверхность.

Расслоение смеси на кромках полосы укладки может быть вызвано концентрацией каменных частиц вдоль бортов кузова грузовика, вследствие чего происходит неравномерное распределение смеси перед выглаживающей плитой. Так, если толщина материала перед плитой слишком высока, то он будет перемещаться к наружным кромкам, где каменные частицы могут отделиться. Регулировка высоты шнека способствует уменьшению расслоения смеси.

Полосы расслоенного материала в середине полосы укладки связаны с расположением привода шнека в его середине. Расположение привода шнека на наружных концах валов может предотвратить появление такого расслоения.

Зоны поперечного расслоения обычно появляются из-за разделения материалов в передней или задней части грузовика.

Расслоение смеси может появляться поперек слоя, на кромках и в центре. Это одна из наиболее распространенных причин разрушения асфальтобетонных покрытий.

МЕХАНИЗМЫ СТАТИЧЕСКОГО И ВИБРАЦИОННОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА

Имеется большое количество типов катков для уплотнения асфальтобетона. Выбор машины зависит от вида и объема работы и связан с конкретными условиями.

Имеется также ряд легкого оборудования для уплотнения асфальтобетона, включающий виброплощадки, двухвальцовые ручные катки и легкие вибрационные катки - тандемы.

Уплотняющее воздействие статического катка со стальными вальцами в первую очередь зависит от его статического веса, а также от диаметра вальца.

Уплотняющее воздействие пневмоколесных катков определяется их статическим весом и давлением в шинах. Они часто используются в комбинации со статическими гладковальцовыми или вибрационными катками при завершении укатки, чтобы удалить следы от вальцов и для выглаживания поверхности. Использование гладковальцовых и вибрационных катков в данном случае связано именно с завершением укатки, а не уплотнением.

В вибрационных катках сочетается статическая нагрузка от вальцов с динамическими нагрузками. Вибрация значительно устраняет внутреннее трение в смеси и улучшает уплотняющее воздействие, даже если используются катки с относительно низкими статическими линейными нагрузками.

Вибрационный каток всегда имеет более высокую производительность (выраженную в тоннах асфальтобетона, уложенного в час), чем статический каток того же веса. На жестких смесях эти различия выражены еще сильнее.

СТАТИЧЕСКИЕ ТРЕХВАЛЬЦОВЫЕ КАТКИ

Современные типы трехвальцовых катков имеют три больших ведущих вальца и совмещенное рулевое управление, в противоположность обычным моделям, которые имеют два ведущих стальных вальца и рулевой валец меньшего размера. Уплотняющее воздействие этих катков может изменяться в зависимости от балластировки водой. Масса катков 8-15 тонн.

ВИБРАЦИОННЫЕ КАТКИ-ТАНДЕМЫ

Обычно имеют два ведущих и управляемых вальца. Совмещенное рулевое управление. Масса катков 2-15 тонн.

ДВУХВАЛЬЦОВЫЕ РУЧНЫЕ КАТКИ

Два вибрационных вальца на жесткой раме. Виброизолированная рукоять для удобства оператора. Масса катков 400-1000 кг.

СТАТИЧЕСКИЕ КАТКИ-ТАНДЕМЫ

Статические катки-тандемы имеют один ведущий валец. Уплотняющее воздействие может изменяться в зависимости от балластировки водой. Жесткая рама. Масса катков 6-12 тонн.

КОМБИНИРОВАННЫЕ КАТКИ

Один вибрационный валец и задняя ось с тремя или четырьмя пневматическими шинами. Жесткая рама или совмещенное управление. Масса катков 4-15 тонн.

ПНЕВМОКОЛЕСНЫЕ КАТКИ

Обычно 7-11 пневматических шин. Уплотняющее воздействие может изменяться в зависимости от балластировки обычно водой или песком и изменения давления в шинах. Масса катков 10-35 тонн.

ЛЕГКИЕ ВИБРАЦИОННЫЕ КАТКИ-ТАНДЕМЫ

Обычно только задний валец вибрационный. Жесткая или шарнирная рама. Масса катков 1-2 тонны.

ВИБРОПЛИТЫ

Виброплиты для асфальтобетона имеют оборудование для орошения водой. Масса 40-200 кг.

ПРОЦЕСС УКАТКИ

В прошлом, когда применяли только статические катки, процесс укатки часто делили на три этапа: распределение, промежуточная и окончательная укатка. Для высокой производительности требовалось большое число статических катков. Сегодня в большинстве случаев наиболее уместно говорить о двух главных стадиях: уплотнение и окончательная укатка.

На уплотняемость горячей асфальтобетонной смеси в большой степени влияет ее температура. Нормальная температура укладки 130-160 °С. В этом диапазоне смесь мягкая и пластичная, но если температура падает, то увеличивается вязкость битума и, как следствие, увеличивается сопротивление уплотнению.

Обычно уплотнение укаткой должно начинаться как можно скорее после укладки. Каток должен следовать сразу же за укладчиком таким образом, чтобы главная часть уплотнения происходила при температуре выше 100 °С, чтобы гарантировать достаточную степень уплотнения. Однако, если каток повторно проходит по одному и тому же участку с очень короткими интервалами, когда температура смеси высокая, поверхность может растрескаться, в результате чего может произойти снижение плотности.

Главная цель завершения укатки (эффективность которой падает при температуре около 60 °С) - это устранить следы от катка и другие поверхностные изъяны.

На снижение температуры асфальтобетона влияет толщина слоя, температура воздуха, температура основания и погодные условия. Тонкие слои асфальтобетона остывают значительно быстрее, чем толстые. Следовательно, они требуют быстрого и эффективного уплотнения.

Кроме того, эта операция улучшает текстуру поверхности. Завершающая укатка может также увеличить плотность, особенно, если слой относительно горячий.

Во многих странах пневмоколесные катки применяют для герметизации поверхности, но и движение транспорта оказывает герметизирующий эффект на поверхность асфальтобетона на улицах и дорогах. Этот случай не относится к взлетно-посадочным полосам, на которых для завершения укатки используются пневмоколесные катки.

Охлаждение асфальтобетонной смеси является функцией от толщины слоя, температуры воздуха, температуры основания и погодных условий: так, ветер будет иметь ярко выраженное охлаждающее воздействие на поверхность.

При тонких слоях и при неблагоприятных условиях время, допустимое для уплотнения, может составлять всего пять минут. При таких же условиях толстый слой будет сохранять температуру в течение нескольких часов. Следовательно, на тонких слоях потребуется более быстрое и эффективное уплотнение, чем на толстых.

Энергия укатки

Число и тип катков, требуемых для работы, определяется темпом укладки, выраженным в квадратных метрах в час. Для чего необходимо принять во внимание множество параметров.

Всякая работа по укладке может быть измерена количеством тонн горячей смеси, уложенной в час. При больших объемах работ количество тонн обычно определяется производительностью асфальтобетонного завода.

Объем смеси, ширина укладки и толщина слоя определяют скорость укладчика. Располагая этой цифрой и шириной укладки, можно получить темп укладки в квадратных метрах в час. Эта величина служит основой для получения требуемой мощности (энергии) катка.

Также должны быть сделаны допуски на временные пики подачи смеси.

Для того, чтобы подсчитать производительность катка, необходимо знать требуемое количество проходов и скорость укатки.

Приемлемая скорость укатки находится в пределах 3-7 км/час. Низкие скорости используются на толстых слоях и когда требуется высокая степень уплотнения. Число проходов катка зависит от нескольких факторов, в первую очередь от свойств смеси уплотняться и требуемой степени уплотнения. Статическая линейная нагрузка и характеристики вибрации также имеют решающее значение. Как правило, для 6 - 8 тонных вибрационных катков-тандемов требуется 4 - 6 проходов, но их количество может изменяться от 2 до 8.

Целесообразно проводить пробную укатку, чтобы определить оптимальный процесс укатки для достижения установленной степени уплотнения. Радиометрический прибор, установленный на катке для определения плотности, имеет ценное качество - возможность получать значение плотности немедленно.

Показатели максимальной производительности различных типов катков и комбинаций катков приведены в таблице.

СХЕМА УКАТКИ

Обычная схема укатки показана на главной иллюстрации. Ширина укладки разделена па полосы укатки, число полос зависит от ширины вальца и ширины укладки. Ширина вальца должна быть связана с шириной укладки для того, чтобы, например, три параллельные полосы укатки были достаточны, чтобы перекрыть всю ширину укладки.

Переход с одной полосы па другую должен производиться на ранее уплотненной поверхности, чтобы избежать следов на поверхности слоя. Кроме того, вибрационный каток никогда не должен останавливаться на горячей смеси.

При использовании вибрационного катка-тандема, при следующей простой схеме работы, достигается однородное уплотнение по всей поверхности укатки.

В первую очередь должны быть уплотнены все швы, сначала поперечные, а затем продольные. Схема состоит из параллельных полос укатки, разделенных на зоны укатки длиной 30-50 м. Фактическая длина зоны определяется скоростью укладчика и временем, в течение которого можно производить укатку до остывания.

Первая полоса начинается у крайней кромки асфальтобетонного покрытия. Проходы производятся вперед-назад по одной и той же полосе. Изменение полосы должно всегда производиться в ранее уплотненной зоне, чтобы избежать появления следов на слое.

Как правило, каток должен держаться как можно ближе к укладчику. При всех схемах укатки необходимо сохранять постоянную длину зоны укатки. Для ориентирования полезными являются вехи и конуса.

Схема укатки, состоящая из трех параллельных полос укатки, делится на зоны, обычно длиной 30-50 метров. В каждой зоне каток совершает требуемое число проходов вперед и назад. Однако каток может начинать работать в следующей зоне до того, как он закончит работу на предыдущей. В этом случае проходы катка (расстояние, которое каток проходит от места, в котором он изменяет направление позади укладчика, до места изменения направления в конце полосы) перекрывают обе зоны.

Ниже показана схема укатки, наиболее приемлемая для постоянной и высокой скорости укладчика. Схема зависит от постоянной длины прохода катка и продольного перекрытия проходов постоянной длины. Практической трудности поддержания постоянной длины прохода можно избежать если катки оборудованы соответствующими измерительными инструментами (приборами) для определения длины прохода.

Для традиционных статических трехколесных катков схема укатки более сложная, чем схема, показанная на рисунке, так как два задних вальца имеют заметно более высокую линейную нагрузку, чем передний валец. На практике укатка трехвальцовыми статическими катками часто приводит к более высоким плотностям в середине полосы, чем вдоль краев.

ЖЕСТКИЕ СМЕСИ

Увеличение нагрузок на дороги приводит к необходимости устраивать более устойчивые асфальтобетонные покрытия. И, как следствие, более распространенными становятся жесткие смеси, содержащие высоковязкий битум и дробленый каменный материал с высоким содержанием щебня. Высокое механическое сопротивление уплотнению таких смесей требует эффективных методов уплотнения. Для достижения заданной плотности жестких смесей лучше использовать вибрационные катки.

Существуют два способа уплотнения шва. На нижнем рисунке шов уплотняется катком, находящимся на холодной полосе, при этом он на 10-12 см перекрывает горячую полосу. На верхнем рисунке валец заходит на 10-20 см на ранее уложенную полосу, в то время как остальная часть вальца движется по вновь уложенному слою.

МЯГКИЕ СМЕСИ

Пластичные смеси склонны к горизонтальному перемещению при уплотнении, в результате чего могут появляться небольшие поперечные трещины на поверхности (3-5 мм глубиной). Обычно они могут быть ликвидированы завершающей укаткой или движущимся автотранспортом. Если появляются продольные трещины, то они часто глубокие и их очень трудно закрыть полностью.

Укатка пластичных смесей требует специальных измерений. Часто они должны быть охлаждены перед началом укатки.

Главная проблема с жесткими смесями - это преодоление сопротивления уплотнению, которое является результатом внутреннего трения каменного материала.

Пластичные смеси в горячем состоянии могут выжиматься из-под вальца во время укатки, что приводит к образованию волосяных трещин, и есть риск горизонтального перемещения смеси. Достаточное уплотнение может быть достигнуто, если смесь охладить до некоторой степени.

Обычно высокое уплотняющее воздействие возникает при использовании вибрационных катков. Каток при этом должен работать относительно далеко позади укладчика и во многих случаях, может быть, лучше всего работа на длинных захватах (100 м или более). Следует избегать высоких линейных нагрузок и вибрации с высокой амплитудой. Для отделки поверхности подходит пневмоколесный каток.

ТОНКИЕ СЛОИ

Для тонких слоев характерна большая скорость укладки и высокая производительность, что влияет и на производительность укатки. Каток при этом должен увеличить скорость для того, чтобы не отстать от укладчика, но появляется риск, что не будет достигнута плотность.

Кроме того, тонкие слои быстро остывают и поэтому катки должны быть соответствующими для достижения требуемой плотности быстро и эффективно.

Следующая проблема при устройстве тонких слоев - эта та, что на них труднее добиться точного измерения плотности, чем на толстых слоях.

ТОЛСТЫЕ СЛОИ

Высокие плотности можно достичь на асфальтобетонных слоях толщиной до 30 см. Однако укатка очень толстых слоев может вызвать волнистость поверхности. На толстых слоях укатка должна начинаться на некотором расстоянии от кромки полосы укладки. При последующих проходах каток должен последовательно приближаться к кромке, чтобы предотвратить смещение кромки.

ЗНАЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОГО ОСНОВАНИЯ

Хорошо уплотненное устойчивое зернистое основание облегчит уплотнение слоя асфальтобетона, расположенного на нем. Срок службы асфальтобетонного покрытия значительно сокращается на плохо уплотненном, неустойчивом основании.

Испытания показывают, что вибрационное уплотнение относительно Тонкого асфальтобетонного слоя может также улучшить степень уплотнения нижележащего гравийного основания, что приводит к значительному улучшению несущей способности дорожной одежды.

ВЫБОР КАТКОВ ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА

При выборе катка или комбинации катков следует уделять внимание не только способности машины достичь определенной плотности, но также экономичности уплотнения. Вероятность достижения вибрационным катком заданной плотности выше, чем статической машиной. Эта вероятность увеличивается с увеличением толщины слоев, по мере того, как требования к плотности становятся более строгими, а смеси более жесткими.

Например, на пластичных смесях и когда требуется относительно небольшая степень уплотнения, традиционные статические стальные гладковальцовые катки, одни или в комбинации с пневмоколесными катками, имеют ту же самую вероятность достижения уплотнения, что и вибрационный каток. С другой стороны, на жестких смесях, требующих высокой степени уплотнения, вероятность успеха будет определенно выше при применении вибрационных катков.

Вибрационный каток может производить и уплотнение, и завершение укатки. На стадии уплотнения он достигает требуемого уплотнения. При малых объемах работ каток можно переключить в статический режим, для отделки поверхности. При больших объемах работ завершение укатки выполняется статическим гладковальцовым катком или пневмоколесным катком.

Так как вибрационные катки имеют более высокий темп работы, чем их статические аналоги, то они особенно экономичны при строительстве дорожных одежд большой площади.

Легкие вибрационные катки сейчас захватили большую часть рынка по устройству асфальтобетонных покрытий небольшой площади. Виброплиты с оборудованием для орошения, чтобы предотвратить прилипание, также очень распространены для асфальтобетонных работ небольшого объема.

Резюме

Обеспечивать постоянную скорость укладчика в зависимости от количества смеси, прибывающей к укладчику. По возможности укладчик должен избегать остановок.

Выбирать число и типы катков по отношению к требуемой производительности, которая в свою очередь определяется скоростью укладчика. Необходимо принимать во внимание неизбежные изменения в производительности.

Рекомендуется делать пробную укатку, чтобы установить наиболее подходящий режим укатки.

Обеспечить систематическую и аккуратную укатку по заранее определенному режиму.

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ПОЛЕВОЙ КОНТРОЛЬ

Обычно для оценки уплотнения асфальтобетона используется метод конечного результата или метод технических условий, а также комбинация этих двух методов.

Специалист устанавливает минимальную степень уплотнения, которая затем проверяется в лаборатории или полевыми испытаниями. Метод конечного результата наиболее распространен для большинства строек.

По методу технических условий вносят в список тип и размер катков, которые следует использовать, и иногда способ, с помощью которого они используются.

Конечные результаты, основанные на испытаниях по Маршаллу, часто применяются для асфальтобетонных конструкций. Требования по плотности обычно находятся в пределах 95-98% Маршалла (50 или 75 ударов по асфальтобетонному образцу). Иногда требования также включают заданный предел содержания воздушных пор.

Контракты на асфальтобетонные работы часто включают штрафные санкции, которые обуславливают штрафы, удерживаемые из оплаты, если подрядчик не сумел достичь требуемой плотности.

Обычный метод полевого контроля за плотностью заключается в отборе образцов-кернов с помощью алмазной коронки. Плотность и содержание воздушных пор определяются на образцах - кернах в лаборатории.

Буровая установка для отбора кернов.

Радиометрические приборы для определения плотности могут быть использованы для быстрого определения плотности на строительной площадке. Как упоминалось выше, они очень практичны при определении режимов укатки в начале работы. Сейчас эти приборы дорабатываются для достижения точных показаний плотности на тонких слоях асфальтобетона. Также вводятся в практику радиометрические приборы для измерения плотности, установленные на катках. Окончательная оценка уровня плотности, однако, основана на лабораторных испытаниях выбуренных кернов.

Радиометрический прибор моментально регистрирует показания плотности асфальтобетона.

Другие виды контроля качества асфальтобетонных покрытий включают в себя проверку ровности поверхности, шероховатости и сопротивление заносу.

Ровность поверхности измеряется проходом рейки по готовой поверхности покрытия. Неровности регистрируются прибором.

Уплотнение при вспомогательных работах

Имеется широкий выбор легкого уплотняющего оборудования, доступного для использования на второстепенных работах и ограниченных площадках. Здесь представлены: уплотняющие виброплиты, вибрационные трамбовки, двухвальцовые ручные катки, тандемные легкие катки - они дополняют машины больших размеров, доступ которых на такие работы затруднен.

Существует много примеров работ по уплотнению, осуществляемых малыми машинами, которые имеют существенное значение для безопасности, качества и долговечности сооружения. Требования к материалам и степени уплотнения могуч быть столь же высокими, как и при крупномасштабных работах.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ НА ДОРОГАХ, УЛИЦАХ, ТРОТУАРАХ И Т.Д.

Уплотняющие виброплиты и малые вибрационные катки подходят для уплотнения насыпей, подстилающего и несущего слоев основания и асфальтобетонных покрытий во второстепенных проектах, там, где объем работы может варьировать от выбоины до приблизительно тысячи квадратных метров. Аналогичные типы машин используются для ограниченных площадок, могут быть использованы также при реконструкции и на ремонтных работах.

Легкие уплотняющие виброплиты подходят для крупнозернистых грунтов, уплотняемых тонкими слоями. Более толстые слои крупнозернистых грунтов требуют более крупных типов плит, так же как и полусвязные грунты. Если плиты оборудованы системами орошения, они могут быть использованы на небольших площадках для уплотнения асфальтобетонных покрытий.

На больших площадях, например, тротуарах и автомобильных стоянках, широко используются двухвальцовые прицепные катки или легкие вибрационные двухвальцовые катки для уплотнения грунта и асфальтобетона.

НАСЫПИ ПОД ПЛИТАМИ, ПОЛАМИ И ВДОЛЬ НЕСУЩИХ ПОДВАЛЬНЫХ СТЕН

Засыпки и основания под плиты и полы нуждаются в хорошем уплотнении во избежание просадок. Если подходы ограничены, движущиеся челночным способом уплотняющие виброплиты являются наиболее подходящими для такого рода работ. Более легкие машины используются на тонких слоях и для выравнивания уплотненного покрытия. Они также обычно применяются для уплотнения насыпных материалов вдоль фундаментов и подвальных стен.

ТРАНШЕЙНЫЕ РАБОТЫ

В траншейных работах вес неуплотненной засыпки выемки оказывает добавочное давление на трубы и дренажи. Хорошее однородное уплотнение уменьшает это давление и предотвращает деформацию. Это особенно важно вокруг стальных водопропускных труб.

Легкое уплотняющее оборудование широко используется в траншейных работах для уплотнения основания под трубы. Уплотняющие виброплиты весом более 100 кг являются наиболее подходящими. Траншейное пространство должно быть заполнено и уплотнено с обеих сторон трубы или водоотвода.

Уплотнение засыпки над трубами для предотвращения возможных просадок является необыкновенно важным в траншеях, пересекающих дороги и улицы или проходящих под домами. Для этих целей в основном используются вибрационные трамбовки. Трамбовки применяются там, где пространство ограничено и в случае работы на связном материале.

МОСТОВЫЕ ОПОРЫ

Гребни на покрытии часто возникают в тех местах, где дорожная насыпь соединяется с настилом моста, и обычно являются результатом недостаточного уплотнения. Обычно используемые челночно перемещающиеся виброплиты весом не менее 400 кг или двухбарабанные прицепные катки уплотняют насыпной материал до требуемых показателей в непосредственной близости к мостовым опорам.

ЗЕМЛЯНЫЕ ДАМБЫ И ФУНДАМЕНТЫ

Хорошее уплотнение насыпного материала точно на вершине грунтового основания дамб жизненно необходимо для достижения структурной водонепроницаемости. Грунтовое основание может быть до некоторой степени неровным, вот почему материал следует укладывать тонкими слоями для выравнивания поверхности. Так как насыпные материалы часто могут быть связными пли полусвязными, используются уплотняющие виброплиты весом не менее 400 кг или вибрационные трамбовки.

Легкое уплотняющее оборудование необходимо также для уплотнения грунтов вблизи шпунтовых и свайных стен и бетонных конструкции при сооружении дамб, а также на фундаментных работах.

Как выбирать вибрационный каток

Затруднительно оценить эксплуатационные качества катков без сравнительных полевых испытаний и, причем на разных материалах и в различных условиях. Эта часть, однако, определяет и обсуждает параметры и данные, используемые в оценке и сравнении катков, исходя из технических норм и требований.

"Комитет по Европейскому Строительному Оборудованию" (СЕСЕ) и "Производственная Ассоциация Строительной Индустрии" (США) в США разработали рекомендации, согласно которым применяются определенные технические параметры и нормы при выборе вибрационных катков.

В результате этого технические требования к вибрационным каткам стали более однозначными, хотя все еще в технических требованиях различных типов катков существуют расхождения.

УПЛОТНЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

При оценке уплотняющей способности могут быть некоторые существенные различия между катками. Уплотняющее усилие играет ведущую роль: чем больше усилие, тем больше глубинный эффект и меньше количество требуемых проходов.

Уплотняющее усилие зависит от трех важных параметров: статической линейной нагрузки, частоты и амплитуды. Другие факторы включают диаметр вальца, скорость укатки и количество вибрирующих вальцов.

Некоторые производители также настаивают на том, что центробежную силу нужно относить к решающим факторам. Это, однако, не так.

Статическая линейная нагрузка

Для вибрационных катков с гладкими вальцами статическая линейная нагрузка определяется весом вальца, воспринимаемым грунтом, поделенным на укатывающую ширину вальца, выраженную в кг/см или Н/мм.

Статическая масса соответствует массе вальцового агрегата вместе с частью рамы (масса вальцового модуля). СЕСЕ также включает массу оператора и половину массы заполненного топливного и водяного баков в статическую рабочую массу.

Увеличение статической линейной нагрузки повышает уплотняющее усилие и уменьшает количество требуемых проходов.

Общая масса самоходного вибрационного одновальцового катка не дает прямого значения уплотняющего усилия. Сравнения, сделанные на основе общей массы, могут, таким образом, вводить в заблуждение. Ясная картина может быть получена только сравнением статических линейных нагрузок вибрирующих вальцовых модулей.

Статическая линейная нагрузка определяется делением статической массы вальца на ширину вальца, выражена в кг/см или Н/мм.

Частота и амплитуда

Частота соответствует количеству ударов вальца за единицу времени, измеренная в герцах (колебания в сек), или количество колебаний в минуту.

Амплитуда - максимальная величина смещения вальца от среднего положения его оси и обычно выражается в мм. Это значит, что его полное отклонение соответствует двойной номинальной амплитуде.

Влияние частоты и амплитуды на уплотнение было предметом дискуссии с момента возникновения вибрационной техники. Однако бесчисленные полевые и лабораторные испытания показывают, что частота между 25 и 40 Гц (1500 и 2400 колебаний/минуту) соответствует максимальному уплотняющему эффекту на грунтах. Изменение частоты в этом диапазоне существенно не влияет на уплотняющее усилие. Однако изменение амплитуды оказывает значительное влияние на уплотнение и глубинный эффект.

Большие амплитуды особенно важны на материалах, требующих значительного уплотняющего усилия, таких, как крупнообломочные или сухие глинистые грунты. Вибрационные катки, предназначенные для уплотнения больших объемов крупнообломочного грунта, отсыпаемого толстыми слоями, должны иметь амплитуду в пределах 1,5-2,0 мм.

На асфальтобетоне частоты в пределах 33-50 Гц (от 2000 до 3000 колебаний в мин.) были найдены как самые эффективные. Соответствующие амплитуды варьируются от 0,4 до 0,8 мм.

Высокие частоты обуславливают маленькое ударное пространство (дистанция между двумя ударами вальца), которое предотвращает образование неровностей на поверхности. Ударное пространство есть производная от частоты и скорости; низкая частота на высокой скорости дает широкое ударное пространство; в то время как высокая частота на низкой скорости дает уменьшение ударного пространства.

Частота соответствует количеству ударов вальца в единицу времени, измеряется в Гц или колебаниях в минуту. Амплитуда - максимальное смещение вальца от нейтральной оси. Обычно выражена в мм.

Обычное соотношение между уплотняющим эффектом, частотой и амплитудой. Влияние амплитуды существенно, в то же время частота имеет определенный

Двойная амплитуда

Часто представляется очень выгодным иметь возможность изменять вибрационное усилие катка. Наилучший способ достижения этого - изменить амплитуду. С двумя значениями амплитуды (двойная амплитуда) уплотняющее усилие может быть установлено в соответствии с различными типами материалов и толщинами слоев.

Изменяемая амплитуда важна при уплотнении асфальтобетона. При работе на мягких смесях или тонких слоях наилучшие результаты достигаются при установке малой амплитуды. Это также снижает риск разрушения слабых агрегатных смесей. С другой стороны, более жесткие смеси и толстые слои требуют относительно больших амплитуд.

При уплотнении зернистых слоев основания до высокой плотности лучше начинать с больших амплитуд. По мере увеличения плотности материала, валец зачастую начинает отскакивать. Это не увеличивает плотности даже при повышении количества проходов. Эффект отскакивания может быть предотвращен с помощью возврата к малым амплитудам, и тогда плотность будет увеличиваться.

На насыпях необходима большая амплитуда.

Два значения амплитуды позволяют изменять уплотняющее усилие. На грунтах оператор устанавливает амплитуду в зависимости от толщины слоя. На асфальтобетоне два значения амплитуды могут быть использованы, чтобы приспособить каток к разным потребностям уплотнения, обусловленным типом и состоянием смесей и изменениями толщин укладки.

Автоматический контроль вибрации

Современные катки для асфальтобетона должны быть оборудованы системой автоматического контроля, который выключает вибрацию на скоростях ниже установленного предела. Это прекращает воздействие вибрации на поверхность, когда каток остановлен или когда он затормаживает для перемены направления движения.

Расстояние между двумя ударами вальца известно как ударное пространство. Оно зависит от рабочей скорости. На асфальтобетоне малое ударное пространство предотвращает образование неровностей.

Подходящие для различных работ частоты и амплитуды

Скорость укатки

Скорость укатки имеет известное влияние на уплотняющее усилие. До определенного предела высокие скорости укатки могут быть компенсированы увеличением количества проходов. Однако оптимальная скорость при уплотнении грунта лежит в диапазоне от 3 до 6 км/час. Уплотнение толстых слоев грунтовой и скальной отсыпки до высокой степени уплотнения требует скоростей пониженного диапазона. Оптимальные скорости для асфальтобетона выше, чем для грунта.

Постоянная скорость необходима для достижения однородного уплотнения, и спидометр на катке помогает в этом отношении. Контроль скорости особенно важен при укатывании асфальтобетона.

Количество вибрационных вальцов

Два вибрационных вальца уменьшают количество требуемых проходов, и, таким образом, увеличивают производительность катка. Различие в производительности между тандемным катком с двумя вибрирующими вальцами и катком с одним статическим и одним вибрирующим вальцами составляет в среднем около 80% на грунте и около 50% на асфальте.

Однако реальное расхождение зависит от типов материалов, подлежащих уплотнению.

Тандемный виброкаток может иметь один или два вибрирующих вальца. Как правило, вибрирующие вальцы повышают производительность примерно до 80% на грунте и до 50% на асфальтобетоне.

Масса рамы

Тяжелая рама - это преимущество. Она помогает уравновесить работу вибрирующего вальца путем прижатия его к поверхности. Чрезмерно тяжелая рама, однако, затрудняет вибрацию.

ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА И ОБЩЕЕ ПРИЛОЖЕННОЕ УСИЛИЕ

Неверно полагать, что увеличение центробежной силы влечет за собой увеличение уплотняющего усилия. Квадратичное увеличение центробежной силы с возрастанием частоты противоречит диаграмме, показывающей ограниченный эффект влияния изменения частоты на уплотнение.

Общее приложенное усилие обычно использовалось как приемлемый показатель для измерения уплотняющего усилия в ранние периоды развития вибрационного уплотнения. Оно считалось результатом воздействия статической нагрузки и центробежной силы и, как в случае с центробежной силой, легко прийти к неправильным заключениям.

КОНСТРУКЦИЯ ВАЛЬЦА

Ширина вальца

При уплотнении грунта ширина вальца оказывает решающее влияние на величину укатываемой площади, причем, чем шире валец, тем больше площадь укатки за один проход.

Однако это не применимо при уплотнении асфальтобетона, для которого нужно учитывать также ширину раскладки. Ширина вальца будет влиять на ширину раскладки. Существует, таким образом, оптимальная ширина вальца для того, чтобы перекрыть ширину раскладки за минимальное число параллельных полос (укатанных полос).

Каток с шириной вальца 1450 мм охватит всю ширину полосы укладки от 3,5 до 3,9 м тремя параллельными полосами. Латок с шириной вальца 1600 мм все-таки должен трижды пройти ширину раскладки и это вызывает значительное перекрытие его следов. Таким образом, ширина 1600 мм избыточна для рационального применения.

Диаметр вальца

Большой диаметр уменьшает сопротивление качению. Это может иметь особое значение для предотвращения сдвигов поверхности асфальтобетонного покрытия и для уменьшения образования трещин при укатке мягких, подвижных асфальтобетонных смесей.

Толщина обечайки вальца

Валец катка подвержен износу. При уплотнении мелкозернистых материалов износ меньше, чем при работе на крупнозернистых каменных настилах. Абразивные типы камней могут вызывать повышенный износ. Следовательно, толщина обечайки вальца и качество стали определяют его срок службы, однако многие производители избегают упоминать толщину обечайки вальца в своей литературе.

Некоторые производители наваривают кольцо на внешний обод вальца, чтобы он казался толще, чем есть на самом деле.

Обработка вальца имеет также большое значение при укатке грунтов. Допустимо, если валец не идеально круглый и ровный. Однако при уплотнении асфальтобетонных смесей любые дефекты вальца и его неровности могут приводить к низкокачественной отделке поверхности. Следовательно, валец такого катка должен быть тщательно изготовлен.

Подшипниковый узел

Подшипники в вальце имеют решающее влияние на срок службы катка.

Четырехподшипниковое решение было определено как самое надежное для катков с высокой центробежной силой. В машинах с меньшими центробежными силами прогиб вала меньше. Поэтому два подшипника могут обеспечивать достаточную опору валу.

Очень высокие частоты вызывают чрезмерно большую нагрузку на подшипники вала вальца и могут сократить срок службы катка.

Четырехподшипниковое устройство

Двухподшипниковое устройство

Разрезные вальцы

Устройство вальца разрезным позволяет двум его половинам вращаться с разными скоростями. Это уменьшает сдвиги асфальтобетонной поверхности при работе на крутых поворотах.

Если каток не имеет раздельных вальцов, оператор должен следовать общепринятым приемам работы на поворотах, чтобы обеспечить соответствующее выполнение качества (см. рисунок).

Крутые повороты на кривых вдоль дороги могут привести к неполному охвату поверхности при уплотнении асфальтобетонных смесей. Этого избегают путем смены двух или более направлений укатки.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ УПЛОТНЕНИЯ

Одним из параметров, который определяет эффективность катка, является его производительность. Главные факторы, которые принимаются во внимание, следующие:

Ширина вальца, W (м)

Скорость катка, V (км/час)

Толщина слоя (после уплотнения), Н (м)

Количество проходов, n

Фактор эффективности, с, (т.е. практическая производительность, поделенная на теоретическую производительность; он зависит от необходимого перекрытия, времени эффективной работы и т.д. На практике значение "с" может быть установлено в пределах 0,5-0,6 для асфальтобетона и 0,75 для грунта).

Нижеприведенная формула используется для подсчета производительности по площади; при уплотнении асфальтобетонных смесей или грунта:

Производительность по объему равна:

Уплотнение асфальтобетонной смеси можно выразить в тоннах в час и подсчитывается производительность по формуле:

где r - плотность асфальтобетонной смеси в тоннах на м³ (Среднее значение - 2,3 т/м³)

Так как ширина вальца для данного катка является величиной неизменной, на производительность влияет лишь количество проходов, скорость катка и толщина слоя.

Производительность определяется шириной барабана (W), скоростью катка (V), толщиной слоя после уплотнения (Н) и количеством проходов (n).

ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ

Многие факторы влияют на тяговое усилие: ниже рассмотрены особо влияющие из них у грунтоуплотняющих средств.

Ведущий валец

Ведущий валец улучшает тягу потому, что позволяет всей массе катка участвовать в развитии тягового усилия. Это особенно необходимо на толстых слоях и тяжелых материалах, таких как одноразмерный сухой песок (сухое уплотнение).

Он также повышает способность преодолевать подъемы, т.е. способность катка работать на наклонных поверхностях. СЕСЕ выпустил рекомендации для определения максимального угла наклона, на которых могут работать катки.

Способность катка преодолевать уклоны называется способностью преодолевать подъем. Этот показатель должен приниматься во внимание в соответствующих технологиях и нормах.

Диаметр вальца и линейная статическая нагрузка

Чем больше диаметр вальца и чем меньше линейная статическая нагрузка, тем меньше угол въезда на уплотняемом материале. Следовательно, и меньше величина сопротивления качению.

Угол приближения влияет на сопротивление качению. Чем меньше и тяжелее валец, тем больше тяговое усилие должен развивать каток.

Распределение массы между тракторным и вальцовым модулем

При отсутствии привода на вальце распределение массы 50 на 50 соответствует удовлетворительному тяговому усилию. Но чем больше масса тракторного модуля по отношению к вальцовому модулю, тем лучше тяга. Тяговое усилие может быть повышено с помощью балластировки шин водой или выбором модели катка с ведущим вальцом (характерная особенность большинства грунтоуплотняющих машин с тяжелыми вальцами).

Размер и протектор шин

Ширина профиля, глубина протектора и диаметр обода шин пневматических приводных колес катков влияют на их сцепление с поверхностью.

Приводная передача

Мощность и вращающий момент гидравлического мотора, выбор передаточного числа и типа ведущего моста (планетарная передача, бездифференциальная передача вращения) влияют на способность катка преодолевать подъемы.

Катки для уплотнения асфальтобетонной смеси, которые снабжены приводом на оба вальца, имеют лучшую тягу, чем катки с приводом на один валец. Другое преимущество таких катков состоит в том, что приводные вальцы имеют менее выраженную тенденцию к сдвигу асфальтобетонной поверхности.

МАНЕВРЕННОСТЬ

С небольшим радиусом поворота машина легко управляема на ограниченных площадях. Минимальный боковой выступ улучшает возможности катка при работе вблизи прямоугольных объектов, а клиренс ходовой части позволяет легко маневрировать около препятствий.

Диапазон скорости 0-10 км/час позволяет обеспечивать требования по различному применению катка. Высокая транспортная скорость может быть преимуществом, когда каток переезжает с одной рабочей площадки на другую. Низкая скорость заднего хода не имеет существенного значения, но может, конечно, влиять на производительность уплотнения, так как работа обычно ведется проходами вперед и назад.

Хороший круговой обзор улучшает маневренность, так как катки работают в челночном режиме (вперед, назад). Некоторые двухвальцовые катки имеют один валец, смещаемый от продольной оси приблизительно на 100 мм, что облегчает его работу вдоль бортовых камней и у поворотов.

Хорошая маневренность крайне необходима при работах в стесненных местах.

РАЗБРЫЗГИВАЮЩАЯ СИСТЕМА

Каток для уплотнения асфальтобетонной смеси должен иметь удовлетворительную водоразбрызгивающую систему для предотвращения налипания асфальта на вальцы. Современные катки имеют насосную систему подачи воды в противоположность смачивающим системам гравитационного типа, которые функционируют хуже, особенно на наклонных поверхностях.

Пластмассовые баки и сопла предотвращают коррозию системы. Баки должны быть достаточной емкости для работы в течение 8-часового рабочего дня.

ДВИГАТЕЛЬ

Двигатель катка должен развивать экономичную мощность.

Двигатель должен иметь достаточную мощность, чтобы обеспечить хорошее функционирование катка. Он должен иметь достаточный резерв мощности, для того чтобы покрывать падение мощности вследствие износа двигателя, так же как и при работе на больших высотах. Емкость топливного бака должна обеспечивать продолжительность работы в течение рабочей смены.

ТРАНСПОРТИРОВКА

Полная ширина, длина, высота и масса груза имеют непосредственное значение для транспортировки. Местные транспортные ограничения также должны быть приняты во внимание. Может ли, например, быть использован стандартный грузовик? Не превышает ли груз разрешенные транспортные габариты на дорогах?

ДРУГИЕ ВАЖНЕЙШИЕ ФАКТОРЫ

Следующая информация редко упоминается в спецификационных буклетах и требуется более детальный разговор с представителем производителя.

Комфорт оператора

Чем удобнее рабочее место оператора, тем лучше он работает. Рабочее место оператора должно обеспечивать комфорт; кабина должна быть надежно защищена от вибрации для предотвращения чрезмерной утомляемости; высокие уровни шумов не должны нарушать внимание оператора; он должен иметь хороший круговой обзор, чтобы обеспечивать безопасную работу.

Кроме прочего, все рычаги должны быть легко доступны с сиденья оператора, а панель управления должна иметь рациональное расположение для удобства наблюдения за показателями.

Тахометры, вольтметры, температурные и топливные измерители должны облегчать работу оператора. Спидометры и измерители частоты полезны для обеспечения однородности уплотнения, в особенности при асфальтобетонных работах.

Хорошо скомпонованное, удобное место оператора облегчает его работу и, следовательно, ведет к лучшим показателям использования катка.

Безопасность

Значение безопасности трудно переоценить не только в отношении оператора, но и всех работающих вблизи.

Тормозная система на оба вальца должна быть эффективной на катках и с наличием аварийной ручной или автоматической системы для случая внезапного падения гидравлического давления. Необходим безотказный ручной стояночный тормоз.

Большинство несчастных случаев происходит во время залезания или слезания оператора, поэтому необходимо обратить внимание на то, чтобы площадка на катке не была скользкой, с безопасными ступенями на платформе и наличием ограждения безопасности вокруг площадки. Противоопрокидывающая защитная система или безопасная кабина должна быть в списке необходимого оборудования для обеспечения безопасности оператора.

В наши дни на рынке доступны радарные системы, которые включают сирену в случае, если человек или объект находится вблизи работающей машины.

Съемная противоопрокидывающая система (ROPS), включающая ремень безопасности, обеспечивает безопасность оператора в случае опрокидывания машины. Она также предохраняет оператора от падающих обломков при его работе в траншее.

Пригодность

Простои при проведении работ с грунтом или асфальтовым бетоном весьма дорогостоящи, вне зависимости от причин. Пригодность машины, а в случае уплотняющего оборудования способность соответствовать требованиям по плотности, следовательно, очень важны.

Каток высокого качества, работающий с наименьшим количеством остановок из-за поломок или для обслуживания будет более экономичным, чем аналогичный, но низкого качества. В свете этого, стоимость приобретения машины не столь важна для общей экономичности и об этом не следует забывать, покупая каток.

Обслуживание

Существенно важно, чтобы каток обеспечивался послепродажным обслуживанием, необходимым инструктажем и учебной подготовкой операторов и персонала мастерских.

Инструкции по обслуживанию и эксплуатации, инструкции по управлению и руководство по ремонту должны быть доступны на основных языках.

Ежедневное профилактическое обслуживание - это необходимость для любой машины; легкий доступ к точкам смазки, фильтрам и т.п. облегчают задачу оператору и помогают ему сделать работу лучше. Лучше, если у катка имеются централизованные точки смазки.

Высокая степень пригодности машины является решающим фактором в ее экономичности. Это зависит не только от высокой степени инженерного совершенства машины, но также и от возможности обслуживания, что само по себе является следствием сочетания легкого доступа ко всем существенным компонентам и эффективной службы замены запасных частей для обеспечения хорошего рабочего состояния машины и ее рентабельности.

Как правило, легкий доступ означает быстрое обслуживание, которое, в свою очередь, экономит время.

Приспособляемость

Является весьма выгодным, если каток может работать в широком диапазоне полевых условий, например, на различных типах грунтов, местностях и больших высотах. Такая особенность катка представляет огромную ценность для потребителя.

Приспособляемость может быть решающим фактором для рентабельности. Например, вибрационные двухвальцовые катки чрезвычайно привлекательны, так как они могут быть использованы на уплотнении асфальтобетона нижнего несущего слоя и основания.

Самоходные вибрационные катки, у которых имеется возможность замены вальца с гладкой поверхностью на валец с кулачками имеют также преимущество. С помощью взаимозаменяемого вальца все работы могут быть выполнены одним катком. Это снижает затраты на приобретение и помогает понизить расходы на обслуживание и запасные части.

Вибрационные тандемные катки в равной мере пригодны как для зернистых подстилающих и несущих слоев основания, так и на асфальтобетонных работах.

Как выбирать статический гладковальцовый каток

Гладковальцовые катки статического типа были первым типом механического оборудования, использовавшегося для уплотнения грунтов и асфальтобетонных смесей. Сегодня они зачастую используются в сочетании с катками на пневматических шинах или вибрационными, и даже в сочетании с обоими типами.

Имеется два основных типа статических гладковальцовых катков: трехколесная модель и двухколесная модель. Общепринятая трехвальцовая модель имеет два больших задних приводных вальца и передний поворотный валец меньшего размера. Современные вальцовые катки имеют три приводных вальца одного диаметра, а также шарнирно-сочлененное управление.

Этот раздел включает данные, используемые для сравнения статических гладковальцовых катков.

Он также может служить руководством при выборе катка этого типа.

ХАРАКТЕРИСТИКА УПЛОТНЕНИЯ

Уплотняющее усилие статического гладковальцового катка зависит от статической линейной нагрузки (т.е. масса катка, поделенная на ширину вальца) как показано на стр. 44.

Уплотняющий эффект также зависит от диаметра вальца и далее рассматривается в следующем разделе.

Статическая линейная нагрузка

На обыкновенных 1.0-15-тонных трехвальцовых катках статическая линейная нагрузка варьирует между 50 и 80 кг/см. Для уплотнения асфальтобетонных смесей эта нагрузка должна превышать 50 кг/см.

Статическая линейная нагрузка переднего вальца на 30% ниже, чем соответствующая на задних вальцах. Следовательно, задние вальцы должны проходить всю поверхность для достижения однородного ее уплотнения. На практике это трудно осуществлять, и поэтому наблюдаются худшие результаты уплотнения вдоль краев уплотняемой полосы.

В современных типах статических трехвальцовых катков (с одинаковыми и большими диаметрами вальцов и шарнирным управлением) три вальца создают более или менее одинаковую линейную нагрузку. Это позволяет катку обеспечивать однородное уплотнение по всей ширине укатки и снижает необходимость маневрирования. При ширине качения 2 м каток может покрыть ширину около 3,7 м (с учетом перекрытия соседних полос) за два параллельных хода. Три больших приводных вальца способствуют ровному и эффективному качению.

Диаметр вальца общеизвестного статического тандемного катка варьирует между 1,2 и 1,5 м, в то время как ширина варьирует от 1,1 до 1,4 м. Их статические линейные давления несколько ниже, чем у статических трехвальцовых катков такой же массы.

Распределение нагрузки у трехвальцового статического катка с жесткой рамой.

У шарнирно-сочленного статического катка линейная нагрузка одинакова под всеми вальцами. Это обеспечивает однородное уплотнение по всей ширине укатки.

Распределение веса у тандемного катка с жесткой рамой.

Вальцы одинакового диаметра обеспечивают однородное уплотняющее усилие по всей ширине, чего нет у обычных трехвальцовых катков.

Пригруз

10-12-тонный статический каток обычно требует 2-3 тонны балластного пригруза. Вода является наиболее удобным типом балласта. Другие типы, включая металлические чушки и лом, песчаные или бетонные блоки, обычно обременительны и их трудно заменить. Основной балласт обычно помещается в валец и улучшает центр тяжести.

Перекрытие следов вальцов

Перекрытие следа соседних вальцов - не менее 50 мм и оно должно сохраняться на поворотах.

Шарнирное сочленение обеспечивает необходимое перекрытие следа вальцов и одинаковое усилие по всей ширине, даже на поворотах и при переезде на соседнюю полосу.

Традиционный тип статического катка вынужден оставлять пробелы на поверхности асфальтобетона.

Диаметр вальца

Чем больше диаметр вальца, тем меньше сопротивление качению и угол въезда (входа) на уплотняемый материал.

В основном, когда статическая линейная нагрузка превышает 50 кг на см, желательно, чтобы диаметр вальца был 1500 мм или более.

Контактная дуга вальца и давление

Дуга вальца определяет площадь контакта вальца с поверхностью укатки при данной глубине осадки. Этот фактор должен быть принят во внимание при определении уплотняющего давления и соответствия катка работе на мягких смесях, когда материал склонен к чрезмерному сдвигу и образованию трещин во время укатки. Небольшая площадь контакта дает большое контактное давление, однако, если каток с малым диаметром вальца вызывает сдвиговые волны и трещины поверхности, то каток с большими вальцами имеет более благоприятные давления и обеспечивает лучшие результаты уплотнения. Главное, чем больше диаметр вальца и контактная площадь, тем лучше каток подходит для работы на подвижных смесях.

Привод всех вальцов улучшает способность преодолевать подъемы и исключает сдвиг материала, что обычно является проблемой для традиционных трехвальцовых катков с неприводным передним вальцом.

Скорость

Как правило, статические гладковальцовые катки достигают наилучшего уплотнения в диапазоне скорости от 4 до 8 км в час. Двухскоростная коробка передач или гидропривод двойной мощности обеспечат дополнительную скорость для перемещения вокруг рабочей площадки или при необходимости наполнить водой разбрызгивающую систему из стационарного резервуара.

КОНСТРУКЦИЯ ВАЛЬЦА

Край обечайки вальца должен быть скошенным для уменьшения образования кромок на асфальтобетонной поверхности, а сами вальцы должны быть оборудованы очистительными скребками, чтобы каток смог работать на разных материалах.

Некоторые производители современных статических катков с шарнирным сочленением предлагают такие новшества, как "качающиеся" передние вальцы и разрезные задние вальцы; однако это является дорогостоящим дополнением.

"Качающиеся" передние вальцы позволяют отклоняться им на 1-2 градуса от вертикального положения, что может быть полезно при уплотнении дороги с уклоном.

Разрезные вальцы используются для уменьшения сдвигов материала при крутых поворотах. Однако оператор может видоизменять профиль укатки, чтобы исключить необходимость в использовании разрезных вальцов.

Фаска на кромке вальца исключает образование следа на асфальтобетонной поверхности.

Взаимосвязь между диаметром вальца, контактным давлением и глубиной осадки. Из таблицы видно, что чем меньше диаметр вальца, тем выше контактное давление. Большие диаметры вальца, однако, могут дать лучший эффект уплотнения, особенно на мягких смесях.

Примечание. Таблица дана только для сравнения и не может быть использована для определения осадки при конкретном уплотнении.

Кривые выше показывают, что контактное давление меньше в случае более глубокого погружения вальца (большей осадки) и увеличивается по мере проездов вальца по материалу за счет возрастания плотности. Вальцы большего диаметра имеют меньшее контактное давление, чем малого, при одинаковом погружении, однако, невзирая на это, они способны обеспечивать лучшее уплотнение, чем вальцы малого диаметра (смотри объяснение выше).

РАЗБРЫЗГИВАЮЩАЯ СИСТЕМА

Каток должен иметь эффективную разбрызгивающую систему для смачивания вальцов во избежание налипания смеси при укатке асфальтобетонных покрытий. Современные катки для уплотнения асфальтобетонной смеси имеют насосно-принудительные разбрызгиватели. Надежная система фильтров предотвратит остановки, вызываемые засорением сопел.

СИСТЕМА ПРИВОДА

Гидростатический привод обеспечивает оператору возможность полного и мягкого регулирования скорости, остановки и перемены направления движения.

При гидростатическом приводе всех вальцов катку обеспечивается хорошая тяга. Это делает его более маневренным и позволяет использовать на мягких асфальтобетонных смесях, а также способствует плавному ходу, уменьшает боковое смещение.

ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА

Тормоза должны быть эффективными для обеспечения безопасной работы, даже в случае, если каток нагружен полностью балластом. Безотказная система, дополненная аварийной, существенно важна для безопасности оператора и на рабочей площадке.

ВАЖНЫЕ ФАКТОРЫ

Удобство оператора

Дизайн машины должен обеспечивать оператору максимум безопасности, удобства и обзора. Переставляемые рычаги управления и перемещения сидения позволяют оператору выбрать наиболее удобное положение для достижения полной безопасности, обзора, и, в конечном итоге, производительности.

Пульт управления может быть повернут на 180 градусов. Это позволяет оператору выбирать самое удобное положение и обеспечивает хороший круговой обзор.

Эксплуатация

Существенно важно, чтобы каток обеспечивался надежным послепродажным обслуживанием. Оно различается от производителя к производителю, в особенности, когда катки являются лишь малой частью всей продукции компании. Лучше всего выяснить, доступен ли весь спектр обслуживания там, где каток намереваются использовать. Это снизит до минимума собственное обслуживание, в ином случае поломки неизбежны.

Настолько, насколько это возможно, должны быть легко осуществимы ежедневные проверки, например, водяного и масляного уровней. Смазка должна ограничиваться основным узлом и цилиндрами. Все подшипники и им подобные части имеют предварительную смазку или находятся в масляной ванне и должны подвергаться обслуживанию после 2000 часов работы пли больше.

Справка

Общий для всех справочный материал подготовлен в разделе "Как выбрать вибрационный каток". Смотри, например, "Производительность уплотнения", "Безопасность", "Эксплуатация".

Как выбирать каток на пневматических шинах

Прицепные катки на пневматических шинах используются много лет. На заре развития катки до 200 тонн использовались не только для уплотнения, но также для определения слабых мест (укатка на прочность). Эти прицепные модели почти исчезли с развитием вибрационных катков для уплотнения грунтов; таким образом, в этом разделе рассматриваются только самоходные катки на пневматических

Он, конечно, не охватывает все, что об этом известно, например, шинную технологию; но в полной мере общую технологию уплотнения с применением пневмошинных катков и основные факторы, которые должны приниматься во внимание при их выборе.

УПЛОТНЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Уплотняющее усилие пневматического шинного катка зависит от двух параметров: колесной нагрузки и контактного давления шины на поверхность, которое зависит от давления воздуха в шинах. (Это рассматривается далее).

Большая шина имеет увеличенную контактную площадь и значительно более высокий эффект, чем шина меньшего размера с таким же контактным давлением. Это особенно важно при уплотнении грунтов.

Колесная нагрузка

Количество колес прямым образом влияет на колесную нагрузку. Пневмошинные катки среднего класса по массе обычно имеют от семи до девяти колес и с максимальной нагрузкой 3000 кг, которая эффективна для большинства типов уплотняемых материалов.

Авторитетные производители часто указывают количество колес и минимальную колесную нагрузку. Колесная нагрузка может быть подсчитана с использованием следующей простой формулы:

Пригруз

Значительное количество пригрузочного балласта необходимо для достижения требуемой рабочей массы. Существует несколько способов утяжеления пневмошинного катка. Но во всех случаях чрезмерный балласт не обеспечивает экономии топлива.

Металлические бруски

Металлический лом используется как постоянный балласт. Однако это отнимает много времени при погрузке и удалении. В некоторых случаях металлические бруски закрепляют снизу катка, но это увеличивает расходы.

Песок (влажный)

Обычно требуется от 5 до 8 м³, но, как и в случае с металлом, имеют место большие потери времени на погрузо-разгрузочных работах. С другой стороны, от песка легче избавиться в случае возникновения необходимости транспортировки машины. Песок, однако, стремится к высыханию, так что необходимо проверять его влажность время от времени.

Вода

Также не требуется специального обращения, однако недостатком является низкий удельный вес. С другой стороны, водяные емкости должны быть непроницаемы. В некоторых случаях пневмошинный каток с насосом и соплами может быть использован для водоразбрызгивания. Насос, приводимый двигателем, накачивает и откачивает воду.

ШИНЫ

Этот раздел посвящен частично геометрии шин и их уплотняющим характеристикам.

Имеется два важнейших типа шин: стандартные шины и низкопрофильные, вездеходные шины, которые включают также широкопрофильные типы шин. Все производители промышленных шин делают стандартные типы, в то время как немногие лишь предлагают широкопрофильные модели.

Стандартные шины более многофункциональны и могут быть использованы при различных давлениях от 0,3 до 0,9 МПа в зависимости от зазора между шинами. Они подходят для уплотнения как грунтов, так и асфальтовых смесей.

Широкопрофильные шины используются при фиксированном давлении 0,4 МПа.

Основные части шины

Они идеальны для затирания и конечной укатки асфальтобетона. Они также используются на укрепленных грунтах, но хуже подходят для обычного грунта, так как они не имеют такого глубинного эффекта, как стандартные шины. Форма контактной площадки и распределение давления для этих типов шин показано на рисунке. Так как давление в стандартных или низкопрофильных шинах может варьироваться, будет изменяться и форма контактной площадки.

Общий план контактного давления на поверхность

ПЛОЩАДЬ КОНТАКТНОЙ ПОДОШВЫ И КОНТАКТНОЕ ДАВЛЕНИЕ ПО ПОДОШВЕ

Во время укатки контактная площадь шины все время меняется, так как материал уплотняется; вследствие этого осадка уменьшается с каждым проходом. Показатели контактной площади подошвы, таким образом, сопоставимы, только когда они измерены на ровной твердой поверхности, например, стальном листе.

В настоящее время определение контактного давления путем измерения не реализуемо и поэтому оператор сам оценивает это давление. Если он видит, что шины тонут в материале, он может использовать систему регулировки давления воздуха в шине, обычно известную под названием "Воздух наружу" или "Воздух навыпуск", для уменьшения давления в шинах. Увеличение давления также повысит давление по подошве.

Преимущество централизованной системы регулировки воздушного давления в том, что она позволяет оператору поддерживать выбранное постоянное давление в шинах во время прохождения различных фаз укатки.

На практике оператору невозможно постоянно приспосабливать давление шин к превалирующей поверхностной прочности смеси.

Таблица выше показывает контактное давление по подошве и контактную площадь шин для различных колесных нагрузок и давлениях воздуха в шине.

Диаграмма влияния давления воздуха в шине на среднее контактное давление на поверхность; можно использовать для определения этого контактного давления, если задана нагрузка на колесо. По заданной колесной нагрузке на вертикальной оси через соответствующую кривую давления воздуха в шине определяют на горизонтальной оси значение контактного давления на поверхность. Например, при колесной нагрузке 1500 кг и давлении воздуха в шинах 0,4 МПа контактное давление на поверхность равно 0,34 МПа. При величине давления воздуха 0,8 МПа контактное давление на поверхность возрастает до 0,41 МПа.
Однотипные шины при одинаковой нагрузке на колесо имеют одинаковые показатели независимо от того, на каком катке они смонтированы. Для уточнения специальных показателей необходимо обращаться к спецификациям производителя шин.

Использование пневмоколесных катков для уплотнения асфальтобетонных смесей различной жесткости

Перекрытие следов

Передние и задние колеса должны перекрывать следы друг друга не менее чем на 30-50 мм при нормальном давлении, однако для получения равномерного уплотняющего эффекта и во избежание появления следов на поверхности, в частности, асфальтобетонного покрытия, более существенно перекрытие давлений по контактным площадкам.

Перекрытие может быть определено при проезде катка по песку путем наблюдения за погружением передних и задних колес.

Перекрытие следов шин

Перекрытие эпюр контактного давления. В отличие от единой "луковицы" давления имеется и общая результирующая "луковица", что обеспечивает улучшение глубинного эффекта.

ВАЖНЫЕ ФАКТОРЫ

Налипание асфальтобетонной смеси

Во время начальной укатки на всех пневмошинных катках будет налипание асфальтобетонной смеси до тех пор, пока не будет использована солярка или специальная жидкость наподобие "Roller-eeze" (Ролириз).

Солярка предотвращает налипание пока шины нагреваются. Она не вредит асфальтобетонной смеси, если используется умеренно; однако довольно часто авторитетные органы не разрешают применение солярки, так как в чрезмерных количествах она разжижает битумную составляющую асфальтобетона. Покрытие вследствие этого может быть повреждено достаточно быстро после открытия дороги для движения. Другие же жидкости, предотвращающие налипание, дороги и не всегда легко доступны.

Распространенный метод, предотвращающий налипание, заключается в предварительном разогревании колес, путем проездов катка по уже уплотненной поверхности гладковальцовым катком, но все еще сохраняющей тепло.

Как только разница в температурах между асфальтобетонной поверхностью и шинами не превысит 20°С, налипание будет незначительным или даже исчезнет вовсе. Вода из разбрызгивающей системы такжеэффективна для предотвращения налипания.

Очистительные скребки также помогают уменьшить налипание в течение первоначального согревающего периода.

Фартуки вокруг резиновых шин являются одним из способов сохранения тепла и предотвращения слишком быстрого охлаждения смеси. Они особенно полезны при работе в ветреных условиях.

Качающиеся или поворачивающиеся колеса

Пневмошинные катки должны иметь качающиеся или поворачивающиеся колеса, по крайней мере, на одной из осей.

Качающиеся колеса дают лучшие результаты на уплотнении грунтов, а поворачивающиеся колеса более эффективны на асфальтобетоне. Обычно только передняя ось колеблется или поворачивается.

Качание колес и шарнир на рычагах способствует однородности уплотнения и ровности поверхности.

Система привода

Механической трансмиссией трудно управлять, в то время как современные трансмиссионные системы, такие как регуляторы мощности, гидростатические преобразователи момента вращения, позволяют осуществлять быстрый разгон и остановку и, в конечном итоге, легко управлять машиной.

Дифференциальное устройство на приводе задних колес предотвращает смещение материала на поворотах. Передние колеса, которые являются неприводными, автоматически перераспределяют движение.

Тормоза

Масса нетто пневмошинного катка составляет примерно одну треть от массы в нагруженном балластном состоянии. Так как каток передвигается на относительно высоких скоростях при переброске с объекта на объект и для заправки топливом, тормоза должны обеспечивать высокую способностью срабатывания торможения, даже когда пневмошинный каток имеет полный балласт.

Все рычаги управления должны быть легко доступными для облегчения условий работы оператора. Дублирование рабочего места оператора обеспечивает хорошую обзорность.

Справка

Общий справочный материал представлен в разделе "Как выбирать вибрационный каток". Смотри, например: "Производительность уплотнения", "Безопасность", "Эксплуатация".

Как выбирать легкое уплотняющее оборудование

Следующий раздел рассматривает основные показатели различных типов виброплит, вибротрамбовок и двухвальцовых ручных катков и объясняет их важность для потенциального покупателя.

Главным образом для катков Комитет по Европейскому строительному оборудованию (СЕСЕ) установил стандарты на основные технические термины и данные, которые применимы к вибрационным плитам и трамбовкам.

Пригодность, конечно, является важнейшим критерием, по которому принято оценивать достоинство легкого уплотняющего оборудования. Плита или ручной каток, которые не заводятся, приносят мало пользы. Но существует некоторое число других особенностей, которые следует принять во внимание перед приобретением. Некоторые из них, например безопасность, удобство оператора, обслуживание и многофункциональность являются общими для всех типов легкого оборудования и рассматриваются под общим заголовком в конце раздела.

ВИБРОПЛИТЫ

ПОКАЗАТЕЛИ УПЛОТНЕНИЯ

Колебания вибрационных уплотняющих плит генерируются при помощи одного или двух эксцентриковых дебалансов на нижней части плиты, приводимых в движение механически. За счет колебаний происходит перемещение машины вперед или назад, обеспечивая ей скорость до 25 м/мин.

Вибрационные плиты для перемещения вперед имеют один вращающийся эксцентрик в передней части плиты, в то время как плиты с челночным передвижением имеют два (см. илл.). Два эксцентрика обеспечивают плавное регулирование скорости.

С помощью двух вибрирующих дебалансов можно регулировать скорость плиты от вибрации на месте до максимальных ее значений вперед и назад. Это обеспечивает плите высокую маневренность.

Двигатель и рукоять крепятся к отдельной панели, которая предохраняется от вибрирующей плиты при помощи резиновых поглотителей ударов (амортизаторов) или стальных пружин.

Уплотняющее усилие виброплиты увеличивается пропорционально ее массе. Влияние статической нагрузки и вибрации, в особенности на глубинный эффект, было отмечено ранее в разделе о вибрационных катках. Рациональный диапазон частот находится в пределах от 40-100 Гц (2400-6000 колебаний/мин.) при соответствующих амплитудах от 1 до 3 мм.

Легкие виброплиты имеют один эксцентриковый дебаланс в передней части плиты.

Легкие виброплиты обычно работают на высоких частотах и при сравнительно малых амплитудах. Они преимущественно подходят для уплотнения песка и гравия, которые достигают высокой плотности при уплотнении тонкими слоями. Когда они оборудованы разбрызгивающей системой, их можно использовать для отделки поверхности асфальтобетона.

Тяжелые виброплиты (более 400 кг) эффективны на полусвязных грунтах благодаря их массе и большим амплитудам, как отмечено в разделе по каткам.

Центробежная сила не является существенным параметром для оценки показателей уплотнения.

Виброплиты идеальны для малых работ или как дополнение к крупному оборудованию. Прежде всего они используются на крупнозернистых материалах с ограниченным количеством примесей. Тяжелые плиты используются на полусвязных материалах. Легкие плиты, снабженные водоразбрызгивателями, используются на асфальтобетонных работах.

УСТРОЙСТВО ПЛИТЫ

Подошва плиты для асфальтобетона

Плиты для асфальтовых работ должны быть гладкими с закругленными краями во избежание появления следов на асфальтобетонной поверхности. Плита должна также выступать наружу, за край машины, чтобы обеспечивать возможность делать отделочные работы, например, вблизи стен.

Подошва плиты (для грунта)

Появление следа на поверхности является незначительным недостатком для плиты, работающей на грунте; главным критерием здесь является износоустойчивость и долговечность.

Высококачественная сварная сталь в противоположность чугуну подтвердила свое наилучшее применение для подошвы плит, используемых на грунтах, в особенности, если производитель использует передовые сварные технологии, такие как роботизированную сварку. В таких плитах не возникает усталости, которая может иметь место в чугунной плите.

Большие виброплиты должны иметь открылки для увеличения рабочей ширины плиты.

Крепление плиты

Резиновые крепежи эффективно уменьшают вибрацию, и, в основном, их легче обслуживать, чем спиральные пружины. Однако пружинный крепеж подтвердил свою эффективность на бетонном покрытии, так как он больше препятствует переуплотнению.

Система привода плиты

Хотя, возможно, ременная передача между мотором и плитой считается не такой усовершенствованной, как гидростатический привод, но она более надежна и ее значительно легче обслуживать и эксплуатировать.

МАНЕВРЕННОСТЬ

Появление механизмов переднего и заднего хода привело к существенному улучшению маневренности, в особенности, для больших плит.

Плавное установление скорости также увеличивает маневренность, что является важным при выполнении уплотнения вблизи опор или аналогичных сооружений.

У самоходной плиты только с передним ходом возникают затруднения для маневрирования особенно если она слишком тяжелая.

Дистанционное управление

Изобретение дистанционно-управляемых виброплит значительно улучшило условия для работы оператора и прежде всего за счет его полной защиты от вибрации.

Дистанционное управление также улучшает безопасность, так как оператор может уплотнять глубокие траншеи или другие потенциально опасные или труднодоступные места без необходимости находиться в этих местах.

ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА

Тяговые свойства и способность преодолевать уклоны необходимо принимать во внимание, особенно, когда плита работает на рыхлых материалах или в траншеях. Они зависят от многих параметров, преимущественно от амплитуды, частоты и конструкции нижней подошвы.

ТРАНСПОРТИРОВКА

Транспортные колеса и проушины для подъема облегчают погрузку и разгрузку. Незначительная масса также облегчает транспортировку, особенно, если работает один человек.

Рукояти управления должны иметь возможность отсоединяться при транспортировке.

РАЗБРЫЗГИВАЮЩАЯ СИСТЕМА

При асфальтобетонных работах разбрызгивающая система должна подавать воду на полную ширину плиты для предотвращения налипания смеси. Предпочтительнее пластмассовые емкости, потому что они не корродируют и легче. Не подверженные коррозии сопла также облегчают эксплуатацию. Водяной бак достаточно большой емкости снижает частоту остановок для его заполнения, а воронка большого размера облегчает заполнение.

ДВИГАТЕЛЬ

Расчетная мощность должна обеспечивать все виды работ, даже на больших высотах. Рекомендуется выбирать плиту, укомплектованную широко известным двигателем, для обеспечения легкого приобретения запасных частей.

На больших плитах электрический стартер облегчает работу. Если машина должна заводиться вручную, безопасная заводная ручка предотвратит отдачу и уменьшит риск получения травмы.

ВИБРАЦИОННЫЕ ТРАМБОВКИ

УПЛОТНЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Вибрационные трамбовки обычно работают на частотах около 10 Гц, при этом амплитуда может достигать 30 мм (ход 60 мм).

Большая амплитуда генерирует высокую ударную силу и высокое динамическое давление на поверхность насыпи. Таким образом, они способны уплотнять полусвязные и связные грунты до высокой плотности, несмотря на относительно низкую их массу.

Вибрационные трамбовки создают значительную ударную силу для передачи высокого уплотняющего усилия на поверхность насыпи. Они пригодны для зернистых, полусвязных и связных грунтов.

КОНСТРУКЦИЯ ТРАМБОВКИ

Трамбовки не будут иметь никаких преимуществ из таких особенностей, как многоамплитудные режимы. Одна единственная амплитуда лучше всего подходит для их всевозможного применения.

Трамбовочный башмак

Толстая слоистая деревянная плита с листовым стальным покрытием обеспечивает наилучшее уплотняющее усилие. Присущая ей эластичность способствует улучшению хода и снижению шума и вибрации при работе на твердых покрытиях.

Гофрированная труба

Гофрированная труба (сильфон) не должна располагаться слишком низко, иначе она может быть повреждена выступающими камнями и т.п.

ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА

Тяга зависит от угла наклона трамбовки и амплитуды. Во время работы трамбовка должна быть самопередвигающейся, а оператор должен иметь возможность только направлять ее с минимальным усилием.

ДВИГАТЕЛЬ

Существуют специальные стандартные двигатели, при выборе которых одновременно решается задача доступности запасных частей.

Рукоять должна выполнять защитную функцию для важных узлов двигателя, в случае, если трамбовка опрокинется.

Высокая ударная сила вибротрамбовок позволяет их применять на несвязных, полусвязных и связных грунтах.

ДВУХВАЛЬЦОВЫЕ РУЧНЫЕ КАТКИ

УПЛОТНЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Влияние различных параметров на эффективность уплотнения рассматривалось в разделе "Как выбирать вибрационный каток"

Так как двухвальцовые катки используются на многочисленных и различных площадках, частота и амплитуда должны быть оптимизированы для данной площадки. Частоты порядка 65 Гц и амплитуда около 0,5 мм можно считать наиболее оптимальными для конечного результата.

Вибрирующий элемент, располагающийся на раме, в противоположность размещению его в каждом вальце, создает достаточную вибрационную энергию на оба вальца и дает хороший уплотняющий эффект на грунте и асфальте.

КОНСТРУКЦИЯ РАМЫ И ВАЛЬЦА

Конструкция вальца должна быть в максимальной степени простой. Вибровозбудитель, расположенный на раме, в противоположность внутривальцовому расположению, обеспечивает достаточную вибрационную энергию на оба вальца и необходимое уплотняющее усилие на грунт и асфальт. Простота конструкции облегчает обслуживание.

Опорные валы должны полностью проходить сквозь вальцы для устранения их изгиба и износа подшипников.

Рама должна быть прочной и изготовленной из высокосортных сталей, чтобы противостоять жестким эксплуатационным условиям, в которых эти машины часто работают, и предотвращать ее деформирование.

Если каток должен использоваться на крупнозернистых материалах, ему необходимы вальцы из высокосортных износоустойчивых сталей.

ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА

Как и в случае с крупными катками, есть много факторов, влияющих на тяговые свойства. Гидростатическая передача в основном довольно надежна до тех пор, пока гидравлическая система имеет достаточную мощность.

Это позволяет оператору без усилий и плавно устанавливать скорость и направление движения катка.

МАНЕВРЕННОСТЬ

Плавное регулирование скорости является важным для маневренности, в особенности при приближении или работе вблизи препятствий.

Небольшие размеры выступающих частей, гладкие боковые стороны, высокая способность приближения к бортику - все это оказывает влияние на возможность работы в стесненных условиях.

ВОДОРАЗБРЫЗГИВАЮЩАЯ СИСТЕМА

Пластиковые водяной бак и разбрызгивающие трубки предпочтительнее, так как они не корродируют. Большие емкости для воды обеспечивают машине лучшее использование рабочей смены, а воронка большого диаметра облегчает работу оператора по заполнению бака.

ДВИГАТЕЛЬ

Ручные катки со сдвоенными вальцами идеальны для уплотнения песка, гравия, и асфальта при ремонтных работах на улицах, дорогах, парковках и площадках. Они пригодны также для небольших объемов работ и вблизи ограждений.
Двигатель должен иметь достаточный резерв мощности для работы в тяжелых условиях и на больших высотах. В случае, если двигатель отключен от гидравлической системы и коробки передач, заводить его легче.

ЛЕГКИЕ ТАНДЕМНЫЕ ВИБРОКАТКИ

Легкие вибрационные катки - тандемы рассмотрены в разделе "Как выбирать вибрационный каток".

ОБЩИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ ВСЕХ ТИПОВ ЛЕГКОГО УПЛОТНЯЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Удобство оператора

Некоторые самоходные, в том числе челночным способом, плиты имеют массу до трех четвертей тонны, таким образом они должны быть легко управляемы для реализации их полных рабочих возможностей. Гидравлическая система привода и управления позволяет маневрировать плитой плавно и с минимальным усилием со стороны оператора. Это дает возможность оператору чутко реагировать на то, что он делает. Чем короче рычаги системы управления, тем менее обременительно ими пользоваться.

Плавное регулирование скорости также помогает при работах в ограниченном пространстве. Это позволяет оператору приближаться к самому краю фундамента, опор моста и т.п. для обеспечения хорошего и равномерного уплотняющего эффекта.

При работе с плитами их небольшая высота весьма важна, особенно при траншейных работах, где плита может иметь потребность перемещаться под перекрытиями в траншее. Это также понижает центр тяжести плиты, что делает ее более устойчивой и более легкой при эксплуатации.

Работа с оборудованием, рычаги управления которого постоянно находятся в руках, утомительна. Вибрация является, по-видимому, самым значительным источником дискомфорта. Оборудование поэтому должно быть достаточно виброизолированным. В случаем трамбовок хорошо сбалансированной машиной легче управлять, чем той, которая прыгает беспорядочно во все стороны. В действительности, ею нужно управлять с минимальным усилием.

Низкий уровень шума необходим для безопасности и комфорта оператора.

Эксплуатация

Все узлы, которые нуждаются в ежедневном обслуживании, должны быть легко доступны, как и другие важные устройства, например: фильтры, карбюраторы и т.п. Существует риск того, что обслуживание не будет осуществляться, если оно занимает слишком много времени.

Постоянно смазываемые подшипники на небольших плитах уменьшают потребность в обслуживании, и в этом случае отсутствует риск подтекания масла.

Безопасность

Безопасность каждого легкого оборудования зависит от способа, которым она осуществляется. Если машиной трудно управлять, могут возникать перебои в ее работе.

Плавное регулирование скорости и направления движения улучшает безопасность. Правильное распределение массы также важно, особенно для трамбовок и плит. Машина с высоким центром тяжести способна опрокидываться и вызывать повреждения.

На виброплитах скобы между панелью с двигателем и нижней плитой являются необходимой мерой безопасности на случай выхода из строя резиновых подушек.

Как выбирать оборудование для укладки смесей

Выбор необходимого укладчика - это краеугольный камень успешного осуществления устройства дорожного покрытия. Выбор, в основном, базируется на таких параметрах, как рабочая ширина, качество поверхности, требуемая маневренность и т.п., но не менее важны качества самого укладчика и его показатели.

Конструкция и эффективность основных узлов и систем таких, например, как выглаживающая плита, система распределения материала и привод, должны быть тщательно оценены, так как это в конечном счете определяет возможности и производительность укладчика.

Следующий раздел представляет основные требования и характеристики для выбора укладывающего оборудования.

ТРАКТОРНЫЙ МОДУЛЬ

Тяговые свойства

Укладчик должен обеспечивать устойчивую работу в конкретных условиях, в которых ему предстоит работать. Его способность соответствовать этим требованиям в немалой степени зависит, к примеру, от наличия на тягаче гусеничного хода или пневматических колес. Выбор между этими двумя ходовыми устройствами определяется некоторыми важными факторами:

Поверхность

Если укладчику предстоит работать на мягких или рыхлых несущих слоях основания, гусеницы лучше, чем колеса, так как они обеспечивают лучшую тягу. Колесный укладчик быстроходнее и его легче транспортировать самоходом, чем гусеничный, ему также часто отдают предпочтение при работе на прочных поверхностях.

Большая контактная площадь гусениц обеспечивает хорошее тяговое усилие. Это позволяет использовать гусеничные укладчики при работах с шириной раскладки 10 м и более. Колесные укладчики имеют меньшее тяговое усилие. Укладчики с одной приводной осью работают на ширине до 6-7 м. Модели с двойными приводными осями используются на ширине до 8 м.

Рабочая ширина

При небольшой рабочей ширине влияние тяги очень велико из-за больших усилий, действующих на выглаживающую плиту. В общем, гусеницы обеспечивают тягу значительно лучше колес.

Предполагая, что укладчик работает в нормальных условиях, машины с двумя ведущими колесами могут быть использованы для ширины приблизительно до 6-7 м, машины с четырьмя ведущими колесами для ширины до 8 м (в зависимости от веса выглаживающей плиты), а гусеничные машины - для ширины до 10 м и более.

Состав смеси

Тип смеси также оказывает влияние на усилие тяги. В то время как битумные материалы при температуре выше 150°С имеют высокую текучесть, холодные асфальтовые смеси и стабилизированные или несвязанные гравийные основания имеют более высокое внутреннее сопротивление сдвигу и поэтому будут требоваться большие величины тяги.

Тип выглаживающей плиты

Так как для тяжелых плит требуются более высокие тяговые усилия, чем для легких, выглаживающая плита (телескопическая, нераздвижная, трамбующая, вибрационная и т.д.) должна быть выбрана до подбора типа тягача.

ТРАНСПОРТИРОВКА

Низкосидящие грузовые транспортные средства необходимы для перевозки гусеничных укладчиков с одной рабочей площадки на другую, в то время как колесные укладчики могут самостоятельно передвигаться, в случае, если другая площадка находится в пределах разумной удаленности, но при условии, что они имеют достаточно высокую скорость. Если отпадает надобность в трейлере, сокращаются расходы.

Большинство гусеничных укладчиков способны передвигаться со скоростью до 5 км/час, в то время как колесные машины достигают скорости 20 км/час. Это значит, что колесные укладчики быстрее передвигаются по площадке и могут быстрее достигать противоположных концов площадки для возобновления укладки.

Колесный укладчик быстро передвигается с места на место по общим дорогам.

ДВИГАТЕЛЬ

Как и с любым другим агрегатом строительного оборудования, двигатель должен быть достаточно мощным и экономичным. К тому же он должен быть массовой моделью до такой степени, чтобы запасные части были легко и быстро доступны.

На крупнотоннажной работе необходим двигатель достаточно большой мощности, чтобы он выдержал значительные нагрузки в течение длительного времени устройства покрытия.

Двигателям воздушного охлаждения требуется меньшее обслуживание их охлаждающих систем, чем двигателям с водяным охлаждением.

СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА

Подача материала

Непрерывная подача материала укладчиком является обязательным условием хорошего качества укладки. Система распределения должна обеспечивать постоянную подачу материала из бункера к выглаживающей плите.

На три главных узла необходимо обратить внимание:

- приемный бункер;

- конвейер;

- шнек.

Система распределения материала состоит из трех важнейших элементов: приемного бункера, питателя, шнека.

Приемный бункер

Размер приемного бункера важен. Большие приемные бункеры способны принимать большое количество смеси, что обеспечивает более длительный период ее охлаждения. В то же время бункер большой вместимости позволяет укладчику продолжать работу, пока транспорт не сменится для разгрузки.

Боковые стенки бункера способны перемещаться вверх и вовнутрь для обеспечения полного опорожнения бункера между разгрузками транспортного средства. Это очень важно, так как продолжительный контакт смеси с металлическими частями укладчика вызывает быстрое ее охлаждение. Откидывающиеся боковые стенки бункера позволяют укладчику вести работу на площадках с ограниченными габаритами, вдоль стен и т.п.

Конвейеры

Назначение конвейеров заключается в подаче смеси из приемного бункера в заднюю часть машины к передней части выглаживающей плиты.

В зависимости от его размера, укладчик имеет один или два конвейера. Подающая способность определяется максимальным количеством материала, поданного из бункера в заднюю часть укладчика за определенный отрезок времени. Распространенным измерением данной величины является скорость подачи, выраженная в т/час.

В современных системах подачи материалов оба конвейера работают независимо один от другого. Они независимо работают также и от шнека. Таким образом, имеется система раздельного привода каждого конвейера. Так как скорость конвейера устанавливается датчиками наличия материала, выпускные шиберы не являются обязательными.

Шнек

Различные производители укладчиков используют разные типы шнеков. Распространенный тип состоит из двух винтовых транспортеров, приводимых от центрального распределительного узла, однако это зачастую вызывает расслоение смеси.

Шнек должен быть способным подавать материал в разных направлениях, чтобы отвечать любым условиям, с которыми укладчик сталкивается в работе.

В другом типе (запатентованном фирмой Dynapac) шнеки вращаются от раздельных приводов, смонтированных на концах валов. Это эффективно предотвращает расслоение, обычно связанное со шнеками с приводом от центрального узла. Два винта могут вращаться в противоположных направлениях, передавая материал в различных направлениях, в том числе и по всей рабочей ширине выглаживающей плиты. Это особенно полезно на дорогах с выпуклым профилем или на крутых уклонах, таких как повороты с высоким углом подъема.

Производительность шнека зависит от его диаметра, шага винта и максимальной скорости вращения.

Шнек должен иметь возможность легко подниматься и опускаться для обеспечения оптимальной подачи материала при различных толщинах слоя.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Производительность, в конечном итоге, это вопрос обеспечения укладчика асфальтобетонной смесью. Непрерывная подача позволяет укладывать большое количество материала.

Производительность укладчика определяется шириной раскладки, толщиной слоя и средней скоростью укладчика.

ВЫГЛАЖИВАЮЩИЕ ПЛИТЫ

Выглаживающая плита считается самым важным элементом укладывающей машины.

Главными аспектами качества выглаживающей плиты являются жесткость и высокое качество трущихся частей, например, трамбующего бруса (1), подошвы плиты (2) и отражателя (3).

Трущиеся элементы

Все компоненты, которые приходят в контакт со смесью во время процесса укладки, изнашиваются и должны быть, таким образом, изготовлены из высококачественных материалов. Некоторые из них, такие как: нижние плиты и узлы трамбовки; цепи конвейера; штанги валов и лопасти шнеков, изнашиваются быстро потому, что они все время находятся в соприкосновении с материалом при укладке. Скорость, с которой они изнашиваются, зависит от сорта стали и, конечно же, количества материала, проходящего через укладчик.

Система подогрева

Имеется три основные подогревающие системы для выглаживающей плиты: горелки на дизельном топливе, газовые горелки и электрические подогреватели.

Газ чище и ровнее распределяется по направляющему экрану. Но прогоревший отражательный экран подвергает дно плит прямому воздействию огня от горелок, что вызывает серьезное их коробление.

Газовые системы должны включать в себя безотказные устройства для защиты экипажа от риска взрыва.

Электрическая нагревательная система требует дополнительного генератора, что вызывает добавочные расходы. Она также повышает расход топлива и более инерционна, чем другие системы. В то время как газовые или дизельные системы нагревают выглаживающую плиту за 10-15 минут, электрической требуется до 45 минут для достижения рабочей температуры.

Выбор системы в конечном счете основывается на возможности обеспечения топливом. Газ часто не является доступным, в то же время всегда будет возможность обеспечить машину дизельным топливом.

Некоторые производители предлагают достаточно высокий диапазон температур нагрева, однако лучше ограничить ее верхний предел. Это уменьшает риск того, что кто-то может установить чрезмерные температурные величины системы нагревания.

Плиты постоянной ширины

Как следует из названия, выглаживающие плиты постоянной ширины не могут быть гидравлически раздвинуты; они требуют прикрепляемых уширяющих секций для получения большей ширины укладки.

Однако выравнивание уширяющих секций отнимает время, особенно если используются клинья для сращивания нижних плит.

Раздвижные выглаживающие плиты

Раздвижные плиты позволяют оператору изменять ширину укладки простым нажатием кнопки во время процесса укладки, таким образом избегая потери времени при операциях по раздвиганию вручную. Сегодня большинство укладчиков оборудованы раздвигающимися плитами.

Раздвинутые плиты должны быть жесткими для обеспечения необходимых толщин по всей ширине устройства слоя. При укладке смеси на большой ширине (до 8,5 м) требуется надежная направляющая и поддерживающая система для гидравлически управляемого раздвижения.

Операция по рабочей установке выдвинутой секции по отношению к основной части плиты должна быть простой и быстрой, не требующей дополнительных инструментов, и должна осуществляться без прерывания процесса укладки.

Жесткость выдвинутой плиты оказывает решающее влияние на результаты устройства покрытия. Без надежной раздвижной системы плита прогибается.

УПЛОТНЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Выглаживающие плиты могут быть оборудованы трамбующим механизмом, вибрационной системой или их комбинацией. Уплотняющее усилие выглаживающей плиты в основном определяется:

- массой плиты и площадью контакта трамбующих элементов;

- скоростью раскладки;

- частотой и амплитудой трамбующих и вибрирующих элементов;

- состоянием уплотняющих элементов.

Масса плиты и площадь контакта

Жесткие смеси и укрепленный или несвязный гравий требуют относительно тяжелых типов плит для достижения желаемого предварительного уплотнения и однородной и ровной поверхности.

Наоборот, на неустойчивых мягких асфальтобетонных смесях, когда увеличивается риск погружения плиты в толщу материала, необходимо использовать относительно легкие выглаживающие плиты.

Так как размер контактной площади уплотняющих элементов определяет уплотняющее усилие на единицу площади, трамбующие брусья, например, должны иметь малую площадь контакта для создания значительного уплотняющего усилия.

Скорость укладки

Скорость укладки оказывает большое влияние на уплотняющий эффект. Если коротко, то, чем выше скорость, тем ниже достигаемая плотность.

Небольшая величина площади контакта трамбующего бруса сдерживает реализацию высокой скорости укладки, по мере увеличения скорости количество ударов трамбующего бруса на единицу площади уменьшается, а, следовательно, и величина предварительного уплотнения уменьшается. Действительный предел скорости зависит от ширины трамбующего бруса и частоты, на которой он работает (сравните с ударным пространством вальца вибрационного катка).

Частота и амплитуда

Трамбующие устройства совершают наклонные или строго вертикальные перемещения (двойная амплитуда) от 4 до 6 мм на частоте в диапазоне 1800-2000 ударов в минуту. Вибрирующие плиты имеют меньшие значения амплитуды, но более высокие частоты. Как и при уплотнении грунта увеличение амплитуды оказывает значительно большее влияние на уплотняющий эффект.

Трамбующая плита, работающая с высокой амплитудой, сочетается с вибрирующей плитой.

Состояние уплотняющих элементов

Новые трамбующие пли вибрационные системы будут обеспечивать наилучшую предварительную уплотняемость и ровность поверхности. Если, например, трамбующие ножи изношены, уплотняющее усилие будет изменяться по всей ширине рабочей поверхности, что может вызывать нарушения текстуры поверхности.

СПОСОБЫ НИВЕЛИРОВКИ ВЫГЛАЖИВАЮЩЕЙ ПЛИТЫ

Контроль уровня

На современных укладчиках боковые рычаги выглаживающей плиты соединены с гидравлическими цилиндрами, которые обеспечивают выравнивание плиты. Эти цилиндры могут выдвигаться и задвигаться простым нажатием кнопки.

Запирающая система плиты

Выглаживающей плите всегда должна быть обеспечена возможность предохранения ее от утапливания в слой при остановке укладчика.

Современные машины имеют гидравлическую "запирающую систему плиты", которая автоматически фиксирует положение рычагов подъема плиты, когда укладчик останавливается во время работы. Если укладчик возобновляет работу, рычаги автоматически отпускаются.

Система разгрузки плиты

Система "разгрузки выглаживающей плиты" должна быть предусмотрена с целью предотвращения погружения плиты при укладке очень рыхлых материалов.

Эта система перераспределяет часть веса плиты, через удерживающие ее рычаги, на тягач. Рычаги обеспечивают дополнительную опору и позволяют поддерживать ее положение на заданном уровне.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ВЫРАВНИВАЮЩАЯ СИСТЕМА

Точность в раскладке требует современных электронных систем, которые автоматически контролируют толщину слоя. Имеются две главные системы: датчик уровня, который способствует поддержанию толщины укладки, т.е. ровности поверхности и датчик профиля, который контролирует продольный и поперечный уклон слоя.

Система натяжения шнура в сочетании с датчиком уровня, обеспечивающим горизонтальную ровность покрытия, используется в тех случаях, когда отсутствует другая надежная поверхность для привязки.

Электронная регулировка уровня

Датчик уровня, связанный с эталонной поверхностью, автоматически поддерживает высоту выглаживающей плиты и толщину слоя укладываемого материала. Для наилучшего результата исходная поверхность должна быть как можно более ровной.

Когда имеются разрывы уровня поверхности, например, у бортового камня, может быть использована короткая контрольная лыжа (около 30 см) для оценки разницы уровней. Короткие лыжи также используются в качестве прикрепляемого следящего устройства, при раскладке новой полосы, параллельной уже уложенной.

Длинные контрольные лыжи (3-9 м) полезны тогда, когда существующая поверхность недостаточно ровная. Они переезжают кочки и выбоины, находя усредненную величину для укладываемой поверхности. Поэтому они также известны как усредняющие брусья.

Датчик уровня способен также работать от натянутой струны. Она используется в тех случаях, когда невозможно иначе оценить поверхность, например, при сооружении новых дорог.

На открытых пространствах, таких как площадки для стоянки автотранспорта, детские площадки или взлетные полосы, нивелировка выглаживающей плиты может производиться лазерными установками.

Электронная регулировка профиля

Датчик профиля поддерживает заданный слева и справа уклон профиля поверхности во время укладки. Этот датчик воспринимает любое отклонение выглаживающей плиты от первоначально установленного положения по профилю и генерирует необходимые сигналы для возвращения к первоначальному положению.

Датчик профиля в качестве исходной базы использует в своей работе саму плиту через систему механических связей, соединяющих левую и правую стороны плиты.

Электронный датчик профиля, помещаемый на передней поперечине, позволяет оператору устанавливать желаемый угол наклона выглаживающей плиты, например, для получения двухскатного профиля на широких частях (слева внизу) или профиля с чрезмерным поднятием одной стороны на кривых (справа).

ВАЖНЫЕ ФАКТОРЫ

Безопасность

Ограждения безопасности должны предусматриваться на всех открытых местах во избежание падения оператора. Барьеры безопасности должны быть установлены над шнеком для предотвращения падения в систему предметов или людей. Покрытия плиты и платформа должны быть выполнены из нескользящих материалов.

Безотказная нагревательная система предотвратит риск взрыва и повреждения экипажа.

На колесных укладчиках основная тормозная система должна быть дополнена ручным тормозом и экстренным ножным тормозом.

Кабины не рекомендуются, так как они аккумулируют испарения от горячего битума.

Рабочая площадка оператора и другие открытые места должны быть достаточно защищены ограждениями.

Защитные пластины по всей ширине шнека необходимы для предотвращения попадания и захвата кого-либо или чего-либо в систему подачи.

Комфорт оператора

Укладка может быть тяжелой работой, и чем более комфортабельны и приемлемы условия для оператора, тем лучше он работает и тем эффективнее будет работать укладчик.

Все рычаги управления должны быть легко доступны, а пульт управления должен легко скользить по платформе для обеспечения хорошего кругового обзора оператору.

Панель управления, которая легко переставляется с одной стороны укладчика на другую, улучшает обзорность оператору и, следовательно, повышает отдачу укладчика.

Хороший обзор приемного бункера, шнеков и выглаживающей плиты - залог хорошего качества устройства покрытия.

Автоматический контроль подачи материала снимает с оператора эту заботу и обеспечивает ему возможность концентрировать внимание на управлении машиной. Однако ему должна быть обеспечена возможность перехода на ручное управление в случае необходимости.

Сидения должны быть удобными и легко подгоняемыми под рост и комплекцию оператора.

Пригодность

Пригодность укладчика является следствием совокупного качества машины по таким, например, факторам, как износ нижней плиты шнека и конвейера; возможности двигателя и гидравлики приспосабливаться к тяжелой нагрузке, близость служб ремонта и профилактики, равно как и обеспечение запасными частями.

Пригодность лучше обеспечивается, если производитель использует широко известные комплектующие в укладчике.

Приспособляемость

Функциональность машины зависит от типа выглаживающей плиты, которая используется, и способности укладчика работать на различных материалах.

Раздвижная плита, например, гораздо более многофункциональна, чем плита с постоянной шириной, так как она может укладывать материал невзирая на препятствия.

Машина, которая может в один день укладывать нижний слой, а на другой день - верхний слой покрытия, а также может раскладывать смесь при ширине в 4 м в одном месте и 7 м в другом, конечно, всегда будет иметь преимущество.

Эксплуатация и обслуживание

Ежедневное обслуживание существенно важно для поддержания машины в хорошем рабочем состоянии. Смазывание, замеры уровней гидравлической жидкости и масла, также и топливного впрыска, должны быть легко и просто выполнимы.

Оператору не захочется решать одну проблему за другой.

В этом отношении централизованная система смазки, легко снимаемые боковые панели и кожухи, легкий доступ к местам замены масла и четкие показания контрольных приборов - все это большое подспорье оператору.

Складывающиеся кожухи и снимаемые боковые панели облегчают обслуживание и экономят время.

Области применения катков

Способность уплотнять

Этот раздел включает в себя основные технические характеристики машин, их производительность и эксплуатационные качества.

Таблицы и диаграммы на следующих страницах показывают производительность и максимальную практическую глубину уплотнения для всех тяжелых машин. Для более легких катков, плит и т.д. приводится только глубина уплотнения.

Данные о производительности и эксплуатационных качествах основаны на исследованиях фирмы Dynapac и технической информации, полученной в результате практической работы на стройплощадках во всем мире. Диаграммы, а также другая информация, приведенная на следующих страницах, полезны при определении требовании к машинам при различных работах.

При производстве работе высокими требованиями к уплотнению, например, на дамбах, автомагистралях и взлетно-посадочных полосах аэродромов, могут потребоваться дополнительные проходы или более тяжелые машины для того, чтобы достичь технические требования к уплотнению или требуемую производительность. До того, как сделать окончательный выбор машины, всегда рекомендуется провести практические испытания по уплотнению, особенно когда появляются сомнения относительно производительности и результата уплотнения. Правильный выбор является наиболее экономичным.

Данные, приведенные на следующих страницах, предназначены для расчетных целей. Для более подробной информации далее приведены таблицы с основными данными о машинах. Вся информация является точной на момент ее издания.

ТЯЖЕЛОЕ УПЛОТНЯЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ВИБРАЦИОННЫЕ ГРУНТОВЫЕ ОДНОВАЛЬЦОВЫЕ КАТКИ

ВИБРАЦИОННЫЕ ГРУНТОВЫЕ ОДНОВАЛЬЦОВЫЕ КАТКИ

ВИБРАЦИОННЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ ОДНОВАЛЬЦОВЫЕ КАТКИ

ВИБРАЦИОННЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ ТАНДЕМНЫЕ КАТКИ

ВИБРАЦИОННЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ ТАНДЕМНЫЕ КАТКИ

ВИБРАЦИОННЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ ТАНДЕМНЫЕ КАТКИ

ВИБРАЦИОННЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ КАТКИ

ВИБРАЦИОННЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ КОМБИНИРОВАННЫЕ КАТКИ

ПНЕВМОКОЛЕСНЫЕ И СТАТИЧЕСКИЕ КАТКИ

ЛЕГКОЕ УПЛОТНЯЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ПЛИТЫ С ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ

РЕВЕРСИВНЫЕ ПЛИТЫ

LG 140 Идеальны для выполнения всевозможных работ по уплотнению песка, гравия и несвязных грунтов в траншеях с кабелями и трубами, а также узкими фундаментами.
LG 300 Для уплотнения песка, гравия и несвязных грунтов в траншеях с трубами, фундаментов в промышленном и гражданском строительстве, береговых устоев мостов, обратной засыпки несущих стен дренажных труб и т.д.
LT 65/LT 73
LP 850P

АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКИ

ШИРОКИЙ ВЫБОР ВЫГЛАЖИВАЮЩИХ ПЛИТ ДЛЯ РАБОТЫ С ЛЮБЫМИ АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКАМИ

• Превосходная стабильность при укладке асфальтобетона на большую ширину вследствие применения жестких телескопических штанг.

• Быстрая и легкая регулировка толщины слоя.

• Быстрая и легкая регулировка угла атаки.

• Центральная система смазки снижает время техобслуживания.

• Специально разработанная конструкция трамбующего бруса предотвращает появление следов на покрытии.

• Возможность изменения частоты трамбования для различных толщин укладки.

• Автоматические системы зажигания и подачи пропана обеспечивают быстрый прогрев выглаживающей плиты, а также обеспечивают температурную стабильность.

• Высокая степень уплотнения достигается при применении универсальной выглаживающей плиты COMBO.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ВЫГЛАЖИВАЮЩИХ ПЛИТ

ТАБЛИЦА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ