Укладка асфальтобетона при отрицательных температурах. Асфальтобетон при отрицательных температурах. Асфальтобетонных покрытий при пониженной температуре воздуха
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
Температура эффективного уплотнения легким катком Температура эффективного уплотнения средним катком Содержание щебня, % по массе min max а б в 150 140 130 120 110 100 90 80 min max 0 20 40 60 Те м пе ра ту ра , ° С Содержание щебня, % по массе Те м пе ра ту ра , ° С 130 min max Те м пе ра ту ра , ° С Начало Конец 120 110 100 90 80 70 60 0 20 40 60 Начало Конец 110 100 90 80 70 60 0 20 40 60 Содержание щебня, % по массе 50 40 Конец Начало 65 Первые проходы (от 2 до 5) катка на пневматических шинах осуществляют при давлении воздуха в шинах 3–4 МПа, а последую- щие – при 5–6 МПа. Кроме того, использование катков на пневматиче- ских шинах вместо гладковальцовых позволяет снизить интенсивность охлаждения асфальтобетонной смеси в процессе укатки. Первый этап уплотнения (подкатку уложенного слоя) выполня- ют, как правило, двумя гладковальцевыми тандемными виброкатка- ми, например HD 75 (7,6 т) фирмы HAMM (рис. 5.3). Катки должны двигаться сразу за асфальтоукладчиком. Скорость движения катков от 2,0 до 3,5 км/час, количество проходов по одному следу 2–4 (2 – без вибрации, 4 – со слабой вибрацией) при температуре уплотняе- мого слоя от 130 до 120°С. Рис. 5.3. Тандемный виброкаток HD 75 Перемещение виброкатка с включенным вибратором должно ид- ти только от асфальтоукладчика, а его движение к укладчику необхо- димо выполнять без вибрации. Такой технологический приём снижает нагон сдвиговой волны при её перемещении вместе с катком с более горячей смеси в сторону более остывшей. Следует осуществлять укатку всего покрытия по ширине, а не только его серединной части. Уплотнение начинают продольными проходами катка от края полосы с постепенным смещением проходов 66 к кромке, обращенной к оси дороги, следя чтобы вальцы катка не при- ближались к ней менее чем на 100 мм. Оставшаяся неуплотненная полоса закатывается позже, одно- временно с последующей (смежной) устраиваемой полосой покрытия. Укатка производится ведущими вальцами вперед, с перекрытием пре- дыдущего следа на 30 см, возвратно-поступательным движением по одной и той же полосе. Скорость движения катка от 2,0 до 3,5 км/ч, ко- личество проходов по одному следу 8–12 (4 – без вибрации, 6 – с силь- ной вибрацией) при температуре уплотняемого слоя от 120 до 100°С. При работе катка с вибрацией показатель уплотнения должен быть не выше 2,40–2,60 кгс/см 2 (33–39 удар./мин), а без вибрации должен быть не выше 1,75–1,85 кгс/см 2 . При превышении указанных значений уплотняемый слой смеси будет испытывать силовые пере- грузки и на покрытии могут возникать дефекты (трещины, прорези, сдвиги, неровности). Следующий этап укатки осуществляется катком на пневмоши- нах, например GRW 15 (11, т), за 8–10 проходов по одному следу, с перекрытием предыдущего следа на 30 см, возвратно-поступатель- ным движением по одной и той же полосе, с рабочей скоростью 5,0–10,0 км/ч (рис. 5.4). Рис. 5.4. Каток на пневмошинах GRW 15 67 Эти катки выполняют доуплотнение некоторых слабых мест, об- щую отделку поверхности покрытия и формирование более прочной структуры слоя асфальтобетона. Каток должен иметь весовую загруз- ку 20 т с балластом и давление воздуха в шинах 8–8,5 атм. Давление во всех шинах должно быть одинаковым. На завершающей стадии укатки могут использоваться два глад- ковальцовых катка статического типа, например CS 141/142 фирмы Dynapac с полным водяным балластом в вальцах и общей массой 13,0 т (рис. 5.5). Рис. 5.5. Трехвальцовый каток статического типа CS 141/142 Основной целью завершающей стадии укатки является космети- ческая доводка поверхности покрытия, выглаживание следов, остав- ленных катками при начальной и промежуточной укатках, устранение следов от шин пневмокатков и других дефектов поверхности. Она улучшает структуру поверхности и может повысить ее плотность, если слой еще достаточно горяч. Скорость движения катка обычно составляет 3,0–6,5 км/ч, коли- чество проходов по одному следу 6–10 при температуре уплотняемого слоя от 100 до 75°С. Укатка производится с перекрытием предыдуще- го следа на 30 см возвратно-поступательным движением по одной и той же полосе и только в статическом режиме. 68 Для уплотнения горячей смеси у продольного «холодного шва» и прочной его спайки с вновь укладываемым слоем выделяется отдель- ный гладковальцевый виброкаток, который постепенно выполняет эту операцию, исключающую боковой сдвиг горячей смеси в сторону от шва. Чтобы обеспечить требуемое уплотнение смеси, необходимо, чтобы её уровень над стыком превышал поверхность соседней полосы на величину равную 0,2–0,3 см на 1,0 см толщины укладываемого слоя. Основным фактором, определяющим создание качественного продольного стыка, является правильное перекрытие новым слоем ра- нее уложенной полосы. Для этого на ранее уложенную полосу заводят трамбующий брус и виброплиту асфальтоукладчика, чтобы образовал- ся нахлёст горячей смеси поверх холодной на 10–15 мм (рис. 5.6). Одним из способов повысить эффективность укатки асфальто- бетонных слоев в условиях пониженных температур воздуха является способ «комбинированной» технологии. Как уже отмечалось, после работы асфальтоукладчика с трам- бующим брусом и выглаживающей виброплитой виброкаток с выклю- ченным вибратором выполняет начальный этап уплотнения – подкат- ку (за 2–4 прохода), затем тот же виброкаток с включенным вибрато- ром производит основной этап уплотнения (4–6 проходов) и, наконец, статический каток более тяжелого типа выполняет заключительный этап уплотнения (4–6 проходов по одному следу). Рис. 5.6. Технологическая схема уплотнения горячего асфальтобетона на стыке холодного шва специально выделенным катком: 1 – холодный слой смеси; 2 – горячий слой смеси; 3 – нахлест горячей смеси поверх холодной; 4 – ручная гладилка (подбивка нахлеста); 5 – гладкий валец самоходного катка; а, б…д – порядок или последовательность операций укатки шва а б в г д 69 При «комбинированной» технологии вибрационный тандем дол- жен сделать в среднем 12 проходов вместо 22, по сравнению со ста- тическими катками (рис. 5.7). Рис. 5.7. Степень уплотнения слоя асфальтобетона толщиной 4 см катками: 1 – вибрационный тандем массой 10 т; 2 – пневмоколесный каток массой 12 т; 3 – гладковальцовый статический каток массой 10 т Только за счет меньшего количества проходов производитель- ность комбинированной технологии уплотнения повышается на 45– 50%. Это очень важное обстоятельство для ускорения укатки асфаль- тобетонных покрытий в условиях пониженных температур воздуха. Некоторые, но не слишком большие, резервы для повышения производительности есть у операции уплотнения за счет увеличения количества катков на полосе устраиваемого покрытия. При увеличении скорости работы катков происходит непропор- циональное повышение количества проходов, что в итоге не обеспе- чивает прирост производительности, а ровность покрытия при этом может заметно ухудшится. При проведении работ по нагреву основания время, отводимое для уплотнения слоя асфальтобетонной смеси, увеличивается. 5.2. Укладка горячих асфальтобетонных смесей при выпадении осадков в виде дождя или снега При выпадении осадков в виде дождя или снега допускается ук- ладка асфальтобетонных и щебеночно-мастичных, в том числе мо- 1 2 3 Число проходов катка Ст епень уп л отн ен ия , % 2 6 10 14 18 85 90 95 98 100 70 дифицированных, смесей на предварительно подготовленное основа- ние. Основание должно быть заранее обработано (до выпадения осадков) битумной эмульсией или жидким битумом. Температура асфальтобетонной смеси во время укладки и её уп- лотнения должна быть не ниже значений, представленных в табл. 5.2. Перед укладкой асфальтобетонной смеси с помощью щеток ме- ханизированным способом с основания убирают свободную воду. В том случае, если дождь прекратился и есть возможность про- сушить основание, его просушивают продувкой воздухом или термо- разогревателем, включая его в комплект машин по устройству ас- фальтобетонного покрытия. При выпадении осадков в виде снега для обеспечения необхо- димого сцепления слоя покрытия с основанием перед устройством асфальтобетонного покрытия необходимо очистить поверхность ос- нования от снега и льда, а также осуществить его просушку (п. 12.3.1 СП 78.13330.2012). Предварительную очистку основания от снега и льда, а также его просушку рекомендуется выполнять в соответствии с п. 3.2 на- стоящего пособия. После этого приступают к укладке и уплотнению асфальтобетонного слоя покрытия. 5.3. Расчет технологических параметров укладки и уплотнения слоев асфальтобетонных покрытий при неблагоприятных погодных условиях Технология устройства асфальтобетонных покрытий при пони- женной температуре воздуха должна обеспечить эффективное и ка- чественное уплотнение дорожного покрытия и получить требуемые физико-механические свойства асфальтобетона. Рассмотрим основные технологические этапы. Общую длину захватки при устройстве асфальтобетонных по- крытий в условиях пониженной температуры воздуха рекомендуется определять на основании производительности АБЗ и скорости ас- фальтоукладчика (с учетом ширины и толщины укладываемого слоя). 71 Температуру выпуска смеси на АБЗ, а также температуру начала и окончания ее уплотнения, в том числе с учетом специальных доба- вок, определяют на основании лабораторных данных. Время доставки смеси с учетом ее остывания в кузове автомобиля- самосвала при транспортировании определяется по табл. 4.1 и табл. 4.2. Скорость асфальтоукладчика V у зависит от количества асфаль- тобетонной смеси, поступающей к нему с АБЗ, т.е. от часовой произ- водительности АБЗ. Скорость асфальтоукладчика может быть определена по формуле у , м / мин, 60 P V B h = ⋅ ⋅ ⋅ γ (1) где P – производительность АБЗ, т/ч; В – ширина укладываемого слоя, м; H –толщина укладываемого слоя в плотном теле, м; γ – плотность асфальтобетонной смеси т/м 3 Общую длину захватки L общ работы всего отряда машин опреде- ляют по формуле L общ = V у t об , (2) где V у – скорость асфальтоукладчика, м/мин; t об – время остывания смеси от начала ее укладки до момента окончания уплотнения. Рекомендуемые температуры укатки асфальтобетонной смеси в начале и конце уплотнения приведены в табл. 5.2. Время уплотнения слоя покрытия из асфальтобетонных, поли- мерасфальтобетонных, щебеночно-мастичных, полимерщебеночно- мастичных смесей определяют по табл. 5.3 или номограмме, приве- денной на рис. 5.8. Таблица 5.3 Температура воздуха, °С Минимальная толщина слоя покрытия, см Подготовка основания Время укатки слоя покрытия, мин, при скорости ветра, м/с до 5 6–10 11–15 5 4–5 Без нагрева 22–30 20–26 16–22 С нагревом 31–36 27–31 23–27 5 ÷ 0 5–6 Без нагрева 27–34 23–30 20–25 С нагревом 36–40 31–35 26–29 0 ÷ −5 6–7 С нагревом 40–46 35–40 29–33 −5 ÷ −10 7–8 С нагревом 45–51 40–44 32–36 72 Рис. 5.8. Номограмма по определению максимально допустимого времени процесса уплотнения слоя асфальтобетонной смеси: V – скорость ветра; H – толщина покрытия; Т см – температура слоя асфальтобетонной смеси после раскладки; 1 – «холодное» цементобетонное основание; 2 – «нейтральное» асфальтобетонное или дискретное (щебеночное, гравийное и т.п.) основание; 3 – «теплое» с использованием пористых материалов основание Общая длина захватки L общ складывается из длины рабочих захваток, уплотняемых легким (L л ), средним (L с ) или тяжелым (L т ) катками, а также длины участка (l у ) проходимого асфальтоукладчи- ком от момента начала укладки смеси в покрытие до начала уплот- нения катком. Температура воздуха °С −10 −8 −6 −4 −2 0 2 4 6 8 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Технологическое время, мин 1 Н = 0,04 м 2 3 170 160 150 140 130 Т см = 120°С V = 0 м/с 2 6 4 8 10 12 14 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 73 Длина захватки каждого катка должна содержать целое число ( α, β, γ = 1, 2, 3, 4 …n) участков покрытия l у С учетом степени предварительного уплотнения асфальтобе- тонной смеси асфальтоукладчиком применяются различные типы кат- ков и расчетные схемы их работы, а также назначается общая длина захватки L общ (рис. 5.9). Длину захватки каждого катка рекомендуется определять по формуле к к к к к , v t L n b = (3) где v к – средняя скорость перемещения катка (с учетом реверса), м/с; t к – время работы катка на захватке, отводимое по условию остывания слоя асфальтобетонной смеси, с; n к – требуемое количество проходов катка по одному следу; b к – число полос уплотняемое катком (целое число полос): у к н , b а b b а − = − (4) где b y – ширина укладки смеси асфальтоукладчиком, м; b н – ширина уплотнения смеси катком, м; а – ширина перекрытия соседних уплот- няемых катком полос, м; а = 0,1÷0,3 м. По формулам (3) и (4) можно определить среднюю скорость ра- боты катка, а также число проходов катка по одному следу. Другие входящие в формулу параметры должны быть известны или обосно- ванно назначены. Исходя из реальных характеристик катка и техноло- гии уплотнения, вносят необходимые поправки в расчет и технологию. Необходимое количество катков рекомендуется рассчитывать из условия, что каждый каток должен успеть сделать минимум 4 прохода по одному следу. Это зависит от ширины укладываемой полосы и производительности катка. На каждой захватке в зависимости от ши- рины укладки могут работать параллельно 1, 2 или 3 катка одного ти- поразмера. Как правило, в створе шириной 3,5–5 метров эффективно работает 1 каток, при ширине 5 и более метров (до 8 м) рекомендует- ся применять два катка работающих параллельно, при ширине створа от 8 до 12 метров – 3 катка и т.д. 74 Рис. 5.9. Технологические схемы укладки и минимальные температуры уплотнения плотных и высокоплотных асфальтобетонных смесей: а – асфальтоукладчик с трамбующим брусом (предварительный коэффициент уплотнения асфальтобетонного слоя – 0,9); б – асфальтоукладчик с двойным трамбующим брусом (предварительный коэффициент уплотнения асфальтобетонного слоя – 0,94–0,96); в – асфальтоукладчик с трамбующим брусом и двумя прессующими планками (предварительный коэффициент уплотнения асфальтобетонного слоя – 0,96–0,98); l у – длина полосы покрытия укладываемой асфальтоукладчиком смеси от момента начала укладки до начала ее уплотнения катком; L л – длина захватки легкого катка; L с – длина захватки среднего катка; L т – длина захватки тяжелого катка По условию разгона и торможения длину рабочей захватки лег- кого, среднего или тяжелого катков рекомендуется принимать не ме- нее 4–5 длин катка. Обычно отечественные и зарубежные катки имеют длину от 3,5 до 7 м, поэтому захватку для легкого катка следует на- значать более 12 м, для среднего – более 18 м и тяжелого катка – бо- лее 25 м. Таким образом, минимальную общую длину захватки всего отряда машин рекомендуется принимать не менее 70–75 м для рабо- ты легкого, среднего и тяжелого катков (рис. 5.9, а), 60–65 м для рабо- ты среднего и тяжелого катков (рис. 5.9, б), 40–45 м для работы тяже- лого катка (рис. 5.9, в). 65–60°С 125–120°С 140°С Готовое покрытие Тяжелый каток Асфальтоукладчик Легкий каток Средний вибрационный каток 105–100°С а L с = 15…18 м L л = 12…15 м L т = 25…28 м Средний вибрационный каток Тяжелый каток б в Готовое покрытие 85–80°С L общ = l у + L л + L с + L т l у 2l у L общ = l у + L с + L т L общ = l у + L т 3l у l у = 10… 15 м Асфальтоукладчик Асфальтоукладчик l у = 10… 15 м L с = 15…18 м L т = 25…28 м 140°С 125–120°С 80–70°С Готовое покрытие Тяжелый каток L т = 25…28 м l у = 10… 15 м 140°С 125–120°С 80–70°С 75 Общую длину захватки рекомендуется разбивать на отдельные захватки для работы каждой машины. Общая длина захватки для схем, представленных на рис. 5.9, определяется по формулам: – для работы легкого, среднего и тяжелого катков (рис. 5.9, а) L общ = l у + L л + L c + L т = l у (1 + α + β + γ); (5) – для работы среднего и тяжелого катков (рис. 5.9, б) L общ = l у + L c + L т = l у (1 + β + γ); (6) – для работы тяжелого катка (рис. 5.9, в) L общ = l у + L т = l у (1 + γ). (7) Длину захваток для работы катков принимают пропорциональ- ной периодам работы каждой машины с учетом остывания смеси. Причем в сумме эти периоды не должны превышать общего времени укладки и уплотнения смеси. Общая длина захватки в этом случае для трех схем укладки, приведенных на рис. 5.9, а, б, в, может опреде- ляться по формулам: L общ = v у t об = v у (t у + t л + t c + t т ) = v у t у (1 + α + β + γ); (8) L общ = v у t об = v у (t у + t c + t т ) = v у t у (1 + β + γ); (9) L общ = v у t об = v у (t у + t т ) = v у t у (1 + γ). (10) Если производительность асфальтоукладчика превышает произ- водительность АБЗ, то следует запускать второй АБЗ. В случае, когда длины захватки для уплотнения слоя покрытия недостаточно, то для эффективной работы катков рекомендуется уменьшать ширину полосы укладки, в результате чего увеличится скорость асфальтоукладчика. Если катки не успевают за асфальтоукладчиком и вынуждены совершать меньшее число проходов или вести укатку остывшего по- крытия, то рекомендуется увеличить общее количество катков. Между параметрами катка и скоростью укладчика существует вполне определенная технологическая взаимосвязь: v к = v у n к b к . (11) Тип катков в зависимости от схемы уплотнения, температуры слоя уплотняемой асфальтобетонной смеси и температурного диапа- зона применения катка определяется из условия наиболее эффектив- ной работы при пониженной температуре воздуха (табл. 5.4). 76 Таблица 5.4 Вид катка Тип катка Масса катка Q, т Линейное давление под вальцами катка q, кН/м (Н/мм или кг/см) Показатель силового воздействия на ас- фальтобетонную смесь q/R, кН/м 2 (кПа) Температур- ный диапа- зон приме- нения катка, °С Гладк оваль цовые , комбин рованные Легкие < 6 (0,6–4,0) < 30 (7–30) < 40 140–100 Средние 6–8 30–40 (35–60) 40–65 100–85 Тяжелые > 8 (10,0–12,0) > 40 (60–100) > 65 85–75 Вибраци онн ые Легкие 4 ≤ 25 – – Средние 8 ≤ 40 < 65 100–85 Тяжелые – ≤ 60 – – Особо тяжелые – > 60 – – Пневм а- тически е Легкие < 10 – – – Средние (16–20) – – – Тяжелые > 10 (25–30) > 40 > 65 140–100 Рабочая скорость асфальтоукладчика, исходя из условия его не- прерывной работы, при использовании автомобилей-самосвалов с различными объемами кузова при укладке верхнего и нижнего слоя покрытия приведены в табл. 5.5 и 5.6. С учетом того что бункер асфальтоукладчика может использо- вать-ся как накопитель асфальтобетонной смеси время прохождения одного цикла выработки смеси может изменится. Таблица 5.5 Грузоподъемность автомобиля- самосвала, т Условия непрерывной работы асфальтоукладчика при устройстве верхнего слоя покрытия Ширина укладки, м Рабочая скорость асфальтоукладчика, м/мин 8 4 до 3 8–9 до 1,5 18 4–4,5 до 4,5 8–9 до 3 77 Таблица 5.6 Грузоподъемность автомобиля- самосвала, т Условия непрерывной работы асфальтоукладчика при устройстве нижнего слоя покрытия Ширина укладки, м Рабочая скорость асфальтоукладчика, м/мин 8 4–4,5 до 1,5 18 4–4,5 до 3 8–9 до 1,5 В табл. 5.7 и 5.8 приведены условия, соблюдение которых обес- печивает непрерывную работу асфальтоукладчиков с бункерами раз- ного объема на верхнем и нижнем слоях асфальтобетонного покрытия. Таблица 5.7 Вместимость бункера асфальто- укладчика, т Условия непрерывной работы асфальтоукладчика при устройстве верхнего слоя покрытия Ширина укладки, м Рабочая скорость асфальтоукладчика, м/мин 12 4–4,5 4,5 8–9 1,5 18 4–4,5 4,5 8–9 3 Таблица 5.8 Вместимость бункера асфальто- укладчика, т Условия непрерывной работы асфальтоукладчика при устройстве нижнего слоя покрытия Ширина укладки, м Рабочая скорость асфальтоукладчика, м/мин 12 4–4,5 1,5 8–9 1,5 18 4–4,5 3 8–9 1,5 Для сокращения простоев при укладке асфальтобетонной смеси в условиях пониженной температуры воздуха следует увязать часо- вую потребность в выпускаемой АБЗ смеси с вместимостью бункера асфальтоукладчика, шириной и темпом укладки в смену. Ориентировочная часовая потребность в асфальтобетонной смеси для обеспечения непрерывных темпов укладки в зависимости от вместимости бункера асфальтоукладчика приведена в табл. 5.9. 78 Таблица 5.9 Вместимость бункера асфальтоукладчика, т Часовая потребность в смеси, т Ширина 4–4,5 м, темп укладки, м в смену Ширина 8–9 м, темп укладки, м в смену 500 1000 1500 500 1000 1500 12 55,8 111,6 111,6 – 167,4 – 111,6 – – – 14 55,8 111,6 111,8 223,2 167,4 – 111,6 – – – 18 55,8 111,6 111,6 223,2 167,4 – 111,6 223,6 223,6 – – |