Вплив етапу транспортування на якість шару з асфальтобетону

Транспортування матеріалу при будівництві шарів дорожнього одягу займає важливу частину будівельного процесу. Особливо важливим є перевезення матеріалів, властивості яких змінюються з часом. Одним з таких матеріалів є гаряча асфальтобетонна суміш, температура якої знижується за рахунок градієнта температур між навколишнім середовищем та асфальтобетонною сумішшю. В залежності від багатьох факторів: складу суміші, її температури та марки в'яжучого; умов навколишнього середовища - температури, вологості та швидкості вітру; умов перевезення - об'єму суміші, геометричних параметрів кузова, теплоізоляції бортів та верхньої частини кузова. Зазначені фактори в той чи іншій мірі впливають на асфальтобетонну суміш, яка може знаходитись в інтервалі температур, придатних до укладання та ущільнення певний нетривалий час.

Сучасні автомобілі-самоскиди, які призначені для перевезення асфальтобетонної суміші обладнані системою обігріву відпрацьованими газами від двигуна та комплектуються теплозахисним тентом. Ці заходи при належній культурі виконання робіт по збереженню температури суміші, в деякій мірі дозволяють сповільнити інтенсивність втрат тепла з кузова транспортної машини та збільшити час в якому дана суміш буде знаходиться в необхідному інтервалі температур. Проте, в будь якому випадку, за рахунок віддалення об'єкту будівництва від місця виробництва гарячої асфальтобетонної суміші та негативного впливу дії кліматичних факторів, в кузові транспортного засобу асфальтобетонна суміш остигає нерівномірно. В поверхневих шарах з усіх боків інтенсивність остигання значно більша за рахунок безпосереднього контакту асфальтобетонної суміші з оточуючим середовищем, або через стінки металевого борту та захисного тенту. Зі збільшенням глибини швидкість остигання суміші знижується та на глибині більше 20 см від поверхні температура майже не змінюється за період транспортування з врахуванням часу на зупинки, простої та очікування в черзі до розвантаження [1]. Перевезення суміші може відбуватися протягом декількох годин, якщо транспортування відбувається на великі відстані, або виконується в умовах щільного транспортного потоку та великої кількості автомобілів. За цей час в поверхневих шарах асфальтобетонної суміші може утворюватися прошарок з температурою, при якій дана суміш втрачає рухомість і не може бути ретельно перемішана активними органами асфальтоукладача після вивантаження її до приймального бункера. Низька теплопровідність асфальтобетонної суміші не дає змоги прогрітись цим прошаркам до однорідної температури за час вивантаження і розподілу основної маси суміші шнеком асфальтоукладача при укладанні в покриття. В результаті по площі укладання шару утворюються ділянки з низькою температурою, які при однаковому ущільнюючому навантажені не досягають нормативного коефіцієнта ущільнення (щільності). Як наслідок, такі ділянки мають низькі фізико-механічні властивості матеріалу, підвищену пористість та показник водонасичення.

Мета дослідження

Дослідження впливу організації транспортних робіт при влаштуванні шару з асфальтобетону на його якість.

Основні результати дослідження.

Критерієм якості транспортних робіт за результатами аналізу літературних джерел прийнято вважати середню температуру асфальтобетонної суміші в кузові автосамоскида доставленої на об'єкт виробництва [2,3,4]. Проте, саме розподіл температури асфальтобетонної суміші за глибиною в кузові автосамоскида в подальшому впливає на якість асфальтобетонного шару.

Так, під час виконання капітального ремонту ділянки автомобільної дороги в м. Харкові виконано комплекс досліджень з реєстрації та оцінки розподілу температури гарячої асфальтобетонної суміші за глибиною, що знаходилась в кузові автосамоскида КАМАЗ-6520-029 на кінцевий момент транспортування перед вивантаженням її до приймального бункера асфальтоукладача, використовуючи термовимірювальний зонд, розроблений в ХНАДУ [5]. Отриманий температурний розріз за глибиною в кузові транспортної машини наведено на рисунку 1. Умови перевезення суміші представлені в таблиці 1.

Рисунок 1 - Розподіл температури асфальтобетонної суміші в кузові автосамоскида за глибиною перед вивантаженням

Таблиця 1 - Умови перевезення асфальтобетонної суміші

Аналізуючи отриманий розподіл температури в кузові автосамоскида за глибиною, розраховано середню температуру в шарі товщиною 34 см, яка складає близько 152 °С. Інтенсивне остигання шару асфальтобетону у верхній його частині за зазначений час перевезення та очікування в черзі відбувається на глибині до 10 см, зі збільшенням глибини температура залишається незмінною. Отже, якщо порахувати середню температуру на весь об'єм суміші, враховуючи втрати тепла через стінки і дно кузова, які за результатами тепловізійної діагностики менше втрат з поверхні, навіть вкритої теплоізоляційним прошарком, отримаємо значення температури суміші близьке до початкової температури на виході зі змішувача. При збільшенні часу на транспортування, поверхневий шар починає виконувати функцію теплоізолятора, так як знижується градієнт температур між ним і оточуючим середовищем. Таким чином, середня температура асфальтобетонної суміші не може бути показником якості транспортних робіт.

Інтенсивність остигання асфальтобетонної суміші в поверхневих шарах обумовлена дією комплексу факторів оточуючого середовища, параметрів і геометрії кузову транспортного засобу, об'єму суміші, обігріву кузову відпрацьованими газами двигуна, ефективності теплоізоляційного тенту на поверхні та часу знаходження суміші в кузові автосамоскида. Всі ці фактори впливають на зміну температури поверхневого шару суміші в кузові автосамоскида, що може привести до зниження температури суміші нижче допустимої за умови її якісного укладання та ущільнення. Цей поверхневий шар в кузові автосамоскида називають "коркою", і саме його товщина та температура безпосередньо впливає на температурну неоднорідність, яка утворюється в покритті після укладання суміші та якість шару асфальтобетону після його ущільнення.

Після розвантаження і укладання асфальтобетонної суміші з автосамоскида, при відомому розподілу температури суміші в кузові, виявлено зону, що простягається вздовж полоси укладання, з температурою на 25°С менше середньої температури суміші на покритті (рис. 2), з використанням інфрачервоної камери виробництва FLIR моделі E4. В даній зоні обрано 4 контрольні точки для визначення щільності асфальтобетону в покритті.

Рисунок 2 - Контрольні точки для визначення якості ущільнення асфальтобетону

Контроль якості ущільнення виконувався приладом ПАБ-1.0 після остаточного ущільнення ділянки дороги ланкою котків (рис. 3).

Рисунок 3 - Визначення щільності асфальтобетону приладом ПАБ-1.0

Отримані результати ущільнення в контрольних точках зведено в таблиці 2.Таблиця 2 - Щільність покриття після остаточного ущільнення

Спираючись на отримані результати, зниження температури асфальтобетонної суміші при ущільненні на 25 °С, призвело до недоущільнення даних ділянок. В точках №1 та № 2 щільність на 87 г/см 3 менше середньої щільності асфальтобетону на ділянці дороги що досліджувалась.

Згідно з графіком (рис. 4) приведеним в роботі [6] таке зниження щільності призводить до зниження розрахункового модуля пружності з 2850 МПа до 2200 МПа, тобто на 22%.

Таким чином розрахункова міцність дорожньої конструкції в таких місцях буде не забезпечена, та при експлуатації автомобільної дороги ці ділянки раніше почнуть руйнуватися, тим самим зменшуючи строк служби покриття. асфальтобетонний температурний кузов

Залежність розрахункового модуля пружності від щільності асфальтобетону за температури 20 °С

Тобто дотримання необхідної технологічної температури асфальтобетонної суміші при її ущільненні є запорукою забезпечення якісного влаштування конструктивного шару.

Висновки