способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси

Формула изобретения

Способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси, включающий силовое воздействие на последнюю рядом укаток, в промежутках между которыми производят вакуумирование смеси с ограничением величины деформации, отличающийся тем, что предварительно формируют слой с начальным коэффициентом уплотнения не менее 0,8, после чего в температурном интервале смеси от 130 до 105С осуществляют укатку статическим вальцом и вакуумирование при величине разрежения не более 4,5 кПа, при котором ограничивают деформацию слоя величиной не более 0,1-0,15 от толщины слоя в уплотненном состоянии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области дорожного строительства и, в частности, к технологии уплотнения верхнего слоя покрытия автомобильной дороги, выполненного из горячей асфальтобетонной смеси.

Известен статический способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси, который состоит в укатке последней рабочими органами дорожных катков, выполненными в виде цилиндрических вальцов. Величина усилия, прикладываемого со стороны вальцов к уплотняемому материалу, возрастает по мере падения температуры смеси, что выражается в смене катков легкой весовой категории катками средней и тяжелой весовых категорий [1].

Недостатком описанного способа является низкая производительность работ, а также качество уплотнения, особенно в условиях пониженных температур окружающей среды.

В некоторой мере, устраняющим недостатки аналога является способ уплотнения, включающий динамическое воздействие на слой горячей асфальтобетонной смеси вибрационным вальцом с изменяемой от прохода к проходу частотой колебаний и вынуждающей силой в зависимости от температуры смеси [2].

Недостатком такого способа уплотнения является то, что он не учитывает изменения физико-механических характеристик уплотняемого слоя от прохода к проходу в зависимости от текущей плотности, толщины слоя и других параметров, требующих непрерывной перестройки параметров виброкатка. Кроме того, к недостаткам такого способа следует отнести и необходимость высокой массы рабочих органов и, как следствие, высокое значение вынуждающей силы вибрововозбудителя, отрицательно сказывающейся на уплотнении тонких слоев горячей асфальтобетонной смеси.

В значительной мере устраняет недостатки предыдущего аналога способ уплотнения, который также включает динамическое воздействие на слой асфальтобетонной смеси, изменяемое от прохода к проходу путем изменения частоты колебаний. Причем в промежутке между воздействиями на слой вальцами катка производят вакуумирование смеси через ее поверхность при величине разрежения 5-10 кПа. При этом относительную вынуждающую силу вибровозбудителя, каждый момент укатки определяют в зависимости от температуры асфальтобетонной смеси, коэффициента уплотнения и толщины слоя [3]. Данный способ выбран в качестве прототипа предлагаемому изобретению.

Наиболее близким аналогом является способ уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси, включающий силовое воздействие на последнюю рядом укаток, в промежутках между которыми производят вакуумирование смеси с ограничением величины деформации [4].

Несмотря на все преимущества применения вакуумной технологии, недостатком прототипа является то, что применение динамического воздействия на слой при любой его температуре приводит к нарушению монолитности слоя, которое можно определить как разуплотнение. Причем происходит это в зоне, примыкающей к вибрирующему вальцу на относительно значительном расстоянии (до 1,5 м) от последнего. С одной стороны, вакуумирование за счет протяжки воздуха через слой приводит к его разрыхлению на участке, расположенном между вальцами, а с другой - вибрация усиливает этот эффект. Таким образом, при высоких температурах весьма сложно, даже учтя все характеристики смеси (температуру, плотность, толщину слоя), предотвратить разрушение материала, так как из-за низкой вязкости битума коэффициент внутреннего трения основной фактор консолидирующий материал будет также весьма низок. Это означает, что диапазон высоких начальных температур асфальтобетонной смеси (выше 100С) - наиболее благоприятный для формирования смеси в слой - практически недоступен технологии-прототипу, другими словами, надежность и качество уплотнения в этом случае не гарантируется.

Задачей изобретения является оптимизация процесса уплотнения, т.е. повышение возможности достижения необходимого результата по его надежности и качеству с одновременным упрощением технических средств и уменьшения энергозатрат.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе уплотнения слоя горячей асфальтобетонной смеси, который включает силовое воздействие на последнюю рядом укаток, в промежутках между которыми производят вакуумирование смеси, предварительно формируют слой с начальным коэффициентом уплотнения не менее 0,8. После чего в температурном интервале смеси от 130 до 105С осуществляют чередующиеся укатку статическим вальцом и вакуумирование при величине разрежения не более 4,5 кПа. В процессе реализации способа постоянно контролируют деформацию слоя, которую ограничивают величиной не более 0,1-0,15 от его окончательной толщины.

Сущность изобретения состоит в том, чтобы, используя высокую подвижность асфальтобетонной смеси в интервале температур от 130 до 105С, осуществить весь цикл уплотнения и формирования слоя, применяя вакуумирование при малых величинах разрежения в качестве средства, стимулирующего изменение структуры асфальтобетона в сторону уменьшения пористости и повышения сдвиговой прочности. Ограничение величины деформации слоя при вакуумировании повысит надежность реализации предлагаемой технологии.

На прилагаемом к описанию чертеже дано схематическое изображение вакуумной камеры.

Вакуумная камера представляет собой короб 1, открытой частью обращенный к покрытию, на кромке которого смонтировано уплотнение 2. Трубопровод 3 сообщает полость камеры со средством создания вакуума (на чертеже не показано). Внутри короба 1 установлен ограничитель 4 в виде перфорированной плиты. Уплотнитель (самоходный дорожный каток) представлен рабочими органами 5, связанными с рамой 6, к которой и крепится короб 1 с возможностью перемещения по вертикали.

Осуществляется предлагаемый способ следующим образом.

После того, как горячая асфальтобетонная смесь при температуре не ниже 105С и не выше 130С, посредством шнекового устройства асфальтоукладчика распределена по ширине укладки трамбующим брусом последнего, ее уплотняют до величины коэффициента уплотнения не менее 0,8. Затем, после действия выглаживающей плиты осуществляют процесс уплотнения укаткой с включенной вакуумной камерой, короб 1 которой прижат уплотнениями 2 к поверхности слоя асфальтобетона. Каток должен иметь массу, которая обеспечивает линейные давления в диапазоне 100-200 Н/см, т.е. это должен быть каток легкой весовой категории. В процессе уплотнения с вакуумированием величина разрежения не должна превышать 4,5 кПа. При этом в начале процесса, т.е. при температуре асфальтобетонной смеси в 130С или близкой к ней, разрежение может быть на уровне 0,5-1,0 кПа. Но и при такой температуре возможны величины разрежения, близкие к максимальным, так как деформация слоя ограничена с помощью ограничителя 4, который размещают над поверхностью слоя на высоте 0,1-0,15 толщины слоя в уплотненном состоянии. Сущность вакуумирования заключается в том, что в результате создаваемого разрежения внутри слоя происходят процессы, положительно влияющие на формирование его структуры. Экспериментально установлено, что под действием разрежения из трещин частиц каменного материала асфальтобетонной смеси откачивается находящийся в них воздух. Сразу после операции вакуумирования под действием атмосферного давления полости трещин заполняются как легкими, так и более тяжелыми фракциями битума, что уменьшает трещиноватость породы и ведет к снижению общей пористости асфальтобетона и его водонасыщения. Устранение открытых трещин, являющихся концентраторами напряжений, ведет к повышению прочности частиц каменного материала и повышает их устойчивость к разрушению под действием значительных эксплуатационных нагрузок. Кроме того, под действием потока воздуха, проходящего из основания через уплотняемый слой при вакуумированиии, происходит переориентация частиц каменного материала асфальтобетонной смеси, а также перераспределение свободного битума, который переходит из зон сжатия в открытое пространство между частицами, образующие закрытые и открытые поры с воздухом. Это приводит к снижению внутренних напряжений в уплотняемом слое и позволяет значительно сэкономить на величине силового воздействия, идущего на уплотнение слоя асфальтобетонной смеси. Кроме того, как показали эксперименты, эффективность предлагаемого способа уплотнения выражается и в более интенсивном нарастании плотности уплотняемого слоя асфальтобетонной смеси и снижении водонасыщения, что позволяет сократить число проходов катка по одному месту, ограничившись максимум 2-3 проходами.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания изобретения

1. Гезенцвей Л.Б. Дорожный асфальтобетон, М., Транспорт, 1967, с.322-324.

2. А.с. СССР №1129273, кл. Е 01 С 19/28, 1982.

3. Патент РФ №2006545, кл. Е 01 С 19/28, 1994.

4. Матвеев В.А. “Оперативный контроль качества уплотнения асфальтобетонных смесей”, Строительные конструкции XXI века, Международная научно-практическая конференция, сборник материалов. Часть II, Москва, 2000, стр.80, 81.