УДК 625.7.08.002.5
Кашапов З.М., Кашапова Е.П.
ЗАО “Южуралавтобан”
ЗАО «Южуралавтобан» ведет строительство дорог первой и второй категории в Южной части Челябинской области. В качестве исходных материалов используются:
- при сооружении земляного полотна: щебенистые грунты, отдельные разновидности вскрышных пород горнодобывающих предприятий, фракционированный щебень и шлаки ОАО» Магнитогорский металлургический комбинат (ОАО «ММК);
- для приготовления асфальтобетонных смесей: отходы известково-доломитового производства, фракционированный щебень и гранулированные шлаки ОАО «ММК».
В результате строительных работ вся совокупность перечисленных составляющих должна обеспечивать прочность и долговечности дорог. Качественное уплотнение — наиболее дешевый и вместе с тем действенный метод повышения прочности. Результаты уплотнения обуславливаются применяемыми средствами и учетом всего многообразия физико-механических свойств применяемых материалов.
Парк катков представлен в основном оборудованием фирмы INGERSOLL- RAND ABG:
- DD-74 ( гладковальцовый, для уплотнения асфальтобетона);
- ABG-100 ( одновальцовый, для уплотнения грунтов);
- ABG- PRO-PAC ( кулачковый, одновальцовый).
Все они оснащены системой плавного регулирования частоты колебаний вибратора и двухступенчатым переключением амплитуды колебаний.
Анализ научной и производственно-технической литературы по вопросам использования виброкатков позволяет сделать вывод об отсутствии достаточно обоснованного технологического режима уплотнения. Это обусловлено, прежде всего, несовершенством и недостатком средств контроля за процессом уплотнения.
Использование радиоизотопного влаго-плотномера «Troxler-3440» позволило существенно упростить и оптимизировать процесс уплотнения всего многообразия материалов. Принцип работы данного прибора при определении плотности заключается в регистрации доли рассеянных, абсорбированных и пронизавших материалов гамма квантов. Их процентное соотношение зависит от энергии излучения и плотности облучаемого материала. При определении влажности происходит регистрация тепловых нейтронов образовавшихся от столкновения быстрых нейтронов с атомами водорода. В память прибора заносится максимальная плотность грунта или асфальтобетона по лабораторным данным. В процессе измерений (1- 4 мин) полученные с высокой точностью данные сравниваются с внесенными в память показателями, а на экране высвечиваются коэффициент уплотнения и измеренные параметры.
При работе перечисленных выше типов катков была проведена серия исследований процесса уплотнения всех имеющихся разновидностей грунтов и асфальтобетонных смесей при различных режимах работы вибратора. Наблюдаемые точки поверхности обозначались реперами и после каждого прохода катка фиксировались значения коэффициента уплотнения, объемного веса и влажности (для грунтов). Некоторые результаты наблюдений приведены на рис. 1., 2.
На рис.1 видно, что коэффициент уплотнения возрастает до определенного предела, после чего дальнейшее воздействие вибрации способствует некоторому разуплотнению земляного полотна. Т.е. необходимо очень четко определиться с количеством проходов катка по одному следу во избежание лишней работы исходя из свойств формируемого полотна так и экономичности самого процесса. Кроме того, нами были проведены сравнительные испытания по уплотнению щебенистых грунтов гладковальцовым и кулачковым виброкатками, а также катками на пневматическом ходу в одних и тех же условиях. Результаты свидетельствуют, что наибольший эффект достигается при использовании гладковальцовых виброкатков. При работе кулачковых виброкатков коэффициент уплотнения достигает значений 0.70-0.75. Катки на пневматическом ходу дают еще меньшие результаты.
Наблюдения за уплотнением асфальтобетонных смесей гладковальцовыми виброкатками (рис.2) выявили аналогичную картину уплотнения. Как и на грунтах, после достижения максимально возможного значения, дополнительное воздействие вибрации на массив приводит к разуплотнению.
Схожий механизм уплотнения грунтов и асфальтобетонных смесей можно объяснить следующим образом. От собственного веса движущегося катка и вибратора на частицы грунта действует результирующая сила, направленная под некоторым углом к уплотняемой поверхности. До тех пор, пока устраняются поры за счет взаимного перемещения частиц, наблюдается увеличение плотности. Когда такие возможности исчерпываются, дополнительное вибровоздействие вызывает перемещение (вращение) некоторых частиц (прежде всего лещадных) в поверхностном слое и, как следствие, незначительное разрыхление. Это процесс может иметь циклический характер.
Количество проходов виброкатков определяется видом и составом уплотняемого материала. Поэтому использование современных приборов оперативного контроля является непременным условием рационального уплотнения при производстве дорожно–строительных работ.
