Delist.ru

Расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (20.05.2008)

Автор: Сибирякова Юлия Михайловна

Для получения достаточно широкого диапазона результатов, испытания были проведены в климатической камере при трех различных температурах: 20°С, 10°С и 0°С.

Исследованы следующие распространенные в настоящее время виды асфальтобетонов (содержание битума во всех составах смесей указано сверх минеральной части):

- асфальтобетон типа Б марки II (щебень гранитный – 40%, песок – 50%, минеральный порошок – 10%, битум БНД 60/90 – 5,2 %);

- асфальтобетон типа Б марки II с применением отсевов дробления (щебень гранитный – 27%, отсевы дробления – 23 %, песок – 40%, минеральный порошок – 10%, битум БНД 60/90 – 5,2 %);

- асфальтобетон типа Б марки II на битумно-резиновом вяжущем (щебень гранитный– 40%, песок – 51%, минеральный порошок – 9%, битумно-резиновое вяжущее с содержанием резиновой крошки – 6,2% с содержанием 8% резиновой крошки);

- асфальтобетон типа Б марки II на полимер – модифицированном вяжущем типа ДСТ (щебень гранитный – 40%, песок – 50%, минеральный порошок – 10%, битум БНД 60/90 – 5,0 %, ДСТ (дивинилстирольный термоэластопласт) – 2% от объема вяжущего);

- щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-10 (отсевы дробления – 87 %, минеральный порошок – 13%, битум БНД 60/90 Московского Нефтеперерабатывающего завода – 6,6 %, целлюлозное волокно – 0,4% от объема вяжущего);

- асфальтобетон типа Б с применением серы (щебень – 40%; песок «Вязьма» – 48%; мин. порошок – 12%; битум БНД 60/90 Московского Нефтеперерабатывающего завода – 5,5 % сверх минеральной части с применением серы 30% от массы вяжущего).

В главе 3 экспериментально обоснован разработанный во второй главе диссертации теоретический подход к прогнозированию изменения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе асфальтобетона в зависимости от числа приложенных нагрузок.

В целях проверки работоспособности ранее разработанных теоретических решений по прогнозу закономерности изменения модуля упругости при различном числе циклов воздействия нагрузки использованы результаты эксперимента, проведенные в более интенсивном режиме испытания в течение 100 – 110 тысяч циклов нагружения (пример результатов испытаний приведен на рис. 5). В результате сформулированные ранее предположения о возможности прогнозирования характера изменения расчетных параметров асфальтобетона (модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе) от числа приложенных нагрузок с помощью предложенной математической модели были подтверждены экспериментально.

Рис. 5. Результаты испытания асфальтобетонного образца в интенсивном режиме.

На основе полученных экспериментальных данных (пример приведен на рис. 6) и разработанной математической модели описания кривой испытания определены рекомендуемые для расчета дорожных одежд на прочность значения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе для различных видов асфальтобетонов (таблица 2).

Из таблицы 2 видно, что ранее не исследованные виды асфальтобетона обладают повышенными механическими свойствами, что обосновывает эффективность их применения.

Рис. 6. Результаты испытания асфальтобетона типа Б на битумно-резиновом вяжущем при температуре 20?С.

Таблица 2

Тип асфальтобетона Температура испытания, °С Кратковременный модуль упругости Е, МПа Прочность на растяжение при изгибе RN, МПа

Тип Б 20 1800 0,20

10 3200 0,45

0 6000 0,80

Тип Б с отсевами дробления 20 3500 0,35

10 7000 0,70

0 13700 1,50

Тип Б на битумно-резиновом вяжущем 20 2300 0,30

10 5000 0,55

0 8400 0,90

Тип Б на полимер-модифицированном вяжущем типа ДСТ 20 3300 0,30

10 6600 0,70

0 12000 1,35

Щебеночно-мастичный асфальтобетон 20 2400 0,25

10 5400 0,55

0 10700 1,20

Тип Б марки II с применением серы 10 6500 0,75

В четвертой главе даны практические рекомендации по применению разработанной методики испытаний, подтвержденной экспериментально возможности прогнозирования характера изменения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе асфальтобетона от числа приложенных нагрузок и полученных значений расчетных параметров асфальтобетона различных видов.

Возможность применения результатов проведенных испытаний в расчете дорожных одежд подтверждается тем, что модули упругости мелкозернистого асфальтобетона типа Б на БНД 60/90, которые были получены автором диссертации, практически совпадают со значениями модулей упругости, вошедшими в нормативный документ ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» по данным ранее выполненных исследований других авторов.

Автором предложен ступенчатый контроль качества с определением расчетных параметров асфальтобетона – модуля упругости при 10?С и прочности на растяжение при изгибе при 10?С, позволяющий своевременно обнаруживать несоответствие качества приготовления асфальтобетонных смесей или качества строительства асфальтобетонных слоев и прогнозировать способность материалов обеспечить расчетный срок службы покрытия.

Разработанная методика испытания асфальтобетонных образцов на изгиб под воздействием кратковременных нагрузок и дальнейшее прогнозирование изменения модуля упругости в зависимости от числа циклов нагружений применена в ходе разработки проектов на капитальный ремонт автомобильных дорог Московской области с применением технологии холодного ресайклинга. В результате проведенного анализа полученных результатов испытаний ресайклированных многокомпонентных материалов, чьи свойства были близкими к свойствам асфальтобетонов, была решено в качестве математической модели применять экспоненциальные уравнения для прогнозирования расчетных параметров материала. На рисунке 7 приведен пример кривой, описанной экспоненциальным уравнением для количества циклов нагружений, соответствующего суммарному расчетному числу приложений расчетной нагрузки на наиболее нагруженную полосу.

Рис. 7. Прогнозирование расчетного модуля упругости для требуемого числа приложений нагрузки.

Проведенный технико-экономический анализ эффективности практического применения вновь исследованных расчетных параметров асфальтобетонных смесей показал, что можно достичь экономии до 10% от стоимости устройства слоев основания за счет снижения толщины основания, при этом, не уменьшая толщины асфальтобетонных слоев по сравнению с традиционно устраиваемыми толщинами.

Общие выводы:

1. Проведенные исследования позволили разработать и теоретически и экспериментально обосновать методику испытания асфальтобетонных образцов под воздействием многократных кратковременных нагрузок, включая параметры режимов испытания и методику назначения расчетных параметров асфальтобетона в зависимости от числа приложенных нагрузок.

загрузка...