Страницы 1 2
Содержание
1. Название проекта и область применения
2. Планируемый результат
3. Тип проекта
4. Генеральная цель проекта
5. Необходимые цели и задачи проекта
6. Желаемые цели проекта
7. Структура проекта
8. Стратегия проекта
9. Участники проекта
10. Этапы реализации проекта
1. Название проекта и область применения
В рамках данного проекта мы рассмотрим одну наиболее значимых и актуальных тем настоящего времени – это «Исследование технологий строительства автомобильных дорог из асфальтобетонных покрытий с разработкой технологической карты».
В современных условиях развития страны автомобильные дороги играют значительную роль. В настоящее время по –прежнему существует проблема быстрого и качественного строительства федеральных трасс и городских дорог. Увеличение объемов автомобильных перевозок, увеличение количества транспортных средств, повышение грузоподъемности автомобилей при динамическом воздействии их на дорожную конструкцию требуют улучшения технического уровня и эксплуатационного состояния существующих дорог. Необходимость улучшения состояния дорог обуславливает рост расходов на их строительство, ремонт и содержание, которые сейчас составляют более 70% в общем объеме затрат на дорожное хозяйство страны. За последние годы в результате увеличения транспортных нагрузок и интенсивности движения автомобильного транспорта существенно возросла средняя относительная площадь разрушения покрытий.
Эту проблему возможно решить, лишь применяя новые нетрадиционные материалы и технологии. При этом вероятность разрушения отремонтированной поверхности значительно выше вероятности разрушения самого покрытия. Увеличение накопления повреждений асфальтобетонных покрытий обуславливает рост объемов ремонтных работ по их устранению и необходимость повышения качества ремонта. Своевременная локализация очагов разрушений в осенний и весенний периоды позволяет избежать значительного увеличения объемов разрушений. Решением этой проблемы является разработка надежных составов материала асфальтобетонных покрытий, а также способов формирования структуры материала в технологической карте строительства дороги изначально.
Материалы, используемые в строительстве дорог должны обладать свойствами упругости, прочности, гидроустойчивости, сопротивляемости при взаимодействии агрессивных сред.
Геосинтетические материалы в сочетании с традиционными (щебнем, песком и битумными смесями) идеально соответствуют асфальтовому и бетонному покрытию, возведению эстакад и мостов, производству работ по ремонту, даже укладке пешеходных дорожек.
Одним из наиболее перспективных решений для качественного и экономичного строительства асфальтобетонных покрытий является асфальтобетон.
2. Планируемый результат
Развитие дорожного строительства весьма актуально, учитывая общее состояние дорожных коммуникаций и неуклонно возрастающий уровень автомобилизации населения в стране. Строительство новых магистралей идет очень медленно, не соответствуя все возрастающим нуждам. Но более острая проблема заключается в низком качестве и плохом состоянии дорог и дорожной инфраструктуры. Проблемы автомобильных дорог нельзя рассматривать изолированно, так как отсутствие качественной системы дорог значительно влияет на экономику страны в целом, существенно замедляя и осложняя как частные, так и промышленные перевозки. Работа посвящена изучению роли инновационной составляющей в развитии дорожного строительства, которая предполагает использование наиболее современной высокопроизводительной техники, усовершенствование технологий и применение материалов, соответствующих уровню транспортных нагрузок на дорожное полотно, обеспечивая большую долговечность и надёжность дорожного покрытия.
Таким образом, в результате нашего проекта, планируется изучить все возможные инновационные материалы, которые уже используются или планируются использоваться в строительстве автомобильных дорог различного значения и назначения. Исследовать их состав и свойства, функции, преимущества и недостатки, эффективность и долговечность, принцип устройства. Также определить направления внедрения инновационных решений.
Целью работы является исследование технологических карт – с повышенными прочностными характеристиками, пониженной стоимостью и большими эксплуатационными сроками.
Для достижения поставленной цели необходимо изучить следующие задачи:
Изучить историю развития дорог и технологических карт.
Выполнить обзор и анализ существующих технологических карт.
Исследовать и обосновать наилучший вариант технологических карт по технико-экономическим показателям.
Рассмотреть технологическую карту.
Не менее важным аспектом дорожного строительства является выбор не только современного и качественного материала, но и качественной современной техники, от которой в свою очередь будет значительно зависеть уровень и скорость выполнения всех строительных и ремонтных работ. Не менее важно, что применение новых виброкатков и асфальтомесителей, а также использование современных технологий, влияет в определенной степени на стоимость строительных работ, ведь материалы, которые нужны для строительства автомобильной дороги расходуются экономичней, а время, которое нужно затратить на прохождение всех этапов строительства дороги, может существенно снизится.
3. Тип проекта
Наш проект имеет в большей степени информационный характер. Информационный проект направлен на сбор информации о каком-либо объекте или явлении с целью анализа, обобщения и представления информации для широкой аудитории. Такие проекты требуют хорошо продуманной структуры и возможности ее коррекции по ходу работы. Выходом проекта часто является публикация в СМИ, в т. ч. в сети Internet.
Но вместе с тем можно его отнести и к исследовательскому проекту. Исследовательский проект по структуре напоминает научное исследование. Он включает в себя обоснование актуальности выбранной темы, постановку задачи исследования, обязательное выдвижение гипотезы с последующей ее проверкой, обсуждение и анализ полученных результатов. В ходе работы мы изучим опыт внедрения инновационных материалов разных регионов не только нашей страны, но и опыт других стран, которые нацелены обеспечить высокое качество и внедряют новые технологии уже достаточно долгое время.
Исследование технологий строительства автомобильных дорог из асфальтобетонных покрытий для регионов России на сегодняшний день один из острейших «больных» вопросов, требующих немедленного оперативного решения –улучшения технологий строительства, сроков строительства и качества дорог.
4. Генеральная цель проекта
Целью данной работы является рассмотрение современных технологий дорожного и транспортного строительства.
Современная наука постоянно предлагает пути совершенствования строительства дорог.
Целью диссертационной работы является исследование технологических карт – с повышенными прочностными характеристиками, пониженной стоимостью и большими эксплуатационными сроками.
Для достижения поставленной цели необходимо изучить следующие задачи:
Изучить историю развития дорог и технологических карт.
Выполнить обзор и анализ существующих технологических карт.
Исследовать и обосновать наилучший вариант технологических карт по технико-экономическим показателям.
Рассмотреть технологическую карту.
Таким образом, нашей целью является не просто рассмотрение современных технологий дорожного покрытия, но и определить какие новые материалы и способы внедрения подойдут для нашей страны, учитывая все неблагоприятные условия, такие как сложные климатические условия, геологические особенности и т.п.
5. Необходимые цели и задачи проекта
Во всем мире инновации сегодня это не прихоть, а необходимость выживания, сохранения конкурентоспособности и дальнейшего процветания.
Опыт экономически развитых стран показывает, что победителем в борьбе за потребителя оказывается тот, кто строит свою деятельность преимущественно на основе инновационного подхода и главной целью стратегического плана ставит разработку новых технологий. На основе этого можно выявить несколько необходимых задач, которые стоят перед нами в разработке данного проекта. К ним относятся:
• История развития дорог и технологических карт;
• Оценить состояния дорожно-строительной отрасли в России;
• Выделить основной перечень инновационных внедрений в дорожном строительстве;
• Изучить опыт разных стран, успешно развивающихся в данной отрасли;
• Подробно рассмотреть и изучить каждых инновационный материал и его технологии;
• Определить, какие технологические карты применимы для нашей страны.
6. Желаемые цели проекта
Автомобильная дорога – объект транспортной инфраструктуры, предназначенный для движения транспортных средств и включающий в себя земельные участки в границах полосы отвода автомобильной дороги и расположенные на них или под ними конструктивные элементы (дорожное полотно, дорожное покрытие и подобные элементы) и дорожные сооружения, являющиеся ее технологической частью, защитные дорожные сооружения, искусственные дорожные сооружения, производственные объекты, элементы обустройства автомобильных дорог
Автомобильные дороги в Российской Федерации в зависимости от их значения подразделяются на:
1) автомобильные дороги федерального значения;
2) автомобильные дороги регионального или межмуниципального значения; 3) автомобильные дороги местного значения;
4) частные автомобильные дороги.
Автомобильные дороги в зависимости от вида разрешенного использования подразделяются на автомобильные дороги общего пользования и автомобильные дороги необщего пользования. К автомобильным дорогам общего пользования относятся автомобильные дороги, предназначенные для движения транспортных средств неограниченного круга лиц. К автомобильным дорогам необщего пользования относятся автомобильные дороги, находящиеся в собственности, во владении или в пользовании исполнительных органов государственной власти, местных администраций (исполнительно-распорядительных органов муниципальных образований), физических или юридических лиц и используемые ими исключительно для обеспечения собственных нужд либо для государственных или муниципальных нужд. Перечни автомобильных дорог необщего пользования федерального, регионального или межмуниципального значения утверждаются соответственно уполномоченными федеральными органами исполнительной власти, высшим исполнительным органом государственной власти субъекта Российской Федерации. В перечень автомобильных дорог необщего пользования регионального или межмуниципального значения не могут быть включены автомобильные дороги необщего пользования федерального значения и их участки. Перечень автомобильных дорог необщего пользования местного значения может утверждаться органом местного самоуправления. Автомобильными дорогами общего пользования федерального значения являются автомобильные дороги: соединяющие столицу Российской Федерации – город Москву со столицами сопредельных государств, с административными центрами (столицами) субъектов Российской Федерации; включенные в перечень международных автомобильных дорог в соответствии с международными соглашениями Российской Федерации. Автомобильными дорогами общего пользования федерального значения также могут быть автомобильные дороги: – соединяющие между собой административные центры (столицы) субъектов Российской Федерации; – являющиеся подъездными дорогами, соединяющими автомобильные дороги общего пользования федерального значения и имеющие международное значение крупнейшие транспортные узлы (морские порты, речные порты, аэро88 порты, железнодорожные станции), а также специальные объекты федерального значения; – являющиеся подъездными дорогами, соединяющими административные центры субъектов Российской Федерации, не имеющие связи по автомобильным дорогам общего пользования со столицей Российской Федерации – городом Москвой, с ближайшими морскими портами, речными портами, аэропортами, железнодорожными станциями. Перечень автомобильных дорог общего пользования федерального значения утверждается Правительством Российской Федерации. Критерии отнесения автомобильных дорог общего пользования к автомобильным дорогам общего пользования регионального или межмуниципального значения и перечень автомобильных дорог общего пользования регионального или межмуниципального значения утверждаются высшим исполнительным органом государственной власти субъекта Российской Федерации. В перечень автомобильных дорог общего пользования регионального или межмуниципального значения не могут включаться автомобильные дороги общего пользования федерального значения и их участки. Автомобильными дорогами общего пользования местного значения поселения являются автомобильные дороги общего пользования в границах населенных пунктов поселения, за исключением автомобильных дорог общего пользования федерального, регионального или межмуниципального значения, частных автомобильных дорог. Перечень автомобильных дорог общего пользования местного значения поселения может утверждаться органом местного самоуправления поселения. Автомобильными дорогами общего пользования местного значения муниципального района являются автомобильные дороги общего пользования в границах муниципального района, за исключением автомобильных дорог общего пользования федерального, регионального или межмуниципального значения, автомобильных дорог общего пользования местного значения поселений, частных автомобильных дорог. Перечень автомобильных дорог общего пользования местного значения муниципального района может утверждаться органом местного самоуправления муниципального района. Автомобильными дорогами общего пользования местного значения городского округа являются автомобильные дороги общего пользования в границах городского округа, за исключением автомобильных дорог общего пользования федерального, регионального или межмуниципального значения, частных автомобильных дорог. Перечень автомобильных дорог общего пользования местного значения городского округа может утверждаться органом местного самоуправления городского округа. К частным автомобильным дорогам общего пользования относятся автомобильные дороги, находящиеся в собственности физических или юридических лиц, не оборудованные устройствами, ограничивающими проезд транспортных средств неограниченного круга лиц. Иные частные автомобильные дороги относятся к частным автомобильным дорогам необщего пользования. 89 Автомобильные дороги общего пользования в зависимости от условий проезда по ним и доступа на них транспортных средств подразделяются на автомагистрали, скоростные автомобильные дороги и обычные автомобильные дороги. К автомагистралям относятся автомобильные дороги, которые не предназначены для обслуживания прилегающих территорий и: – которые имеют на всей своей протяженности несколько проезжих частей и центральную разделительную полосу, не предназначенную для дорожного движения; – которые не пересекают на одном уровне иные автомобильные дороги, а также железные дороги, трамвайные пути, велосипедные и пешеходные дорожки; – доступ на которые возможен только через пересечения на разных уровнях с иными автомобильными дорогами, предусмотренные не чаще чем через каждые пять километров; – на проезжей части или проезжих частях которых запрещены остановки и стоянки транспортных средств; – которые оборудованы специальными местами отдыха и площадками для стоянки транспортных средств. Автомобильные дороги, относящиеся к автомагистралям, должны быть специально обозначены в качестве автомагистралей. К скоростным автомобильным дорогам относятся автомобильные дороги, доступ на которые возможен только через транспортные развязки или регулируемые перекрестки, на проезжей части или проезжих частях которых запрещены остановки и стоянки транспортных средств и которые оборудованы специальными местами отдыха и площадками для стоянки транспортных средств. Обычные автомобильные дороги автомобильные дороги, не относящиеся к автомагистралям или скоростным автомобильным дорогам. Обычные автомобильные дороги могут иметь одну или несколько проезжих частей. Классификация автомобильных дорог и их отнесение к категориям автомобильных дорог (первой, второй, третьей, четвертой, пятой категориям) осуществляются в зависимости от транспортно-эксплуатационных характеристик и потребительских свойств автомобильных дорог в порядке, установленном Правительством Российской Федерации. Основные направления реализации новых подходов в деятельности дорожного хозяйства – Совершенствование географии объектов маршрутного ремонта дорог в увязке с новыми приоритетами финансирования строительства и реконструкции дорог; – Реализация новых походов к планированию содержания дорог; – Внедрение в проектах инноваций, направленных на повышение безопасности движения; – Внедрение инноваций, направленных на повышение качества строительных материалов; 90 – Повышение роли саморегулируемых организаций в повышении качества дорожных работ; – Ускорение внедрения новых технологий в области управления на основе системы Глонасс; – Внедрение инноваций, направленных на снижение энерогозатрат при эксплуатации дорог; – Внедрение новых подходов к расширению источников финансирования дорожного хозяйства на основе концессионных соглашений на строительство и эксплуатацию дорог; – Внедрение новых подходов к управлению дорогами на основе Государственной компании «Российские автомобильные дороги». Перспективы развития сети автомобильных дорог в соответствии с ФЦП «Развитие транспортной системы России (2010-2015 гг.)» – Мониторинг заключения и исполнения государственных контрактов; – Мониторинг качества дорожных работ и эффективности использования средств федерального бюджета; – Установление приоритетов финансирования строительства и ремонта дорог; – Направленность дорожных работ на повышение безопасности движения, увеличение надежности и долговечности искусственных сооружений http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_72386/80895977dd531939f3c1d5b4e9f3abc41f78dd99/
Из истории развития строительства автомобильных дорог рассматривались следующие задачи улучшения строителями:
1. Повышение срока службы дорожных покрытий путем применения холодного асфальтобетона на модифицированном битуме;
2. Композиционный и высокопрочный литой асфальтобетон
3. Применение асфальтового вяжущего вещества с шунгитом при устройстве дорожных покрытий
4. Технология строительства автомобильных дорог с низкой интенсивностью движения на основе связанных сталеплавильных шлаков.
Все выше указанные технологии помогли дорожному строительству увеличить сроки службы дорожного полотна ,тем самым сэкономить финансовые средства на ремонт слоев дорожного покрытия
В работе рассматриваются следующие технологические карты :
1. Частичная разборка верхнего слоя асфальтобетонного покрытия автомобильной дороги
2. Устройство нижнего слоя асфальтобетонного покрытия
3. Технологическая карта на устройстве дорожного асфальтобетонного покрытия
4. На устройство асфальтобетонного покрытия автомобильных внутриквартальных дорог
7. Структура проекта
Структура данного проекта имеет следующий вид:
Определение актуальности данной темы, постановка основных задач и определение главной цели проекта
Изучение истории строительной сферы, что было и что стало в современное время
Литературный обзор, т.е. анализ источников информации, учебных пособий, научных статей и журналов)
Описание основных методов исследования, изучение материалов и приборов, использованных для осуществления проекта
Выявление основных результатов работы и краткое их обсуждение
8. Стратегия проекта
Данный проект можно определить, как аналитическую работу.
Часть курсовой работы, посвященная анализу, является не чем иным, как исследованием выбранной темы.
В нее входит рассказ о технологиях, методиках, средствах, которые способны решить те или различные возникающие проблемы в различных областях. Под целью аналитической работы подразумевается нахождение проблемы, ее изучение, а также предложения и обоснования, которые могут решить данную проблему.
Сам анализ должен быть проведен с использованием методик.
Также к статье надо приписать историческую справку, если у выбранной темы имеется история.
Конечно, для большинства задач есть решения: это либо типовые ответы, либо коммерческие изобретения, либо уже созданные статьи и работы по выбранной тематике.
Следует проанализировать все эти решения.
После детального изучения проблемы и подбора вариантов для решения должны появиться основания для решения выбранной проблемы на основе уже созданного материала или придумать новые разработки. Анализ выбранной области должен включать в себя ее описание и объекты, с которыми в дальнейшем следует работать.
Следует дать характеристику выбранной работе и ее подразделениям, в рамках выбранной темы курсовой работы.
Затем следует описать цель предприятия, как оно устроено и его основные характеристики.
Также следует дать описание деятельности, технико-экономические свойства, как объекта для управления.
После анализа предмета и объекта проектирования надо сформулировать информационные потребности, которые понадобятся для решения вопроса.
Затем создаются требования к информационной среде и задача для создания по ней проекта.
Для постановки задачи необходима цель, функции, которые будут выполняться, и требования, выдвинутые для создания проекта.
Решение цели может быть описано в терминах и проблемах, которые появились при анализе проекта.
9. Участники проекта
Участниками данного проекта являются непосредственно сам студент, выполняющий написание данной работы, преподаватель, который проверяет работу и иные лица, с которыми общается студент для получения ему необходимой информации для исследования и анализа выбранного вопроса. Ими могут оказаться инженеры, проектировщики, лаборанты, начальники участков, которые непосредственно заняты в строительстве автомобильных дорог.
10. Этапы реализации проекта
К основным этапам реализации данного проекта можно отнести следующие:
1. Определение главной цели проекта и постановка основных задач
2. Сбор необходимой теоретической информации об исследуемой области
3. Изучение и исследование полученной информации
4. Определение результатов работы и их обсуждение
ГЛАВА II
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДЛЯ УСТРОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
Завершающей стадией строительства автомобильных дорог является распределение и уплотнение горячей асфальтобетонной смеси, уложенной в дорожное покрытие. Изменение свойств уплотняемого материала в зависимости от температурных режимов при устройстве покрытия, а также ограниченная толщина слоя предъявляют повышенные требования к процессам, связанным с укладкой и уплотнением горячих асфальтобетонных смесей. Установлено, что параметры машин для распределения горячей асфальтобетонной смеси и температурные режимы горячей смеси влияют на дальнейший выбор параметров уплотняющих машин. Анализ параметров асфальтоукладчиков показал, что за последние годы в конструкции машин внесены существенные изменения. Применение уплотняющих рабочих органов, воздействующих в динамическом режиме на горячую смесь при высоких ее температурах обеспечивает получение сравнительно высокого коэффициента предварительного уплотнения смеси. Это позволяет достигать высоких эксплуатационных показателей дорожных покрытий нежесткого типа с учетом применения разных технологий. Замеры модуля деформации слоя покрытия в процессе его устройства показали, что величина модуля деформации после укладки асфальтоукладчиком с пассивным рабочим органом в три раза ниже, чем при укладке смеси асфальтоукладчиком с работающей вибрационной плитой. Такое различие в модулях деформации слоя покрытия объясняется разными методами воздействия на укладываемую смесь. Асфальтоукладчик при работе трамбующего бруса и с пассивной выглаживающей плитой обеспечивает предварительное уплотнение уложенного слоя со сравнительно низким коэффициентом уплотнения, величина которого не превышает значений 0,80…0,85. Применение уплотняющих вибрационных рабочих органов обеспечивает получение более высокого коэффициента предварительного уплотнения смеси. Установлено, что при работе таких асфальтоукладчиков с малой скоростью укладки смеси и высоким содержанием щебня в смеси коэффициент предварительного уплотнения может достигать требуемой величины коэффициента уплотнения. Увеличение ширины укладываемой полосы покрытия, возможность бесступенчатого регулирования рабочей скорости укладки и наличие автоматизированных систем в конструкции машин позволяют современным асфальтоукладчикам обеспечивать высокое качество укладываемого слоя.
Установлено, что коэффициент предварительного уплотнения зависит от скорости укладки . Практика строительства дорожных покрытий с применением горячих асфальтобетонных смесей и результаты исследований показали, что при увеличении темпа строительства рабочие скорости укладки смеси не позволяют обеспечивать высокий коэффициент предварительного уплотнения, даже для смесей типа А . При укладке других типов смесей после прохода асфальтоукладчика с малой скоростью распределения коэффициент предварительного уплотнения достигает максимальной величины 0,92…0,95. Следовательно, потенциальные возможности повышения уплотняющей эффективности асфальтоукладчиками есть, но в настоящий момент они не настолько велики, чтобы отказаться от уплотняющих машин.
Традиционным методом уплотнения дорожных покрытий является применение гладковальцовых катков статического действия. Эти машины при соответствующем выборе их параметров обеспечивают достижение требуемой плотности материала, но характеризуются сравнительно малой производительностью и высокой металлоемкостью. Анализ выпуска машин этой группы показывает, что в течение длительного времени серьезных конструктивных изменений не произошло. Наблюдается тенденция создания катков повышенной массы, оснащения их приборами для оперативного контроля качества работ, что дает возможность повысить эффективность их применения.
Увеличение грузоподъемности транспортных средств и рост нагрузок на дорожные одежды являются одними из причин образования на поверхности покрытия колеи вследствие дополнительного уплотнения слоев покрытия или проявления пластических деформаций уложенного материала под воздействием транспортных нагрузок. Открытые поры, макро и микротрещины на поверхности покрытия снижают их долговечность в результате разрушительного действия погодных факторов (влага, мороз). В связи с повышенными требованиями
к долговечности дорожных одежд к уплотняющему оборудованию стали предъявлять новые, более высокие требования:
– укладка и уплотнение дорожных покрытий должны обеспечивать такую максимальную степень уплотнения, при которой не происходит доуплотнение под действием нагрузки от транспортных средств;
– поверхность покрытия не должна иметь открытых пор и трещин, чтобы не было доступа воды в дорожные одежды, в результате повышается его долговечность.
Этим требованиям отвечают самоходные катки на пневматических шинах, что и определяет широкое их распространение. Наличие регулируемой системы давления в шинах дает возможность использовать эти машины в наиболее выгодном температурном интервале, обеспечивая при этом диапазон давлений в шинах 0,2…0,8 МПа [63]. Они имеют высокую производительность, прорабатывают слои сравнительно большой толщины, обеспечивают равномерное распределение плотности по высоте слоя. При уплотнении этими катками на поверхности покрытия не образуются продольные и поперечные волосяные трещины, не происходит дробление каменных составляющих асфальтобетона, что значительно улучшает водонепроницаемость поверхности покрытия.
К недостаткам технологии применения одних катков на пневматических шинах следует отнести неудовлетворительную поперечную и продольную ровность покрытия, а также невозможность обеспечить требуемую плотность асфальтобетона. Этот недостаток заложен в конструкции машин и объясняется колебаниями катка в вертикальной плоскости на упругих пневматических шинах в процессе его движения и наличием зазоров между шинами [11, 43]. Для обеспечения предъявляемых требований к ровности покрытия эти катки должны работать совместно с гладковальцовыми, которые завершают процесс строительства асфальтобетонных покрытий [73]. В последнее время в практике строительства асфальтобетонных покрытий все большее распространение получили вибрационные катки. Опыт применения в разных странах мира вибрационных катков для уплотнения дорожных одежд и покрытий из асфальтобетонных смесей и проведенные исследования показали, что при уплотнении этими катками расслоения смеси не наблюдается. Вибрационные катки имеют высокую производительность. Для обеспечения движения требуется более низкое тяговое усилие. Они имеют меньшую массу и способны при выключенном вибраторе работать как обычные гладковальцовые катки статического действия. Все это привело к тому, что практически во всех странах мира значительно увеличен выпуск вибрационных катков. Этому способствовала и высокая эффективность уплотнения конструктивных слоев дорожных одежд из других минеральных материалов, а также некоторых видов грунтов. В связи с увеличением грузоподъемности транспортных средств и интенсивности движения в практике строительства асфальтобетонных покрытий используют смеси с содержанием щебня до 80 %. Такие смеси обладают большей жесткостью и обеспечить требуемую плотность статическими катками практически невозможно. Наибольший эффект при уплотнении таких смесей достигается при работе вибрационных катков или звена катков, состоящих из вибрационных и катков на пневматических шинах.
Выбор параметров технологического процесса устройства покрытия из горячих асфальтобетонных смесей зависит от его конструктивных параметров и требуемого темпа строительства, с учетом которого выбираются параметры машин для укладки смесей и назначаются режимы работы. Существующими нормативными материалами в зависимости от конструктивных параметров дороги предусматривается укладка дорожных покрытий в один или два слоя. В настоящее время используются три технологии укладки асфальтобетонных смесей [16]:
американская технология (фирмы Barber Green) с производительностью до 1800 т/ч и темпом укладки 5 км/смену на нижнем слое и 10 км/смену на верхнем слое при ширине укладки 8…9 м;
американская технология (фирмы Roodtec) с производительностью до 600 т/ч и темпом укладки 1,75 км/смену на нижнем слое и 3,5 км/ч на верхнем слое при ширине укладки 8…9 м;
европейская технология с производительностью до 240 т/ч и темпом укладки до
0,6 км/смену на нижнем слое и 1,2 км/смену на верхнем слое при ширине укладки 8…9 м.
В зависимости от ширины укладываемой полосы отличаются методы организации работ по укладке покрытий:
при ширине полосы от 1,0 до 12,0 м укладку ведут одним асфальтоукладчиком;
при ширине укладки от 9 м и более принимают несколько асфальтоукладчиков.
При одновременной работе нескольких асфальтоукладчиков они располагаются уступом относительно друг друга при соблюдении дистанции между ними 10…15 м и не более 30 м.
При малых темпах строительства (до 0,4 км/смену) укладку полос производят последовательно. Для обеспечения плотного продольного соединения полос длину первой полосы ограничивают в зависимости от температуры воздуха [16, 22, 27].
При укладке слоев покрытия с разными по составу смесями применяется немецкая технология «компактасфальт» – т.е. «горячее по горячему». Применение такой технологии укладки смесей позволяет производить уплотнение покрытия как одного слоя с повышенной толщиной.
Измерение температуры асфальтобетонной смеси, уложенной в дорожное покрытие асфальтоукладчиками, показало, что в зависимости от дальности транспортировки и применяемого способа доставки горячей смеси встречаются участки с пониженной температурой смеси. Это свидетельствует о неравномерности распределения температуры смеси в дорожном покрытии, что способствует достижению разных коэффициентов уплотнения асфальтобетона при работе уплотняющих машин. Разница в температуре на таких участках может достигать 35…45 С, что приводит к получению разных эксплуатационных показателей асфальтобетона покрытия и является причиной образования дефектов в процессе эксплуатации покрытия в виде разрушения отдельных участков покрытия. Для устранения таких явлений зарубежные фирмы при строительстве дорог с асфальтобетонными покрытиями применяют перегрузчики горячей асфальтобетонной смеси, которые обеспечивают равномерное распределение температуры по всему объему горячей смеси. Кроме того, эти машины обеспечивают равномерную загрузку бункера асфальтоукладчика, что предотвращает удары и толчки асфальтоукладчика при их загрузке автосамосвалами. Применение такой технологии в устройстве асфальтобетонных покрытий способствует повышению качества работ и работоспособности покрытия.
Из проведенного анализа технологических схем уплотнения покрытий из горячих асфальтобетонных смесей следует, что в зависимости от конкретных условий строительства выбор механизированного звена машин может быть разным. Для каждого типа катка установлены определенные границы деформативного состояния слоя асфальтобетона, зависящие от температурных границ типа смеси с учетом марки битума, в которых достигается наибольший эффект уплотнения. При укладке крупнозернистых смесей типа А, Б и работе асфальтоукладчика с активными уплотняющими рабочими органами звено уплотняющих машин может назначаться из среднего и тяжелого катков, а также катков на пневматических шинах при совместной работе вибрационных катков (при соответствующих их параметрах). При строительстве покрытий из смесей типа В, Г и Д в звено уплотняющих машин необходимо вводить легкий каток. Применение в технологических звеньях укатки вибрационных катков, в зависимости от их параметров, позволяет осуществлять замену легких и средних катков.
АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УПЛОТНЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
ИЗ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Устройство дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей ведется механизированным звеном машин, состоящим из асфальтоукладчика и уплотняющих машин, параметры которых зависят от заданной производительности, условий производства работ и применяемого материала. С учетом непрерывности строительства дорожных покрытий из горячих смесей эффективность работы комплекта машин зависит от результатов совместной работы, при которой каждая машина (асфальтоукладчик–каток) выполняет свои функции в заданных температурных интервалах и создает условия для работы других машин.
Продолжительность выполнения отдельных операций (укладка и уплотнение слоя смеси определенным типом катка) зависит от конкретных условий строительства и применяемого материала. Асфальтобетонная смесь относится к дорожно-строительному материалу, свойства которого зависят от его температуры. Установлено, что достичь требуемых эксплуатационных показателей покрытия при его устройстве можно при условии, что температура поставляемой горячей смеси и работа механизированного звена машин осуществляется в температурных границах, зависящих от смесей.
Качество работ по устройству покрытий из горячих асфальтобетонных смесей зависит от температурных и технологических режимов укладки и уплотнения смеси, к которым относятся рабочие скорости машин, число проходов катка по одному следу и соответствие параметров машин свойствам применяемого материала. Для обеспечения заданного числа проходов катков по одной полосе укатки с соответствующими скоростями необходимо время, в течение которого асфальтобетонная смесь находится в определенном температурном интервале. Поэтому параметры машин должны быть взаимоувязаны между собой как по продолжительности выполнения операций, так и температурным режимам укладки и уплотнения горячих смесей.
Анализ рекомендаций по выбору уплотняющих машин при строительстве асфальтобетонных покрытий показал, что существует несколько методов разработки технологических схем уплотнения. Согласно существующим рекомендациям в основу выбора параметров катков положены температурные интервалы смеси с учетом типа смеси [4, 8, 26, 27, 48, 56]. Рекомендуемый температурный интервал укладки смесей составляет 20 С независимо от типа смеси. Для начальной стадии уплотнения при работе легкого катка температурный интервал начала и окончания процесса уплотнения составляет 20 С, за исключением смеси типа В (25 С). Промежуточный этап или основной, на котором происходит формирование микроструктурных связей асфальтобетона, в зависимости от типа смеси составляет 15…25 С. Для смесей типа А и смесей с содержанием щебня свыше 60 % за счет повышенной жесткости температурный интервал составляет 25…30 С. На заключительной стадии уплотнения покрытия температурный интервал работы катка составляет 15…20 С.
Выбор параметров уплотняющих машин по температурному интервалу не учитывает полностью прочностные характеристики асфальтобетонных смесей, зависящие не только от температуры смеси, но и технологических факторов. Существующие методики выбора параметров уплотняющих машин не учитывают неравномерности времени уплотнения на захватке катков разного типа (легкий, средний, тяжелый). Обеспечение непрерывности производства работ возможно при одинаковой длине захватки укладки и уплотнения смеси, одном и том же времени работы на них машин с одинаковыми скоростными режимами или использовании разных скоростных режимов при разном времени работы уплотняющих машин в заданных температурных интервалах смеси. Поэтому для координирования режимов работы механизированного звена машин по устройству покрытий при заданных температурных интервалах необходимо знать допустимое время работы каждой машины с учетом свойств смеси, условий строительства и применяемых машин.
В зависимости от параметров асфальтоукладчика и режимов его работы, а также температуры укладываемой смеси коэффициент предварительного уплотнения (Kпу), достигаемый в процессе укладки и уплотнения смеси рабочими органами машины, колеблется в широких пределах, что влияет на выбор типа и параметры применяемых катков, а следовательно, и на технологию производства работ по устройству покрытия. На основании экспериментальных исследований В.Б.Пермяковым получены численные значения коэффициента уплотнения для разных этапов уплотнения с учетом температуры и типа смеси, а также соответствующие им контактные напряжения под вальцом катка, что позволяет осуществлять выбор параметров уплотняющих машин по силовому фактору при соответствующих температурах смеси [55]. Согласно рекомендуемым температурам и соответствующим им коэффициентам уплотнения разница в температурных интервалах работы катков в зависимости от типа смеси (А, В) составляет на начальном этапе (легкий каток) 20…15 С , на промежуточном этапе 30…35 С и заключительном 35…15 С.
Следует заметить, что рекомендуемые температурные интервалы для типов смесей А, В не учитывают марки вяжущего, которые имеют разные температурные границы эффективного уплотнения для одного и того же типа смеси. Для обеспечения непрерывности работы механизированного звена машин необходимо согласовывать скоростные режимы асфальтоукладчика и катков, что возможно только с учетом времени их работы в рекомендуемых температурных интервалах смеси.
Производительность комплекта машин при строительстве покрытий из горячих асфальтобетонных смесей определяется производительностью асфальтоукладчика и для обеспечения непрерывности производства работ принимается равенство длины захваток при распределении смеси и уплотнении катком определенного типа при условии обеспечения заданного числа проходов катка по одному следу в ограниченных рамках времени, определяемых температурными режимами смеси [68]. Такой подход к разработке технологических схем строительства покрытий позволяет обеспечить непрерывность устройства покрытия при условии определения времени работы асфальтоукладчика и катка в заданных температурных интервалах. В настоящий момент рекомендуемое время работы асфальтоукладчика (1/6 от времени остывания слоя смеси при работе за укладчиком легкого, среднего и тяжелого катков и 1/4 при работе среднего и тяжелого катков) требует уточнения, поскольку интенсивность охлаждения слоя смеси при укладке и уплотнении протекают по законам нестационарных теплопередач и зависят от различных факторов. Представленными ранее исследованиями показано, что продолжительность укладки смесей и их уплотнения зависит от свойств смеси, применяемого оборудования, производственных и погодных условий и может значительно отличаться между собою, что необходимо учитывать при разработке технологии устройства покрытия.
Уплотняющая способность катка оценивается конструктивными параметрами машины и зависит от силового воздействия вальцов на уплотняемый материал. Однако рекомендуемый динамический показатель силового воздействия вальца (при вибрации) требует уточнения. Установлено, что при относительной возмущающей силе, равной единице (Р/G, где Р – вынуждающая сила вибратора вальца, кН; G – весовая нагрузка вальца, кН), уплотняющая способность вибрационного катка выше, чем статического. Из принимаемого соотношения следует, что при Р/G = 1 уплотняющая способность статического и вибрационного катков одинакова, что не подтверждается исследованиями и практикой применения вибрационных катков [4] .
Поэтому можно сделать следующие выводы:
существующие методики разработки технологических схем для устройства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей не учитывают полностью факторы, влияющие на достижение эксплуатационных параметров покрытия и эффективность применяемых машин;
с учетом непрерывности устройства покрытия из горячих асфальтобетонных смесей каждая машина механизированного звена должна обеспечивать требуемые показатели работы на захватке за определенное время в соответствующих температурных интервалах, зависящих от производственных, метеорологических условий и параметров применяемых машин;
применяемые методы разработки технологических процессов строительства дорожных покрытий требуют уточнения.
МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
ИЗ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Строительство дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей ведется механизированным звеном машин, состоящим из асфальтоукладчика и уплотняющих машин, параметры которых зависят от заданного темпа строительства, условий производства работ и свойств применяемого материала. С учетом непрерывности строительства дорожных покрытий из горячих смесей эффективность работы машин зависит от результатов совместной работы, при которой каждая машина (асфальтоукладчик, каток) выполняет свои функции в заданных температурных интервалах и создает фронт работы для других машин.
Продолжительность выполнения отдельных операций (укладка смеси, уплотнение слоя определенным типом катка) зависит от конкретных условий строительства и свойств применяемого материала. Достичь требуемых показателей качества строительства покрытия можно при условии, что температура доставляемой смеси и работа механизированного звена машин будут осуществляться в определенных температурных интервалах, зависящих от свойств материала при соответствующих параметрах машин.
Установлено, что процесс строительства дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей подчиняется общим законам нестационарных теплопередач. Согласно этим законам, интенсивность охлаждения слоя горячей смеси зависит от рассматриваемого этапа устройства покрытия и конкретных производственных условий, что влияет на время нахождения слоя в заданном температурном интервале. Результаты работы каждой машины по устройству покрытия из горячих асфальтобетонных смесей зависят от температурных и технологических режимов укладки и уплотнения слоя, к которым относятся рабочие скорости передвижения машин, число проходов катков по одному следу и соответствие параметров машин свойствам материала. Обеспечить требуемое число проходов с соответствующими скоростями необходимо за время, в течение которого асфальтобетонная смесь находится в заданном температурном интервале. Поэтому параметры машин, входящих в комплект оборудования для строительства дорожных покрытий из горячих смесей, должны быть взаимоувязаны между собой как по продолжительности выполнения операций, так и температурным режимам.
Температура материала, доставляемого к месту производства работ, зависит от свойств смеси, температуры при загрузке, дальности перемещения и скорости движения транспортных средств, температуры воздуха и использования защитных устройств от охлаждения смеси при транспортировке смеси. Температура смеси влияет как на величину коэффициента уплотнения, так и прочность асфальтобетона.
Установлено, что температура смеси на момент доставки к месту производства работ может быть определена по формуле [25]:
tр = tвых – tв / emτ + tв , (6.1) где tвых – температура смеси при загрузке в транспорт, °С; tв – температура воздуха, °С; τ – время доставки, ч; е – основание натурального логарифма; m – скорость охлаждения, 1/ч, которая может быть определена по формуле:
m = 2α / γch, (6.2)
где α – коэффициент теплоотдачи смеси, Вт /( м°С); c – теплоемкость смеси, Дж / (кг°С); γ –
объемная масса смеси, кг/м3; h – толщина слоя смеси, м.
В практике строительства дорожных покрытий существует мнение, что горячие асфальтобетонные смеси можно уплотнять при пониженных температурах смеси при наличии тяжелых катков. Это приводит к снижению эффективности работы уплотняющих машин и низкому качеству покрытий. Исследованиями В.Б. Пермякова установлено, что при одном и
том же коэффициенте уплотнения (0,995…0,996) прочность образцов на сжатие при температуре 50 ºС ( R50 ) уменьшается с понижением температуры, при которой они формовались. Наиболее существенное снижение прочности образцов наблюдается для смесей с высоким содержанием щебня, типа А (31,1 %). Для смесей типа В снижение прочности образцов со-
ставляет 12,2 % [55].
Температура смеси при отгрузке потребителю зависит от марки битума и регламентирована ГОСТ 9128–97. Температура укладки смеси регламентируется СНиП 3.06.03–85, но указания носят общий характер. Согласно рекомендациям, температура укладки смеси зависит от марки битума (табл. 6.1) [16]. Продолжительность транспортировки асфальтобетонных смесей устанавливается из условия обеспечения минимально допустимой температуры при укладке. Анализ температуры смеси при отгрузке и укладке показывает, что в процессе транспортировки смеси тепловые потери должны быть сведены к минимуму, что возможно только при использовании различных защитных устройств. При движении транспортных средств температура слоев смеси, расположенной у боковой поверхности кузова и верхней части транспортируемой смеси, за счет конвективной теплоотдачи снижается. Это способствует образованию некоторых объемов смеси с более высокой вязкостью, что приводит к укладке смесей с разными температурами и образованию участков на покрытии с пониженными коэффициентами уплотнения и прочностными характеристиками. Для обеспечения однородности смеси загрузку автотранспорта смесью необходимо производить в несколько приемов. При заполнении емкости кузова транспортной машины с одной стоянки крупный заполнитель скатывается по боковой поверхности образующей конуса, что способствует расслоению смеси. При загрузке такой смесью бункера асфальтоукладчика образуются участки с неоднородной структурой, снижающие качество устройства покрытия.
Страницы 1 2