Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05.




Скачать 244.04 Kb.
НазваниеСибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05.
Дата конвертации25.04.2013
Размер244.04 Kb.
ТипАвтореферат


На правах рукописи


Юлия Михайловна Сибирякова


РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД


(05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов,

аэродромов, мостов и транспортных тоннелей)


А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


МОСКВА – 2008

Работа выполнена на кафедре «Строительство и эксплуатация дорог» Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета).


Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Яковлев Юрий Михайлович


Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор

Руденский Андрей Владимирович,

зав. сектором асфальтобетонных работ

ГУП «НИИМосстрой»

– кандидат технических наук

Мелик-Багдасаров Михаил Саркисович,

ген. директор ЗАО «Асфальттехмаш»


Ведущая организация: – ОАО «Дорожный научно-

исследовательский институт

СоюздорНИИ»


Защита диссертации состоится «19» июня 2008 г. в 10.00 ч. на заседании Диссертационного совета Д 212.126.02 ВАК РФ при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу:

125319, г. Москва, А-319, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42.

Телефон для справок: (495) 155-93-24.

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).


Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Копию отзыва просим прислать по e-mail: uchsovet@madi.ru.


Автореферат разослан «19» мая 2008 г.


Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор Н.В. Борисюк

Актуальность темы.

В настоящее время обозначилась тенденция к применению целого ряда асфальтобетонов, способных эффективно работать при современных нагрузках: щебеночно-мастичные асфальтобетоны, асфальтобетоны на битумнорезиновом вяжущем; асфальтобетоны на полимербитумном вяжущем типа ДСТ; асфальтобетоны с применением серы, и другие.

Низкие сроки службы традиционных видов асфальтобетона и значительные объемы применения новых видов асфальтобетонов подчеркивают актуальность решения задач по определению значений их параметров для расчета нежестких дорожных одежд с учетом современных эксплуатационных условий.

Вопросами определения свойств асфальтобетонов, позволяющих характеризовать поведение асфальтобетонных покрытий в процессе эксплуатации, занимались многие советские и российские ученые: А.М. Богуславский, О.Т. Батраков, Л.Б. Гезенцвей, Н.В. Горелышев, В.Д. Казарновский, Т.Н. Калашникова, Б.А. Козловский, В.Н. Кононов, В.П. Матуа, М.С. Мелик-Багдасаров, Б.С. Радовский, А.В. Руденский, И.А. Рыбьев, Pell и др. По результатам их работ обоснованы расчетные значения модулей упругости и прочностей на растяжение при изгибе некоторых асфальтобетонов, используемые в настоящее время в нормативных документах по расчету нежестких дорожных одежд.

Результаты проведенного в данной работе исследования позволят повысить эффективность строительства асфальтобетонных покрытий и приведут к более экономичному использованию материальных ресурсов, также результаты могут быть применены в процессе контроля качества как приготавливаемых асфальтобетонных смесей, так и уложенных асфальтобетонных слоев.

Целью диссертации является разработка методики испытания и определение расчетных параметров ранее не исследованных по этим показателям видов асфальтобетона под воздействием многократных кратковременных нагрузок.

Задачами исследования являются:

  • Обосновать эффективное оборудование для испытания асфальтобетонов под воздействием многократных кратковременных нагрузок для определения расчетных параметров (модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе) асфальтобетонных слоев дорожной одежды;

  • Установить на основе теоретических и экспериментальных исследований основные положения методики испытания. Разработать методику проведения испытаний асфальтобетонов под воздействием многократных кратковременных нагрузок и провести испытания и анализ полученных результатов;

  • Разработать методику обработки результатов и назначения численных значений расчетных параметров, позволяющую прогнозировать изменение расчетных параметров в зависимости от заданного количества циклов нагружений;

  • Предложить численные значения расчетных параметров асфальтобетонов различных видов;

  • Разработать практические рекомендации по применению полученных значений расчетных параметров асфальтобетонов различных видов и обосновать экономическую эффективность использования предлагаемых методики испытаний и результатов исследования.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

  • Разработана методика испытания асфальтобетонных образцов под воздействием многократных кратковременных нагрузок обосновывающая рекомендуемый режим нагружения;

  • Разработана и теоретически обоснована методика обработки результатов испытания, позволяющая прогнозировать изменение расчетных параметров асфальтобетона в зависимости от числа приложенных нагрузок, что позволило получить необходимые значения с учетом обеспечения требуемого срока службы нежестких дорожных одежд;

  • Установлена возможность и целесообразность определения усталостных, деформативных и прочностных характеристик асфальтобетонов для конкретных составов и необходимость внедрения практики их учета в процессе проектирования нежестких дорожных одежд автомобильных дорог.

Практическая ценность исследования заключается в определении расчетных значений (модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе) асфальтобетонов различных видов, не нашедших отражения в нормативной и методической литературе по расчету нежестких дорожных одежд на прочность. Результаты исследования позволяют внедрить в практику проектирования дорожных асфальтобетонных покрытий конкретные значения расчетных параметров асфальтобетонов, а также применять разработанную методику испытаний для контроля качества при строительстве и ремонте асфальтобетонных покрытий.

Реализация результатов исследования осуществлена путем внедрения в практику проектирования разработанной методики испытания асфальтобетонных образцов под воздействием многократных кратковременных нагрузок и назначения расчетных параметров асфальтобетонов для определения толщин слоев дорожной одежды.

Результаты исследований использованы ОАО «Дорожный научно-исследовательский институт СоюздорНИИ» при разработке новой редакции ОДМ «Проектирование нежестких дорожных одежд» (взамен ОДН 218.046-01). В проект нормативного документа включены полученные значения кратковременного модуля упругости асфальтобетона различных составов при расчете конструкции по допускаемому прогибу.

Кроме того, результаты исследований были практически применены при разработке проектов на капитальный ремонт территориальных автомобильных дорог и улиц Московской области.

Апробация работы осуществлялась докладами и обсуждениями ее основных положений на 63, 64 и 65 научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ в 2005, 2006 и 2007 гг.

Структура и объем работы.

Диссертация содержит 160 стр., включает введение, 4 главы, общие выводы, 39 рисунков, 42 таблицы, список использованной литературы, включающий 111 наименований, 2 приложений.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

  • обоснование рекомендуемого режима нагружения асфальтобетонных образцов под воздействием многократных кратковременных нагрузок;

  • методика испытания асфальтобетонных образцов под воздействием многократных кратковременных нагрузок;

  • методика обработки результатов и назначения расчетных параметров в зависимости от заданного числа циклов нагружений для конструирования нежестких дорожных одежд;

  • экспериментально полученные значения расчетных параметров (модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе) при нескольких температурных режимах различных видов асфальтобетона (таких, как плотный асфальтобетон типа Б на БНД 60/90; плотный асфальтобетон типа Б на БНД 60/90 с отсевами дробления; плотный асфальтобетон типа Б на полимер-битумном вяжущем; плотный асфальтобетон типа Б на резино-битумном вяжущем; щебеночно-мастичный асфальтобетон ЩМА-10 на БНД 60/90; плотный асфальтобетон типа Б на БНД 60/90 с применением 30% серы);

  • практические рекомендации по применению полученных значений расчетных параметров асфальтобетонов различных видов.


ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов.


В первой главе проведен анализ способов испытания асфальтобетонных образцов на изгиб под воздействием кратковременных нагрузок и определения параметров для расчета покрытий нежестких дорожных одежд.

Так как расчет на прочность покрытий нежестких дорожных одежд необходимо вести с учетом реальных свойств асфальтобетонов и поведения их в конструкции, испытания асфальтобетонных образцов с целью определения параметров для расчета ведутся при многократном воздействии кратковременных нагрузок с имитацией современных условий эксплуатации автомобильных дорог.

Изучение влияния повторных нагрузок на прочность дорожных одежд и исследование свойств различных видов асфальтобетона проводилось многими учеными: В.И. Барздо, О.Т. Батраковым, А.К. Бируля, Н.Н. Ивановым, С.К. Илиополовым, В.Д. Казарновским, Т.Н. Калашниковой, Б.А. Козловским, В.Н. Кононовым, М.Б. Корсунский, А.М. Кривисским, В.П. Матуа, М.С. Мелик-Багдасаровым, Б.С. Радовским, А.В. Руденским, А.О. Саллем, И.М. Щербаковым, Ю.М. Яковлевым и др.

Рассматривается развитие методов расчета дорожных одежд на прочность, анализируется используемый в настоящее время метод расчета. В результате проведенного обзора сделан вывод, что применительно к конструкции дорожной одежды с асфальтобетонными слоями, проектирование включает расчет в целом по допускаемому прогибу и расчет на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Для экспериментального определения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе материалов, содержащих органическое вяжущее, в нашей стране более 40 лет назад были разработаны и впоследствии успешно применялись механический рычажный пресс конструкции НИИМосстроя, маятниковый прибор Госдорнии и электромагнитный пульсатор Ленфилиала Союздорнии. Приведены краткие описания данных приборов, проанализированы принципы их действия и режимы испытания асфальтобетонных образцов-балочек под воздействием кратковременных нагрузок.

С помощью указанных установок для испытания асфальтобетонных образцов были получены и использованы в нормативной литературе расчетные параметры для высокоплотного, плотного, пористого и высокопористого асфальтобетонов с ранжированием по маркам вяжущего. Однако в действующей нормативной литературе по проектированию нежестких дорожных одежд на прочность отсутствуют расчетные значения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе некоторых видов асфальтобетонов, получивших в современных условиях широкое распространение: щебеночно-мастичный асфальтобетон, асфальтобетоны на битумно-резиновом вяжущем, на полимермодифицированном вяжущем и др.

В целях исследования ранее не изученных видов асфальтобетонов и исследования характера изменения расчетных параметров асфальтобетонных покрытий в процессе эксплуатации, необходимо разработать методику испытания асфальтобетонов, имитирующую современные условия работы дорожных покрытий. ГУП МО «Лабораторно-исследовательский центр» был приобретен универсальный аппарат для испытаний асфальтобетона на усталость Universal Technical Machine (UTM) 021.

Аппарат представляет собой систему с пневматическим сервоуправлением, где воздействие на образец передается с помощью воздуха под большим давлением. Система, задействованная при испытании, состоит из: установки (рис. 1), которая осуществляет непосредственный контакт с образцом; пневматической системы, в которой происходит управление давлением воздуха; интегрированной системы сбора данных и управления, управляющей процессом испытания и преобразующей полученные от установки сигналы в цифровую; персонального компьютера, позволяющего обработать полученные данные и вывести их на экран.



Рисунок 1. Схема установки для испытаний асфальтобетона на усталость UTM 021.

1 – рама, рассчитанная на установку образца из асфальтобетона в виде балочки; 2 – управляемые сервомотором шаровых винтов (зажимов) для закрепления образца по вертикали; 3 – органы управления аппаратом; 4 – нагрузочная ячейка, используемая для измерения силы, действующей на образец; 5 – датчик сигнала действующей на образец силы, расположенный в основании нагрузочной ячейки; 6 – алюминиевая пластина, опирающейся на образец в двух точках, и имитирующая упругое основание; 7 – датчик линейного изменяющегося перемещения, используемый для фиксирования прогибов асфальтобетонного образца; 8 – асфальтобетонного образец в виде балочки, имеющий в среднем размеры 400мм×63,5мм×50мм.


Дальнейшие исследования направлены на углубленный анализ работы асфальтобетонных слоев покрытия в современных условиях эксплуатации с помощью автоматизированного аппарата для испытаний асфальтобетона на усталость UTM 021, позволяющего испытывать асфальтобетонные образцы на изгиб под воздействием кратковременных нагрузок в широком диапазоне значений нагрузочных параметров


Во второй главе обоснованы значения следующих нагрузочных параметров для испытания асфальтобетонных образцов на изгиб под воздействием многократных нагрузок: максимальное растягивающее напряжение, максимальная продольная относительная деформация, длительность действия нагрузки, период «отдыха» между нагружениями, длительность цикла нагружения, количество циклов нагружения.

Для сопоставления требуемых для испытания значений нагрузочных параметров и значений параметров воздействия движения автомобильного транспорта по дороге с асфальтобетонным покрытием, было разработано несколько расчетных моделей, позволивших определить значения нагрузочных параметров для испытания в зависимости от категории автомобильной дороги.

Для определения нагрузочного значения максимального растягивающего напряжения (σmax) разработаны две расчетные модели: расчетная модель растягивающего напряжения, создаваемого в растянутой зоне асфальтобетонного покрытия при движении автомобильного транспорта и расчетная модель σmax, создаваемого в асфальтобетонном образце в процессе испытания многократным изгибом.

Значение максимального растягивающего напряжения получено в результате сопоставления расчетных моделей и применения к модели нагружения теории Бернулли-Эйлера, основным положением которой является предположение о том, что нормальные напряжения при изгибе распределяются по линейному закону в плоскости поперечного сечения.

Для определения нагрузочного значения максимальной продольной относительной деформации рассмотрен радиус кривизны чаши прогиба, учитывающий значение прогиба покрытия. Для сопоставления требуемого для испытания значения радиуса кривизны чаши прогиба и значения радиуса кривизны чаши прогиба, создаваемого при движении колеса по автомобильной дороге с асфальтобетонным покрытием, были разработаны две расчетные модели: расчетная модель радиуса кривизны чаши прогиба, возникающего в условиях движения автомобильного транспорта на покрытии, и расчетная модель радиуса кривизны чаши прогиба, образующегося в асфальтобетонном образце в процессе испытания.

Радиус кривизны чаши прогиба рассчитан с помощью формулы, предложенной В.И. Барздо и использованной В.А. Лейваком:

R = L2 / 8·δ (1)

где: L – расстояние между двумя точками, в пределах которого искривленная поверхность учитывается как цилиндрическая; δ – упругий прогиб покрытия в пределах рассматриваемого участка.

На основе рассчитанных радиусов кривизны чаши прогиба с использованием экспериментальных данных ГУП МО «Лабораторно-исследовательский центр» и метода расчета, предложенного В.И. Барздо, были получены расчетные значения максимальной относительной продольной деформации в зависимости от категории автомобильной дороги.

Пользуясь данными М.Б. Корсунского, Б.С. Радовского и Ю.М. Яковлева определено значение длительности действия нагрузки для испытания асфальтобетонных образцов на усталость в зависимости от категории автомобильной дороги. Длительность непосредственного воздействия tн движущегося автомобиля на поверхность дорожной одежды в каждой данной точке зависит от скорости движения и длины чаши прогиба автомобиля по направлению движения. Для определения tн в пределах длины чаши прогиба покрытия была использована следующая зависимость:

tн = lд.пр. / vср, (2)

где: lд.пр. – длина участка дороги, на котором вследствие проезда колеса автомобиля действует чаша прогиба покрытия (рис. 2); vср – средняя скорость транспортного потока, которую можно определить по методике А.П. Васильева, используя зависимость (3).

vср = vp·Kpcэ – t·vvф – α·β·Nч (3)

где: vp – расчетная скорость движения автомобиля; Kpcэ – значение эксплуатационного коэффициента обеспеченности расчетной скорости на рассматриваемом участке дороги; tн – гарантийный коэффициент доверительной вероятности при 85%-ной обеспеченности; vvф – среднее квадратичное отклонение скорости свободного транспортного потока; α – коэффициент влияния интенсивности движения; β – доля грузовых автомобилей и автобусов, движущихся по полосе; Nч – часовая интенсивность движения,



Рис. 2. Длина участка дороги, на котором действует чаша прогиба прогиба.

Период «отдыха» между нагружениями определен исходя из максимальной пропускной способности, средней скорости потока, определенной по методике А.П. Васильева и схемы движения транспортного потока по автомобильной дороге (рис 3).



Рис. 3. Движение транспортного потока по автомобильной дороге (lд.пр – длина чаши прогиба).

Схема движения транспортного потока по автомобильной дороге выбрана на основании результатов исследований многих отечественных и зарубежных ученых, обосновавших целесообразность учета влияния нагрузки от автотранспортных средств с более чем двумя равнонагруженными равноудаленными осями.

Количество циклов нагружения в зависимости от категории автомобильной дороги определено расчетом в соответствии с ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» исходя из срока службы асфальтобетонного покрытия.

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к поверхности за срок службы определяется по формуле:

ΣNp = 0,7 · Np · [Kc / q(Tсл -1)] · Tрдг · kn (4)

Где: Np – приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сут; Tрдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции; kn – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого; Kс – коэффициент суммирования.

Kс = qТсл – 1 / (q – 1) (5)

Где: Тсл – расчетный срок службы покрытия по данным исследований В.К. Апестина; q – показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

При полученном расчетном количестве циклов испытание одного образца будет производиться более 2-х суток. В целях ускорения процесса для получения большего количества результатов, а также на основании опыта ранее проведенных испытаний, показавших, что основные потери прочности образца происходят в течение 20 – 25 тысяч циклов, принято решение испытывать каждый образец 25000 циклов. Поэтому, следующей после назначения режима испытания асфальтобетонных образцов важнейшей задачей исследования стала разработка методики прогнозирования изменения модуля упругости и растягивающего напряжения при изгибе в зависимости от количества циклов нагружения.

Значения установочных параметров нагружения для автомобильных дорог I, II и III категорий приведены в таблице 1.

Таблица 1

Установочный параметр нагружения

Рекомендуемое значение нагрузочных параметров для автомобильных дорог

I категории

II категории

III категории

Максимальное растягивающее напряжение

0,38 МПа

0,56 МПа

0,70 МПа

Максимальная относительная продольная деформация

7,8·10-5 мм/мм

11,5·10-5 мм/мм

14·10-5 мм/мм

Длительность действия нагрузки

0,1 с

0,1 с

0,16 с

Период «отдыха» между нагружениями

0,9 с

0,9 с

1,3 с

Длительность цикла нагружения

1,0 с

1,0 с

1,46 с

Количество циклов нагружения

25000

25000

20000

Коэффициент Пуассона

0,25

0,25

0,25


В главе приведен теоретический обзор исследований, направленных на изучение изменения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе в зависимости от количества циклов нагружения.

На основании исследований многих отечественных и зарубежных ученых, а также результатов экспериментальных испытаний, проведенных автором ранее, была разработана методика прогнозирования изменения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе асфальтобетона при различном числе приложенных нагрузок на основе математического описания кривой, полученной в результате усталостных испытаний асфальтобетонных образцов-балочек.

Пример математического описания кривой, полученной в результате усталостных испытаний, приведен на рисунке 4.



Рис. 4. Математическое описание кривой, полученной на основании результатов испытания.

Анализ кривой показывает, что уравнение, описывающее кривую, соответствует зависимости:

Ек = Енач – b · ln N (6)

Где: Ек – модуль упругости при заданном числе нагружений; Енач – начальный модуль упругости, полученный в результате испытания; b – эмпирический коэффициент; N – количество циклов нагружения.

Полученная кривая называется трендовой и характеризует тенденцию развития процесса во времени, что позволяет прогнозировать изменение процесса на краткосрочный и долгосрочный периоды.

Прогнозирование прочности на растяжение при изгибе основывается на следующей зависимости:

Rк = Rнач – m · lg N (7)

где: R – прочность на растяжение при изгибе асфальтобетонного образца при заданном числе нагружений; R1 – начальная прочность на растяжение при изгибе асфальтобетонного образца; m – эмпирический коэффициент; N – количество циклов нагружения.

Третья глава диссертации посвящена экспериментальному определению расчетных параметров (модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе) асфальтобетонов различных видов.

Перед испытаниями для каждого исследуемого вида асфальтобетона был произведен подбор состава асфальтобетонной смеси со всеми необходимыми испытаниями в соответствии с принятыми государственными стандартами.

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 20ºС.

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 10ºС и прочности на растяжение при изгибе при 10ºС, 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.

2. На основе полученных экспериментальных данных и разработанной математической модели описания кривой испытания определены рекомендуемые для расчета нежестких дорожных одежд значения модуля упругости и прочности на растяжение при изгибе для различных видов асфальтобетона при трех различных температурных режимах.

3. Анализ полученных результатов показал, что модуль упругости является индивидуальной характеристикой для каждого состава асфальтобетона и зависит от соотношения и свойств применяемых материалов, как вяжущих, так и минеральной части.

4. Анализ полученных значений расчетных параметров показал, что из всех испытанных материалов наибольшее значение модуля упругости получено в результате испытаний асфальтобетона типа Б с применением отсевов дробления и асфальтобетона типа Б с применением серы, что характеризует и достаточно высокие прочностные свойства. Однако наибольшая усталостная прочность получена в результате испытания щебеночно-мастичного асфальтобетона, так как совокупная степень снижения расчетных параметров у ЩМА минимальна.

5. Разработанная методика испытаний и обработки результатов, а также полученные значения расчетных параметров могут быть применены в процессе контроля качества, как приготавливаемых асфальтобетонных смесей, так и уложенных асфальтобетонных слоев. В результате может быть достигнут экономический эффект в размере до 10% от стоимости устройства слоев основания.

6. Задачей дальнейших исследований следует считать определение зависимости прочностных и деформативных характеристик асфальтобетона при воздействии многократных кратковременных нагрузок от конкретных составов, а также разработку практических рекомендаций по учету такой практики в процессе проектирования нежестких дорожных одежд автомобильных дорог.


Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

  1. Сибирякова Ю.М. Установка для испытания образцов асфальтобетона многократно повторяющейся нагрузкой // Развитие методов и технологий строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Сб. научных трудов – Москва: МАДИ, 2005, с. 127-134;

  2. Яковлев Ю.М., Сибирякова Ю.М. Определение модулей упругости различных асфальтобетонов при повторных кратковременных нагрузках // Строительство и эксплуатация дорог: научные исследования и их практическое применение. Сб. научных трудов – Москва: МАДИ, 2006, с. 60-66;

  3. Сибирякова Ю.М. Современное оборудование для испытания асфальтобетона // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2006 – №3. с. 42-43;

  4. Яковлев Ю.М., Сибирякова Ю.М. Экспериментальное определение модулей упругости различных асфальтобетонов под воздействием многократной нагрузки // Дороги России XXI века. – 2006 – №3. с. 44-45;

  5. Сибирякова Ю.М. Экспериментальное исследование некоторых асфальтобетонов под многократной нагрузкой // Транспортное строительство. – 2007 – №4. с. 50-54.



Для заметок


Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconРуководство по строительству дорожных асфальтобетонных покрытий разработано в развитие гост 9128-76 «Смеси асфальтобетонные, аэродромные и асфальтобетон.
Описаны современные конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями, методы испытаний асфальтобетонов, принципы проектирования...

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconМетодические рекомендации по автоматизации расчетов дорожных одежд нежесткого типа
Эвм. Алгоритм предназначен для расчета перегонных участков автомобильных дорог на прочность при кратковременном воздействии подвижных...

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconСовершенствование методики расчёта при проектировании нежёстких дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями (05.
Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconРазработка теории вибрационного разрушения нежестких дорожных одежд и путей повышения их долговечности
Специальность 05. 23. 11 – Проектирование и строительство автомобильных дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных...

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconМетодические рекомендации по применению полимер-цемент-грунтовых смесей для опытного строительства дорожных одежд (с пояснительной запиской)
...

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconИндивидуальный подход к каждому клиенту
Предварительно напряженные железобетонные плиты предназначены для устройства покрытий дорожных одежд автомобильных дорог

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconКанд техн наук Расчёт нежёстких дорожных одежд со слоями из слабосвязных материалов
Все права защищены Законом Об Авторском праве и смежных правах в ред. Федеральных законов от 19. 07. 1995 n 110-фз, от 20. 07. 2004...

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconРеферат «Методы повышения сцепных качеств дорожных покрытий»
Сцепные качества дорожных покрытий меняются в течение эксплуатации автомобильных дорог, поэтому наряду с обеспечением шероховатости...

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. icon«Строительство асфальтобетонных покрытий»
Тема весьма актуальна, потому что асфальтобетон – подавляюще распространённый тип покрытий на современных автомобильных дорогах....

Сибирякова расчетные параметры асфальтобетонных покрытий для проектирования нежестких дорожных одежд (05. iconII. основные термины и определения
Объемы работ по ремонту автодорог, подлежащих ремонту в целом по их сети, определяются на основании результатов технического обследования...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница