Файл: Анализ применения различных конструкций дорожных одежд при капитальном ремонте автомобильной дороги. Магистерская диссертация.docx
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 357
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА 1. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ
1.2 Конструирование дорожных одежд
1.3 Основные виды деформаций и разрушений
1.4 Капитальный ремонт дорожных одежд
2.1 Анализ и оценки состояния дорожного покрытия
ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО КАПИТАЛЬНОМУ РЕМОНТУ
, укрепляемой битумной эмульсией, методом холодной регенерации при капитальном ремонте дороги с шириной проезжей части 7 м. Ремонтируемый участок дороги характеризуется следующими дефектами: ямочностью, выбоинами, келейностью и другими дефектами асфальтобетонного покрытия. Общая толщина регенерируемого слоя дорожной одежды 15 см, с добавлением битумной эмульсии 10 см (рис. 5).
Рис. 5 Конструкция дорожной одежды
В качестве ведущего механизма принят ресайклер RACO 550 с рабочей скоростью регенерированиядо 10м/мин. Состав отряда вспомогательных механизмов включает: каткиHD-85. и HD-90, универсальную машину ЭД-405для подвоза воды, гудронатор ДС-142, автогрейдер ДЗ-122.
Ресайклер RACO 550предназначен для дробления, измельчения материалов конструкционных слоев существующей дорожной одежды, приготовления и равномерного введения в смесь битумной эмульсии, перемешивания всех компонентов укрепленных смесей.
После начала работы ресайклера за ним с интервалом4-5м по регенерируемой полосе (между колес ресайклера) с такой же скоростью движется вибрационный катокHD-90 для прикатки разрыхлительной смеси. Одновременно каток подготавливает сфрезерованный слой под профилирование автогрейдером ДЗ-122.Эта технологическая операция осуществляется за два прохода катка по одному следу.
Рис. 6. СхемаработыресайклераRACO-550
При ширине дороги 7 м ресайклер совершает три проходки. Длина сменной захватки составит 400 м. (Длину захватки применяем исходя из технической документации на ресайклер)
По завершении регенерации на одном участке ресайклер передвигается на следующий. Прикатанная поверхность основания профилируется автогрейдером ДЗ-122, оснащенным автоматической системой слежения за вертикальными отметками. Профилирование проходов завершается после проходов автогрейдера при рабочем ходе в одном направлении.
К работе допускаются лица не моложе18лет, прошедшие предварительный медицинский осмотр, обученные по соответствующей программе, сдавшие экзамены квалификационной комиссии и получившие удостоверения.
При работе машин посторонним лицам запрещается находиться сзади по ходу машины ближе15 м.
Смену фрез ротора следует производить после остановки двигателя.
При производстве работ по устройству земляного полотна бульдозером руководствуются следующей технической литературой:
1. СНиП III-4-80. Техника безопасности в строительстве.
2. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть1. Общие требования.
3.ТОИ Р-218-05-93.Типовая инструкция по охране труда для машиниста автогрейдера.
4. ТОИ Р-218-07-93.Типовая инструкция по охране труда для машиниста катка.
5. ТОИ Р-218-26-94. Типовая инструкция по охране труда для машиниста автополивомоечной машины.
6. Спельман Е.П. Техника безопасности при эксплуатации строительных машин и средств малой механизации. — М.: Стройиздат,1986. — 271с.
3.3. Использование резиновой крошки в дорожной одежде
Важные исследования и опытно-производственные работы с целью использования асфальтобетона с добавкой резины, полученной от переработки старых автомобильных шин, проводились такими отечественными учеными, как А. С. Гладких, В. А. Кретов, А.В. Руденский, Б.М. Слепая и др. И в нашей Республике Саха (Якутия) с добавлением резиновой крошки занимаются В.Е. Копылов, С.Э. Филиппов, А.А. Христофорова и др.
В работах показано большое влияние содержания битума на деформативность асфальтобетона, а так же влияние на температурную трещиностойкость коэффициента температурного расширения асфальтобетона.
Резиновая добавка в асфальте создает препятствие для попадания воды внутрь и асфальтированный участок не разрушается, сохраняет свою твердость. Несмотря на то, что асфальтирование с использованием резиновой крошки немного дороже, чем обычный асфальт, тем не менее такой асфальт долго прослужит и избавит от необходимости частого проведения ямочного ремонта, что в долгосрочном периоде снизит затраты.
Обычный асфальт при высокой температуре окисляется, происходит высвобождение мелкозернистых материалов и асфальтированная дорога начинает расслаиваться. Асфальт с резиновой добавкой не содержит такого количества мелкозернистого материала поэтому такая дорога более устойчива.
На обычной асфальтированной дороге трещины появляются довольно рано. А асфальтировка с использованием резиновой крошки позволит увеличить время появления трещин на асфальтированном участке в несколько раз. Резина является модификатором асфальта. Во-первых резина становится частью связывающего материала. Например обычный асфальт содержит 5–6% связующего материала. Асфальт с резиновой добавкой содержит 7–9% связующего материала. Во-вторых, в отличие от обычного асфальта резина выступает как компонент наполнителя
, что позволяет асфальту из резиновой крошки не терять мелкозернистые материалы под воздействием солнца.
Использование резиновой крошки позволяет:
Вопрос влияния гранул резиновой крошки, введенных в состав цементобетона, на его коэффициент температурной деформации, исследован американскими учеными, давно занимающимися вопросами утилизации изношенных покрышек, в том числе и использованием продукта их дробления (резиновой крошки и чипсов) в асфальто - и в цементобетонных смесях.
Полученные американскими учеными результаты показывают, что цементобетон гранулами резиновой крошки в своем составе является менее чувствительным к воздействию температурного градиента. Так, коэффициент температурной деформации образцов цементобетона (ац.б), содержащих 3% гранул резиновой крошки по объему (=35кг/м3), снизился в сравнении с аналогичным показателем образцов контрольного состава с 6.63 до 5.24 (на 29%). ац6 образцов, содержащих в своем составе 15% гранул резиновой крошки (=180кг/м3), оказался равным 3.23(снижение по сравнению с образцами контрольного состава на 51%).
Представляет интерес количественная оценка снижения величины напряжений в асфальтобетонном покрытии жестких дорожных одежд за счет применения низкомарочного цементобетонного основания, проведенная на равнопрочных конструкциях.
Согласно таблице 2.10 Методических рекомендаций по проектированию жестких дорожных одежд, были приняты три равнопрочные конструкции жестких дорожных одежд с одинаковой толщиной слоев асфальтобетонного покрытия 18см и основаниями, выполненными из цементобетона марок М150 (конструкция 1), М100(конструкция 2) и М50 (конструкция 3), толщиной 19; 22 и 26см соответственно.
Численные значения основных параметров сравниваемых равнопрочных конструкций представлены в таблице 9.
Таблица. 9 - Численные значения основных параметров
В соответствии с рекомендациями Л.Б. Гезенцвея, для асфальтобетон температуру Т, приняли равной плюс 5°С, так как при этой температуре асфальтобетон переходит из вязко-пластичного в упруго-вязкое состояние. За конечную температуру приняли минимальную годовую температуру конструктивного слоя дорожной одежды.
Проведенный численный анализ показал, что устройство основания и цементобетона марки Ml00 вместо Ml50 (переход от конструкции 2 к конструкции 1)позволит снизить величину действующих температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии приблизительно на 35%. Переход от марки Ml00 к марке М50 (от конструкции 2 к конструкции 3) приведет к снижению напряжений приблизительно на 50%, а переход от марки М150 к марке М50 (от конструкции 1 к конструкции 3) - приблизительно на 70% (рисунок 7).
Рисунок 7 - Зависимость величины температурных напряжений в а/б покрытии от величины перепада температуры ц.б. основания
Рис. 5 Конструкция дорожной одежды
В качестве ведущего механизма принят ресайклер RACO 550 с рабочей скоростью регенерированиядо 10м/мин. Состав отряда вспомогательных механизмов включает: каткиHD-85. и HD-90, универсальную машину ЭД-405для подвоза воды, гудронатор ДС-142, автогрейдер ДЗ-122.
Ресайклер RACO 550предназначен для дробления, измельчения материалов конструкционных слоев существующей дорожной одежды, приготовления и равномерного введения в смесь битумной эмульсии, перемешивания всех компонентов укрепленных смесей.
После начала работы ресайклера за ним с интервалом4-5м по регенерируемой полосе (между колес ресайклера) с такой же скоростью движется вибрационный катокHD-90 для прикатки разрыхлительной смеси. Одновременно каток подготавливает сфрезерованный слой под профилирование автогрейдером ДЗ-122.Эта технологическая операция осуществляется за два прохода катка по одному следу.
Рис. 6. СхемаработыресайклераRACO-550
При ширине дороги 7 м ресайклер совершает три проходки. Длина сменной захватки составит 400 м. (Длину захватки применяем исходя из технической документации на ресайклер)
По завершении регенерации на одном участке ресайклер передвигается на следующий. Прикатанная поверхность основания профилируется автогрейдером ДЗ-122, оснащенным автоматической системой слежения за вертикальными отметками. Профилирование проходов завершается после проходов автогрейдера при рабочем ходе в одном направлении.
К работе допускаются лица не моложе18лет, прошедшие предварительный медицинский осмотр, обученные по соответствующей программе, сдавшие экзамены квалификационной комиссии и получившие удостоверения.
При работе машин посторонним лицам запрещается находиться сзади по ходу машины ближе15 м.
Смену фрез ротора следует производить после остановки двигателя.
При производстве работ по устройству земляного полотна бульдозером руководствуются следующей технической литературой:
1. СНиП III-4-80. Техника безопасности в строительстве.
2. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть1. Общие требования.
3.ТОИ Р-218-05-93.Типовая инструкция по охране труда для машиниста автогрейдера.
4. ТОИ Р-218-07-93.Типовая инструкция по охране труда для машиниста катка.
5. ТОИ Р-218-26-94. Типовая инструкция по охране труда для машиниста автополивомоечной машины.
6. Спельман Е.П. Техника безопасности при эксплуатации строительных машин и средств малой механизации. — М.: Стройиздат,1986. — 271с.
3.3. Использование резиновой крошки в дорожной одежде
Важные исследования и опытно-производственные работы с целью использования асфальтобетона с добавкой резины, полученной от переработки старых автомобильных шин, проводились такими отечественными учеными, как А. С. Гладких, В. А. Кретов, А.В. Руденский, Б.М. Слепая и др. И в нашей Республике Саха (Якутия) с добавлением резиновой крошки занимаются В.Е. Копылов, С.Э. Филиппов, А.А. Христофорова и др.
В работах показано большое влияние содержания битума на деформативность асфальтобетона, а так же влияние на температурную трещиностойкость коэффициента температурного расширения асфальтобетона.
Резиновая добавка в асфальте создает препятствие для попадания воды внутрь и асфальтированный участок не разрушается, сохраняет свою твердость. Несмотря на то, что асфальтирование с использованием резиновой крошки немного дороже, чем обычный асфальт, тем не менее такой асфальт долго прослужит и избавит от необходимости частого проведения ямочного ремонта, что в долгосрочном периоде снизит затраты.
Обычный асфальт при высокой температуре окисляется, происходит высвобождение мелкозернистых материалов и асфальтированная дорога начинает расслаиваться. Асфальт с резиновой добавкой не содержит такого количества мелкозернистого материала поэтому такая дорога более устойчива.
На обычной асфальтированной дороге трещины появляются довольно рано. А асфальтировка с использованием резиновой крошки позволит увеличить время появления трещин на асфальтированном участке в несколько раз. Резина является модификатором асфальта. Во-первых резина становится частью связывающего материала. Например обычный асфальт содержит 5–6% связующего материала. Асфальт с резиновой добавкой содержит 7–9% связующего материала. Во-вторых, в отличие от обычного асфальта резина выступает как компонент наполнителя
, что позволяет асфальту из резиновой крошки не терять мелкозернистые материалы под воздействием солнца.
Использование резиновой крошки позволяет:
-
увеличить срок службы дорожного покрытия на 5-10 лет. Резиновая крошка добавляет гибкость асфальтовому покрытию. -
в несколько раз увеличить межремонтный период дорог, особенно в районах с резко-континентальным климатом с частыми циклическими нагрузками типа «тепло-холод». -
практически на порядок снизить себестоимость ремонта и обслуживания дорожных покрытий. -
уменьшить вероятность заносов, возрастает сопротивление скольжению (на 50% меньше несчастных случаев со смертельным исходом). -
увеличить дренажные свойства дорожного покрытия, что отлично сказывается в дождливый осенне-зимний и зимне-весенний период и в гололедицу. -
повысить устойчивость к появлению следов от машин при высоких температурах. Повысить устойчивость к появлению трещин на поверхности при низких температурах. -
покрытие почти не проседает и не образует колеи, за счет такого качества, присущего резиновой крошке, как эластичность. -
существенно снизить шумовые характеристики дорог (до 70%) на 3-8 db что соответствует увеличению расстояния от дороги до жилищной постройки в 2 раза. -
снизить истираемость колес. -
уменьшение светоотражающих свойств дорожной поверхности, что увеличивает безопасность движения. -
поверхность более черная, она сохраняет высокую температуру лучше, поэтому на таком покрытии используется меньше количества соли, песка и реагентов в зимние месяца. -
позволяет утилизировать отходы изношенных автомобильных шин.
Вопрос влияния гранул резиновой крошки, введенных в состав цементобетона, на его коэффициент температурной деформации, исследован американскими учеными, давно занимающимися вопросами утилизации изношенных покрышек, в том числе и использованием продукта их дробления (резиновой крошки и чипсов) в асфальто - и в цементобетонных смесях.
Полученные американскими учеными результаты показывают, что цементобетон гранулами резиновой крошки в своем составе является менее чувствительным к воздействию температурного градиента. Так, коэффициент температурной деформации образцов цементобетона (ац.б), содержащих 3% гранул резиновой крошки по объему (=35кг/м3), снизился в сравнении с аналогичным показателем образцов контрольного состава с 6.63 до 5.24 (на 29%). ац6 образцов, содержащих в своем составе 15% гранул резиновой крошки (=180кг/м3), оказался равным 3.23(снижение по сравнению с образцами контрольного состава на 51%).
Представляет интерес количественная оценка снижения величины напряжений в асфальтобетонном покрытии жестких дорожных одежд за счет применения низкомарочного цементобетонного основания, проведенная на равнопрочных конструкциях.
Согласно таблице 2.10 Методических рекомендаций по проектированию жестких дорожных одежд, были приняты три равнопрочные конструкции жестких дорожных одежд с одинаковой толщиной слоев асфальтобетонного покрытия 18см и основаниями, выполненными из цементобетона марок М150 (конструкция 1), М100(конструкция 2) и М50 (конструкция 3), толщиной 19; 22 и 26см соответственно.
Численные значения основных параметров сравниваемых равнопрочных конструкций представлены в таблице 9.
Таблица. 9 - Численные значения основных параметров
| Параметр | Конструкция 1 | Конструкция 2 | Конструкция 3 |
| Коэф. температурной деформации цементобетона ац.б, 10-60С | 8,6 | 6,63 | 5,24 |
| Модуль упругости основания Ео, МПa | 21000 | 16000 | 9500 |
| Модуль упругости покрытия Ец, МПа | 7000 | ||
| Перепад температуры ∆Т0=Т2-Т1, °С | От +5 до -30 | ||
| Длина плит основания L, м | 15 | ||
В соответствии с рекомендациями Л.Б. Гезенцвея, для асфальтобетон температуру Т, приняли равной плюс 5°С, так как при этой температуре асфальтобетон переходит из вязко-пластичного в упруго-вязкое состояние. За конечную температуру приняли минимальную годовую температуру конструктивного слоя дорожной одежды.
Проведенный численный анализ показал, что устройство основания и цементобетона марки Ml00 вместо Ml50 (переход от конструкции 2 к конструкции 1)позволит снизить величину действующих температурных напряжений в асфальтобетонном покрытии приблизительно на 35%. Переход от марки Ml00 к марке М50 (от конструкции 2 к конструкции 3) приведет к снижению напряжений приблизительно на 50%, а переход от марки М150 к марке М50 (от конструкции 1 к конструкции 3) - приблизительно на 70% (рисунок 7).
Рисунок 7 - Зависимость величины температурных напряжений в а/б покрытии от величины перепада температуры ц.б. основания