close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Особенности расчёта и испытания на прочность многослойных асфальтобетонных покрытий..pdf

код для вставкиСкачать
УДК 625.7.033.3
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЁТА И ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ
МНОГОСЛОЙНЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
В.Н. Ряпухин, профессор, к.т.н., В.А. Псюрник, профессор, к.т.н.,
А.В. Гладкий, инженер, ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрены особенности механического поведения многослойных асфальтобетонных покрытий в условиях чистого сдвига, что и предлагается учитывать при расчетах на прочность асфальтобетонных слоев.
Ключевые слова: дорожная одежда, теория прочности, асфальтобетон, сдвигоустойчивость, растяжение при расколе.
Введение
Существующие теории прочности нежёстких дорожных одежд необходимыми и достаточными
условиями монолитности асфальтобетонных покрытий считают прочность на растяжение при
изгибе и сдвигоустойчивость. Мы здесь не
рассматриваем температурную трещиностойкость.
Для расчёта прочности на растяжение при изгибе
с успехом используется теория плит на упругом
основании.
Кроме того, асфальтобетон очень чувствителен к
изменению содержания вяжущего в смеси и отклонение содержания вяжущего от оптимального
в ту или иную сторону приводит к снижению
прочностных свойств.
При устройстве многослойных асфальтобетонных
покрытий и при усилении существующих дорожных одежд создаётся слоистая система, в которой
по толщине свойства не одинаковы, а на контакте
слоёв образуется зоны «условной монолитности».
На контакте слоёв по целому ряду причин образуется зона, неравнопрочная с основным массивом.
Для определения максимальных касательных
напряжений используется решение теории упругости для массивного тела, которая также достаточно успешно применяется в механике грунтов.
Мы считаем, что здесь несколько в основном технологических причин:
Касательные напряжения определяются на плоскости скольжения, угол наклона которой и величина τ зависят от значения главных напряжений в элементарном объёме.
– при устройстве многослойных покрытий производится послойное уплотнение и последующий
слой укладывается на уже уплотнённый и более
холодный предыдущий. Естественно, что сцепление на контакте слоёв будет ниже, чем в массиве
слоя.
Такой подход оправдан в том случае, если
рассматриваемое массивное тело изотропно и нельзя выделить других опасных плоскостей скольжения.
Асфальтобетонные покрытия проявляют специфические физико-механические и прочностные
свойства, которые зависят от температурно-влажностного режима и технологии устройства.
Известно, что такие параметры асфальтобетона
как модуль упругости, коэффициент Пуассона,
прочность на растяжение и сдвиг изменяются с
изменением температуры [1].
– при усилении дорожных одежд или при значительном разрыве по времени между устройством
предыдущего и последующих слоёв делается подгрунтовка битумом. Даже при норме разлива 200
– 300 г/м2 в зоне контакта образуется пограничный слой асфальтобетона, содержание битума в
котором на 1% и более превышает оптимальное,
что приводит к снижению прочностных свойств
асфальтобетонов [3, 4].
Таким образом, вполне обосновано надо признать, что в слоистых асфальтобетонных покрытиях опасной плоскостью скольжения может
быть не классическая наклонная, а плоскость контакта слоёв, располагающаяся горизонтально.
Цель и постановка задачи
Для проверки выдвинутой гипотезы на кафедре
технологии дорожно-строительных материалов
ХНАДУ были выполнены эксперименты по исследованию сдвигоустойчивости асфальтобетона
посредством кручения цилиндрических образцов
по методу В.А. Золоторева на сконструированном
им приборе.
Проводилось также испытание асфальтобетонных
образцов на растяжение при раскалывании (Бразильский метод).
Результаты исследования
Для испытаний сдвигоустойчивости были изготовлены образцы диаметром 0,071 м и высотой
(135 ± 5) 10-3 м в специальных формах. предварительно, в процессе уплотнения, в образцы запрессовываются специальные закладные детали, снабжённые штифтами, через которые передаётся
крутящий момент.
Образцы изготавливались из асфальтобетонов
разных гранулометрических типов: «Б», «В», и
«Г» с оптимальным количеством вяжущего в каждом составе (табл. 1).
Для сравнения прочности на контакте слоёв образцы изготавливались 2-х типов: монолитные, из
смеси одного типа, уплотнённые прессованием за
один раз на всю толщину и составные. Составные
образцы изготавливались из асфальтобетонов одного типа или из разных.
Сначала запрессовывалась нижняя часть образца,
спустя некоторое время (≈20 мин) засыпалась и
уплотнялась остальная часть материала. Такая
методика принята с целью иммитации технологического процесса, проходящего практически в
процессе послойного устройства асфальтобетонных покрытий. Результаты испытаний представлены в табл. 2.
Они свидетельствуют, что предельное сопротивление сдвигу τсдв. зависит от гранулометрического
типа смеси, что может быть объяснено на основе
учета свойств плёнок вяжущего между свободным и структуированным вяжущим [2].
Насыщение смеси щебнем увеличивает шероховатость плоскости скольжения, что и отражается
на параметры внутреннего трения и значений τсдв.
Во всех случаях составные образцы (табл. 2) показывают снижение τсдв. .
При этом и однородный по составу тип смеси
(В/В) также характеризуется меньшей сдвигоустойчивостью (0,18 МПа в сравнении с 0,20 в
однородном по составу типе «В»).
Визуально у монолитных образцов произошло
разрушение либо у закладной части, либо срез по
классической наклонной площадке.
Для составных образцов в 62 % случаев сдвиг
происходит по контакту слоёв (рис. 1, 2, 3).
Характерно, что в процессе испытания на растяжение при расколе отсутствуют «провалы» в
свойствах, полученные при оценке сдвигоустойчивости, (наиболее характерно это в зернистых
типах смесей (В/Б).
Однако и в данном случае составные слои (В/В)
показывают снижение прочностных показателей
(0,263 МПа по сравнению с 0,276 МПа в монолитном слое).
Таблица 1 Гранулометрические типы асфальтобетонных смесей
Содержание
составляющих в смеси
Щебень 5–15 %
Отсев, %
Минер. порошок, %
Битум (сверх 100 %)
Типы смеси
«В»
«Б»
40
52
8
5,0
«Г»
20
72
8
5,5
–
32
8
6,0
Таблица 2 Механические характеристики образцов модели
асфальтобетонного покрытия
Типы образцов и прочность при испытаниях
Вид способа испытаний
Растяжение при расколе Rp, МПа
Сдвиг при кручении τсдв. МПа
монолитный образец
составной образец
«Б»
«В»
«Г»
В/Б
В/В
Г/В
0,15
0,165
0,28
0,20
0,36
0,17
0,21
0,15
0,26
0,18
0,29
0,16
Рис. 1. Классический срез при кручении
Рис. 2. Срез с разрушением у закладных частей
Рис. 3. Срез по контакту слоёв
Заключение
Таким образом, экспериментально подтверждена
гипотеза, что для многослойных асфальтобетонных покрытий опаснее сдвиг не по наклонной
плоскости (по направлению τmax), а на контакте
слоёв. В результате происходит расслоение монолитного покрытия, что необходимо учитывать
при расчёте на прочность асфальтобетонных
слоёв на растяжение при изгибе [6].
Литература
1. Золотарёв В.А. Долговечности дорожных асфальтобетонов. – Харьков: Выща школа,
1972. – 113 с.
2. ВБН В.2.3-218-186-2004 Дорожний одяг
нежорсткого типу. – К.: Укравтодор, 2004. –
175 с.
3. Королёв И.В., Золотарёв В.А. и др. Асфальтобетонные покрытия. – Донбасс, Донецк,
1970. – 161 с.
4. Богуславский А.М. Оценка сдвигоустойчивости и трещиностойкости асфальтобетонных
покрытий // Автомобильные дороги, 1973. –
С.10–12 .
5. Псюрник В.А. Влияние структурных особенностей бетона на его деформационно-прочностные свойства // Автореф. дисс. на соискание ученой степени к. т. н. – Харьков.
1984.
6. Гладкий А.В. Ряпухин В.Н. Особенности расчета на прочность многослойных покрытий и
усиления нежестких дорожных одежд // Дороги і мости / Зб. наук. ст. – К. – Вип. 4.
2006. – С. 232–247.
Рецензент: В.В. Филиппов, профессор, д.т.н.,
ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 7 сентября 2006 г.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
7
Размер файла
3 181 Кб
Теги
особенности, многослойной, асфальтобетонные, расчёту, pdf, покрытия, прочность, испытаний
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа