В основе любого способа или средства деформирования уплотняемого материала всегда лежит силовой фактор. Даже если в материале при ударных или вибрационных воздействиях происходят тиксотропные превращения (кратковременная потеря прочности), снижение вязкости в десятки и сотни раз, как это имеет место при длительном вибрировании горячей асфальтобетонной смеси, уменьшение внутреннего сцепления и трения между частицами сыпучих и связных материалов, рост прочностных и деформативных показателей с повышением динамичности нагрузки и другие изменения, все это в конечном итоге оказывает влияние лишь на величину необходимого силового воздействия и характер его проявления в самом материале, особенно с удалением от поверхности нагружения.

Технологическое регулирование и соблюдение рациональных температурных границ уплотнения тех или иных типов смесей можно отнести к одному из способов «примирить» физико-механические свойства материала и механические нагрузки. Поэтому вне зависимости от типа катка важно знать, правильно оценивать и определять общую силу его нагружения.

Что касается статических катков, то их воздействие создается той силой тяжести катка, которую передает валец Q_в или шина Q_ш поверхности материала, что совершенно очевидно и бесспорно. Другое дело вибрационный каток, вибротрамбовка или виброплита, величина силового воздействия которых не так очевидна и проста для определения.

Как бы не назывались уплотняющие машины или средства вибрационного типа (трамбовки, вибротрамбовки, виброплиты, виброкатки), их функциональная работа заключается в том, что рабочему органу в виде плоского (плита) или криволинейного (валец) штампа за счет энергии вибровозбудителя сообщаются колебательные движения. Благодаря таким движениям и постоянному действию силы тяжести штампа и его пригруза (через упругие амортизаторы) рабочий орган слабо или сильно ударяет по поверхности материала (ограничителя), порождая общее динамическое усилие, что и вызывает его уплотнение.

Некоторые фирмы (Dynapac, Hamm, Sakai и другие) при создании образцов своих виброкатков принимают общее усилие вальца постоянным и равным сумме сил веса Q_в и центробежной P_o, создаваемой вибровозбудителем, что не совсем верно или даже совсем не верно. Дело в том, что динамическое воздействие вибровальца является периодическим импульсным, форма и основные показатели которого (R_d и время ее действия Θ) зависят не только от параметров самого вальца, но и от податливости (жесткости) слоя уплотняемой асфальтобетонной смеси и нижележащего основания (наковальни). А коль скоро податливость такого слоя в процессе его уплотнения непрерывно изменяется (рост плотности и понижение температуры), то совершенно очевидно, что сила R_d и соответственно общее усиление R_o не могут быть постоянными от начала и до конца укатки.

Постоянной в составе R_o может быть только сила весовой нагрузки вальца Q_в, да и то с некоторой поправкой в меньшую сторону, а динамическая составляющая R_d обязана быть переменной. На основании импульсной теории удара и теории колебаний найдено

(1)

где:
Q_в = Q_кол + Q_пр – общая весовая нагрузка вальца, состоящая из веса самого вальца Q_кол и веса его пригруза Q_пр, создаваемого рамой катка;
P_о – центробежная сила вибровозбудителя;
A_о, A_∞ – реальная и номинальная (паспортная, расчетная) амплитуды колебаний вальца;
T = 1/f – период колебаний вальца при частоте f (Гц);
Θ – время контакта вальца с уплотняемым материалом в течение одного периода колебаний, т. е. время действия силы R_о;
τ = T/4Θ – коэффициент, учитывающий отношение T к Θ и зависящий прежде всего от возмущающей и собственной частот колебаний вальца; для 15 виброкатков фирм Dynapac и Hamm с частотами колебаний от 42 до 70 Гц и представленных далее в табл. 3 значения τ = 0,40÷0,64; у виброплит T/Θ = 0,40÷0,95 (исследования В. Н. Владимирова).

При принятых обозначениях

(2)

коэффициент динамичности виброкатка (вибровальца) K_d, показывающий во сколько раз его общее динамическое усилие превышает статическое, равен

(3)

где W/g – относительное (в долях земного g) ускорение колебаний вальца с номинальной амплитудой A_∞.

Для создания необходимого общего усилия R_о вальца виброкатка на уплотняемый слой материала нужно не так уж и много – правильно выбрать Q_в и задать такие вибрационные его параметры, чтобы получить требуемое значение K_d и соответственно R_o и p_kd. В этой связи обращает на себя внимание то, что на величину K_d оказывают раздельное и одновременное влияние четыре параметра:

• значения частот возмущающих и собственных колебаний вальца (τ);
• относительное ускорение колебаний вальца с номинальной амплитудой (W/g);
• отношение веса пригруза к весу колеблющегося вальца (α);
• состояние по плотности и температуре асфальтобетонной смеси, т. е. по ее прочности и жесткости через относительный рост реальной амплитуды колебаний вальца («a»).

Манипулируя этими параметрами можно регулировать не только величину общего динамического усилия, но также изменять характер, качество или динамичность импульсного воздействия виброкатка, оставляя, к примеру, саму величину усилия неизменной, что очень важно учитывать и использовать при изменении толщины уплотняемого слоя.

СОДЕРЖАНИЕ:

УПЛОТНЕНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОНА

 - Общее силовое воздействие

 - Контактные давления

 - Пригруз

 - Регулирование силового воздействия

Автор: Костельов М. П.

к.т.н., главный технолог ЗАО «ВАД» (г. Санкт-Петербург)

Ссылка: http://library.stroit.ru/articles/asfalt2/index.html