Разработка энергоэффективных режимов работы машин для уплотнения асфальтобетонных смесей

• Автор: Беляев, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований

1.1 Асфальтобетонные смеси и изменение их свойств

в процессе уплотнения

1.2 Методы и средства уплотнения асфальтобетонной смеси

1.3 Методы описания напряжённо-деформированного состояния асфальтобетонных смесей

1.4 Выводы, цель и задачи исследований

2 Общая методика исследования

2.1 Методика теоретических исследований

2.2 Обоснование допущений и ограничений

2.3 Методика экспериментальных исследований

3 Математическая модель процесса уплотнения асфальтобетонной смеси

3.1 Обоснование реологической модели процесса уплотнения асфальтобетонной смеси
3.2 Разработка методики расчёта необратимой деформации
3.3 Выводы
4 Экспериментальные исследования упруговязкопластических свойств асфальтобетонных смесей
4.1 Задачи экспериментальных исследований
4.2 Исследование изменения модуля деформаций
4.3 Исследование изменения вязкости асфальтобетонной смеси
4.4 Исследование изменения предела текучести асфальтобетонной смеси
4.5 Исследование изменения плотности асфальтобетонной смеси
в процессе уплотнения
4.6 Выводы

5 Экспериментально-теоретические исследования уплотнения асфальтобетонн ой смеси
5.1 Организация работ при строительстве асфальтобетонных покрытий
5.2 Влияние остывания асфальтобетонной смеси на
интенсивность уплотнения
5.3 Определение величины контактных давлений катков
5.4 Выбор рациональных режимов работы катков
5.5 Расчёт эффективности разработанных предложений
5.5.1 Расчёт энергосбережения
5.5.2 Экономическая оценка предлагаемых решений
Выводы
Общие выводы и результаты
Литература
Приложения
Приложение 1. Результаты определения свойств асфальтобетонной смеси
Приложение 2. Акт экспериментальных исследований
Приложение 3. Результаты расчётов режимов работы катков
Приложение 4. Акты внедрения

Актуальность работы. Уплотнение является технологической операцией в формировании структуры асфальтобетонных покрытий, которая определяет его эксплуатационные показатели, надёжность и долговечность. Стоимость уплотнения составляет 2-4% от стоимости строительства автомобильной дороги. Однако некачественное проведение этой технологической операции приводит к значительным потерям. Так, недоуплотнение всего на 1-2% уменьшает прочность покрытия - на 12-16%, а долговечность - на 14-20%.
Интенсивность образования остаточных деформаций в уплотняемой среде определяется величиной контактных напряжений ок, скоростью деформирования Од и температурой смеси Тсм, при которых осуществляется процесс уплотнения. Рост плотности смеси и охлаждение в технологическом процессе приводит к увеличению сопротивления деформированию и снижению показателя удобоуплотняемости. Поэтому в процессе уплотнения необходимо обеспечивать также значения ик и режимы работы катков, при которых процесс образования остаточных деформаций происходит активно.
В настоящее время основу парка уплотняющих машин составляют катки статического действия, которые просты по конструкции и надёжны в эксплуатации. Полное использование их потенциальных возможностей позволяет повысить их производительность и снизить стоимость производства работ и энергоёмкость процесса уплотнения.
Одним из путей повышения производительности и снижения энергоёмкости процесса уплотнения является обоснование рациональных параметров катков и энергоэффективных режимов их работы.
Объект исследования: процесс взаимодействия рабочего органа катка с асфальтобетонной смесью.
Предмет исследований: кинетика изменения физико-механических свойств смеси в процессе уплотнения.

сматривающей общие законы деформирования материалов во времени. Изучение существующих теорий [8,9,10,12-14,16,18,20,21-24,40,44,47-49,52,55,57,-64,68-70,74,82-86,97,98,106,108] показало, что для изучения напряжённо-деформированного состояния среды наиболее пригоден модельный метод анализа. Используя этот метод, составляют дифференциальные уравнения, описывающие напряжения и деформации во времени. Эти уравнения решают в зависимости от условий, в которых будут находиться материалы при воздействии на них. В структурных моделях свойства реального материала описываются аналогами механических тел, уже имеющих уравнения состояния. Структурные модели хорошо зарекомендовали себя при описании напряжённо-деформированного состояния материалов имеющих композиционное, органическое или полимерное строение при рассмотрении процессов их структурооб-разования, например в пищевой или нефтяной промышленностях.
Применение реологических моделей позволяет прогнозировать накопление остаточных деформаций при различных условиях нагружения. Модельный метод анализа позволяет значительно уменьшить объём лабораторных исследований при выборе параметров рабочего оборудования, и рассмотреть различные его сочетания. Учёт изменяющихся свойств смеси в процессе уплотнения значительно повышает точность этого метода.
Требования к реологической модели, описывающей развитие напряженно деформируемое состояние асфальтобетонной смеси в процессе уплотнения формулируются в следующем виде:
— асфальтобетонная смесь является вязкопластической, сжимаемой средой;
— необратимые деформации являются вязкопластическими;
— на начальном этапе уплотнения упругие деформации пренебрежимо малы, при уплотнении катками статического действия;
— модель должна обладать упруговязкопластичными свойствами;
— напряжения релаксируют по определённому закону;
— суммарная деформация растёт до конечного значения;