Прогнозирование работоспособности утеплителя (на примере пенополистирола) в дорожных одеждах с оптимальным водно-тепловым режимом

• Автор: Иванов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.05, 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 210 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИСЛЕДОВАНИЯ

1.1 Воднотепловой режим земляного полотна и его влияние на транспортноэксплуатационные качества автомобильных дорог.

1.2 Методы создания оптимального воднотеплового режима

земляного полона

1.3 1 рименение экструзионного пенополистирола в дорожном строительстве. Физикомеханические и теплофизические свойства экструзионного пенополистирола

1.4 Долговечность экструзионного пенополистирола.

Термофлуктуационная концепция прочности как методология исследования .

1.5 Выводы по главе 1

1.6 Цели и задачи исследований

Глава 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
2.1 Объекты исследований
2.2 Методы и способы исследований
2.3 Установки и приспособления для проведения кратковременных и длительных испытаний
2.4 Методика проведения испытаний
2.5 Обработка экспериментальных результатов
2.6 Выводы по главе 2 Глава 3. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ВИДОВ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ ПЛИТЫ В КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
3.1 Температурное поле земляного полотна и дорожной одежды
3.2 Напряженнодеформированное состояние земляного полотна и дорожной одежды
3.3 Воздействие агрессивных сред. Условия образования и предположительный химический состав
3.4 Выводы по главе 3
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА В УСЛОВИЯХ БЛИЗКИХ К ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЕГО ДОЛГОВЕЧНОСТИ
4.1 Термофлуктуационные закономерности деформирования экструзионного пенополистирола
4.2 Оценка скорости деформирования пенополистирольных плит
4.3 Оценка модуля упругости и остаточной деформации при сжатии пенополистирольных плит
4.4 Термофлуктуационные закономерности разрушения экструзионного пенополистирола
4.5 Усталостная циклическая долговечность экструзионного пенополистирола
4.6 Влияние климатических факторов на прочностные и
деформационные характеристики экструзионного пенополистирола
4.7 Закономерности разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола при воздействии агрессивных сред
4.8 Оценка коэффициента линейного термического расширения.
4.9 Исследование поведения коэффициента теплопроводности экструзионного пенополистирола при воздействии а1рессивных сред и климатических факторов
4. Влияние неоднородности материала на механические характеристики
4. Выводы по главе 4
Глава 5. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ПЕНОПОЛИТСИРОЛА В КОНСТРУКЦИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
5.1 Физические основы и методика прогнозирования работоспособности утеплителя в конструкциях дорожных одежд с оптимальным водно
тепловым режимом
5.2 Проектирование теплоизолирующего слоя с максимальным сроком эксплуатации в конструкции дорожных одежд при создании оптимального воднотеплового режима
5.3 Рекомендации по применению пенополистирольных плит в конструкциях дорожных одежд
5.4 Выводы по главе 5
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Список использованной литературы


Дефицит влаги, возникающий при этом в высокотемпературной части мерзлой зоны, будет восполняться за счет подтягивания ее из талой зоны промерзающей или протаивающей породы, что является энергетически более выгодным, поскольку влага здесь оказывается менее связанной и более подвижной чем в мерзлой зоне. В свою очредь это вызывает формирование градиентов термодинамического потенциала влаги и влагосодержания в талой зоне породы, которые будут обеспечивать поступление в мерзлую зону необходимого количества жидкой и парообразной влаги . Таким образом, талая зона промерзающегопротаивающего массива служит источником откуда влага мигрирует в мерзлую зону. Учитывая запасы влаги накопившийся в предзимний период и миграцию влаги снизу, из более теплых слоев полотна, присходит интесивное льдообразование, сопровождающееся неравномерным поднятием поверхности покрытия. Исследуя физику морозного пучения, М. И. Сумгин установил, что промерзая в замкнутом объеме максимально увлажненный фунт может создавать нормальное давление более 1,5 МПа . Естественно дорожное покрытие не в состоянии справиться с таким давлением. МПа . Одним из основных процессов, определяющих величину мучения грунта, является процесс усадки грунта при промерзании. Э.Д. Ершов экспериментально показал, что при промерзании имеет место обезвоживание грунта талой зоны в результате миграции влаги из этой зоны в мерзлую. При этом в талой зоне появляются напряжения усадки, и происходит деформация грунта. Вследствие этого пространство для растущих прослоек льда создается не только выпучиванием мерзлой зоны вверх, но и усадкой обезвоживающейся талой зоны вниз 4,. Величина пучения уменьшается при наличии пригрузки на поверхности промерзающего грунта, а также от воздействия собственного веса слоев грунта, расположенных выше границы льдообразования. Но, как правило, в объеме промерзания грунтового массива не наблюдается давления, которое могло бы полностью подавить морозное пучение. Как свидетельствуют многочисленные натурные исследования, пучением может быть охвачен весь слой промерзающего фунта. При этом пучение может наблюдаться не только в слоях грунта до указанных значений критических глубин промерзания, но и ниже. Это значит, что при устройстве насыпи согласно требованиям в части возвышения низа дорожной одежды над поверхностью земли необходимо учитывать пучение грунта не только в слоях насыпи, но и под ее подошвой 7а также на прилегающей к насыпи территории. Интенсивность пучения в этих слоях изменяется по. Интенсивность пучения однородных фунтов в условиях открытой системы так же возрастает при достижении фронтом промерзания капиллярной каймы 8,. Колебание фронта промерзания может иметь место в зимы с оттепелями. Особенно опасными являются периоды с интенсивными и продолжительными оттепелями, когда происходит опаивание земляного полотна сверху и снизу на участках с близким залеганием грунтовых вод. В такие периоды происходит дополнительное поступление воды в талые грунты верхней и нижней части земляного полотна за счет проникания атмосферных осадков и подъема 1рунтовых вод, что в свою очередь создает дополнительные возможности для миграции влаги при последующем промерзании полотна 8,9,1. Одним из основных факторов, определяющих пучение грунтов является начальное влагосодержание пород. По данным В. М. Соколовой грунты становятся пучинистыми при влажности равной или более величины 0,1, для супеси пылеватой, 1Ур для супеси и УЦ, 0,1УП для суглинков и глин, где Ур влажность на границе раскатывания, а Уп число пластичности. Особенно сильное влияние на развитие процесса пучения оказывают температурные условия промерзания. Установлена зависимость величины пучения от скорости промерзания и градиентов температур. По Ю. М. Васильеву морозное поднятие фунта описывается в натурных условиях кривой, имеющей максимум при скорости промерзания равной 1,,3 смсут 7,8,9. Поэтому чтобы сохранить свои транспортноэксплуатационные показатели и поддерживать бесперебойное движение в течение всего срока эксплуатации автомобильные дороги должны быть защищены от воздействия погодноклиматических факторов и иметь сбалансированный воднотепловой режим ,,.