Материал: Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

мого слоя. В зависимости от типов рассматриваемых уплотняющих машин даны рекомендации по учету тех или иных элементов в динамической модели.

Математическое моделирование процесса уплотнения дорожных асфальтобетонных смесей вибрационными дорожными катками показало, что первая половина процесса уплотнения асфальтобетонной смеси требует незначительного расхода мощности на поддержание колебаний вибровальцов, зато, начиная с коэффициента уплотнения 0,96, указанная мощность постепенно растет от прохода к проходу катков. На начальном этапе процесса уплотнения указанная мощность у виброкатка в 2,5…3 раза выше, чем у виброкатка с ВУ. На завершающем этапе процесса уплотнения это отношение увеличивается до 10…12. Таким образом, при уплотнении вакуумированных слоев асфальтобетонных смесей виброкатками значительно экономится мощность на привод вибратора, особенно это относится к завершающему этапу уплотнения.

Библиографический список

1.Альберт, И. У. Теоретические основы динамических методов поверхностного уплотнения грунтов / И. У. Альберт. — Л.: ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 1974. — 67 с.

2.Бадалов, В. В. Исследование катков при уплотнении асфальтобетонных дорожных покрытий: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.04: защищена 28.03.1974 / Владимир Вачаганович Бадалов. — Л., 1974. —

17 с.

3.Варганов, С. А. Теоретические и экспериментальные исследования динамики вибрационных катков / С. А. Варганов // Труды ВНИИСтройдормаш. — 1962. — № 28. — С. 55—97.

4.Вибрации в технике: справочник. В 6 т. Т. 2. Колебания нелинейных механических систем / под ред. И. И. Блехмана. — М.: Машиностроение, 1979. — 351 с.

5.Зубков, А. Ф. Сопоставление параметров вибрационных и статических катков для уплотнения асфальтобетонных смесей / А. Ф. Зубков, Н. Я. Хархута // Исследование современных способов и средств уплотнения грунтов и конструктивных слоев дорожных одежд: Труды СоюздорНИИ. — 1975. — Вып. 84. — С. 124—132.

6.Иванченко, С. Н. Рабочий процесс и выбор параметров катка с вакуумным устройством: автореф. дис. … канд. техн. наук / С. Н. Иванченко. — Л., 1985. — 16 с.

7.Коваленко, Ю. Я. Исследование самоходных вибрационных катков для уплотнения асфальтобетонных смесей: автореф. дис… канд. техн. наук / Ю. Я. Коваленко. — Л., 1979. — 23 с.

8.Колтунов, М. А. Ползучесть и релаксация / М. А. Колтунов. — М.: Высш. шк., 1976. — 278 с.

9.Методические рекомендации по уточнению норм плотности грунтов насыпей автомобильных дорог

вразличных региональных условиях. — М.: СоюздорНИИ, 1988. — 74 с.

10.Носов, С. В. Влияние технологических параметров дорожных катков на уплотнение асфальтобетонной смеси / С. В. Носов // Строительные и дорожные машины. — 2001. — № 7. — С. 5—7.

11.Носов, С. В. Выбор параметров и режима работы вибрационного катка с вакуумным устройством для уплотнения асфальтобетонных дорожных покрытий: автореф. дис…. канд. техн. наук: 05.05.04: защищена 2.11.1989 / Сергей Владимирович Носов. — Л., 1989. — 16 с.

12.Носов, С. В. Динамическая модель вибрационного катка с вакуумным устройством / С. В. Носов, В. В. Носов // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1991. — № 7. — С. 101—107.

13.Носов, С. В. К вопросу по определению модуля деформации уплотняемых слоев дорожностроительных материалов / С. В. Носов, В. В. Носов // Известия вузов. Строительство. — 1991. — № 10. — С. 104—108.

14.Носов, С. В. Особенности технологии уплотнения дорожных покрытий катками при использовании на них вакуумных устройств / С. В. Носов // Строительные и дорожные машины. — 1999. — № 9. — С. 6—9.

15.Носов, С. В. Технологические режимы работы уплотняющих машин и закономерности уплотнения дорожно-строительных материалов на основе развития их реологии / С. В. Носов // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2011. — № 3 (23). — С. 87—98.

16.Носов, С. В. Технология уплотнения горячих асфальтобетонных смесей с применением вибрационных катков с вакуумным устройством / С. В. Носов // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2012. — № 4 (24). — С. 53—63.

17.Носов, С. В. Уплотнение асфальтобетонных смесей с вакуумированием / С. В. Носов // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2010. — № 3. — С. 36—39.

18.Подольский, Вл. П. Развитие реологии дорожно-строительных материалов на пути совершенствования технологий их уплотнения / Вл. П. Подольский, О. В. Рябова, С. В. Носов // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2011. — № 3 (23). — С. 99—108.

96

19.Ржаницын, А. Р. Расчет сооружений с учетом пластических свойств материалов / А. Р. Ржаницын. — М.: Гос. изд-во литературы по строительству и архитектуре, 1954. — 288 с.

20.Ржаницын, А. Р. Строительная механика / А. Р. Ржаницын. — М.: Высш. шк., 1982. — 400 с.

21.Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет / И. П. Ксеневич [и др.]; под общ. ред. И. П. Ксеневича. — М.: Машиностроение, 1991. — 544 с.

22.Шестопалов, А. А. Интенсификация процесса уплотнения асфальтобетонных смесей укаткой с вакуумированием: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.23.11: защищена 27.12.90 / Александр Андреевич Шестопалов. — М., 1990. — 32 с.

References

1. Al'bert, I. U. Teoreticheskie osnovy dinamicheskikh metodov poverkhnostnogo uplotneniya gruntov /

I.U. Al'bert. — L.: VNIIG im. B. E. Vedeneeva, 1974. — 67 s.

2.Badalov, V. V. Issledovanie katkov pri uplotnenii asfal'tobetonnykh dorozhnykh pokrytii: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk: 05.05.04: zashchishchena 28.03.1974 / Vladimir Vachaganovich Badalov. — L., 1974. — 17 s.

3. Varganov, S. A. Teoreticheskie i eksperimental'nye issledovaniya dinamiki vibratsionnykh katkov /

S.A. Varganov // Trudy VNIIStroidormash. — 1962. — № 28. — S. 55—97.

4.Vibratsii v tekhnike: spravochnik. V 6 t. T. 2. Kolebaniya nelineinykh mekhanicheskikh sistem / pod red. I. I. Blekhmana. — M.: Mashinostroenie, 1979. — 351 s.

5.Zubkov, A. F. Sopostavlenie parametrov vibratsionnykh i staticheskikh katkov dlya uplotneniya asfal'tobetonnykh smesei / A. F. Zubkov, N. Ya. Kharkhuta // Issledovanie sovremennykh sposobov i sredstv uplotneniya gruntov i konstruktivnykh sloev dorozhnykh odezhd: Trudy SoyuzdorNII. — 1975. — Vyp. 84. — S. 124—132.

6.Ivanchenko, S. N. Rabochii protsess i vybor parametrov katka s vakuumnym ustroistvom: avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk / S. N. Ivanchenko. — L., 1985. — 16 s.

7.Kovalenko, Yu. Ya. Issledovanie samokhodnykh vibratsionnykh katkov dlya uplotneniya asfal'tobetonnykh smesei: avtoref. dis… kand. tekhn. nauk / Yu. Ya. Kovalenko. — L., 1979. — 23 s.

8.Koltunov, M. A. Polzuchest' i relaksatsiya / M. A. Koltunov. — M.: Vyssh. shk., 1976. — 278 s.

9.Metodicheskie rekomendatsii po utochneniyu norm plotnosti gruntov nasypei avtomobil'nykh dorog v razlichnykh regional'nykh usloviyakh. — M.: SoyuzdorNII, 1988. — 74 s.

10.Nosov, S. V. Vliyanie tekhnologicheskikh parametrov dorozhnykh katkov na uplotnenie asfal'tobetonnoi smesi / S. V. Nosov // Stroitel'nye i dorozhnye mashiny. — 2001. — № 7. — S. 5—7.

11.Nosov, S. V. Vybor parametrov i rezhima raboty vibratsionnogo katka s vakuumnym ustroistvom dlya uplotneniya asfal'tobetonnykh dorozhnykh pokrytii: avtoref. dis…. kand. tekhn. nauk: 05.05.04: zashchishchena 2.11.1989 /

Sergei Vladimirovich Nosov. — L., 1989. — 16 s.

12. Nosov, S. V. Dinamicheskaya model' vibratsionnogo katka s vakuumnym ustroistvom / S. V. Nosov,

V.V. Nosov // Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 1991. — № 7. — S. 101—107.

13.Nosov, S. V. K voprosu po opredeleniyu modulya deformatsii uplotnyaemykh sloev dorozhno-stroitel'nykh materialov / S. V. Nosov, V. V. Nosov // Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. — 1991. — № 10. — S. 104—108.

14.Nosov, S. V. Osobennosti tekhnologii uplotneniya dorozhnykh pokrytii katkami pri ispol'zovanii na nikh vakuumnykh ustroistv / S. V. Nosov // Stroitel'nye i dorozhnye mashiny. — 1999. — № 9. — S. 6—9.

15.Nosov, S. V. Tekhnologicheskie rezhimy raboty uplotnyayushchikh mashin i zakonomernosti uplotneniya dorozhno-stroitel'nykh materialov na osnove razvitiya ikh reologii / S. V. Nosov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2011. — № 3 (23). — S. 87—98.

16.Nosov, S. V. Tekhnologiya uplotneniya goryachikh asfal'tobetonnykh smesei s primeneniem vibratsionnykh katkov s vakuumnym ustroistvom / S. V. Nosov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2012. — № 4 (24). — S. 53—63.

17.Nosov, S. V. Uplotnenie asfal'tobetonnykh smesei s vakuumirovaniem / S. V. Nosov // Nauka i tekhnika v dorozhnoi otrasli. — 2010. — № 3. — S. 36—39.

18.Podol'skii, Vl. P. Razvitie reologii dorozhno-stroitel'nykh materialov na puti sovershenstvovaniya tekhnologii ikh uplotneniya / Vl. P. Podol'skii, O. V. Ryabova, S. V. Nosov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2011. — № 3 (23). — S. 99—108.

19.Rzhanitsyn, A. R. Raschet sooruzhenii s uchetom plasticheskikh svoistv materialov / A. R. Rzhanitsyn. — M.: Gos. izd-vo literatury po stroitel'stvu i arkhitekture, 1954. — 288 s.

20.Rzhanitsyn, A. R. Stroitel'naya mekhanika / A. R. Rzhanitsyn. — M.: Vyssh. shk., 1982. — 400 s.

21.Traktory. Proektirovanie, konstruirovanie i raschet / I. P. Ksenevich [i dr.]; pod obshch. red. I. P. Ksenevicha. — M.: Mashinostroenie, 1991. — 544 s.

22.Shestopalov, A. A. Intensifikatsiya protsessa uplotneniya asfal'tobetonnykh smesei ukatkoi s vakuumirovaniem: avtoref. dis. … d-ra tekhn. nauk: 05.23.11: zashchishchena 27.12.90 / Aleksandr Andreevich Shestopalov. — M., 1990. — 32 s.

97

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

GENERALIZED DYNAMICAL MODEL

OF INTERACTION OF COMPACTORS WITH ROAD-BUILDING MATERIALS

S. V. Nosov

Lipetsk State Technical University

Russia, Lipetsk, tel.: (4742)55-59-84, e-mаil: nosovsergej@mail.ru

S. V. Nosov, D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Building Materials and Road Technologies

Statement of the problem. Research into the interaction of different techniques with a deformable support base, including compacted road-building materials performed by different scientific schools and scientists is conducted in a variety of ways depending on the objectives of a particular study. Hence there is the task of developing a generalized dynamic model of the interaction of various sealants with roadbuilding materials based on the development of their rheology.

Results. The generalized and partial dynamic model of the interaction of various sealants with roadbuilding materials, the relationship is determined by taking into account additional elements of the model or cancel some of them because of their minor significance or not at all in the process. At the same time physical and mechanical properties of material being compacted which reflects the deformation modulus per unit of the thickness of the compacted layer and takes into account the change of its deformation through the use of the theory of hereditary creep elastic-viscous-plastic materials is proposed as the main characteristics.

Conclusions. This mathematical model of the interaction of seals with road-building materials allows one to determine their amplitude vibrations during compaction taking into account the rheological properties of a material and to determine the energy consumption of the processes considering the new factors.

Keywords: road-building materials, compactors, dynamic model.

Российский научный фонд извещает о проведении открытого публичного конкурса на получение грантов Фонда по приоритетному направлению деятельности «Проведение фун-

даментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами». Открытый публичный конкурс проводиться совместно с Австрий-

ским научным фондом (Austrian Science Fund, FWF).

Гранты выделяются на осуществление фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований в 2018—2020 гг. по отраслям знаний, указанным в конкурсной документации. В конкурсе могут принимать участие проекты международных научных коллективов, каждый из которых состоит из российского научного коллектива и зарубежного научного коллектива.

Гранты Фонда предоставляются российскому научному коллективу на безвозмездной и безвозвратной основе по результатам конкурса на условиях, предусмотренных Фондом, через российские научные организации, российские образовательные организации высшего образования, находящиеся на территории Российской Федерации международные (межгосударственные и межправительственные) научные организации, на базе которых будут выполняться проекты. Размер одного гранта - от 4 до 6 млн руб. ежегодно.

Печатные экземпляры заявок представляются не позднее 12 часов 00 минут (по московскому времени) 28 февраля 2017 года в Фонд по адресу: г. Москва, ГСП-2, 109992, ул. Солян-

ка, д. 14, стр. 3.

Полный текст конкурсной документации размещен на сайте http://рнф.рф/ru/contests.

98

УДК 624.131.54 : 625.855.3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНТАКТНЫХ ДАВЛЕНИЙ ПОД ВАЛЬЦОМ КАТКА ПРИ УПЛОТНЕНИИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

С. В. Носов

Липецкий государственный технический университет

Россия, г. Липецк, тел.: (4742)55-59-84, e-mаil: nosovsergej@mail.ru

С. В. Носов, д-р техн. наук, проф. кафедры строительного материаловедения и дорожных технологий

Постановка задачи. Определение применимости дорожных катков различной массы, конструктивного исполнения и принципа работы при уплотнении различных асфальтобетонных смесей должно осуществляться на основе реологического подхода. Это позволяет учесть время воздействия уплотнителя на уплотняемый слой смеси, а также скорость изменения действующих контактных напряжений под вальцами катков. При этом следует понимать, что модуль деформации и предел прочности слоя асфальтобетонной смеси также являются функцией от указанных факторов, выраженной в неявном виде. При недостаточных контактных давлениях под вальцом катка эффект уплотнения снижается. При чрезмерно больших контактных давлениях происходит разрушение формирующейся структуры смеси в процессе ее уплотнения. В связи с этим поставлена задача разработки метода определения рациональных контактных давлений под уплотнителями катков при уплотнении асфальтобетонных смесей, основанного на развитии их реологии.

Результаты. На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований с применением имитационного моделирования процесса уплотнения асфальтобетонных смесей на ЭВМ получены закономерности, определяющие требуемый характер изменения действующих под вальцами катков контактных давлений. При этом дополнительно к известным технологиям уплотнения асфальтобетонных смесей даны рекомендации по обеспечению контактных давлений под вальцами катков при применении новой прогрессивной технологии уплотнения асфальтобетонных смесей с вакуумированием.

Выводы. Представленные результаты исследований позволяют выводить технологические параметры выбираемых катков на оптимальные режимы работы с обеспечением максимального эффекта уплотнения асфальтобетонных смесей и высокого качества асфальтобетонов.

Ключевые слова: дорожные катки, контактные давления, реологический подход.

Введение. Выбор и применение катка необходимо производить с учетом прочностных характеристик уплотняемого слоя. Контактные давления, развивающиеся под рабочими органами уплотняющих машин, не должны превосходить предела прочности уплотняемого материала [3, 19]. Условием максимального эффекта уплотнения слоя асфальтобетонной смеси является выражение

где К < 1 — коэффициент, определяющий рациональное значение максимальных контактных давлений под вальцом катка, значение которого меняется в зависимости от начальной плотности уплотняемого материала.

Обычно коэффициент К рекомендуется принимать равным 0,8…0,9. Однако максимальный эффект уплотнения не всегда выгоден с точки зрения энергозатрат, идущих на уплотнение покрытия, главным образом выражающихся в увеличении массы и мощности катков.

Рациональное значение контактных давлений, дальнейшее увеличение которых приводит к незначительному росту деформации слоя, зависит от начальных условий уплотняемого материала, точнее, от начальной плотности.

© Носов С. В., 2016

99

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

Вытекающая из формулы Н. Я. Хархута

взаимосвязь между критерием силового воздействия q/R (здесь q — линейное давление вальца катка; R — радиус вальца) и контактными давлениями, развивающимися под вальцом катка, позволяет определить рациональное значение последних, согласно (1), через q/R. В связи с этим определение paциональных значений контактных давлений под вальцами катков является необходимой задачей при выборе средств уплотнения в технологическом процессе строительства автодорог.

1. Экспериментальные и теоретические исследования поставленной задачи. По-

ставленная задача решалась опытным путем в лабораторных условиях при уплотнении слоев песчаной и мелкозернистой асфальтобетонных смесей на специальной установке, схема которой приведена на рис. 1, а общий вид представлен на рис. 2.

Рис. 1. Принципиальная схема лабораторной установки для определения рациональных значений контактных давлений под вальцом катка:

1 — валец; 2 — съемные металлические диски; 3 — вакуумная камера; 4 — ванна; 5 — спица; 6 — датчик деформации; 7, 9 — термоизолятор; 8 — нагревательные элементы; 10 — латр;

I — вакуумированный слой асфальтобетонной смеси; II — невакуумированный слой асфальтобетонной смеси

Установка представляла специальную ванну 4, крепящуюся на недеформируемых стойках и подогреваемую снизу нагревательными элементами 8. Снизу и сбоку ванны крепились датчики деформаций, которыми являлись переменные потенциометры типа СПЗ-23а. Сигнал с датчиков поступал на светолучевой осциллограф K12-22.

Исследования проводились на песчаной и мелкозернистой смесях. Температура смеси составляла 80…120 оС в зависимости от начальной плотности уплотняемого материала, согласно исследованиям [7]. Начальная плотность изменялась в пределах 0,9…1,0 от стандартной плотности путем предварительной подкатки слоя асфальтобетонной смеси.

Порядок проведения опытов был следующим. Разогретая до требуемой температуры асфальтобетонная смесь разравнивалась ровным слоем толщиной 5 см и уплотнялась пред-

100