Технические разработки, обеспечивающие качество дорожных работ

Качество строительства автомобильных дорог зависит от комплекса факторов, среди которых все большее значение начинает приобретать оснащенность дорожных лабораторий асфальтобетонных заводов и подрядных организаций. Другим немаловажным фактором является техническое состояние дорожностроительной техники, в частности, оснащенность автогрейдеров и асфальтоукладчиков автоматическими следящими системами.

Зная сложившуюся в дорожной отрасли России, в особенности на строительстве территориальных дорог, ситуацию, Комитет по дорожно-транспортному строительству и эксплуатации дорог при правительстве Саратовской области выполнил ряд разработок, способствующих решению названных проблем.

Вниманию читателей "СиН" предлагается информация, предоставленная редакции газеты начальником отдела качества комитета В. П. Патроновым.

Ручной настольный малогабаритный комплект лабораторного оборудования предназначен для оснащения заводских дорожных лабораторий и включает комплект приспособлений для приготовления ударным методом Маршалла в соответствии с ВСН 93-73 асфальтобетонных образцов диаметром 71,4 мм и определения их прочностных свойств. В состав комплекта входят устройство для уплотнения образцов методом трамбования, винтовой извлекатель образцов и измерительный гидравлический пресс с ручным приводом, утвержденный Госстандартом РФ.

Действие уплотняющего устройства, габаритные размеры которого - 220х400х1050 мм, основано на падении уплотняющего груза массой 4,55 кг с высоты 460 мм. При этом осуществляется двустороннее трамбование (половина ударов с одной и другой стороны).

Устройство состоит из опоры, подставки, уплотняющего штампа со штангой и грузом.

Количество ударов может отличаться и уточняется по объемному весу асфальтобетонной смеси, который имеется в выданном рецепте или определяется самостоятельно.

Изготовленные образцы используются для определения физико-механических свойств асфальтобетонных смесей, перечень которых зависит от вида, типа и марки смеси. Основными показателями являются прочность при сжатии при различных температурах, водостойкость, водонасыщение, пористость минеральной части, средняя плотность, сцепление битума с поверхностью минеральных материалов и другие характеристики согласно ГОСТ 9128-97.

Состав асфальтобетона для изготовления образцов подбирается в три этапа. Вначале определяется качество минеральных материалов и битума, соответствие их свойств установленным требованиям. Затем по кривой зернового состава минеральной части, рекомендуемой табл. 2 и 3 ГОСТ 9128-97, устанавливается соотношение содержания минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка). После этого определяется оптимальное содержание битума, при котором у асфальтобетона отмечаются наилучшие показатели физико-механических свойств при данных минеральных составляющих.

Подбор состава асфальтобетонной смеси считается законченным, если предел прочности при сжатии при различных температурах, водостойкость, водонасыщение, пористость минерального состава и остаточная пористость образцов находятся в пределах, установленных ГОСТ 9128-97.

В соответствии с ГОСТ 12891-84 образцы изготавливают различными методами - методом прессования, комбинированным методом. Разумеется, допустимо и применение метода трамбования в соответствии с ВСН 93-73, то есть уплотнение ударами падающего груза.

Навески минеральных составляющих, на основе определенного расчетным методом весового соотношения между щебнем, песком и минеральным порошком, объединяют и нагревают до рабочей температуры 140-150°С. После этого в смесь определенного объема добавляют расчетное количество горячего битума определенной марки в зависимости от климатической зоны.

Смесь интенсивно перемешивается в лабораторной мешалке или вручную до получения однородной массы.

Разогретая до рабочей температуры (90-100°С) форма заполняется готовой асфальтобетонной смесью, затем форма устанавливается в пресс, в котором на 3 минуты создается давление, равное 40 МПа (400 кгс/см 2).

При комбинированном методе асфальтобетонные смеси, содержание щебня в которых превышает 30%, уплотняют вибрированием на виброплощадке с последующим доуплотнением прессованием под давлением 20 Мпа (200 кгс/см 2).

После изготовления образца производится извлечение его из формы с помощью ручного винтового извлекателя образцов. Если при извлечении образца из формы образец деформируется, его бракуют, а последующие образцы изготавливают после охлаждения смесей на 5-10°С.

Приготовленные образцы оставляют при комнатной температуре 25°С на сутки.

После 24 часов выдержки образцы готовы к испытаниям.

Установление предела прочности при сжатии образцов асфальтобетона при различных температурах состоит в определении нагрузки, необходимой для разрушения образца.

Малогабаритный гидравлический пресс состоит из жесткой рамы, в которой смонтирован автомобильный домкрат с подсоединенным к нему манометром, который измеряет величину усилия, развиваемого домкратом. Использован образцовый манометр класса 0.4.

Градуировка прибора производится с помощью образцового динамометра сжатия ДСО-500. При приложении нагрузки автомобильным домкратом по динамометру устанавливается величина нагрузки. Выбирается не менее трех ступеней нагрузки. На основе полученных данных строится линейный график перевода показаний манометра в усилие сжатия.

В процессе определения предела прочности подготовленный к испытанию образец асфальтобетона размещают между двумя плитами, одна из которых установлена на раме, вторая закреплена на подвижной части домкрата.

Работая ручкой накачки давления, производят сжатие образца. Скорость перемещения штока должна быть 3 мм в минуту. Обычно на одно перемещение ручки приходится 1,5 мм перемещения штока. Во время перехода на другое перемещение ручки стрелка манометра может переместиться назад. Этот момент не считается разрушением образца. Разрушением следует считать прекращение роста давления и начало постоянного перемещения стрелки манометра назад. Визуально засекают момент максимального значения давления на манометре. Затем по графику перевода показаний манометра определяют предельное усилие сжатия.

Установленная величина усилия делится на площадь образца, в результате получается значение предела прочности образца при сжатии.

Привлекательность данного комплекта состоит в его относительно невысокой стоимости (он вдесятеро дешевле аналогичного серийно выпускаемого оборудования), удобстве его транспортировки и монтажа, а также автономности работы оборудования, невостребованности электропитания, возможности использования в полевых условиях.

Для дорожных лабораторий подрядных организаций Комитета по ДТС и ЭД при правительстве Саратовской области было изготовлено 10 комплектов лабораторного оборудования.

Модернизированный плотномер для определения степени уплотнения грунта в теле насыпи земполотна высотой до 12 метров, который представляет собой серийно выпускаемый динамический плотномер КП-150 с дополнительным набором штанг, изготовленных из высокопрочной стали и работающих на динамическую нагрузку и изгиб, также необходим дорожной лаборатории каждой дорожно-строительной организации.

Следует отметить, что плотномер КП-150 предназначен только для текущего контроля качества возведения насыпи земполотна при толщине измеряемого слоя не более 30 см.

Несколько слов об автоматизации работы дорожностроительной техники.

На основе глубокого изучения технологии работы асфальтоукладчиков установлено, что в значительной степени качество укладки слоев асфальтобетона, а именно ровность и поперечные уклоны, зависит от точности и надежности работы автоматических следящих систем.

Все автоматические следящие системы, которыми оснащены работающие в настоящее время асфальтоукладчики, имеют целый ряд недостатков.

Во-первых, практически все выпускаемые промышленностью СНГ автоматические следящие системы имеют низкое качество изготовления и конструктивные недоработки, вследствие которых невозможно обеспечить требуемое по нормативам качество работ при укладке асфальтобетонных покрытий.

Во-вторых, многие системы морально устарели и сняты с производства, некоторые системы практически не работоспособны.

В-третьих, ни один экземпляр новой автоматики не работал при первом включении. Некоторые экземпляры работали непродолжительное время после ремонта.

В-четвертых, измерительная схема автоматики не учитывает место установки датчиков на асфальтоукладчике: конструкции кронштейнов передают повышенную вибрацию на датчики, последние же размещены так, что они только измеряют, а не задают высоту и поперечный уклон рабочему органу.

В-пятых, точность работы автоматики в значительной степени зависит от скорости перемещения штоков гидроцилиндров.

Наконец, в-шестых, работа со следящими системами отличается повышенной сложностью и требует повышенной квалификации обслуживающего персонала.

По причине указанных выше недостатков автоматические следящие системы без проведения доработок в должной степени не используются.

Учитывая опыт ремонта и эксплуатации следящих систем, на асфальтоукладчиках разработана принципиально новая автоматическая следящая система "Трасса", предназначенная также для оснащения бетоноукладчиков и автогрейдеров.

"Трасса" содержит микропроцессорный блок управления, датчик угла наклона рабочего органа и два датчика высоты. Микропроцессорный блок имеет специально разработанную программу, которая учитывает место расположения датчиков на асфальтоукладчике, возможные вибрации, передающиеся на датчики, независимость сигнала управления от скорости движения штока гидроцилиндров. Управление блоком значительно упрощено, имеется визуальный контроль работы автоматики.

Диапазон стабилизации угла наклона рабочего органа машины в поперечной плоскости - плюс-минус 26,8%, погрешность стабилизации угла - плюс-минус 0,15%, диапазон стабилизации по высоте - 80 мм, погрешность стабилизации высоты - плюс-минус 1 мм. Визуализация задаваемых и текущих значений угла и высоты осуществляется с помощью жидкокристаллического индикатора, питание - от источника постоянного тока 12 или 24 В.

Изготовлено два комплекта автоматики "Трасса". Испытание их в течение всего строительного сезона показало такие преимущества, как достаточно высокая надежность системы автоматики (не было ни одного случая отказа), удобство и простота работы с ней, а также значительное улучшение качества уложенного покрытия.

Проведена конструкторская подготовка автоматики к серийному производству на предприятиях Саратова.

Требуемое качество укладки слоев асфальтобетона с помощью асфальтоукладчика зависит от качества подготовки основания, которое, в свою очередь, зависит от наличия средств автоматики на автогрейдерах.

В настоящее время автогрейдеры поставляются заводами-изготовителями без автоматических следящих систем.

Разработанная автоматическая следящая система "Уклон- 3" для автогрейдеров состоит из датчика угла поперечного наклона отвала, блока управления и электрогидрораспределителя. При этом необходима доработка гидросистемы автогрейдера.

Диапазон стабилизации угла поперечного наклона отвала - плюс-минус 26,8%, погрешность стабилизации угла - плюс-минус 0,15%. Питание осуществляется от источника постоянного тока 12 В.

Система "Уклон-3" предназначена для автоматической стабилизации заданной величины поперечного уклона отвала автогрейдера независимо от высоты подъема либо опускания отвала.

Система может применяться на автогрейдере при планировке отсыпаемых слоев и верха насыпи земполотна, слоев дорожной одежды (песка, щебня и других материалов), при устройстве асфальтобетонных покрытий и поверхностных обработок.

В настоящее время изготовлено 15 комплектов автоматики "Уклон-З", подготовлена документация к серийному производству.

Применение системы повышает качество и производительность работ за счет точного соблюдения поперечных уклонов, сокращения количества проходов автогрейдера, улучшает условия труда машиниста. Особо рекомендуется применение системы при последних проходах автогрейдера с целью точной нивелировки поперечного профиля.

За необходимыми уточнениями можно обратиться по электронному адресу okch@droad. saratov.su.

Сергей ЗОЛОТОВ