Повышение эффективности уплотнения асфальтобетонной смеси гладковальцовым катком

   От качества выполнения операции уплотнения асфальтобетонного покрытия, выполняемой в процессе строительства автомобильной дороги дорожным катком, зависит долговечность сооружения в целом. В ходе уплотнения сопротивление асфальтобетонного слоя деформированию возрастает, что обусловлено непрерывным охлаждением материала, а также увеличением его плотности с каждым проходом катка. В то же время максимальное удельное давление под вальцом дорожного катка ограничено его конструктивными параметрами. Поэтому каждый каток может эффективно выполнять операцию уплотнения в определенном диапазоне физико-механических характеристик слоя.
   Задачей исследования является повышение эффективности уплотнения асфальтобетонной смеси гладковальцовым дорожным катком за счет расширения технологических границ применения машины. Для решения указанной задачи рассмотрен процесс взаимодействия гладкого вальца с асфальтобетонным слоем. Для описания поведения асфальтобетонного слоя в процессе нагружения принята модель Кельвина. При рассмотрении равновесия сил, действующих по площади контакта вальца с уплотняемым материалом, с учетом начальных условий получена система нелинейных алгебраических уравнений, позволяющая определить длину дуги контакта вальца с материалом. В результате исследования функции удельного давления под вальцом катка получено уравнение для определения значения максимального удельного давления под вальцом катка. На основе полученных теоретических результатов было проведено динамическое моделирование уплотнения асфальтобетонной смеси вальцом катка.
   Анализ результатов моделирования позволил сделать вывод о возможности значительного изменения максимального удельного давления под вальцом за счет регулирования скорости движения катка. С учетом разработанной методики предложена система автоматического управления для осуществления непрерывного контроля эффективности уплотнения. Предлагаемая система позволяет повысить эффективность операции уплотнения асфальтобетонной смеси дорожным катком путем поддержания максимального удельного давления под вальцом катка на уровне предела прочности уплотняемого слоя. Варьирование значения максимального удельного давления под вальцом катка осуществляется в зависимости от физико-механических характеристик уплотняемого слоя асфальтобетонной смеси и обеспечивается за счет оперативного изменения скорости движения машины.

1. Пермяков В. Б., Беляев К. В. Влияние режимных параметров катков на интенсивность уплотнения асфальтобетонных смесей // Строительные и дорожные машины. 2007. № 1. С. 19–22.

2. Захаренко А. В. Уплотняющее давление вальцов дорожного катка // Строительные и дорожные машины. 2005. № 2. С. 24–26.

3. Иванов В. Н., Трофимова Л. С., Линев Ф. В. Влияние параметров катков на качество уплотнения асфальтобетонных смесей в дорожных покрытиях // Механизация строительства. 2012. № 8 (818). С. 11–13.

4. Хархута Н. Я., Шестопалов А. А. Выбор типа и режимов работы катков при уплотнении асфальтобетонных смесей // Автомобильные дороги. 1986. № 3. С. 24–25.

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

6. Rechitsky V. S. Theoretical research and analysis of work process of a road roller with local deformation of roll in compaction zone // FME Transactions. 2017. Vol. 45, № 4. P. 503–509. DOI 10.5937/fmet1704503V.

7. Johnson K. L. Contact mechanics. Cambridge : Cambridge University Press, 2012. 510 p. DOI 10.1017/CBO9781139171731.

8. Богомолов В. А., Жданюк В. К., Богомолов С. В. Простейшие звенья линейной пространственной реологической модели асфальтобетона // Автомобильный транспорт. 2010. № 27. С. 157–162.

9. Евтюков С. А., Овчаров А. А., Замараев И. В. Построение механореологических моделей процессов взаимодействия рабочих органов строительно-дорожных машин со средой. СПб. : С.-Петерб. гос. арх.-строит. ун-т, 2011. 59 с.

10. Строительство и реконструкция автомобильных дорог : справ. энцикл. дорожника (СЭД) : в 5 т. / А. П. Васильев, Б. С. Марышев, В. В. Силкин [и др.]. М. : Информавтодор, 2005. Т. 1. 1519 с.

11. Path tracking control of an articulated road roller with sideslip compensation / M. B. Yang, L. Yongming, Z. H. Guangjun and Z. Hao // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 127981–127992. DOI 10.1109/AC-CESS.2020.3008455.

12. Wang J. W., Tong P. F. Development of unmanned roller and its application in highway engineering // 20th COTA International Conference of Transportation Professionals. 2020. P. 1583–1590. DOI 10.1061/9780784483053.133.

13. Зубков А. Ф., Однолько В. Г. Технология строительства асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог : монография. М. : Машиностроение, 2009. 224 с.

14. Comprehensive control method of asphalt concrete compaction by road roller / R. Emelyanov, A. Prokopev, Y. Vasiliev [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1889. P. 042059. DOI 10.1088/1742-6596/1889/4/042059.