ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ УСТАЛОСТНОЙ
Характер разрушения асфальтобетонных покрытий
Но, даже в определенном районе, макси- мальный диапазон изменения температуры асфальтобетона в дорожном покрытии может колебаться от 70 до 100 оС, а среднего- довой от 50 до 80 оС. Поэтому в условиях Республики Беларусь, где колебание темпера- туры внешней среды в зимний период возможно от минус 30 до +5оС, а в летний период от +10 до +35 оС, наблюдаются следующие характерные виды разрушений: образование температурных трещин по всей ширине покрытия и локальное растрескивание наиболее слабых участков, а также разрушения покрытий в виде просадок, образование полос, накатов, вмятин и др. В результате обследований было также установлено, что усталостное разрушение асфальтобе- тонных покрытий наиболее характерно выражается в виде попереч- ных трещин длиной от 20 до 50 см, повторяющихся через каждые от 50 до 80 см в направлении колееобразований (рисунок 1.1.).
Усталостное растрески- вание природно-климатического характера проявляется в виде рас- пространения поперечных по всей ширине проезжей части, через каждые 15–20 метров, рисунок 1.4.
Усталостное разрушение материалов с позиции различных
Механизм усталостного разрушения асфальтобетонов
Полной кривой усталости (рисунок 1.8) называют зависимость между амплитудой (или максимальным значением) напряжения σ и циклической долговечностью (число циклов до разрушения) Nσ, во всем диапазоне их возможного изменения: σ << σb и 1 < Nσ < 10 циклов.
Экспериментальные методы исследований усталостных
Пелла (Pe- ter S. Pell), Ф. У. Тейлора, Д. Я. Никбора, К. Ван-дер Пола, прово- димые на образцах цилиндрической формы, подвергающихся рота- ционному изгибу, что показано на рисунке 1.9, а. Заслуживает внимания и метод испытаний усталостной прочно- сти асфальтобетона, консольно-закрепленных образцов трапецие- видной формы, как показано на рисунке 1.9, в, а также метод испы- тания на усталость трехосным растяжением-сжатием, что изобра- жено на рисунке 1.9, г.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Общие понятия о существующих теориях предельных
В случае сложного напряженного состояния, когда два или все три главных напряжения σ1, σ2 и σ3 не равны нулю, как показано на рисунке 2.3, предельное (опасное) состояние для одного и того же материала может иметь место при различных предельных значени- ях главных напряжений в зависимости от соотношения между ни- ми.
Классические теории прочности
Если PH ≤0, то предельное состояние в расчетной точке до- стигнуто, если PH >0, то предельное состояние не достигнуто.
Новые теории прочности
Результаты анализа и выводы
ПОВЫШЕНИЮ УСТАЛОСТНОЙ
Обзор существующих методик проектирования состава
Сахарову, оптимальные составы асфальтобетона обеспечиваются при соотношении в составе асфальтового вяжуще- го битума (Б) и минерального порошка (П) в пределах 0,2–0,5. Оптимальная дозировка битума определяется на основании изго- товления и испытания трех-четырех смесей с содержанием битума, отличающимся на 0,5–1,0 % в каждой. В первом составе принимают рас- считанное по битумоемкости минеральных комапонентов количе- ство битума, во втором – на 0,5 % больше, а в третьем на 0,5 % меньше.
Среднее значение содер- жания частиц размером менее 0,071 мм для проанализированных проб составило 15 %, что должно учитываться при назначении ко- личества минерального порошка в составе смеси. Параллельно с испытанием по ГОСТ Р 58401.2 асфальтобетон- ные смеси испытывались по традиционным методам испытаний со- гласно СТБ 1115. На этапе определения физико-механических свойств смеси опре- деляют физико-механические свойства смеси выбранного состава по стандартной методике СТБ 1115 на соответствие требованиям ТУ BY.
Преимуществом смесей по ТУ BY по сравнению со смесями по СТБ 1033 является то, что состав асфальтобетонной смеси подбирается под конкретные условия эксплуатации (кон- кретную интенсивность движения). Конечным продуктом этих исследований стала новая система под названием Superpave (Суперпэйв): сокращение от Superior Performing Asphalt Pavements («Асфальтобетонные покрытия с повышенными технико- эксплуатационными показателями»). В результате более широкое распространение получил укатываемый асфальт по BS 594 для магистральных дорог, и были разработаны плотные ас- фальтобетонные покрытия, которые появились в BS 1621 1961 года издания.
Потребность производить материалы, которые соответствовали бы вышеуказанным требова- ниям, привела к переоценке методик проектирования смесей, и, в конечном счете, к включению процедуры проектирования по Мар- шаллу в BS 594:1973, который был с тех пор заменен на BS 598:1985. Смеси прерывистого гранулометрического состава на протяже- ние многих лет использовались для покрытий магистральных дорог в Великобритании, их составы были определены в соответствии с требованиями BS 594. Издание BS 594 1973 года содержало тради- ционные требования к составу: содержание крупного и мелкого за- полнителя, определялось отдельно от содержания битума и мине- рального порошка, которое было указано в таблицах, детализирую- щих альтернативные составы.
В дополнение к требованиям к составу BS 594:1973 вводил воз- можность использования испытания по Маршаллу, чтобы оценить содержание битума, требуемое для оптимизации свойств смеси мелкого заполнителя (песка) с минеральным порошком (МП). Эти два компонента смешиваются в отношении 6:1 по массе и готовят- ся образцы с различным содержанием битума, обычно от 8,0 % до 12,0 % с приращением на 0,5. BS 598:1985 вводил альтерна- тивный метод разработки состава смеси; на этот раз оценивалась вся смесь, включая крупный заполнитель.
Правила подбора составов смесей, устойчивых к
Минимальное количество битума в составе плот- ной смеси назначается из условия соответствия свойств смеси тре- бованиям по показателям: коэффициент водостойкости при дли- тельном водонасыщении в агрессивной среде после 14 суток, коэф- фициент водостойкости при длительном водонасыщении в агрессивной среде после 28 суток, коэффициент морозостойкости после 50 циклов замораживания-оттаивания. Первоначально готовят пробные замесы смеси, изготавливают не менее трех образцов для определения значений показателей физи- ко-механических свойств смесей (средней плотности, пористости минерального остова, остаточной пористости, водонасыщения, набухания, предела прочности при сдвиге при температуре 50 оС или предела прочности при сжатии при температуре 50 оС) и опре- деления соответствия полученных значений показателей предъяв- ляемым требованиям. Значение nr изменяется в процессе ползучести и релаксации, по- скольку Et является функцией напряжения и времени действия нагрузки.
Поскольку число циклов до разрушения зависит от отно- шения σ/R, то чем выше Rc, тем больше будет и число циклов в упругой стадии работы. Было выполнено 27 испытаний циклической долговечности ас- фальтобетона на балочках размером 40×40×160 мм (рисунок 3.11), приготовленных из подобранных ранее материалов. Статистический анализ показывает, что предложенная теорети- ческая модель более чем на 95 % отражает изменчивость цикличе- ской долговечности N в зависимости от параметров R, σ, и n (рису-.
При этом смеси приготавливались при различных температу- рах от 100 °С до 200 °С и термостатировались при этой температуре 120 минут. Например, увеличение температуры приго- товления на 20 °С с 140 °С до 160 °С приводит к снижению уста- лостной долговечности асфальтобетона типа Б на 18. В случае нагрева активи- рованных битумов до рабочей температуры более двух раз или при перегреве их свыше 160 °С в течение 1 ч, активированные битумы должны быть проверены на сцепление с песком по ГОСТ 11508.
Для проведения испытания отбирают битум в количестве 0,5 л, который необходимо разогреть до температуры на 80 °С выше тем- пературы размягчения. Для оценки воздействия транспортной нагрузки на вновь устро- енное асфальтобетонное покрытие были изготовлены образцы типа А, соответствующие СТБ 1033 и испытаны на сжатие согласно СТБ 1115. Результаты проведенного обследования показывают, что про- дольные уклоны до 30 о/оо (не учитываемые в расчете согласно дей- ствующим ТНПА) влияют на усталостную долговечность конструк- тивных слоев дорожных одежд несущественно (в пределах 10.
Применение пропиточной технологии для обеспечения
На автомобильных дорогах III–VI категорий при отсутствии на покрытии трещин, выбоин, заплат рекомендуется использовать пропиточный состав СПБ-2.
Повышение срока службы ремонтной карты
American Association of State Highway and Transportation Officials, Federal Aviation Administration, Federal Highway Administration, National Asphalt Pavement Association, U.
