Общая характеристика дорожных катков

Катки являются распрастранненым типом машин уплотнения грунта. Они представляют собой наиболее простые и производительные машины. Стоимость уплотнения единицы объема грунта катками несколько ниже, чем при использовании других средств уплотнения.

Сведение о первых каменных уплотняющих катках на конной тяги, использовавшихся в дорожном строительстве, встречаются в древнеримских источниках. В России вплоть до середины 1930;х годов на дорогах можно было встретить деревянные катки из толстых бревен, а первые паровые катки появились в конце XIX века.

Структура дорожно-строительного материала, определяющая его прочность и долговечность, в значительной степени формируется в результате уплотнения.

Сущность уплотнения заключается в увеличении количества связей в материале и упрочнении их. Это достигается повышением плотности материала.

В дорожном строительстве применяют следующие основные способы уплотнения: укатку, трамбование, виброуплотнение. Под воздействием механической нагрузки частицы уплотняемого материала сближаются, что увеличивает прочность и вязкость материала, уменьшает водопроницаемость. В результате уплотнения из рыхлой смеси формируется новый материал, свойства которого существенно отличаются от исходного.

Эффективность уплотнения зависит от величины уплотняющих нагрузок и времени их действия. По мере увеличения нагрузки эффективность уплотнения уменьшается.

При уплотняющей нагрузке, равной нулю, в материале действуют только внутренние силы, которым соответствует начальное значение плотности.

По мере увеличения уплотняющей нагрузки плотность материала приближается к своему предельному значению.

Сурет 1 — Способы уплотнения дорожно-строительных материалов:

а — укатка, бтрамбование, ввиброуплотнение В дорожном строительстве применяют следующие основные способы уплотнения: укатку, трамбование, виброуплотнение.

При укатке по поверхности уплотняемого слоя перекатывается валец, под действием силы тяжести G которого слой материала приобретает остаточную деформацию. Эта деформация по мере увеличения плотности материала уменьшается и к концу укатки приближается к нулю. Дальнейшее повышение плотности материала может быть достигнуто лишь увеличением нагрузки на валец.

Уплотняющее действие катков зависит от массы катка, площади контакта рабочего органа с уплотняемым слоем, скорости укатки и числа проходов.

Трамбование осуществляется периодическим поднятием какой-либо массы М на высоте Н и ее последующим свободным падением на поверхность уплотняемого материала. Для трамбования характерна большая глубина уплотнения. Поэтому такой метод применяют преимущественно для уплотнения грунтов слоями большой толщины. Для уплотнения слоев дорожной одежды метод трамбования используют редко, так как сила удара должна быть ограничена во избежание разрушения частиц щебня в каменных слоях.

На эффективность уплотнения трамбованием наибольшее влияние оказывают масса плиты, частота удара, скорость падающего груза.

Виброуплотнение заключается в том, что колеблющаяся с большой частотой массыМсообщает кинетическую энергию частицам материала, расположенным в зоне вибровозбудителя, и приводит их в колебательное состояние. Разные по размеру и массе частицы получают различные ускорения, взаимно перемещаются, и поры между крупными частицами заполняются более мелкими, благодаря чему материал уплотняется.

Вибрационный способ особенно эффективен для уплотнения малосвязных материалов. Взаимодействие между частицами в этом случае определяется только силами трения. При вибрировании частицы разделяются, и силы сопротивления материала уплотнению резко уменьшаются.

Эффективность уплотнения вибрированием зависит от амплитуды колебаний, их частоты и массы вибровозбудителя. С увеличением амплитуды и массы вибровозбудителя уплотняющее действие вибрирования возрастает. Влияние частоты колебаний проявляется более сложно, поскольку при изменении ее в широком диапазоне наблюдается максимум уплотнения.

Перечисленные способы уплотнения применяют как раздельно, так и в сочетании один с другим. Комбинированные способы уплотнения сочетают в себе укатку с вибрированием или трамбование с вибрированием. Реже используют эффект одновременной укатки с трамбованием (катки с падающими грузами). Для уплотнения комбинированным способом применяют вибрационные дорожные катки и вибротрамбующие машины.