Сравнительный анализ пластических деформаций при уплотнении асфальтобетонной смеси

Аннотация

Геометрия рабочего органа гладковальцового статического катка обусловливает высокую скорость и малое время приложения нагрузки к уплотняемому материалу, такой режим нагружения горячей асфальтобетонной смеси приводит к возникновению высокого динамического сопротивления деформации и, как следствие, к снижению эффективности уплотнения. Каток HIPAC имеет большую плоскую контактную площадку с уплотняемым материалом, которая обеспечивает высокую продолжительность приложения нагрузки. Давление, действующее на слой асфальтобетонной смеси, сравнительно невелико, и это может стать фактором низкой эффективности. Выполнено сравнение значений пластических деформаций, возникающих при уплотнении асфальтобетонной смеси как статическим гладковальцовым катком, так и катком HIPAC. Приведены реологическая модель слоя асфальтобетонной смеси и закон поведения вязкого элемента модели, отражающего пластические свойства уплотняемого материала. С учетом геометрии рабочих органов получены уравнения изменения контактного давления под гладким вальцом и лентой катка HIPAC. Приведены аналитические выражения для определения пластических деформаций, возникающих при уплотнении асфальтобетонной смеси гладковальцовым катком и катком HIPAC. Установлено, что пластическая деформация от катка HIPAC более чем в 1,3 раза превышает пластическую деформацию от гладковальцового катка. Доказано, что каток HIPAC эффективнее гладковальцового катка при уплотнении асфальтобетонных смесей. Использование катка HIPAC для уплотнения асфальтобетонной смеси позволит достичь требуемой плотности материала за меньшее число проходов

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Шишкин Е.А. Сравнительный анализ пластических деформаций при уплотнении асфальтобетонной смеси. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2025, № 1 (152), c. 131--141. EDN: UDDLIY

Литература

[1] Шишкин Е.А. Выбор режимов работы уплотнителей асфальтобетонных смесей. Вестник ВолгГАСУ. Сер. Строительство и архитектура, 2023, № 2, с. 78--87. EDN: KNTMDK

[2] Zhao Y., Xie S., Gao Y., et al. Prediction of the number of roller passes and degree of compaction of asphalt layer based on compaction energy. Constr. Build. Mater., 2021, vol. 277, art. 122274. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122274

[3] Шишкин Е.А. Метод измерения длины дуги контакта вальца дорожного катка с уплотняемой поверхностью. Вестник Тихоокеанского государственного университета, 2019, № 1, с. 27--34. EDN: ZBFWDR

[4] Karimi M.M., Tabatabaee N., Jahangiri B., et al. Constitutive modeling of hardening-relaxation response of asphalt concrete in cyclic compressive loading. Constr. Build. Mater., 2017, vol. 137, pp. 169--184. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.116

[5] Yun T., Kim Y.R. Viscoelastoplastic modeling of the behavior of hot mix asphalt in compression. KSCE J. Civ. Eng., 2013, vol. 17, no. 6, pp. 1323--1332. DOI: https://doi.org/10.1007/s12205-013-0352-7

[6] Gavrilov T., Kolesnikov G., Khoroshilov K. Tangential forces in the contact area of upper road layer with the base. MATEC Web Conf., 2018, vol. 239, art. 05012. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823905012

[7] Beainy F., Commuri S., Zaman M., et al. Viscoelastic-plastic model of asphalt-roller interaction. Int. J. Geomech., 2013, vol. 13, no. 5, pp. 581--594. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000240

[8] Halim O., Pinder F., Chelliah A., et al. Reducing maintenance and rehabilitation costs through the use of AMIR compaction. Civ. Eng. Architect., 2013, vol. 1, no. 3, pp. 51--60. DOI: https://doi.org/10.13189/cea.2013.010301

[9] Rickards I., Goodman S., Pagani J., et al. Practical realization of a new concept for asphalt compaction. Transp. Res. Rec., 1999, vol. 1654, no. 1, pp. 27--35. DOI: https://doi.org/10.3141/1654-03

[10] Halim A., Tayyeb H., Chellia A., et al. Field and laboratory studies of AMIR II compacted asphalt pavement. JMEST, 2016, vol. 3, no. 1, pp. 3722--3734.

[11] Halim A., Omar A., Awadalla M., et al. Development of the asphalt multi-integrated roller field and experimental studies. J. Constr. Eng., 2015, vol. 2015, art. 752674. DOI: https://doi.org/10.1155/2015/752674

[12] Halim A., El-Desouky A., Halim A. Extending the service life of bridges through proper compaction of asphalt decks. In: Advancement in the design and performance of sustainable asphalt pavements. GeoMEast 2017. Сham, Springer Nature, 2018, pp. 49--65. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-61908-8_5

[13] Halim A., Haas R. Process and case illustration of construction innovation. J. Constr. Eng. Manag., 2004, vol. 130, no. 4. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9364(2004)130:4(570)

[14] Шишкин Е.А., Смоляков А.А. Повышение эффективности уплотнения асфальтобетонной смеси гладковальцовым катком. Вестник СГУПС, 2022, № 1, с. 95--103. EDN: FZTZGG

[15] Yang J., Xie J., Tang X., et al. Study on the permanent deformation of asphalt mixtures based on the modified Burgers model. Front. Built Environ., 2024, vol. 10, art. 1357396. DOI: https://doi.org/10.3389/fbuil.2024.1357396

[16] Feng H., Pettinari M., Stang H. Three different ways of calibrating Burger’s contact model for viscoelastic model of asphalt mixtures by discrete element method. In: 8th RILEM International Symposium on Testing and Characterization of Sustainable and Innovative Bituminous Materials. Vol. 11. Dordrecht, Springer Nature, 2016, pp. 423--433. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-017-7342-3_34

[17] Носов С.В. Моделирование эволюции деформаций и напряжений в дорожно-строительных материалах на основе реологического подхода. Научный журнал строительства и архитектуры, 2019, № 1, с. 73--83. DOI: https://doi.org/10.25987/VSTU.2019.53.1.007

[18] Носов С.В. Математическое моделирование процесса уплотнения дорожно-строительных материалов жестким вальцом дорожного катка. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2013, № 4, с. 31--35. EDN: QCEJOT

[19] Малич Н.Г., Блохин В.С. Особенности уплотнения среды вальцами катков. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2008, № 8, с. 345--355. EDN: KKOOYR

[20] Симчук Е.Н., Жданов К.А., Дедковский И.А. Совершенствование подходов и методов оценки физических и эксплуатационных свойств дорожного асфальтобетона в России. Дороги и мосты, 2021, № 1, с. 181--221. EDN: NLXXIP