Под напором вибрации

Одним из ключевых и ответственных технологических этапов, от выполнения которого зависит качество, надежность и долговечность автомагистралей, неизменно остается уплотнение дорожного покрытия. Для проведения подобных работ используется соответствующая техника.

Эксплуатировать силу тяжести для уплотнения грунта и дорожных покрытий люди научились издавно. Пройдя долгий эволюционный путь, на сегодняшний день уплотняющая техника обладает широкими эксплуатационными возможностями и отличается завидным многообразием.
Уплотнение
во имЯ проЧности
Кажущаяся простота катков обманчива. Современная техника ушла далеко вперед от первых образцов катков, использовавших для уплотнения грунта или дорожного покрытия лишь собственный вес. Современные катки обладают целым комплексом «мер воздействия» на обрабатываемую поверхность. Одним из основных аргументов (наряду с традиционной силой тяжести) является использование функции виброуплотнения. Кстати, ее целесообразность стала очевидной для специалистов не так уж и давно. Первые виброкатки начали применяться в дорожном строительстве лишь несколько десятилетий назад. Толчком для их появления стали масштабные научные исследования об эффективных способах повышения прочности дорожных покрытий, которая напрямую зависит от глубины уплотнения материала. Само по себе уплотнение происходит в результате увеличения количества связей в материале, что приводит к его упрочению.
Процесс виброуплотнения упрощенно можно смоделировать следующим образом: вес катка под воздействием колебаний большой частотности передает кинетическую энергию частицам материала дорожного покрытия, оказавшимся в зоне вибровозбудителя, которые приходят в колебательное состояние. Разные по массе и размерам частицы приобретают, соответственно, и различные ускорения. В результате происходит их взаимоперемешивание – более мелкие частицы заполняют свободные «вакансии» между боле крупными частицами. Это повышает однородность материала и приводит к его уплотнению. Особенно эффективен вибрационный способ для уплотнения маловязких материалов. В этом случае взаимодействие между частицами определяется только силами трения. Частицы под воздействием вибрации разделяются, поэтому силы сопротивления материала уплотнению существенно уменьшаются. Следует отметить, что исследования в этой области активно продолжаются и сейчас, так как процесс влияния виброуплотнения на свойства материала достаточно сложен и зависит от большого числа факторов. Среди основных – амплитуда колебаний, их частота и масса вибровозбудителя. Если увеличение амплитуды и массы вибровозбудителя достаточно определенно повышает уплотняющий эффект от вибрирации, то влияние частоты колебаний менее прогнозируемо. Максимум уплотнения может наблюдаться при ее изменении в достаточно широком диапазоне. Еще более картина усложняется в зависимости от изменения температурных режимов, а также от особенностей уплотняемого материала. Поэтому до сих пор проблематичной остается возможность создания универсальной модели дорожного виброкатка, так как его масса должна оставаться величиной постоянной, для того чтобы соблюдались заданные параметры вибрационного воздействия. Наиболее распространенным и освоенным в настоящее время техническим решением остается увеличение числа рабочих режимов вибрации катка. Сейчас основу отечественного парка дорожных катков составляют катки с двухамплитудным вибровозбудителем. Но они не могут до конца решить задачу качественного и быстрого уплотнения, так как каждая отдельная модель катка обеспечивает высокое качество уплотнения слоя асфальтобетона только определенного состава, толщины и температуры.
Внутренние резервы
Так как вибрационные катки сочетают статическую нагрузку и динамическое воздействие на уплотняемый материал, они всегда обладают большей производительностью, чем статические катки той же массы. Современные виброкатки широко используются для качественного и высокопроизводительного уплотнения таких различных материалов, как песок, асфальт и бетон. И все-таки уплотняющая техника сегодняшнего поколения еще не в полной мере способна удовлетворить потребности дорожных строителей. В принципе, многие трудности, связанные с весьма значительной вариативностью возникающих задач, удается решить за счет соблюдения технологий укладки и грамотного выбора соответствующего типа виброкатка. Производители техники, со своей стороны, продолжают работу по совершенствованию продукции. На рынке появляется все больше катков с плавным (так называемым ступенчатым) изменением амплитуды вибрации от нуля до максимума. Дополнительные возможности качественного уплотнения в местах, где запрещено уплотнение традиционным способом, могут предоставлять катки с регулируемыми колебаниями не только по вертикальной, но и по горизонтальной оси.
Основным же перспективным направлением специалисты считают разработку моделей «умных» виброкатков, способных благодаря оснащению передовой автоматикой осуществлять контроль качества уплотнения и самостоятельно оптимизировать свой рабочий режим. Специфика и сложность стоящих перед производителями уплотняющей техники задач косвенно подтверждается и тем, что во всем мире насчитывается лишь около 20 таких компаний. Среди статических и вибрационных моделей гладковальцовых, пневмоколесных и комбинированных катков, представленных на российском рынке, хорошо зарекомендовала себя продукция компаний Bomag и Hamm (Германия), Dynapac (Швеция), Jngersoll-Rand и Clark (США) и других. Из отечественной продукции можно упомянуть технику компании ЗАО «Раскат» (город Рыбинск), ПКФ «Ругрейд» (город Москва) и петербургского ЗАО «Завод Спецмашин», известного своим 25-тонным виброкатком К-703 М-ВК (на базе знаменитого трактора «Кировец»). Исключительное разнообразие видов дорожных работ диктует и весьма богатое предложение образцов современных моделей, различающихся и по массе, и по типоразмерам, и по эксплуатационным возможностям – мировое семейство виброкатков насчитывает не менее 200 моделей. И число их (как и «профессиональная квалификация») продолжает расти.

Автор: Андрей Мельников