Профессия машинист катка 5 разряда
Технология производства работ катками
Уплотнение земляного полотна
Плотность грунта, из которого сооружается земляное полотно, оценивается коэффициентом уплотнения Ку, который представляет собой отношение фактической плотности грунта к максимальной стандартной плотности данного грунта. Стандартное уплотнение грунта определяют по методике, изложенной в ГОСТ 22733—77 «Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности».
Для этого грунт уплотняют в стальном цилиндре с внутренним диаметром 100 мм и высотой 127 мм, гирей массой 2,5 кг, падающей с высоты 300 м. Вначале при постоянной влажности уплотняют грунт возрастающим числом ударов. При этом определяют плотность твердой фазы (скелета) грунта р в зависимости от числа ударов п. Начиная с некоторого значения, дальнейшее увеличение числа ударов приводит к сравнительно небольшому изменению плотности грунта (рис. 131). Такое количество ударов называется эффективным п3ф. Для песчаных и супесчаных грунтов примерное эффективное число ударов —75, для суглинистых — 120.
Затем грунт уплотняют эффективным количеством ударов при различной влажности. На основе полученных данных строят график зависимости плотности от влажности (рис. 132). Влажность,
при которой наблюдается максимальная плотность, называется оптимальной, а соответствующая ей плотность грунта — максимальной стандартной плотностью.
В земляном полотне автомобильных дорог коэффициент уплотнения не должен быть ниже значений, приведенных в нормах проектирования автомобильных дорог. В зависимости от вида земляного сооружения, глубины расположения слоя от поверхности покрытия и дорожно-климатической зоны коэффициент уплотнения может быть 0,95…1.
Перед уплотнением каждый слой разравнивают с учетом продольного уклона поверхности насыпи. В поперечном сечении поверхностный слой планируют под одно- или двускатный профиль с уклоном к бровке 20…40 %о. Поверхность каждого слоя выравнивают так, чтобы после уплотнения на ней не было углублений или возвышенностей более 50 мм.
Для уплотнения земляного полотна применяют пневмоколесные катки ДУ-16Г и комбинированные катки ДУ-68, используя челночную схему укатки (рис 133), на определенных участках дороги, называемых захватками. Каждый последующий проход катка по одному следу не выполняют до тех, пор, пока вся ширина земляного полотна не будет перекрыта следами предыдущего прохода. На насыпях шириной более 20 м допускается продольное деление захваток.
Наибольшая плотность грунта может быть достигнута при использовании машин, обеспечивающих максимальное, допускаемое по условиям прочности данного грунта контактное давление, МПа, на поверхности.
Несвязные и малосвязные (песчаные и супесчаные) 0,3…0,4
Средней связности (суглинистые) 0,4…0,6
Высокой связности (суглинистые) 0,6…0,8
Значение пределов прочности соответствует грунтам с коэффициентом уплотнения, определяемым оптимальной влажностью.
Контактное давление на протяжении всего процесса уплотнения должно быть близким к пределу прочности грунта. При превышении предела прочности могут возникнуть явления местного разупрочнения (волнообразование перед колесами катков), при недостаточных контактных давлениях высокая плотность также не может быть достигнута ни изменением толщины слоя, ни увеличением числа проходов катка.
Необходимое контактное давление пневмоколесных рабочих Органов катков получают изменением давления воздуха в шинах. Это давление приблизительно равно контактному.
Для определения оптимальной толщины уплотняемого слоя и числа проходов катков по одному следу перед началом работ по устройству насыпи делают пробную укатку. Слой рыхлого связного Грунта рекомендуется уплотнять в две стадии. Вначале во избежание сдвигов и образования волн грунта перед рабочими органами выполняют 2…3 прохода на пониженной скорости (2… „.3 км/ч). При использовании катка ДУ-68 выключают вибратор и перемещаются ведущими колесами вперед. Затем осуществляют укатку на повышенных скоростях (6…12 км/ч). Последний проход выполняют со скоростью 2…3 км/ч.
Давление в шинах на начальных этапах не должно превышать 0,2…0,3 МПа. Это обеспечивает и более высокую проходимость Катков. На заключительном этапе давление в шинах должно соответствовать для песков 0,2…0,3 МПа, для супесчаных грунтов 0,3…0,4 МПа, суглинистых —0,6…0,8 МПа.
Грунт укатывают от краев насыпи к ее середине с перекрытием полос уплотнения на 0,15…0,25 м. Чтобы предотвратить обрушение откосов и сползание катков под откос, во время работы кромка вальца (крайнее колесо) не должна быть ближе 0,3 м от бровки отсыпаемого слоя. При укатке верхних слоев насыпи высотой более 1,5 м первый и второй проходы выполняют на расстоянии 2 м от бровки насыпи, а затем, смещая ходы на ‘/з ширины катка в сторону бровки, уплотняют края насыпи.
Земляное полотно целесообразно уплотнять на захватке длиной не менее 200 м по всей ширине насыпи. При назначении длины захватки в сухую и жаркую погоду учитывают интенсивную потерю влажности грунтом.
Для уплотнения крупнообломочных песчаных и малосвязных грунтов предпочтительно применять комбинированные катки ДУ-68 и вибрационные катки ДУ-47Б. Одномерные пески можно эффективно уплотнять только способом вибрирования. Каток ДУ-47Б может уплотнять такие грунты слоями 30…40 см, каток ДУ-68—60…80 см. Практически толщина слоя часто ограничивается проходимостью катков. Первые один – два прохода выполняют с выключенным вибратором. Количество проходов по одному следу с включенным вибратором при влажности, близкой к оптимальной, равно четырем – пяти.
Уплотнение оснований дорожных одежд
При уплотнении материалов дорожных одежд признаками окончания уплотнения служат отсутствие подвижности щебня, прекращение образования волн перед катком, отсутствие следа – осадки от прохода катка.
Грунты, укрепленные органическими вяжущими, отличаются повышенной вязкостью, поэтому для их уплотнения целесообразно применять пневмоколесные катки ДУ-16Г или комбинированные катки ДУ-68, которые обеспечивают большее время воздействия на материал по сравнению с другими машинами). Технология работ при этом следующая: после разравнивания слоя укрепленного грунта выполняют первые проходы катка. Укатку начинают на пониженных скоростях (2…3 км/ч), постепенна перемещаясь к оси дороги и увеличивая скорость катка ДУ-16Г до 10…12 км/ч, катка ДУ-58 — до 4…6 км/ч.
При присыпных обочинах первый проход делают таким образом, чтобы он захватил обочину.
При уплотнении особое внимание должно быть обращено на обеспечение требуемой однородности слоя. Для этого тщательно наблюдают за перекрытием смежных полос последовательных проходах катка. Число проходов определяют пробной укаткой. Ориентировочно для катка ДУ-16Г требуется 8… 12 проходов по одному следу, для катка ДУ-68 – 6…8, в том числе 4…6 проходов с включенным вибратором. Перекрытие смежных полос — 0,2… …0,3 м. Укатку осуществляют по челночной схеме (см. рис. 133), давление в шинах от 0,2…0,3 МПа на первых проходах до 0,6…0,8 МПа на последующих. Длина захватки не лимитируется, определяется она фронтом работ и технологическим процессом. Обычно она составляет 200…300 м.
Для уплотнения грунтов, укрепленных цементом, используют катки ДУ-68 с выключенным вибратором. Работают по той же технологической схеме, что и для уплотнения грунтов, укрепленных органическими вяжущими.
На прочность такого грунта большое влияние оказывает промежуток времени между перемешиванием и схватыванием, который составляет 1,5…2 ч. Уплотнение производят в это время.
Для уплотнения слоев из каменных материалов катки выбирают с учетом класса прочности щебня и периода уплотнения (табл. 3). Поскольку прочность слоя по мере уплотнения возрастает, то массу катка и удельное давление от первого к третьему периоду увеличивают или повышают давление в пневматических шинах катка.
Технология уплотнения одно- и двухслойных щебеночных слоев различная. Это связано с тем, что при уплотнении верхнего слоя в двухслойных конструкциях нужно обеспечить сцепление с нижним слоем и монолитность конструкции.
При уплотнении нижнего слоя различают два периода: первый — обжимку, второй — уплотнение.
Класс прочности щебня | Обжимка | Уплотнение | Уплотнение с расклинцовкой |
Очень прочный | ДУ-47Б,
ДУ-68 (0,2.. .0,3) |
ДУ-47Б с вибратором
ДУ-68 (0,8…1) с вибратором, ДУ-48Б |
ДУ-48Б
ДУ-49Б |
прочный | ДУ-47Б,
ДУ-68 (0,2.. .0,3) |
ДУ-47Б с вибратором
ДУ-68 (0,6…0,8) с вибратором, ДУ-48Б |
ДУ-48Б
ДУ-49Б |
Средней прочности | ДУ-47Б,
ДУ-68 (0,2.. .0,3) |
ДУ-47Б с вибратором
ДУ-68 (0,6…0,8) с вибратором |
ДУ-49Б |
Слабый | ДУ-47Б,
ДУ-68 (0,2.. .0,3) |
ДУ-47Б с вибратором
ДУ-68 (0,4…0,6) |
ДУ-47Б |
Очень слабый | ДУ-47Б,
ДУ-68 (0,2.. .0,3) |
ДУ-47Б с вибратором
ДУ-68 (0,2…0,3) |
ДУ-47Б |
При уплотнении верхнего слоя различают три периода: обжимку, укатку и окончательное уплотнение с расклинцовкой.
Примечание. В скобках указано рекомендуемое давление воздуха в шинах, МПа катка ДУ-68.
При обжимке происходит наиболее значительное перемещение щебенок, структурное сопротивление слоя уплотнению невелико, поскольку число точек контакта между щебенками минимально и плотность слоя мала. Особенности сопротивления уплотнению определяют применение в этом периоде катков с невысоким контактным давлением ДУ-47Б, ДУ-68.
Второй период уплотнения характерен повышенной прочностью и плотностью грунта. Число точек контакта между щебенками увеличивается. Соответственно возрастает структурное сопротивление. В первом и особенно втором периоде происходит интенсивное трение одних щебенок с другими и образуется каменная мука, которая играет роль вяжущего.
Во втором периоде для укатки используют более тяжелые катки ДУ-48Б с большим удельным давлением, поднимают до максимально возможного давления в шинах пневмоколесных и комбинированных катков, работают с выключенным вибратором вибрационных катков. Поскольку вязкое сопротивление минимально и щебенки к концу периода практически не перемещаются, скорость укатки к концу периода может быть доведена до максимальной рабочей скорости катка. Число проходов катка по одному следу определяют по данным пробной укатки.
Чтобы уменьшить структурное сопротивление при уплотнении, облегчить взаимные сдвиги щебенки и обеспечить твердение естественного вяжущего — каменной муки, образующейся при уплотнении, в начале второго периода ее поливают водой, которая увлажняет слой щебня на всю толщину.
В третьем периоде уплотнения осуществляют расклинцовку. Для этого рассыпают щебень с крупностью зерен 10…5(3) и разметают его по поверхности металлическими щетками поливочных машин. При этом клинец заполняет пустоты между щебенками и увеличивает число точек контакта между ними, расклинивая щебень. В начале третьего периода поливают водой. Назначение поливки — уменьшить трение при расклинцовке и в последующем обеспечить твердение естественного вяжущего в зонах контакта между частицами щебня. Сопротивление слоя уплотнению в этот период максимально. Перемещения частиц минимальны. Для расклинцовки в третьем периоде применяют катки ДУ-48Б, ДУ-49Б с наиболее высокими контактными параметрами. Скорость укатки может быть увеличена до максимальной рабочей скорости катка.
После уплотнения клинца рассыпают частицы каменных материалов с крупностью зерен 1…3 мм, распределяют их металлическими щетками и укатывают. Наиболее мелкие пустоты в слое заполняются, способствуя его цементации и образованию плотной корки на поверхности. Число проходов катков в третьем периоде составляет 10… 15. Оно уточняется по данным пробной укатки.
Во всех периодах укатку осуществляют по следующей схеме. Начинают работу от краев покрытия к середине для создания устойчивого упора и предотвращения расползания слоя. Первый проход катка захватывает и обочину. Последующие проходы катка делают с перекрытием предыдущих на 1/3 ширины вальца. У обочины число проходов катка принимают большим, к продольной оси дороги — меньшим. При применении двухосных трехвальцовых катков ДУ-48Б руководствуются схемой укатки, приведенной на рис. 134.
Укатка щебеночных покрытий требует тщательного контроля. Для этого ведут журнал укатки, где отмечают количество проходов по полосам, норму розлива воды и россыпи клинца и мелких фракций щебня, а также все недостатки, выявленные при уплотнении.
Число проходов катков при первом и втором периодах уплотнения строго ограничивают во избежание «переката»,
при котором обламываются края щебенок, образуется чрезмерное количество мелочи.
Устройство слоев из слабых каменных материалов имеет особенности, которые заключаются в следующем. При уплотнении таких слоев содержание крупных фракций щебня уменьшается из-за дробимости их при уплотнении, а содержание мелких фракций увеличивается. При укатке малопрочного крупного щебня интенсивно дробятся наиболее крупные фракции. Это объясняется тем, что нагрузка распределяется вначале между крупными щебенками, в то время как мелкие щебенки заполняют поры между крупными и не воспринимают нагрузки.
Для устройства слоев из крупного щебня слабых пород можно применять щебень размером 70…40 мм с последующей расклинцовкой их фракциями 40…20 мм.
Слои из мелкого и прочного щебня распределяют бульдозером или автогрейдером, укатывают катками ДУ-47Б с выключенным вибратором. На первом периоде уплотнения слой поливают водой. Весьма эффективно применять катки ДУ-58, удельное давление которых меньше, чем у катков с гладкими вальцами. Вследствие этого уменьшается дробимость щебня.
Длина захватки при уплотнении слоев дорожных одежд и .ч каменных материалов ограничивается технологическими возможностями и фронтом работ.
Уплотнение асфальтобетонных оснований и покрытий
В построенном покрытии проверяют коэффициент уплотнения и толщину слоев, прочность сцепления слоев между собой и с основанием, соответствие показателей свойств асфальтобетона техническим требованиям, шероховатость покрытия. Все эти свойства формируются в процессе уплотнения.
Для контроля качества асфальтобетона из покрытия отпирают керны или вырубки и испытывают их в переформированном и непереформированном состояниях, чтобы установить степень уплотнения покрытия, а также соответствие свойств асфальтобетона требованиям ГОСТ 9126—76*.
Пробы отбирают из горячего или теплого асфальтобетона через 10 сут после устройства покрытия и из холодного не ранее чем через 30 сут после устройства покрытия и открытия по нему автомобильного движения. Керны и вырубки должны быть отобраны не только из середины полосы движения, но и там, где покрытие меньше уплотнено движением, а также в непосредственной близости от сопряжения двух участков или двух полос снижения. Пробы отбирают из следующего расчета: при ширине покрытия не более 7м — три пробы на 1 км; при ширине покрытия более 7м — три пробы с каждых 7000 м2. При отборе проб измеряют толщину слоев и визуально оценивают прочность сцепления их между собой и с основанием.
Степень уплотнения покрытия из горячего, теплого и холодного асфальтобетонов оценивают коэффициентом уплотнения, определяемым в соответствии с требованиями ГОСТ 12801—84. Коэффициент уплотнения асфальтобетонного покрытия вычисляют как отношение среднего значения плотности трех-четырех образцов из покрытия к среднему значению плотности образцов, переформированных из тех же вырубок или кернов на специальном прессе для формирования образцов с использованием пресс-форм. Расхождение между результатами для образцов, отобранных из покрытия с одного места, не должно превышать 0,02 г/см3.
Коэффициент уплотнения покрытия из горячих и теплых смесей должен быть для нижнего слоя 0,98, а для верхнего слоя не ниже: из смесей типов А и Б — 0,99: типов В, Г, Д — 0,98.
Асфальтобетонные смеси уплотняют трехвальцовым трехосным катком с гладкими вальцами ДУ-49Б, вибрационным двухвальцовым двухосным катком ДУ-47Б, комбинированным катком ДУ-68. Для уплотнения пешеходных дорожек можно использовать каток ДУ-54А (ДУ-54А-1)
Состав звена катков назначают в зависимости от производительности асфальтобетонного завода, от площади уплотнения покрытия за смену и типа смеси. В среднем при производительности завода 30…35 т/ч для уплотнения покрытия до нормируемой плотности рекомендуется звено из трех машин: одна ДУ-47Б и две ДУ-49Б. Примерная площадь укатки покрытия за смену таким звеном для смесей типов А и Б —2700… 3000 м2 типов В и Д — 2500…2700 м2, а типа Г — 1500…2000 м2. При большей производительности завода число катков увеличивают до четырех.
На узкой полосе покрытия (3,5…3,75 м) не могут одновременно работать более трех-четырех катков. В этом случае для уплотнения смесей типов А, Б и Г эффективны комбинированные катки ДУ-68 при работе на повышенных скоростях.
Весной и осенью звенья комплектуют только из катков ДУ-49Б и ДУ-68.
Общее рекомендуемое количество проходов катков в зависимости от состава смеси и погодных условий устанавливают во время пробной укатки.
При уплотнении смесей типов А, Б и Г первые два-три прохода по одному следу выполняет каток ДУ-47Б или ДУ-68 с выключенным вибратором, затем три-четыре катка с включенным. После виброукатки дополнительно используют каток ДУ-49Б (6… 10 проходов по одному следу). Увеличивать число проходов: с включенным вибратором не рекомендуется во избежание возможного разуплотнения смеси.
Для получения ровного покрытия каток должен трогаться с места или изменять направление плавно, без рывков. Запрещается останавливать каток на горячем недоуплотненном асфальтобетонном покрытии с включенным вибратором. Если остановка необходима, каток выводят на ранее уплотненные и остывшие участки покрытия.
Уплотнение покрытий из горячей асфальтобетонной смеси начинают с той максимально возможной температуры, при которой не образуются деформации от укатки, что позволяет увеличить Время эффективного уплотнения и при меньших затратах работы катков достигать более высокой плотности и механической прочности асфальтобетона.
Рекомендуемая температура горячих смесей (ГОСТ 9128—84) для эффективного уплотнения приведена ниже.
Тип смеси Температура, °С
А (многощебенистые) 140…160
Б (среднешебенистые) 120…140
В (малощебенистые) 100…130
Г (песчаные из дробленого песка) 130…140
Д (песчаные из природного песка) 90…120
Смеси для нижнего слоя 120…140
Теплые асфальтобетонные смеси целесообразно уплотнять при температуре 50…60 °С в зависимости от вязкости битума.
В начале уплотнения рекомендуется соблюдать скорость движения катка в пределах 1,5…2 км/ч, а после 5…6 проходов по одному следу ее увеличивают для катков ДУ-47Б, ДУ-49Б до .V..5 км/ч (при работе с включенным вибратором катка ДУ-47Б — ло 2…3 км/ч), для катка ДУ-58 с включенным вибратором–чо 6 км/ч, без вибратора — до 8 км/ч.
Целесообразная длина полосы укладки горячей асфальтобетонной смеси укладчиком, при которой создается хорошее сопряжение смежных полос, зависит от температуры воздуха (табл. 4).
Таблица 4. Длина полосы укладки, м, горячей асфальтобетонной смеси
Температур воздуха, °С | Защищенные от ветра, застроенные и лесные участки, глубокие выемки | Открытые участки |
5…10
10…15 15…25 Более 25 |
30…60
60…100 100…150 150…200 |
25…30
30…50 50…80 80…100 |
Примечание. Если теплую смесь укладывают при температуре 10…20°С, длина полос может быть до 250 м.
Чтобы предотвратить прилипание асфальтобетонной смеси к пальцам катка, их смачивают водой, смесью воды с керосином (1:1) или водным 1 %-ным раствором отходов соапстока. Не разрешается применять дизельное топливо и мазут.
Асфальтобетонная смесь не прилипает к пневмошинам при их прогреве до рабочей температуры смеси. Время нагрева незначительно. Во избежание остывания пневмошин допускаются только непродолжительные остановки катков вне полосы укатки. Не разрешается заправлять катки топливом и маслом на асфальтобетонном покрытии.
В процессе уплотнения после 2…3 проходов проверяют поперечный уклон и ровность покрытия шаблонами — трех- или двухметровой рейкой с приспособлением для фиксации неровностей.
Выявленные дефекты немедленно устраняют; в заниженные места добавляют смесь, завышенные разрыхляют граблями, а излишки убирают лопатой. Обнаруженные при первых проходах катков пористые участки и участки с нарушенной сплошностью слоя исправляют.
Дефектные места (жирные, сухие, раковины), обнаруженные на покрытии после окончания укатки, вырубают, тщательно очищают, края смазывают горячим вязким или жидким битумом и заменяют новой доброкачественной асфальтобетонной смесью. Во избежание раскатывания смеси в конце полосы укладывают упорную доску или рейку. Рабочие швы должны быть перпендикулярны оси дороги.
Холодные асфальтобетонные смеси уплотняют катками ДУ-58 (6…10 проходов по одному следу). При отсутствии таких катков для первоначального уплотнения используют катки ДУ-47Б (4…6 проходов по одному следу) с выключенным вибратором.
Окончательное уплотнение покрытий из холодных асфальтобетонных смесей достигается при движении автомобилей.
При укладке слоев асфальтобетонной смеси увеличенной толщины (до 20 см), все более широко применяемой в строительстве в последние годы, обязательно устанавливают боковые упоры, предотвращающие раскатывание и разрушение кромки слоев.
Уплотнение слоев толщиной более 10 см начинают комбинированным катком ДУ-68. Заканчивают уплотнение трехосным трехвальцовым катком ДУ-49Б. Скорость катков ДУ-68 при первых двух-трех проходах по одному следу не должна превышать 2…3 км/ч, последующие проходы каток ДУ-68 с включенным вибратором может делать со скоростью 4…6 км/ч.
Давление воздуха в шинах катка в начале укатки должно быть не более 0,3 МПа, а на заключительном этапе уплотнения 0,6…0,8 МПа.
При уплотнении смесей с содержанием щебня более 50 % наряду с катками ДУ-68 можно использовать вибрационные катки ДУ-47Б. При этом первые 2….3 прохода по одному следу каток делает с выключенным вибратором, затем 3…4 прохода — с включенным. После работы вибратора доуплотняют и выравнивают поверхность катком ДУ-49Б.
При уплотнении катками ДУ-47Б, ДУ-68 малощебенистых смесей температура в уплотняемом слое в начале работы катка должна быть не выше 80…90°С.
Требуемая плотность слоя увеличенной толщины (до 20 см) достигается при 2 проходах с выключенным вибратором катка ДУ-58, 3…4 проходах с включенным вибратором и 3…4 проходах катка ДУ-49Б.
Режим уплотнения для данных смесей отрабатывают в первый день укатки, выполняя пробное уплотнение в нескольких режимах и определяя степень уплотнения.