Известно, что свойства асфальтобетонной смеси очень зависят от ее температуры. При уплотнении сопротивление деформированию увеличивается как за счет увеличения плотности, так и за счет охлаждения. Это объясняет важность проведения работ по уплотнению в благоприятных температурных условиях, при которых материал обладает минимальным сопротивлением деформированию.

Слой горячей асфальтобетонной смеси, уложенный на основание, будет остывать как за счет теплообмена с нижним слоем, основанием или окружающим его воздухом, так и за счет взаимодействия поверхности слоя смеси с вальцом дорожного катка. Особенно интенсивно это происходит в условиях низких температур окружающего воздуха. Исследователями [1] рекомендуется ограничивать взаимодействие поверхности уплотняемого асфальтобетонного покрытия с холодными металлическими вальцами катков, проводить их предварительный прогрев или осуществлять уплотнение катками на пневматических шинах.

С целью обеспечения качества и снижения энергоемкости процесса уплотнения автором предложена перспективная конструкция системы обогрева металлического вальца дорожного катка (на примере RV-11,0 DS).

В результате поиска и анализа существующих конструкций катков с подогревом вальца, выяснилось, что исследователями предпринимались попытки обогрева вальцов катка выхлопными газами от ДВС [2].

Основным недостатком предложенной конструкции является невозможность изменения температуры вальца для оптимального уплотнения асфальтобетонной смеси, что имеет большое значение при уплотнении слоев асфальтобетонной смеси различной толщины.

Автором предложена конструкция вальца с подогревом, позволяющая изменять температуру самого вальца при уплотнении различных дорожно-строительных материалов.

Задачей разработки является повышение эффективности работы дорожных катков и снижение энергоемкости уплотнения дорожно-строительных материалов за счет увеличения количества требуемых проходов по одному следу. Обогрев вальца осуществляется гибким нагревательным кабелем (например, Deviflex DTIE-10), который закрепляется по внутренней поверхности обечайки вальца с помощью крепёжных скоб (рис. 1).

Рисунок 1. Крепление нагревательного кабеля к обечайке вальца

Для правильного выбора системы обогрева была определена установочная мощность, исходя из требований, предъявляемых к монтажу, с учетом влияния особенностей климата и применяемой системе контроля.

Площадь обогрева составляет 6 м² с учетом расположенных механизмов внутри самого вальца. Кабельная система обогрева, которая будет использоваться для обогрева вальца и является основным источником тепла, должна иметь мощность 300-400 Вт / кв.м. Расчетная мощность составляет 2,5 кВт при длине кабеля 83 м. Шаг укладки кабеля составляет 0,07 м. Данные получены по результатам тепло-физического расчета системы обогрева.

Свежеуложенная горячая асфальтобетонная смесь в результате теплообмена с основанием и окружающим воздухом будет остывать, при этом ее температура по толщине будет различной и непостоянной по времени. Это будет зависеть от различных причин и факторов, таких как температура укладки и уплотнения смеси, наличия и скорости ветра, температуры окружающего воздуха, толщины укладываемого слоя и др.

По известной методике [1] были проведены исследования по изучению интенсивности остывания смеси при взаимодействии с рабочими органами катков. Были рассмотрены различные скорости движения катка (2, 3, 4, 5 км/ч), различные температуры поверхности вальца (70, 100 ⁰С), а так же различные толщины уплотняемого слоя асфальтобетонной смеси (5, 7, 9, 11 см).

Критической температурой слоя асфальтобетонной смеси будем считать температуру поверхности, в связи с тем, что она непосредственно контактирует с рабочими органами уплотняющей техники, ее проще измерять и контролировать.

Результаты исследований были представлены в виде зависимостей температуры асфальтобетонной смеси от времени при различных исходных данных, где синей линией изображена интенсивность остывания смеси при её уплотнении базовым катком, а красной линией – модернизированным (рис. 2 – 5).

Рисунок 2. Интенсивность остывания асфальтобетонной смеси толщиной 5 см при

соприкосновение вальца с постоянной температурой: а) 70⁰С; б) 100⁰С

Рисунок 3. Интенсивность остывания асфальтобетонной смеси толщиной 7 см при

соприкосновение вальца с постоянной температурой: а) 70⁰С; б) 100⁰С

Рисунок 4. Интенсивность остывания асфальтобетонной смеси толщиной 9 см при

соприкосновение вальца с постоянной температурой: а) 70⁰С; б) 100⁰С

Рисунок 5. Интенсивность остывания асфальтобетонной смеси толщиной 11 см при соприкосновение вальца с постоянной температурой: а) 70⁰С; б) 100⁰С

Анализируя полученные зависимости (рис. 2 – 5), можно сделать вывод, что при уплотнении асфальтобетонной смеси с большей толщиной слоя интенсивность её остывания снижается. Кроме того, с увеличением температуры вальца интенсивность остывания снижается, что позволяет осуществить большее число проходов катка по одному следу до того момента, пока температура смеси не снизится ниже критического значения (85 ⁰С). Таким образом, появляется возможность достижения более высокого значения коэффициента уплотнения асфальтобетонной смеси. Это приобретает особую актуальность при строительстве асфальтобетонных покрытий в неблагоприятных условиях осенне-летнего периода времени.