автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Обоснование применения армированного асфальтобетона при усилении аэродромных покрытий

На правах рукописи /2

МИХАЙЛОВСКИЙ Алексей Сергеевич

□ОЗОБ4113

ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ АРМИРОВАННОГО АСФАЛЬТОБЕТОНА ПРИ УСИЛЕНИИ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

(05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей)

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2007.

003054119

Работа выполнена на кафедре «Аэродромы» в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете).

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор

Лещицкая Тамара Петровна Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор Васильев Николай Борисович, - кандидат технических наук Комчихина Лидия Николаевна Ведущая организация: - ФГУП «РОСДОРНИИ»

Защита диссертации состоится «15» марта 2007 г. в/Оч. на заседании диссертационного совета Д 212.126.02 ВАК РФ при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу:

125319, г. Москва, А-319, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42. Телефон для справок: (495) 155-93-24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенной печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета. Копию отзыва просим прислать по E-mail: uchsovet@madi.ru.

Автореферат разослан « /S » февраля 2007 г.

Учёный секретарь диссертационного срвёта / j//^ / кандидат технических наук, профессор /;Л Н. В. Борисюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях асфальтобетонные покрытия являются наиболее распространёнными при усилении существующих покрытий аэродромов. Широкое применение асфальтобетона в качестве материала покрытия при реконструкции и ремонте аэродромных покрытий связано с рядом положительных свойств этого материала, включая технологичность устройства асфальтобетонных слоев усиления. Устройство асфальтобетонных покрытий возможно стадийно, без прекращения эксплуатации аэропорта.

В то же время зависимость физико-механических свойств материала покрытия, а также его конструктивных особенностей от температуры приводит к образованию дефектов на асфальтобетонных покрытиях. Условия работы аэродромных слоев усиления предъявляют к асфальтобетону требования необходимой устойчивости против образования трещин.

В данной работе рассматривается проблема повышения отражённой трещиностойкости, так как отсутствие последней приводит к массовому образованию трещин в асфальтобетонных слоях усиления и, как следствие, - снижению их долговечности. Таким образом, актуальность работы обусловлена необходимостью решения важной проблемы - повышения долговечности асфальтобетонных покрытий путём обеспечения их отражённой трещиностойкости, а значит, и снижения затрат на их содержание.

Отсутствие нормативных документов по проектированию мероприятий, повышающих трещиностойкость асфальтобетонных слоёв усиления, дифференцированных в зависимости от местных погодно-климатических условий эксплуатации и условий выбора конструктивных мероприятий при составлении технических решений, требует комплексного исследования свойств и характеристик материалов рекомендуемых, при усилении покрытий.

Цель диссертационной работы - разработка и научное обоснование эффективных конструктивных мероприятий по повышению отражённой трещиностойкости асфальтобетонных слоёв, устраиваемых при усилении существующих аэродромных покрытий, а также создание практической основы для их внедрения в производство.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие основные задачи.

1. Исследовать теоретические основы напряжённо-деформированного состояния армированного

асфальтобетонного покрытия на жёстком основании.

2. Разработать методику и программу экспериментальных исследований для обоснованного выбора конструктивных решений при усилении существующих покрытий.

3. Рассмотреть и обосновать специальные материалы для армирования асфальтобетонных покрытий.

4. Экспериментально проверить конструктивные и технологические решения, обеспечивающие повышенную трещиностойкость асфальтобетонных слоев усиления, с учётом условий их эксплуатации, а также современных требований к конструкциям асфальтобетонных слоев усиления.

5. Экспериментально в натурных условиях исследовать эффективность конструктивных решений, повышающих трещиностойкость асфальтобетона на жёстком основании с применением метода статистической обработки данных.

6. Разработать практические рекомендации по технологии применения конструктивных решений усиления жёстких покрытий аэродромов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• обоснована и экспериментально доказана гипотеза возможности повышения отражённой трещиностойкости армированных асфальтобетонных слоёв усиления в зависимости от типа армирующего материала;

• разработаны и обоснованы варианты конструктивных решений усиления существующих покрытий на основе комплексного подхода к проблеме отражённого трещинообразования;

• разработан обобщённый алгоритм решения задачи оптимизации конструкции усиления жёстких покрытий методом конечных элементов;

• получены численные значения деформативных характеристик армированных асфальтобетонных слоёв.

Достоверность исследований, выводов и рекомендаций обеспечивается комплексом лабораторных и опытно-экспериментальных исследований, подтверждённых расчётами с применением метода математической статистики, а также сходимостью полученных результатов.

На защиту выносятся следующие основные результаты.

1. Комплекс экспериментальных и теоретических исследований напряжённо-деформированного состояния армированных асфальтобетонных слоёв усиления на жёстком основании.

2. Методика и результаты экспериментальной проверки, деформативных параметров конструктивных решений

усиления жёстких аэродромных покрытий в зависимости от материала армирования.

3. Результаты работы армированного асфальтобетона на участке экспериментального строительства в натурных условиях, по итогам статистической обработки данных, и анализ наблюдений за опытным участком армированного асфальтобетонного слоя усиления на жёстком основании.

4. Технико-экономическое обоснование вариантов конструктивных решений усиления покрытий.

5. Практические рекомендации по применению конструктивных решений усиления жёстких покрытий при их проектировании.

Практическая ценность диссертационной работы

заключается в:

• разработке теоретической базы и практических рекомендаций возможности применения при реконструкции и ремонте существующих покрытий эффективных конструктивных решений, способствующих повышению отражённой трещиностойкости асфальтобетонных слоёв усиления;

• разработке обобщённого алгоритма решения задачи отражённой трещиностойкости дающего возможность создания компьютерной программы по выбору оптимального конструктивного решения с учётом используемых материалов;

• получении деформативных параметров, характеризующих напряжённое состояние армированного асфальтобетона над швом бетонного основания.

Результаты исследований могут быть внедрены при проектировании конструкций усиления жёстких аэродромных покрытий асфальтобетоном.

Реализация работы:

• результаты исследований кандидатской диссертации внедрены ФГУП ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект" в процессе проектирования при реконструкции аэродромных покрытий аэродромов Нижнекамск (Бегишево) и Минеральные Воды, а также при разработке рекомендаций по реконструкции этих аэропортов (2003 г. Арх. № 8244; 2004 г. Арх. № 2995А/1);

• построен опытный участок покрытия армированного асфальтобетонного слоя усиления на жёстком основании на полигоне ФГУП ГПИ и НИИ ГА «Аэропроект» в районе аэропорта Шереметьево.

Апробация работы. Основные результаты исследований были

доложены и получили одобрение на: 60-, 61-, 65- научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ) в 2002, 2003, 2005, 2006, 2007 гг.; городской научно-практической конференции "Московские вузы - строительному комплексу Москвы для обеспечения устойчивого развития города" МГСУ 2003г.

Публикации. По материалам диссертации было опубликовано семь работ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 122 наименований и 2 приложений. Работа изложена на 207 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, 36 таблиц и 51 формулу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе диссертации рассмотрена природа возникновения температурных деформаций в асфальтобетонных покрытиях, приведён анализ характеристик дефектов асфальтобетонных слоев усиления и причины их возникновения, при этом уделено внимание состоянию вопроса повышения их трещи ностой кости.

Исследования процесса накопления остаточных деформаций в асфальтобетоне показывают, что интенсивность их накопления определяется двумя важнейшими факторами: температурой, определяющей текущее состояние материала (его основные прочностные и деформативные свойства), и параметрами нагрузки: давлением, диаметром нагруженной площади, временем действия нагрузки, промежутками времени между последовательными нагружениями.

Наиболее распространёнными видами разрушений на асфальтобетонных слоях усиления, устроенных на жёстких основаниях, являются трещины различного происхождения. Известно, что сначала появляются температурные трещины, которые в дальнейшем провоцируют развитие остальных дефектов и приводят к ослаблению всей конструкции. Нарушение сплошности покрытия приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик покрытия: качества поверхности и его несущей способности.

Повышению деформативности асфальтобетонных покрытий посвящены исследования Богуславского А. М., Васильева Н. Б., Волкова Ю. Н., Гладкова В. Ю., , Гвоздева В. А., Горелышева Н. В., Золотарёва В. А., Козарновского Э. А., Королёва И. В., Кретова В. А.,

Мозгового В. В., Мерзликина А. Е., Нерубенко С. Л., Печеного Б. Г., Радовского Б. С., Руденского А. В., Руденской И. М., Сюньи Г. К., Шульгинского И. П., Чернигова В. А., Яковлева Ю. М. и многих других.

Деформации в асфальтобетонном покрытии на цементобетонном основании распределяются по длине плиты крайне неравномерно. Практически вся деформация, передающаяся на покрытие от температурных перемещений плит основания, воспринимается участком покрытия шириной около 1 м, находящимся непосредственно над швом.

При проектировании усиления цементобетонных покрытий асфальтобетоном предусматриваются мероприятия по повышению трещиностойкости асфальтобетона. Это мероприятия направленные на регулирование свойств материала (оптимизацию подбора состава асфальтобетонной смеси, применение битумов с улучшенными свойствами за счёт введения различных полимерных добавок и т. д.) и конструктивно-технологические мероприятия (увеличение толщины слоя асфальтобетона, устройство дополнительного трещинопрерываюицего слоя и т. д.). Однако перечисленные методы не решают проблему предотвращения отражённого трещинообразования. На сегодняшний день наиболее перспективными являются конструктивно-технологические мероприятия, в частности армирование асфальтобетона различными геосинтетическими материалами.

Во второй главе изложены основные теоретические исследования напряженно-деформированного состояния асфальтобетонного покрытия на жестком основании.

Проведён анализ напряженно-деформированного состояния асфальтобетонного покрытия над швом жесткого основания. Каждая плита цементобетонного основания увеличивается или уменьшается в размере от изменения температуры к середине или от середины, а сама середина плиты остается на месте, выделенный нами участок можно ограничить с каждой стороны неподвижной заделкой. Тогда при изменении температуры, а именно при ее понижении, каждая половина плиты цементобетонного основания и асфальтобетонного покрытия на ней будет стремиться уменьшить свои размеры в сторону заделки и растягивать участок асфальтобетонного покрытия над швом, вызывая в нем растягивающие напряжения. Относительная деформация участка асфальтобетона над швом будет определяться по формуле.

2ДТЪг__"А(а,-а, )(1-Ц,)__ 1+аДТ (1)

е ' ь,е,(1-ц2 )+1.2е2(1-ц, ) 1 ' где: ^ - коэффициент линейного расширения асфальтобетона; а2 - коэффициент линейного расширения цементобетона; 1_ - длина половины плиты;

ДТ- изменение температуры средней плоскости

асфальтобетона и цементобетона; Е1 - модуль упругости асфальтобетона; Е2 - модуль упругости цементобетона;

и ц2- коэффициенты Пуассона соответственно для асфальтобетона и цементобетона; ^ - толщина асфальтобетона; И2 - толщина цементобетона; I - ширина шва.

Расчётная схема для определения напряжений и деформаций в асфальтобетонных слоях усиления дана на рис. 1.

Рис. 1. Расчётная схема для определения напряжений и деформаций в асфальтобетонных слоях усиления

Исходя из полученного выражения, можно отметить, что повышение трещиностойкости асфальтобетона в зоне шва жесткого основания возможно путем снижения модуля упругости асфальтобетона при отрицательной температуре, т.е. повышением деформативности асфальтобетона или увеличением ширины участка асфальтобетона, вовлеченного в работу на растяжение, что возможно при армировании и повышении толщины слоя асфальтобетона. Уменьшение длины плит основания также может способствовать повышению трещиностойкости асфальтобетона.

Определена зависимость монолитности конструкций от механических и геометрических параметров составляющих ее элементов, с учётом влияния арматуры и усталостной прочности асфальтобетона при работе армированных слоёв усиления. Разработан алгоритм решения задачи методом конечных элементов, который позволяет создать компьютерную программу по решению многовариантной процедуры выбора оптимального конструктивного решения с учётом используемых материалов (рис. 2).

Рис. 2. Обобщённый алгоритм решения задачи методом конечных элементов

В третьей главе представлены экспериментальные исследования конструктивных решений слоев усиления асфальтобетонных покрытий в лабораторных условиях.

По результатам теоретического исследования вопроса применения армирования асфальтобетонных слоев усиления и намеченных предпосылок по обеспечению их отражённой трещиностойкости возникла необходимость проведения экспериментальных исследований.

Задачей экспериментальных исследований является подтверждение возможности повышения трещиностойкости и определение температурных деформаций, возникающих в армированном асфальтобетонном слое усиления, уложенном на цементобетонное основание.

Была разработана методика экспериментальных исследований. Испытания проводились на установке, моделирующей деформации покрытия при изменении температур. Данная установка разработана для испытания слоёв асфальтобетона на жёстком основании с целью определения горизонтальных напряжений (температурных деформаций). Установка разработана на базе 26 ЦНИИ МО РФ и имитирует реальные условия работы армированного асфальтобетона.

Образование и развитие отраженных трещин в асфальтобетонном слое усиления при сезонных колебаниях температуры предопределяются температурными деформациями плит цементобетонного покрытия. Перемещение плит Д8 цементобетонных покрытий в зоне швов и сквозных трещин в сезонном цикле изменения температур прямо пропорционально длине плит Ь

А8= а5 -I. -АТ-кн, (2) где: аб = 10"5 - коэффициент линейного температурного расширения цементобетона , 1 / °С;

ЛТ- расчетный перепад температур, °С; кн - коэффициент, учитывающий неоднородность связей по контуру плиты.

Для проведения экспериментальных исследований была разработана методика. Исследования проводились на образцах-моделях асфальтобетона, армирующие материалы закладывались между слоями асфальтобетона. Было испытано семь видов конструкций, которые представлены в табл. 1.

Изменение деформаций различных конструктивных решений от вида материала армирования и нагрузки представлено на сводном графике (рис. 3).

Таблица 1

Испытываемые конструкции._

№ испытания Верхний слой асфальтобетона / Нижний слой асфальтобетона Сетка

Толщ., см Тип Вяжущее

1 5 7 Б плотный пористый БНД 60/90 БНД 40/60 -

2 5 7 Б плотный Б плотный БНД 60/90 БНД 60/90 -

3 5 7 Б плотный Б плотный БНД 60/90 БНД 60/90 Enkagrid -TRC 40

4 5 7 Б плотный Б плотный БНД 60/90 БНД 60/90 иглопробивная PGM14

5 5 7 Б плотный Б плотный БНД 60/90 БНД 60/90 СБП-Д 25x25

6 5 7 Б плотный Б плотный БНД 60/90 БНД 60/90 HaTelit - С40/17

7 5 7 Б плотный Б плотный БНД 60/90 БНД 60/90 PGM - G 50/50

Испытание 1

Испытание 2

Испытание

3

Испытание

4

Испытание

5

Испытание

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 Деформации (мм)

5,00

6,00

•Испытание

Рис. 3. График изменения деформаций от нагрузки

Проведённое в лабораторных условиях исследование показало, что конструкции № 3 и № 7 (армированные комбинированными сетками Enkagrid - TRC 40 и Polyfelt PGM-G 50/50 соответственно) обладают лучшей степенью трещиностойкости, чем с остальные конструкции. Конструкция N27, армированная PGM - G 50/50, выдерживает наибольшую деформацию (6 мм) до образования трещины при нагрузке 19,10 кН.

Немного уступает ей конструкция №3, армированная Enkagrid - TRC 40 (деформация 5,75 мм при нагрузке 19,25 кН).

Неармированные конструкции №1 и №2 выдерживают значительно меньшие (в 3 раза) деформации, чем армированные конструкции. А также они выдерживают меньшие нагрузки по сравнению с армированными конструкциями.

Значение деформации, при которой произошло разрушение конструкции №6 армированной геосеткой HaTelit - С40/17, в 2 раза меньшее (2,50 мм) относительно других армированных конструкций.

В районе шва, в конструкции №4 с разделительной прослойкой PGM 14, довольно быстро (приблизительно через 40 мин после начала испытания) образуются волосяные трещины, перерастающие в сетку трещин. Также эта конструкция выдерживает нагрузку (16,20 кН), что значительно ниже по сравнению с другими армированными конструкциями.

По характеру изменения деформаций, в зависимости от нагрузки, конструкции, армированные геосетками №5 СБП-Д 25x25 и №6 HaTelit - С40/17, близки к неармированным (деформации возрастают довольно быстро), хотя значения деформаций в 1,5 раза больше.

В четвёртой главе приведены результаты исследований опытного участка строительства армированного асфальтобетонного слоя усиления на жёстком основании. Разработана методика проведения экспериментальных исследований опытного участка армированного асфальтобетонного покрытия.

Основные физико-механические показатели применяемых армирующих материалов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Технические характеристики армирующих сеток _

СБП-Д 25x25 (шов 10) GLAS BITUT ЕХ 50/50- ЗОС (шов 4) Polyfelt PGM 14 (шов 3) Polyfelt PGM-G 50/50 (шов 1) HaTelit С40/17 (шов 6) Enkagri d-TRC40 (шов 14) Enkagri d-TRC 20 (шов 15)

Прочность при разрыве, кН/м 40 50 9 50 50 40 20

Максимальное удлинение при разрыве, % 5 5 80 3 12 3,5 3,5

Размер ячейки, мм 25x25 30x30 — 40x40 40x40 15x15 15x15

Существующее покрытие на полигоне ФГУП ГПИ и НИИ ГА «Аэропроект» в аэропорту Шереметьево представляет собой железобетонные плиты размером 3x4м. Проводилось ленточное армирование над швами в существующем жёстком покрытии. Армирующие материалы закладывались между выравнивающим (толщиной 7см) и верхним (толщиной 5см) слоями асфальтобетона.

Согласно методике проведения экспериментальных исследований опытного участка армированного асфальтобетонного покрытия измерялись линейные перемещения (деформации) марок, установленных с двух сторон от шва по 4 штуки через 15 см на глубине 2 и 4 см. Измерения осуществлялись с точностью до 0,05 мм и производились один раз в неделю, а также при резких перепадах температуры (10°С и больше). В момент проведения измерений фиксировались температура покрытия и воздуха. Для сравнения также измерялись деформации в неармированного шва (шов № 8) Измерения проводились в течение года с 07.10.2003 по 28.09.2004 г.

Для упрощения дальнейшего математического анализа при построении графиков значения деформаций принимались безразмерными в относительных величинах, дающих градиент изменения деформаций относительно изменения температуры на протяжении годичного цикла измерений. Графики зависимости относительной деформации от изменения температуры в армированных конструкциях в некоторых точках представлены на рис. 4-7.

Температура, °С

Рис. 4. Зависимость деформации от температуры в точке на расстоянии 15 см от шва на глубине 2 см

1,07

|1,05 го

1.1,03 о

-е-£1,01

ф

£0,99 м

н 0,97

£0,95 О

0,93 £

9— 1— О О и-Л —1—тЖ! * 1

*— —*— V / IV м —

Ж

№

-Шов 1 -ШовЗ -Шов 4 -Шэвб -Шов 8 -Шов 10 -Шов 14 -Шов 15

7*

<\ V к> Температура,

Рис. 5. Зависимость деформации от температуры в точке расстоянии 15 см от шва на глубине 4 см.

на

0,97

£

-Шов 1 -ШовЗ -Шов 4 -Шэвб -Шов 8 -Шов 10 -Шов 14 -Шов 15

Л

Температура, С Рис. 6. Зависимость деформации от температуры в точке на расстоянии 45 см от шва на глубине 2 см

1,07

s

§ 1,05 го s

0 1

-е-

ш

■=с 1,01

ш

1 0,99 ц

ш

s 0,97

0,95

0,93

0— А— —е—а Щ -

V /

-20-16-10 -7 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 9 11 14 15 16 18 22 23

Температура, °С

Рис. 7. Зависимость деформации от температуры в точке на расстоянии 45 см от шва на глубине 4 см

-Шов 1

•Шов

3

-Шов

4

-Шов 6

-Шов 8

-Шов 10 -Шов

14 -Шов

15

При рассмотрении графических отображений измеренных деформаций было установлено:

• Величины изменения деформаций в армированных швах на порядок (т.е. примерно в 10 раз) ниже, чем в контрольном неармированном шве;

• Величина деформаций неармированного шва (расстояние 60 см от шва) на глубине 2 и 4 см меньше чем величина деформаций этих же точек армированных швов. Это подтверждает, что сетки включают в работу большую площадь асфальтобетона и тем самым распределяют напряжения;

• Наибольшие пики деформаций наблюдались при низких положительных и слабых отрицательных температурах, тоесть при переходах через 0 °С.

В связи с большим количеством полученных данных была произведена статистическая обработка результатов экспериментальных исследований. Обработка результатов производилась с помощью программного комплекса SPSS 11 (SPSS). Основным преимуществом программного комплекса SPSS является самый широкий охват существующих статистических методов, который удачно сочетается с большим количеством удобных средств визуализации результатов обработки. Данная программа наиболее адаптирована, по сравнению с аналогичными программами, для обработки научных экспериментов.

Предварительные расчёты показали, что средние относительные деформации на глубине 4 см слабо отличаются от

средних относительных деформаций на глубине 2 см для всех конструкций швов с высокой степенью достоверности (Р<0,001). Коэффициенты корреляции Пирсона между деформациями на глубине 2 и 4 см значимо меньше 0 для всех швов. Поэтому при дальнейшем анализе решено было использовать совместно результаты измерений на глубине 2 и 4 см.

Согласно разработанной методике критерием оценки эффективности работы армирующих сеток является сглаживание пиков деформаций (минимальные амплитуды колебаний) и максимально возможное вовлечение асфальтобетона в работу по восприятию растягивающих деформаций. Абсолютная деформация конструкции для данного эксперимента не может служить показателем качества конструкции, потому что величина деформации нелинейно зависит от расстояния между швом. Для исключения влияния на деформацию расстояния от шва до марки предлагается использовать преобразование исходных данных -переход к относительной деформации в соответствии с формулой.

DR<t) = ¡dito)- d<t)f/d*2(to), где í >= (q, (3) где: DR (i) - относительная деформация в момент времени t, d(t0) - первоначальное расстояние от шва до отверстия в

момент времени to, d(t) - расстояние от шва до отверстия в момент времени t На рис. 8 приведена диаграмма для средних относительных деформаций различных швов в зависимости от типа сетки,

о 0.00

Шов 1 Шов 3 ШОИ 4 Шов 6 Шов в Шов 10 Шов 14 Шов 15

Рис. 8. Зависимость средней относительной деформации от типа

сетки.

Для дальнейшего анализа решено воспользоваться критерием (методом Стьюдента) для парных сравнений средних значений относительных деформаций.

В результате проведённого анализа можно сделать вывод, что лучше всего деформация асфальтобетона распределяется в конструкциях швов 14, 15, 1, 10 (в порядке возрастания средней относительной деформации). Конструкции швов 4, 6, 8 статистически не различимы.

В табл. 3 приведены процентные различия между средними относительными деформациями конструкций швов, которые статистически значимы. В этом контексте очевидно, что результаты работы армированного асфальтобетона в зоне шва N 14 лучше, чем в зоне шва N 15 на 21,4%.

Таблица 3.

Процентные различия между средними относительными

Номер шва 14 15 1 10 6 3 4 8

14 * 21,4 31,3 57,7 65,6 66,7 71,8 82,5

15 - - - 46,2 56,3 57,6 64,1 77,8

1 - - - 38,5 50,0 51,5 59,0 74,6

10 - - - - 18,8 21,2 33,3 58,7

6 - - - - - - - -

3 - - - - - - - 47,6

4 - - - - - - - -

8 - - - - - - - -

-* — означает незначимость результатов.

Конструкции швов с меньшим стандартным отклонением характеризуются меньшей величиной выбросов и их количеством, тоесть лучше сглаживают пики деформаций. Конструкция шва N 14 (Enkagrid TRC 40) лучше остальных конструкций сглаживает пики деформаций. Конструкции швов N 6 (HaTelit С40/17) и 4 (GLAS BITUTEX 50/50-30С), наоборот, допускают большие деформации, а значит, армирующие сетки включались в работу уже после образования трещин в асфальтобетонном слое усиления.

Анализируя влияния температуры воздуха на деформацию покрытия, можно сделать вывод, что конструкции швов NN 1 (Polyfelt PGM-G 50/50), 14 (Enkagrid TRC 40) имеют значимые коэффициенты корреляции для всех временных интервалов. Это свидетельствует об устойчивой линейной связи между деформацией и температурой на протяжении больших временных интервалов (до 10 суток), т.е. что физические свойства армированного асфальтобетонного покрытия оставались неизменными, и показывает стабильность

совместной работы асфальтобетона и армирующей сетки. Деформации в других конструкциях швов нелинейно зависят от температуры.

Выявлена высокая зависимость степени деформации от увеличения или уменьшения средней температуры воздуха для конструкции шва N 8 (без сетки) и конструкции N 10 (СБП-Д 25325). Для всех конструкций швов величина деформации больше при понижении средней температуры, чем при ее повышении.

По совокупности показателей наиболее эффективно в условиях натурного эксперимента повышают отражённую трещиностойкость комбинированные армирующие материалы Enkagrid - TRC 40 и Polyfelt PGM-G 50/50. Полученные результаты согласуются с результатами лабораторных исследований.

В пятой главе даны рекомендации по устройству армированных асфальтобетонных слоев усиления. В результате сравнения экономической эффективности применения армирующих материалов установлено, что уменьшение суммарных приведенных затрат на 1 м2 конструкции за 9 лет эксплуатации при применении комбинированных армирующих материалов, в сравнении с неармированной конструкцией, составит: для конструкции армированной сеткой Polyfelt PGM-G 50/50 в 1,8 раза; для конструкции армированной сеткой Enkagrid - TRC 40 в 1,6 раза.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Комплекс выполненных теоретических и экспериментальных исследований представляет собой решение одной из основных проблем - повышения устойчивости асфальтобетонных слоёв усиления к отражённому трещинообразованию при проектировании аэродромных покрытий.

2. Разработанная математическая модель оптимизации конструкции усиления жёсткого покрытия позволяет решить задачу проектирования эффективного конструктивного решения с учётом данных экспериментального исследования.

Разработанный алгоритм решения задачи позволяет создать компьютерную программу по решению многовариантной процедуры выбора оптимального конструктивного решения с учётом используемых материалов.

На основании выполненного анализа напряженно-деформированного состояния асфальтобетонного покрытия над швом жесткого основания и практических расчетов величин напряжений в асфальтобетоне и арматуре при различных перепадах температуры и различной длине плит

основания предлагаются физико-механические параметры конструкции покрытия и армирующей сетки.

3. Разработаны методика и программа экспериментальных исследований, которые позволяют сделать обоснованный выбор конструктивных решений при усилении существующих покрытий для проведения испытаний армированных асфальтобетонных покрытий. Рассмотрены и обоснованы специальные материалы для армирования асфальтобетонных покрытий.

4. На основе выполненных экспериментальных исследований доказана эффективность применения комбинированных армирующих материалов для снижения интенсивности образования отражённых трещин в асфальтобетонных слоях усиления. Конструкции с комбинированными армирующими материалами (типа Enkagrid - TRC 40 и Polyfelt PGM-G 50/50) выдерживают значительно большие деформации и большие нагрузки по сравнению с другими армированными и неармированными конструкциями, что позволяет значительно уменьшить трещинообразование и продлить срок службы покрытия.

5. Результаты исследований выявили ряд особенностей применения различных армирующих материалов:

• армированные геосетками конструкции выдерживают приблизительно в 1,5 раза большие деформации, чем неармированные, хотя деформации в них возрастают довольно быстро, как и в конструкциях без армирования;

• конструкция, армированная разделительной прослойкой из геосинтетики, выдерживает большие деформации до образования сквозной трещины (6 мм). Однако в районе шва довольно быстро по сравнению с другими армированными конструкциями образуются волосяные трещины, перерастающие в сетку трещин, что значительно снижает устойчивость конструкции к отражённому трещинообразованию;

• деформации в конструкциях, армированных комбинированными армирующими материалами, в 1,5...2 раза меньше, и трещины образуются значительно позже по сравнению с другими армированными конструкциями, а возрастают деформации плавно, без резких скачков.

6. Результаты экспериментальных исследований в натурных условиях показали, что наиболее оптимально деформация асфальтобетона распределяется в конструкциях с комбинированными армирующими материалами. Кроме того, в этих конструкциях выявлена устойчивая линейная связь между деформацией и температурой на протяжении больших

временных интервалов (до 10 суток). Это означает, что физико-механические свойства покрытия остаются неизменными, и показывает стабильность совместной работы асфальтобетона и армирующей сетки при работе смежных слоев асфальтобетона и цементобетона. Результаты опытного строительства подтверждают обоснованность применения армированного комбинированными материалами

асфальтобетона при реконструкции аэродромных покрытий.

7. Результатом теоретических и экспериментальных исследований является получение численных значений деформаций армированных асфальтобетонных слоев усиления, которые рекомендованы для применения при проектировании усиления цементобетонных покрытий.

8. Разработаны рекомендации по устройству армированных асфальтобетонных слоев усиления. Наибольший эффект повышения трещиностойкости достигается при применении комбинированных армирующих материалов типа Enkagrid -TRC 40 и Polyfelt PGM-G 50/50, уложенных между слоями асфальтобетона для обеспечения максимального сцепления с асфальтобетоном. Эти материалы сочетают в себе свойства армирующих и компенсирующих прослоек, обладают гидроизоляционными свойствами и способны замедлять процессы образования отраженных трещин за счёт армирующего эффекта сетки.

По итогам лабораторных и натурных испытаний были определены технические характеристики, которые должны иметь армирующие материалы для асфальтобетонных слоев усиления аэродромных покрытий:

• прочность при разрыве, кН/м, 40...50;

• максимальное удлинение при разрыве, %, 3... 3,5;

• размер ячейки, мм, 15x15...40x40.

9. Проведённый расчёт позволил установить экономическую эффективность применения комбинированных армирующих материалов в сравнении с неармированной конструкцией, которая выражается в уменьшении суммарных приведённых затрат на 1 м2 конструкции за 9 лет эксплуатации: для конструкции армированной сеткой Polyfelt PGM-G 50/50 в 1,8 раза; для конструкции армированной сеткой Enkagrid - TRC 40 в 1,6 раза.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Михайловский А. С. Трещиностойкость асфальтобетонных слоев усиления на цементобетонном основании. Депонировано в ВИНИТИ 24.04.02 г №756-В 2002.

2. Михайловский А. С. Учёт влияния арматуры при работе армированных асфальтобетонных покрытий// «Проектирование, строительство и эксплуатация аэродромно-технических комплексов». Сборник научных трудов МАДИ (ГТУ) 2003.

3. Апестина В. П., Бочарова А. Ю., Сидоров В. М., Михайловский А. С. Исследование эксплуатационно-технического состояния искусственных покрытий аэродрома Бегишево и подготовка рекомендаций по реконструкции. ФГУП ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект". 2003 г. (Арх. № 8244).

4. Апестина В. П., Бочарова А. Ю., Порываева И. И., Михайловский А. С. Реконструкция аэропорта Минеральные Воды. Исследование эксплуатационно-технического состояния искусственных покрытий ВПП с разработкой рекомендаций по их реконструкции. ФГУП ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект". 2004 г (Арх. № 2995/VI).

5. Лещицкая Т. П., Михайловский А. С. Некоторые результаты исследования трещиностойкости армированного асфальтобетона. Депонировано в ВИНИТИ 19.01.05 г №58-В 2005.

6. Лещицкая Т. П., Михайловский А. С. К вопросу о трещиностойкости асфальтобетонных слоёв усиления аэродромных покрытий. Депонировано в ВИНИТИ 10.10.06 г №1221-В 2006.

7. Лещицкая Т. П., Михайловский А. С. Статистический анализ деформативности армированных асфальтобетонных слоёв усиления // Дороги и мосты. 12/2006 декабрь.

Заказ № 62/02/07 Подписано в печать 13.02.2007 Тираж 120 экз. Усл. п.л. 1,25

/fO^ 000 "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76; (495) 778-22-20 wmv.cfr.ru; e-mail:info@cfr.ru

Введение

Глава I. Состояние вопроса повышения трещиностойкости асфальтобетона. 1 1. Факторы определяющие температурный режим работы асфальтобетонных покрытий.

1 2. Характерные дефекты асфальтобетонных слоев усиления и причины их возникновения.

1.3 Анализ способов повышения трещиностойкости асфальтобетонных слоев усиления.

1.4. Выводы по главе I.

1.5. Цель и задачи исследования.

Глава II. Теоретические исследования напряжённодеформированного состояния асфальтобетонных слоев усиления на жёстких основаниях.

2 1. Описание работы конструкции покрытия. Основные положения и предпосылки

2.2 Анализ напряженно-деформированного состояния асфальтобетонного покрытия над швом жесткого основания.

2.3. Определение зависимости монолитности конструкции от механических и геометрических параметров составляющих ее элементов. 2.3.1. Учет различной величины раскрытия швов сжатия и расширения.

2 3.2. Усталостная прочность асфальтобетона.

2.4. Разработка математической модели задачи.

2 4 1 Оптимизация конструкций усиления жестких аэродромных покрытий армированным асфальтобетоном.

2.4 2. Выбор и обоснование расчетной схемы и разбивка ее на массивы конечных элементов.

2 4 3. Расчетные характеристики материалов и условия работы покрытия.

2 5. Теоретический анализ температурных напряжений и деформаций в исследуемой конструкции покрытия.

2.6. Выводы по главе TI.

Глава III. Экспериментальные исследования по конструктивным решениям слоев усиления асфальтобетонных покрытий.

3.1. Сравнительный анализ возможных конструктивных решений усиления жестких аэродромных покрытий.

3.2. Методика экспериментального исследования.

3.3. Исследуемые материалы.

3 4. Результаты экспериментальных исследований трещиностойкости армированного асфальтобетона.

3.5. Выводы по главе III

Глава IV. Опытное строительство армированного асфальтобетонного слоя усиления на жёстком основании.

4 1 Программа опытных работ по проверке эффективности армирования асфальтобетонных аэродромных покрытий над швами жестких оснований.

4.2. Методика проведения экспериментальных исследований опытного участка армированного асфальтобетонного покрытия.

4.3. Строительство опытного участка.

4.4. Результаты экспериментальных исследований в натурных условиях.

4 5 Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований 4 5.1. Сравнительный статистический анализ конструкций.

4.5.2. Статистические параметры относительной деформации покрытий.

4 5.3. Анализ влияния температуры воздуха на деформацию покрытия.

4.6. Выводы по главе IV.

Глава V. Рекомендации по конструктивно-технологическим решениям применения армированного асфальтобетона при усилении аэродромных покрытий и их экономическая эффективность.

5 1. Общие положения. 147 5.2 Требования к используемым материалам.

5.3. Технология устройства армированных асфальтобетонных покрытий.

5.4. Сравнение экономической эффективности применения армирующих материалов.

Асфальтобетонные покрытия являются наиболее распространенными при усилении существующих покрытий аэродромов. Широкое применение асфальтобетона в качестве материала покрытия при реконструкции, ремонте аэродромных покрытий связано с целым рядом положительных свойств этого материала, включая технологичность устройства из него слоёв покрытия. Устройство таких покрытий возможно стадийно, в несколько этапов; укладка их возможна без прекращения эксплуатации аэропорта - возможность открытия движения по устроенным слоям сразу же после их уплотнения; асфальтобетонные покрытия обладают высокой степенью ровности; они имеют хорошую демпфирующую способность; возможность обеспечения необходимого сцепления колеса с поверхностью покрытия и многое другое.

Вместе с тем, асфальтобетону присущи и серьезные недостатки, основным из которых является большая зависимость его механических свойств от конструктивных особенностей аэродромных покрытий и температуры, когда прочность на растяжение может изменяться от долей МПа летом, до десятков МПа зимой. Зависимость физико-механических свойств асфальтобетона от температуры приводит к образованию на покрытиях различных дефектов вызванных, как физико-механическими показателями асфальтобетона, так и конструктивными особенностями такого типа покрытий. В последнее время увеличиваются объемы работ по усилению асфальтобетонными слоями дорожных и аэродромных покрытий основания которых состоят из цементобетона, склонного к неизбежному трещинообразованию и имеющего деформационные швы или из эксплуатировавшегося асфальтобетона, имеющего трещины. В таких случаях возрастает опасность образования в асфальтобетонных слоях усиления отраженных трещин, копирующих раскрывающиеся при понижении температуры трещины или швы оснований. Проблемы, возникающие при усилении существующих жестких покрытий, связаны с устройством новых слоев из асфальтобетона, так как приходится обеспечивать трещиностойкость вновь устраиваемых слоев

Разрушение асфальтобетонных слоев усиления, уложенных на цементобетонное основание, происходит в результате возникновения в асфальтобетоне растягивающих усилий, превосходящих его прочность на растяжение. Растягивающие усилия возникают в асфальтобетоне при резком понижении температуры, когда его деформативность является наименьшей. С понижением температуры деформативная способность асфальтобетона резко падает, и поэтому при охлаждении в покрытии возникают разрывы Известно, что наиболее часто встречающиеся разрушения асфальтобетона составляют трещины в покрытии над швами и трещинами в цементобетонном основании.

Трещины на асфальтобетонных покрытиях аэродромов после их образования, в отличие от покрытий дорог, под воздействием эксплуатационной нагрузки при высоких положительных температурах не закрываются, а претерпевают дальнейшее развитие благодаря обрушению и скалыванию кромок с образованием отдельно лежащих, несвязанных частиц и продуктов разрушения покрытия. Несвязанные продукты разрушения покрытия засасываются работающими двигателями воздушных судов при совершении взлетно-посадочных операций. Попадание посторонних предметов в авиадвигатели может вызвать остановку двигателя на взлете воздушного судна и создать предпосылку к авиационной катастрофе.

Таким образом одной из основных причин усиления аэродромных покрытий, в том числе путем укладки дополнительных конструктивных слоев является устранение имеющихся в покрытии разрушений и деформаций, недопустимых для безопасной эксплуатации воздушных судов, ликвидация которых различными методами ремонта экономически менее выгодна, чем укладка слоев усиления или полная реконструкция аэродромных покрытий.

Анализ результатов обследований покрытий ИВПП ряда аэродромов, в зависимости от климатических условий и места расположения участка на взлетно-посадочной полосе приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты обработки дефектовочных планов ряда аэропортов

Стартовые участки Средняя часть ИВПП

Виды Суровые Умеренные и Суровые Умеренные и разрушений условия мягкие условия мягкие климата условия климата условия

Трещины 95 75 65 55

Пластические деформации 25 57 7 30

Шелушение 55 28 50 25

Примечание:

- в таблице приведены % площади покрытия, на которых имелись разрушения, от всей обследованной площади;

- суровые климатические условия характеризуются среднемесячной температурой наиболее холодного месяца ниже -15 °С, умеренные от -5 до -15 °С.

Из полученных результатов видно, что на аэродромах основным видом разрушений асфальтобетонных покрытий на жестких основаниях являются трещины различного происхождения.

Приведенный анализ результатов распространения разрушений по отдельным видам показывает актуальность проблемы повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий на жёстких основаниях.

Рассматривая вопросы трещиностойкости асфальтобетонных слоев при усилении и реконструкции покрытий аэродромов гражданской авиации, в данной работе решается проблема повышения отражённой трещиностойкости, так как отсутствие последней приводит к массовому образованию температурных трещин в асфальтобетонных покрытиях, а следовательно и снижению их долговечности Таким образом актуальность работы обусловлена необходимостью решения важной народно-хозяйственной проблемы - повышение долговечности асфальтобетонных покрытий за счет обеспечения их отраженной трещиностойкости и, как следствие, снижения затрат на их содержание.

Цель диссертационной работы - разработка и научное обоснование эффективных конструктивных мероприятий по повышению отраженной трещиностойкости асфальтобетонных слоев, устраиваемых при усилении существующих аэродромных покрытий, а также создание практической основы для их внедрения в производство.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Комплекс экспериментальных и теоретических исследований напряженно-деформированного состояния армированных асфальтобетонных слоев усиления на жестком основании.

2 Методика и результаты экспериментальной проверки деформативных параметров, конструктивных решений усиления жестких аэродромных покрытий в зависимости от материала армирования.

3. Результаты работы армированного асфальтобетона на участке экспериментального строительства в натурных условиях, по итогам статистической обработки данных, и анализ наблюдений за опытным участком армированного асфальтобетонного слоя усиления на жестком основании.

4 Технико-экономическое обоснование вариантов конструктивных решений усиления покрытий.

5. Практические рекомендации по применению конструктивных решений усиления жестких покрытий при их проектировании.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- обоснована и экспериментально доказана гипотеза возможности повышения отраженной трещиностойкости армированных асфальтобетонных слоев усиления в зависимости от типа армирующего материала;

- разработаны и обоснованы варианты конструктивных решений усиления существующих покрытий на основе комплексного подхода к проблеме отраженного трещинообразования;

- разработан обобщенный алгоритм решения задачи оптимизации конструкции усиления жестких покрытий методом конечных элементов;

- получены численные значения деформативных характеристик армированных асфальтобетонных слоев.

Достоверность исследований и выводов работы обеспечивается комплексом лабораторных и опытно-экспериментальных исследований, подтвержденных расчетами с применением метода математической статистики, а также сходимостью полученных результатов.

Практическая значимость результатов исследования состоит в.

- разработке теоретической базы и практических рекомендаций возможности применения при реконструкции и ремонте существующих покрытий эффективных конструктивных решений, способствующих повышению отраженной трещиностойкости асфальтобетонных слоев усиления;

- разработке обобщённого алгоритма решения задачи отражённой трещиностойкости, дающего возможность создания компьютерной программы по выбору оптимального конструктивного решения с учётом используемых материалов;

- получении деформативных параметров, характеризующих напряженное состояние армированного асфальтобетона над швом бетонного основания.

Результаты исследований могут быть внедрены при проектировании конструкций усиления жёстких аэродромных покрытий асфальтобетоном.

Реализация работы:

- результаты исследований кандидатской диссертации внедрены ФГУП ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект" в процессе проектирования при реконструкции аэродромных покрытий аэродромов Нижнекамск (Бегишево) и Минеральные Воды, а также при разработке рекомендаций по реконструкции этих аэропортов (2003 г. Арх. № 8244; 2004 г. Арх. № 2995/VI);

- построен опытный участок покрытия армированного асфальтобетонного слоя усиления на жестком основании на полигоне ФГУП ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект" в районе аэропорта Шереметьево.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и получили одобрение на1 "60", "61", "63", "64", "65" научно-методических и научноисследовательских конференциях МАДИ (ГТУ) в 2002,2003,2005,2006,2007 гг.; городской научно-практической конференции "Московские вузы - строительному комплексу Москвы для обеспечения устойчивого развития города" МГСУ 2003г. Публикации. По материалам диссертации было опубликовано"

1. Михайловский А. С. Трещиностойкость асфальтобетонных слоев усиления на цементобетонном основании. Депонировано в ВИНИТИ 24.04.02 г №756-В 2002

2. Михайловский А. С. Учет влияния арматуры при работе армированных асфальтобетонных покрытий // «Проектирование, строительство и эксплуатация аэродромно-технических комплексов»: Сборник научных трудов МАДИ (ГТУ) 2003.

3. Апестина В. П., Бочарова А. Ю., Сидоров В. М., Михайловский А С. Исследование эксплуатационно-технического состояния искусственных покрытий аэродрома Бегишево и подготовка рекомендаций по реконструкции. ФГУП ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект". 2003 г. (Арх. № 8244).

4. Апестина В. П., Бочарова А. Ю., Порываева И. И., Михайловский А. С. Реконструкция аэропорта Минеральные Воды. Исследование эксплуатационно-технического состояния искусственных покрытий ВПП с разработкой рекомендаций по их реконструкции. ФГУП ГПИ и НИИ ГА "Аэропроект". 2004 г. (Арх. № 2995/VI).

5. Лещицкая Т. П., Михайловский А. С. Некоторые результаты исследования трещиностойкости армированного асфальтобетона. Депонировано в ВИНИТИ

19.01.05 г №58-В 2005.

6 Лещицкая Т. П, Михайловский А. С. К вопросу о трещиностойкости асфальтобетонных слоев усиления аэродромных покрытий. Депонировано в ВИНИТИ 10.10.06 г №1221-В 2006. 7. Лещицкая Т. П., Михайловский А. С. Статистический анализ деформативности армированных асфальтобетонных слоев усиления // Дороги и мосты. 12/2006 декабрь.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 122 наименований и 2 приложений. Работа изложена на 197 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 36 таблиц и 31 формулу.

Общие выводы

1 Комплекс выполненных теоретических и экспериментальных исследований представляет собой решение одной из основных проблем -повышения устойчивости асфальтобетонных слоев усиления к отражённому трещинообразованию при проектировании аэродромных покрытий.

2. Разработанная математическая модель оптимизации конструкции усиления жёсткого покрытия позволяет решить задачу проектирования эффективного конструктивного решения с учётом данных экспериментального исследования.

Разработанный алгоритм решения задачи позволяет создать компьютерную программу по решению многовариантной процедуры выбора оптимального конструктивного решения с учетом используемых материалов.

На основании выполненного анализа напряженно-деформированного состояния асфальтобетонного покрытия над швом жесткого основания и практических расчетов величин напряжений в асфальтобетоне и арматуре при различных перепадах температуры и различной длине плит основания предлагаются физико-механические параметры конструкции покрытия и армирующей сетки.

3. Разработаны методика и программа экспериментальных исследований, которые позволяют сделать обоснованный выбор конструктивных решений при усилении существующих покрытий для проведения испытаний армированных асфальтобетонных покрытий. Рассмотрены и обоснованы специальные материалы для армирования асфальтобетонных покрытий.

4. На основе выполненных экспериментальных исследований доказана эффективность применения комбинированных армирующих материалов для снижения интенсивности образования отражённых трещин в асфальтобетонных слоях усиления. Конструкции с комбинированными армирующими материалами (типа Enkagrid - TRC 40 и Polyfelt PGM-G 50/50) выдерживают значительно большие деформации и большие нагрузки по сравнению с другими армированными и неармированными конструкциями, что позволяет значительно уменьшить трещинообразование и продлить срок службы покрытия.

5. Результаты исследований выявили ряд особенностей применения различных армирующих материалов:

- армированные геосетками конструкции выдерживают приблизительно в 1,5 раза большие деформации, чем неармированные, хотя деформации в них возрастают довольно быстро, как и в конструкциях без армирования;

- конструкция, армированная разделительной прослойкой из геосинтетики, выдерживает большие деформации до образования сквозной трещины (6 мм). Однако в районе шва довольно быстро по сравнению с другими армированными конструкциями образуются волосяные трещины, перерастающие в сетку трещин, что значительно снижает устойчивость конструкции к отраженному трещинообразованию;

- деформации в конструкциях, армированных комбинированными армирующими материалами, в 1,5-2 раза меньше, и трещины образуются значительно позже по сравнению с другими армированными конструкциями, а возрастают деформации плавно, без резких скачков.

6. Результаты экспериментальных исследований в натурных условиях показали, что наиболее оптимально деформация асфальтобетона распределяется в конструкциях с комбинированными армирующими материалами. Кроме того, в этих конструкциях выявлена устойчивая линейная связь между деформацией и температурой на протяжении больших временных интервалов (до 10 суток). Это означает, что физикомеханические свойства покрытия остаются неизменными, и показывает стабильность совместной работы асфальтобетона и армирующей сетки при работе смежных слоев асфальтобетона и цементобетона Результаты опытного строительства подтверждают обоснованность применения армированного комбинированными материалами асфальтобетона при реконструкции аэродромных покрытий.

7 Результатом теоретических и экспериментальных исследований является получение численных значений деформаций армированных асфальтобетонных слоев усиления, которые рекомендованы для применения при проектировании усиления цементобетонных покрытий.

8. Разработаны рекомендации по устройству армированных асфальтобетонных слоев усиления. Наибольший эффект повышения трещиностойкости достигается при применении комбинированных армирующих материалов типа Enkagrid - TRC 40 и Polyfelt PGM-G 50/50, уложенных между слоями асфальтобетона для обеспечения максимального сцепления с асфальтобетоном. Эти материалы сочетают в себе свойства армирующих и компенсирующих прослоек, обладают гидроизоляционными свойствами и способны замедлять процессы образования отраженных трещин за счёт армирующего эффекта сетки.

По итогам лабораторных и натурных испытаний были определены технические характеристики которые должны иметь армирующие материалы для асфальтобетонных слоев усиления аэродромных покрытий:

- Прочность при разрыве, кН/м - 40-50;

- Максимальное удлинение при разрыве, % - 3-3,5;

- Размер ячейки, мм - 15x15 - 40x40.

9. Проведенный расчет позволил установить экономическую эффективность применения комбинированных армирующих материалов в сравнении с неармированной конструкцией, которая выражается в уменьшении суммарных приведенных затрат на 1 м2 конструкции за 9 лет эксплуатации: для конструкции армированной сеткой Polyfelt PGM-G 50/50 в 1,8 раза; для конструкции армированной сеткой Enkagrid - TRC 40 в 1,6 раза.

162

1. Александровский С. В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на температурные и влажностные воздействия (с учетом ползучести) - М.: Стройиздат, 1996.- 444 с.

2. Антипов В. Н. Влияние годовых колебаний на деформационные характеристики асфальтобетонных покрытий. // Повышение работоспособности автомобильных дорог / Тр. Гипродорнии. М., 1975, вып. 13.-С30-33.

3. Баранковский А. С., Никитин Е. А., Короткое С. В. Повышение трещиностойкости битумоминеральных покрытий. // Автомобильные дороги.-1972.-№ 10.- С21 -22.

4. Баранковский А. С., Матлаков Н. В. Методика исследования морозостойкости асфальтобетона для дорожных покрытий в условиях Сибири // Тр. Союздорнии.- М., вып.79.- 1975.- С. 146-152.

5. Басурманова И. В. Исследования работы дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием на основании из бетона под нагрузкой. -Труды / СоюздорНИИ, Балашиха, 1979, вып. 144, с 34-37.

6. Богуславский А. М., Богуславский J1. А. Основы реологии асфальтобетона.- М.: Высшая школа, 1972,- 199 с.

7. Богуславский А. М. Оценка сдвигоустойчивости и трещиностойкости асфальтобетонных покрытий // Автомобильные дороги.- 1973,- N9.- С. 68.

8. Богуславский А. М. Прогнозирование сдвиго- и трещиностойкости асфальтобетонных аэродромных покрытий.- Труды/МАДИ, 1974, вып. 57, с. 49-58.

9. Богуславский А. М. Расчет толщины асфальтобетонного покрытия в условиях трещиноустойчивости: Межвуз. сборник. Новосибирск, 1977 -С. 36-39.

10. Богуславский А. М. Напряжения и деформации в асфальтобетоне при механическом и температурном воздействии. /Тр. МАДИ.-М., 1982,- С. 17-22.

11. Бююль А., Цефель П. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей. DiaSoft 2005.

12. Васильев Ю. М. Надежко А. А., Сахновский А. С, Шаповалов В. Д. Уменьшение трещинообразования покрытий на цементогрунтовых основаниях// Автомобильные дороги.- 1969.-N8.- С. 14-16.

13. Вдовиченко С. Л. Исследование методов оценки и способов повышения долговечности по трещиностойкости асфальтобетонных покрытий.-Автореф. дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Минск. 1972. - 24 с.

14. Виноградов А. П. Надежность и сертификация прочность и цементобетонного покрытия аэродромов. М.: ИПП Минэкономики Р.Б., 1994.- 124с.

15. Волков Ю Н., Гузеева В. Ф., Повышение надёжности асфальтобетонных аэродромных покрытий на жёстких основаниях. Труды КНИ ГА, Киев, 1986. С. 35-38.

16. Гвоздев В. А. Опыт армирования асфальтобетонных покрытий дорог геосинтетическими материалами. Труды / СоюздорНИИ, М.: вып. 196, 1998 - с.75-84.

17. Гезенцвей Л.Б. Дорожный асфальтобетон. -М.: Транспорт, 1985-350с.

18. Горелышев Н. В., Пантелеев Ф.Н. О пластичности дорожного асфальтового бетона//Тр. МАДИ,- 1953.-вып. 15.-С. 138-152.

19. Горелышев Н. В., Лобзова К. Я., Калашникова Т. Н. Пути повышения деформативности асфальтобетона при отрицательных температурах // Тр. Союздорнии.- 1967.- ВЫП. 11 С. 92-106.

20. Горелышев Н. В. Прогрессивные конструкции дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием // Автомобильные дороги.- 1971- N10.-C. 5-7.

21. Горелышев Н. В., Кононов В. Н., Клейман И. М., Лобзова К. Я. Конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями // Материалы V Всесоюзного научно-технического совещания.- М., Союздорнии.- 1972.- Сб. 4(2).- С. 12-19.

22. Горелышев Н. В , Якунин О. А. Релаксация напряжений в асфальтобетоне // В сб.: Вопросы расчета и констр. дор. одежд.- М., 1979.- С. 156-172.

23. Горелышева J1. А., Карамышева В. М. Опыт строительства конструктивных слоев дорожных одежд с применением влажных органоминеральных смесей (ВОМС). // Автомобильные дороги Экспресс-информация. М.: ЦБНТИ, 1986, №55.-С. 1-22.

24. Горецкий J1. И. Теория и расчёт цементобетонных покрытий на температурные воздействия.- М.: Транспорт, 1965. 187 с.

25. Горецкий Л. И., Полосин-Никитин С. М., Борздо В. И. Строительство аэродромов.- М.: Транспорт, 1980.- 454 с.

26. ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний. Госстрой России М.: ЦИТП Госстроя России, 1999.

27. Гохман Л. М., Давыдова К. И. Влияние класса полимеров на свойства полимерно-битумных вяжущих. / Тр.Союздорнии. -М., 1981.-С 5-12. 80

28. Губач Л. С., Пономарева С. Г. Деформационная устойчивость асфальтобетонного покрытия при низких температурах // В сб.: Повышениеэффективности применения цементных и асфальтовых бетонов в Сибири.-Новосибирск, 1978.-С. 112-130.

29. Губач JI. С., Пономарева С. Г. Об одной причине хрупкого разрушения дорожного асфальтобетона.- В сборнике Применение цементо и асфальтобетонов в Сибири.- Омск, 1982, с.61-67.

30. ГЭСН 81-02-27-2001. Государственные элементарные сметные нормы на строительные работы. Сборник N 27. Автомобильные дороги. Госстрой России. М.: Госстрой России, 2001.

31. ГЭСН 81-02-31-2001. Государственные элементарные сметные нормы на строительные работы. Сборник N 31. Аэродромы. Госстрой России. М.: Госстрой России, 2001.

32. Достижения асфальтобетонной промышленности в Канаде.- Asphalt-1998-12, №3- с.8-13.

33. Жихарев В. Н. Исследование применения амфиболитов как компонентов асфальтового бетона.- Дис. канд. тех. наук.- Киев, 1975.- 327 с.

34. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике.- Перевод с англ.под ред. Б. Е. Победи.- М.: МИР, 1975.-539 с.

35. Золотарев В. А. Долговечность дорожных асфальтобетонов. Харьков: Издательство при ХГУ издательского объединения «Высшая школа», 1977.-114 с.

36. Золотарев В. А. Закономерности деформирования и разрушения битумов и асфальтобетонов как основа улучшения и регулирования их свойств.-Дис. Докт.техн. наук.- Харьков, 1982.- 575 с.

37. Иванов Н.Н. Причины образования трещин в асфальтобетонных покрытиях // Тр. МАДИ.- 1953.- Вып. 15.- С. 3-11.

38. Иванов В. Н. Высокоэффективная теплоизоляция в основаниях аэродромов и дорог. М.: Транспорт, 1988.- 134 с.

39. Испытание асфальтов при отрицательной температуре.- Пер.: 82/22155, ОНТИ, ГПИ и НИИ Аэропроект, 1982.- с.34.

40. Исследование конструкций закрытых деформационных швов с непрерывным армированием асфальтобетонных покрытий.- НТО, работа ИС-08-75 р.З. СоюздорНИИ, 1975.-75 с.

41. Кадинчук Д. А., Монисмит К. Д., и др. Проектирование асфальтобетонных покрытий. Методика расчета усталостной прочности.-Перевод с анг. А-52472- М.: ВЦП, 1973.-е. 25.

42. Калимуллин Д. « Как повысить трещиностойкость асфальтобетонных покрытий при низких температурах» // Автомобильные дороги.- 2004 -№3.-С.24-25.

43. Капустин В. JI. Основные тенденции использования геосеток в России и за рубежом,-Труды / СоюздорНИИ, М.: вып.196,1998.-с.101-103.

44. Карышев В. Е. Наблюдения за состоянием асфальтобетонных покрытий на дорогах Белорусии // Автомобильные дороги.- 1977.- N6.- С. 24-25.

45. Козлова Е. Н. К вопросу определения деформативных способностей асфальтобетона при отрицательных температурах.- Труды / СоюздорНИИ, Балашиха, 1969, вып. 34, с. 77-81.

46. Кононов В. Н. Деформации и разрушения однослойных асфальтобетонных покрытий // Тр. МАДИ, 1955.- вып. 16,- С. 33-40.

47. Коредиский М. В. Практические методы определения напряженно-деформированного состояния конструкций дорожных одежд.- Труды / СоюздорНИИ.- М : Транспорт, вып.6,1966, с.5-78.

48. Королев И.В., Золотарев В.А, Ступивцев В А. Асфальтобетонные покрытия.-Донецк: Донбасс, 1970,- 161 с.

49. Королев И. В. Дорожный теплый асфальтовый бетон.- Киев: Высш. школа, 1975.- 155 с.

50. Кретов В. А. Эффективный метод снижения отраженного трещинообразования в асфальтобетонных покрытиях: В сб. докл. Всероссийской конференции руководителей дорожных научных и проектных организаций. Суздаль, 1998. - С. 45-51.

51. Кретов В. А., Крамер Е. J1., Руденский А. В Отраженное трещинообразование в асфальтобетонных покрытиях. // Наука и техника в дорожном хозяйстве 1998. - № 1. - С. 7- 9.

52. Кретов В. А., Краснопёрое А. Р., Трещиностойкие конструкции дорожных одежд: Сб. докл. 1-й международной научно-практической конференции // Современные проблемы дорожно-транспортного комплекса. Ростов-на-Дону, 1998.- С. 117-120.

53. Кретов В. А., Краснопёрое А. Р., Казарновский В. Д. Теоретические основы количественной оценки трещиностойкости жесткой конструкции дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием М.: Информавтодор, вып. №5,45 - 1999 -21с.

54. Кретов В. А, Руденский А. В. и др. Новая технология модификации битумов резиновой крошкой путь к повышению трещиностойкости асфальтобетонных покрытий. // В сб.: Материалы Всероссийского совещания - Воронеж, 1999 - С.37-42.

55. Кульчицкий В. А., Макагонов В. А., Васильев Н. Б., Чеков А. Н., Романков Н. И. Аэродромные покрытия. Современный взгляд. М.: Физико-математическая литература, 2002 528с.

56. Ладыгин Б. И., Вдовиченко С. Л., Куприянчик А. А. Расчет перспективного срока службы асфальтобетона по трещиностойкости с учетом его старения // В сб. Автомобильный транспорт и дороги.- Минск: Высш. школа, 1975.- Вып. 2.- С. 217-221.

57. Лещицкая Т. П., Попов В. А. Современные методы ремонта аэродромных покрытий. М.: МАДИ ,1999 129с.

58. Лоран Ж. Поведение систем, предупреждающих трещинообразование дорожных одежд // RILEM CONFERENCE. 1996 С. 542-551.

59. Лукина В. А., Гурьев Т. А., Кулижников А М. Повышение морозоустойчивости дорожных одежд // В кн.: Строительство автомобильных дорог. Тр. ЛИСИ.-Л., 1978,- С. 21-26.

60. Львович Ю. М. Геосинтетические и геопластиковые материалы в дорожном строительстве. // Автомобильные дороги. 1998-вып. №5-с.74-76.

61. Мерзликин А. Е., Гладков В. Ю., Гомеляк И. П Армирование асфальтобетонных покрытий при строительстве и реконструкции дорожных одежд.- М.- 1990.- 45 с. / Автомоб. дороги: Обзорн. информ. / ЦБНТИ; вып. 5.

62. Мировой лидер в применении асфальтобетона при низких температурах. Asphalt-1998-12, №9- с.10-12.

63. Моленар А. Прочность и долговечность асфальтобетонных покрытий. // Обзор докладов Европейской конференции Евробитум- М.: ЦБНТИ, 1985.-С.22-35.

64. Монисмит К. Л. Проектирование дорожных покрытий: подсистема учета усталости материала. Перевод с анг. №: Ц- 94162.- М.: ВЦП, 1976.- с. 51.

65. Натрусов В. И. Об опыте разработки и производства стеклянных пропитанных сеток для армирования асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и ИВПП.- Труды / СоюздорНИИ, М.: вып. 196, 1998.- сЛ 10-114.

66. Никольский Ю. Е. Исследования трещиноустойчивости асфальтобетона при низких температурах./ Тр. Союздорнии.: Изд. Балашиха, 1969. Вып. 19(1).

67. НТО по результатам исследований конструкций деформационных швов с непрерывным армированием асфальтобетонных покрытий Балашиха. СоюздорНИИ Д-Ж-73 р. 6, 1974.- 63 с.

68. Перков Ю. Р., Крестов В. А., Фомин А. П. Ремонт покрытий с использованием прослоек из нетканных синтетических полотен. // Наука и техника в дорожной отрасли- 1997-№2-с. 25-27. 33.

69. Перков Ю. Р., Фомин А. Д. Применение геотекстильных и геопластиковых материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог.- Труды/СоюздорНИИ, М.: вып. 196, 1998.- с.47-50.

70. Печеный Б. Г. Долговечность битумных и битумо-минеральных покрытий М.: Стройиздат, 1981.- 123 с.

71. Печеный Б. Г. Битумы и битумные композиции.- М.; Химия, 1990.-156 с.

72. Повышение трещиностойкости асфальтобетона при усилении и улучшении аэродромных покрытий. Работа 9.5.1.10- М.: ГПИ и НИИ ГА Аэропроект арх. № 1161,1972.- 97 с.

73. Положение о проведении планово-предупредительных ремонтов сооружений летних полей аэродромов. М.: ОНТИ ГПИ и НИИ ГА Аэропроект, 1980. - 40с.

74. Приварников А. К., Радовский Б. С. Влияние вязко-упругих свойств и инерционных сил на поведение дорожной одежды под действием подвижной нагрузки // Известия вузов. Стр-во и арх-ра.- 1980.- N3,- С. 105-111.

75. Применение стеклопластиковой сетки СПАП-КАМА в асфальтобетонных покрытиях. М.: НТО ГПИ и НИИ ГА Аэропроект, арх. №3133, 1985,-14с

76. Прочность и долговечность асфальтобетона / Под ред Ладыгина Б. И -Минск: Наука и техника, 1972.- 288 с.

77. Радовский Б. С. О применении расчетной схемы слоистой вязко-упругой среды к оценке напряженного состояния дорожных и аэродромных покрытий при подвижной нагрузке // Прикладная механика, 1979.- t.XV, N10.-С 50-57.

78. Раев-Богословский Б. С, Глушков Г И., Ткаченко А. С., Манвелов Л И., Михайлов А. В., Волохов Н. И.,Толмачев И. Н., Рубан Ф. И, Жесткие покрытия аэродромов. М.: Автотрансиздат, 1961 -321 с.

79. Рассказов А. О., Бондарь А. Г., Бабков А. В., Ищенко Ю. В. К расчету напряженно-деформированного состояния и устойчивости слоистых оболочек с учетом реальных свойств материалов слоев // Прикл. механика.- 1992. 28.- N2.-C. 40-48.

80. Рекомендации по повышению эксплуатационной надежности аэродромных асфальтобетонных покрытий. М.: ОНТИ ГПИ и НИИ ГА Аэропроект, 1975. 98с.

81. Розенгауз Б. А., Салль А. О. Комбинированные конструкции дорожных одежд // Автомобильные дороги.- 1979,- N12.- С. 19-20.

82. Руденская И. М., Руденский А. В. Реологические свойства битумов.- М.: Высшая школа, 1967.- 118 с.

83. Скрыльник А. П. Деформативная способность асфальтобетона повышенной плотности при низких температурах.- Вопросы проектирования и строительства автомобильных дорог. М.: Союздорнии, 1993

84. Слепая Б. М., Беляев А. В. К вопросу определения деформативной способности асфальтобетона. Тр. Союздорниии, вып. 3, 1964.

85. Смирнов Э. Н., Волков Ю. Н. Опыт армирования асфальтобетонных покрытий. Автомобильные дороги, М.: Транспорт, вып. 6, 1978, с.28-29.

86. Смирнов Э. Н., Камалетдинов Р. А. и др. Исследования напряженно-деформированного состояния армированного асфальтобетонногопокрытия в зоне шва бетонного основания. Труды / МАДИ, вып. 199 М.: 1979, с. 69-75.

87. СНиП 2.05.08-85. Аэродромы / Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. 59 с.

88. Сюньи Г. К. К вопросу об определении коэффициента линейного расширения асфальтобетона// Тр. ХАДИ, 1941,- Сб.7.- С. 95-105.

89. Сюньи Г. К. Дорожный асфальтовый бетон. Киев* Госиздат литературы по строительству и архитектуре УССР, 1962. - 235 с.

90. Таращанский Б. Г., Зыков В. А. Изменение деформативности асфальтобетона при низких отрицательных температурах с учетом замораживания-оттаивания // Тр. СибАДИ, 1975.- вып. 46.- С. 3-10.

91. Упрочнение автомобильных дорог Шотландии. Strengthenig Scottish roads // Coal Int. 2000-248, №l-c.l 1.

92. ФЕР 81-02-27-2001. Федеральные единичные расценки на строительные работы. Сборник N 27. Автомобильные дороги. Госстрой России. М.: Госстрой России, 2003.

93. ФЕР 81-02-31-2001. Федеральные единичные расценки на строительные работы. Сборник N 31. Аэродромы. Госстрой России. М.: Госстрой России, 2003.

94. Чернигов В. А, Субботина И. В. Расчет конструкций асфальтобетонных покрытий на бетонных основаниях по двум предельным состояниям. /Тр. Союздорнии.-М., 1971, вып.47.-С.171-189.

95. Шестаков В. Н. Прогнозирование охлаждения «черных» дорожных покрытий в связи с оценкой трещиностойкости // Стр-во и арх-ра Известия вузов 1974.- N10.- С. 129-134.

96. Широкова Ж. А., Волков Ю. Н. Отечественный и зарубежный опыт ремонта асфальтобетонных аэродромных покрытий. В науч.-тех. рефер сб. №2. М.' ЦНТИ МГА, 1976, с. 1-4.

97. Шульгинский И. П. Усиление существующих цементобетонных покрытий асфальтобетоном на аэродромах Труды /СоюздорНИИ, М.: вып.47.1971.с.-47-52.

98. Шульгинский И. П. Экспериментальное исследование деформаций в комбинированных дорожных покрытиях от температурных воздействий -Труды / СоюздорНИИ. М.: вып.47, 1971.- с. 107-113.

99. Шульгинский И. П, Исследование эксплуатационной устойчивости аэродромных асфальтобетонных покрытий на цементобетонных основаниях.: Дисс. на соискание ученой степени канд.тех. наук. -Ленинград, 1973. 212с.

100. Юмашев В. М., Казарновский В. Д., Львович Ю. М. Современный мировой опыт применения геосинтетики в дорожной отрасли.- Труды / СоюздорНИИ, М.: вып. 196, 1998.- с. 6-21.

101. Bietogtor bindllsen over Storebaelt Dan Vogumaend. City and Country. 1975, №11, pp. 30-33.

102. Blumer M. Das Zangzeitverhalten flexibler Fahrbahnbe-fastlgungen In Adhangigkeit von den verwendeten Fundations-und Tragschichten // Bitumen, 1978, 40; N l-2.-s.l-8.

103. Colombier G. Utilisation de geotexteles pour eviter la remontee des fissures des chaussees a assises. Strasse und Verkehr, 1983, 69, N 1, s. 16-19.

104. Hal up old road defects. City and Country. 1975, № 11, pp. 54-63.

105. Hills J. F. Die Vorgesage der Ribildung in Asphalten Durch Themperaturspannungen. Stat. Mischwerk, 1981, N 5, s. 17-28.

106. How, rose pavement. City and Country. 1975, № 5, pp. 3-10.

107. Jacobs M. M. The crack grouth mechanism in asphaltic mixes. // Heron / 199540, №3- c.181-199.

108. Jas H. A. Stress-absorbing geogrid interlayers inhibit crack propagetion in asphalt overlays. // Asphalt (BRP)-1995-29, №1-с.13-21 •

109. Marchand J P., Conan J. The treatment of cracks and systems to prevent the rise of cracks in semi-rigid pavements 4 Evrobitume symposium.- Madrid, 1989, pp.809-813.

110. Monismith C. L., Secor G. A., Secor К. E. Temperatupe induced Stresses and Deformations in Asphalt Concrete. Proc. Assoc.Asphalt Paving Technol /Sess. Philadelphia - 1965, vol.34, p.248-285.

111. Pumphrey N. D. Relief layer reduces reflective crecking Public Works, 1982, 113, N1, p.44-45.

112. Reinforce fabrienag extend like of bituminous pavement. Highways and Road tons. 1975, № 1781, pp. 28-31.

113. Shoesmith R., Kittson M. O. Reinforcements for asphaltic paving, processes for making such reinforcements and reinforced pavings. Пат. 5246306, США, МКИ E01 c5/08. Bay Mills Ltd- №852537. Заявл. 17.3.92; Опубл. 21.9.93; ПКИ 404/70.

114. TNDOT specifies polymer-asphalt for interstate rehabilitation / Stapler Tom // Asphalt- 1993-6, №3-c.l8-19.

115. Trasse und Verkehr. Stat. Mischwerk. 1983, № 1, pp. 16-19.

116. Wright D. J., Guild R. G. Retarding reflective cracking by use of a woven polypropylene fabric interlayer // Proceedings of the Third International RILEM Conference «Reflective Cracking in Pavements». -1996