Аналіз впливу різноманітних чинників на тріщиноутворення нежорстких дорожніх одягів (стр. 10 из 18)
В каркасному асфальтобетоні концентрація (а внаслідок, і в’язкість) асфальтобетонної в’яжучої речовини менша, ніж в асфальтобетоні з коагуляційними контактами, тому і деформативність першого більша ніж другого. Нормативні значення тріщиностійкості можуть бути отримані тільки на основі вивчення реологічних властивостей асфальтобетону, однак якісна сторона цього питання зрозуміла та полягає втому, що швидкість росту температурних напружень в покритті при падінні температури повинна бути менша швидкості релаксації цих напружень в асфальтобетоні.
В теперішній час недостатнє вивчення деформативності асфальтобетону не дозволяє використовувати в практичній діяльності закони реології для характеристики тріщиностійкості покриття.
При визначенні тріщиностійкості дорожнього одягу від зниження температури звичайно припускають, що товщина його по довжині ділянки однакова і при відсутності поперечних швів або тріщин температурні напруження дорівнюють
σ = ΔtcE, (6.1)
де Δt – величина зниження температури (в середині шару);
с – коефіцієнт температурного розширення або стиску;
Е – модуль пружності.
Це призводить до того, що на більш тонких ділянках (дана схема приведена в графічній частині роботи на листі 3) результуюча розтягуюча сила від зниження температури, дорівнює Р1 = σh1, буде меншою, ніж на більш товстих ділянках (рівна Р2 = σh2). Це викличе перерозподілення напруження до положення, коли Р1 = Р2. В підсумку, на більш тонкій ділянці напруження зростуть до σ1, а на більш товстій зменшиться до σ2. Величина таких змін залежить від співвідношення довжин більш тонких і більш товстих ділянок.
Щоб визначити підсумкові температурні напруження за ділянками – l1 і l2 – скористуємося рівнянням сумарних невідбувшихся температурних деформацій і невідбувшихся сумарних деформацій від розтягуючих напружень σ1 і σ2, вважаючи, що по ділянкам можуть бути і різні модулі пружності Е1 і Е2.
(6.2)Врахуємо також, що з рівності сил Р1 = Р2
(6.3)Після підстановки отримаємо
(6.4)Відношення σ1 і σ2 з формули (6.1) дасть коефіцієнт перевантаження (К), який потрібно враховувати при визначенні тріщиностійкості.
З умови міцності (тріщиностійкості) допускаємий коефіцієнт перевантаження К для бетонної основи 1,05-1,1, для асфальтобетонного покриття – 1,1-1,3. З цього слідує, що при довжині тонкої ділянки 20 м h1/h2 повинно бути не менше, ніж 0,89 для бетону і 0,72 для асфальтобетону. При довжині тонкої ділянки 5 м граничне відхилення повинно бути відповідно не менше 0,92 і 0,75.
Тріщиностійкість на морозі дорожнього одягу в цілому характеризується по Р. К. Хаасу допустимою кількістю тріщин в дорожньому покритті за певний строк його експлуатації (даний графік приведений в графічній частині роботи на листі 3). За розрахункові при цьому приймаються повні тріщини плюс половина напівпоперечних на ділянці двошляхової дороги довжиною 150 м. При цьому не враховуються тріщини, які мають протяжність менше половини ширини дороги.
Асфальтобетон в конструкції дорожнього одягу абсолютно завжди знаходиться в напруженому стані, що зв’язано з тим, що виникаючі в ньому напруження (температурні, від транспорту, який рухається по покриттю, виникаючі в ньому при просадках основи, при статичному ущільнені в будівельний період, при формуванні структури і т. д.) ніколи повністю не релаксують.
Але при постійній наявності в системі (в асфальтобетоні покриття) залишкового напруження, покриття під дією даного напруження буде постійно руйнуватися. Буде повзти до тих пір, поки відносні деформації повзучості асфальтобетону не досягнуть граничного значення (εгр). Після чого покриття неминуче трісне. Причому, так як згідно принципу суперпозиції Больцмана, відбувається накладання деформацій, виникнення тріщин в покритті відбудеться не обов’язково в момент, коли його температура буде мінімальна. Воно відбудеться тоді і при тій температурі, коли сумарна (накопичена в покритті) деформація повзучості асфальтобетону прирівнюється до гранично тривалої для даного матеріалу в даний момент часу і при даній температурі його величині
: 
(6.5)тут
- границя тривалої міцності (границя текучості) асфальтобетону при розтязі; 
- модуль повзучості асфальтобетону при розтязі при одно секундному опорі;(3,6·103)n – емпіричний коефіцієнт, який має смисл часу.
Але на деформацію повзучості асфальтобетону в конструкції, яка визначається по залишковому його напруженню, будуть накладатися: температурні деформації асфальтобетону в покритті, деформації згину покриття при проїзді по ньому колеса автомобіля, деформації, зв’язані з пластичними деформаціями основи, з пучінням, з просадками ґрунту основи покриття. Все це прискорює появу тріщин у покритті, причому частина з них може бути наслідком появи в ньому миттєвих деформацій (наприклад, викликані проїздом по покриттю важко завантаженого автомобіля), додавання яких з тривалими деформаціями повзучості асфальтобетону в конструкції призводить по появи в ньому тріщин навіть тоді, коли покриття, з точки зору його деформацій, викликаних дією в ньому залишкових напружень, ще повністю тріщиностійке.
Відмічене дозволяє стверджувати:
1) не може бути тривало експлуатуємих дорожніх асфальтобетонних покриттів без тріщин. Інша справа, що їх кількість у покритті повинна бути обмежена і не повинна призводити до зниження експлуатаційної надійності роботи покриття;
2) для характеристики загальної тріщиностійкості асфальтобетонних покриттів, без обмежень їх тріщиностійкості лише на морозі, та для розробки вимог до конструкції дорожнього одягу і до матеріалів для її виконання при умові їх тріщиностійкості дозволяє використовувати співвідношення (6.5), при співставленні отриманих результатів з даними, яке дає можливість враховувати накопичення в дорожньому асфальтобетонному покритті залишкових деформацій, причому не тільки морозобійного характеру.
Обмежити кількість тріщин в асфальтобетонному покритті до допустимих кількісних показників можна:
– при підборі складу асфальтобетону по вимагаємим розрахунково-експлуатаційним показникам його властивостей та вимагаємій довговічності;
– при забезпеченні роботи асфальтобетону у покритті в усьому робочому інтервалі його температур в пружно-пластичній стадії формування;
– за рахунок зниження інтенсивності старіння асфальтобетону в конструкції.
Не може бути повністю тріщиностійких нежорстких дорожніх одягів. Тому їх тріщиностійкість повинна характеризуватися допустимою кількістю тріщин в покритті в кінці розрахункового терміну його експлуатації.
Таким чином:
1. Тріщиностійкість асфальтобетонних покриттів визначається, по-перше, тріщиностійкістю власне асфальтобетону і, по-друге, тріщиностійкістю дорожнього одягу в цілому. Тріщиностійкість асфальтобетону в покритті забезпечується, якщо його жорсткість при розтязі при мінімальній розрахунковій температурі покриття в кінці розрахункового терміну його експлуатації (16-20 років) при часі навантаження 20000 с буде не вище
Мпа, а бітуму в його складі при часі навантаження 10000 с буде не більше 
Мпа, де Kt – коефіцієнт старіння асфальтобетону в покритті в кінці розрахункового терміну його експлуатації (1,4 і 0,6).2. Не може бути повністю тріщиностійких нежорстких дорожніх одягів. Тому їх тріщиностійкість повинна характеризуватися допустимою кількістю тріщин у їх покритті в кінці розрахункового терміну його експлуатації.
3. Обмеження кількості тріщин в експлуатуємому покритті допустимим їх значенням забезпечується при підборі складів асфальтобетонів для їх виконання по потрібним значенням розрахунково-експлатаційних показників його властивостей і потрібної його довговічності в покритті.
7. Сучасні способи ремонту тріщин на дорожніх покриттях
Так само, як все людство, що завжди прагнуло створити вічний двигун, шляховики в усьому світі мріяли про дорожнє покриття з нескінченним терміном служби. Однак і перше, і друге поки залишається незбутня мрія багатьох факторів, які впливають на дорожній одяг, рано або пізно приводять до появи дефектів на дорожнім покритті. Найпоширенішим видом дефектів є тріщини. Вчасно не відремонтовані тріщини поступово перетворюються у вогнище руйнування дорожнього одягу. Тріщини класифікуються по ширині на вузькі - до 5 мм, середні - 5-10 мм і широкі - 10-30 мм.
Хоч тріщини і є лише незначною формою руйнування, своєчасний їх ремонт може запобігти більш серйозним руйнуванням дорожнього покриття, поява, наприклад, вибоїн або навіть його повного руйнування. Неминуче утворення температурних тріщин в асфальтобетонному покритті призводить до послаблення всієї конструкції дорожнього одягу. За рахунок порушення суцільності покриття погіршується його розподільча здатність, що викликає в зоні тріщини перенапруження шарів, які знаходяться нижче їх руйнування під дією транспорту. Таким чином, температурні тріщини є небезпечним осередком руйнування асфальтобетонного покриття і всього дорожнього одягу. Тому відновлення суцільності асфальтобетонного покриття автомобільних доріг після утворення температурних тріщин має важливе значення і являється одним з основних резервів підвищення довговічності автомобільних доріг в цілому.