Д.т.н., Телтаев Б.Б., инж. Мынжасаров Н.К.
АО «Казахстанский дорожный
научно-исследовательский
институт», Республика Казахстан
Способ учета температурного режима асфальтобетонных слоев при оценке
прочности нежестких дорожных одежд
Прочность и долговечность автомобильных дорог зависят от множества факторов, в числе которых имеются и природно-климатические. Одним из климатических факторов, оказывающих сильное влияние на прочностные и деформационные показатели материалов слоев дорожных одежд, в том числе асфальтобетонных, и грунта земляного полотна, является температура. Наши ранние исследования показали, что температурный режим дорожных конструкций сильно изменяется в зависимости от погодно-климатических условий и не остается постоянной в течение суточного и годовых циклов [1-4]. В качестве примера на рисунке 1 представлены графики изменения температуры в точках асфальтобетонного покрытия конструкции нежесткой дорожной одежды на существующей автомобильной дороге «Алматы - Капшагай», 15 км, в июне месяце. Общая толщина асфальтобетонных слоев составляет 33 см. Основание представляет собой щебеночно-гравийно-песчаную смесь толщиной 20 см. Грунт земляного полотна – суглинок.
Видно, что чем ближе к поверхности покрытия расположены точки, тем сильнее подвержен изменению температурный режим в зависимости от температуры воздуха. Таким образом, наиболее изменчивый в течение суток температурный режим свойствен асфальтобетонным слоям дорожных одежд, которые, как правило, располагаются на верхней части дорожных одежд.
Согласно СН РК 3.03-19-2006 для дорожных одежд, рассчитываемых на осевую нагрузку 13 т, следует предусматривать двухслойное асфальтобетонное покрытие общей толщиной не менее 15 см на основании, укрепленном органическими или неорганическими вяжущими.
В таблице 1 приведены показатели, характеризующие температурный режим асфальтобетонных слоев конструкции дорожной одежды в марте месяце. Аналогичные данные были получены и для других месяцев года на основе обработки результатов экспериментального исследования температурного режима указанной выше автомобильной дороги, проведенного в течение одного года, в пределах верхней части асфальтобетонных слоев до глубины 15 см. При этом считается, что конструкция дорожной одежды включает два условных асфальтобетонных слоя, первый из которых имеет толщину 7 см, а второй – 8 см.
а)
б)
Рисунок
1. Изменение температуры в точках дорожной
конструкции по глубине в течение суток в июне месяце:
а) с 8-00 до 18-00; б) с 20-00 до 8-00
Таблица 1. Показатели, характеризующие температурный режим асфальтобетонных слоев дорожной одежды
|
Месяц (год) |
Время, час |
Температура поверхности покрытия, ˚С |
Температура покрытия на глубине 7 см, ˚С |
Температура покрытия на глубине 15 см, ˚С |
Градиент температуры∆Т1, ˚С/см |
Градиент температуры ∆Т2,
˚С/см |
|
1 |
2 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Март 2004 г. |
08:00 |
0 |
6,3 |
5,5 |
-0,9 |
0,114 |
|
10:00 |
4 |
10,1 |
8,5 |
-0,871 |
0,228 |
|
|
12:00 |
12 |
15,1 |
11,6 |
-0,442 |
0,5 |
|
|
14:00 |
17 |
16,7 |
13 |
0,042 |
0,671 |
|
|
16:00 |
24 |
18 |
14,5 |
0,857 |
0,5 |
|
|
18:00 |
27 |
19 |
15 |
1,142 |
0,571 |
|
|
20:00 |
27 |
17 |
12,9 |
1,428 |
0,585 |
|
|
22:00 |
17 |
15,1 |
11,6 |
0,271 |
0,5 |
|
|
24:00 |
10 |
6,9 |
5,4 |
0,442 |
0,214 |
|
|
02:00 |
2 |
6,3 |
5,4 |
-0,614 |
0,128 |
|
|
04:00 |
0 |
6,3 |
5,5 |
-0,9 |
0,114 |
|
|
06:00 |
0 |
6,3 |
5,5 |
-0,9 |
0,114 |
|
|
08:00 |
2 |
7,6 |
6,5 |
-0,8 |
0,157 |
Как видно, значения температуры в характерных точках и градиентов температуры в асфальтобетонных слоях существенно изменяются в течение суток. Такая закономерность имеет место и в других месяцах года.
Учитывая сложность и изменчивость температурного режима асфальтобетонных слоев, предлагаем их прочностные и деформационные показатели назначать по температурам точек, соответствующих середине их толщин и при этом расчетные значения температуры определять по следующим формулам:
, (1)
где 
– расчетная
температура i-го
асфальтобетонного слоя дорожной одежды, °С;
– температура
поверхности i-го
асфальтобетонного слоя, °С;
– толщина i-го асфальтобетонного слоя,
см;
– градиент
температуры в i-ом
асфальтобетонном слое, °С/см.
Температура поверхности первого асфальтобетонного слоя дорожной одежды, т.е. асфальтобетонного покрытия назначается, исходя из результатов экспериментальных исследований. Для второго асфальтобетонного слоя она определяется по формуле:
, (2)
где 
, 
– температуры
поверхностей первого и второго асфальтобетонных слоев, °С;
– толщина первого
асфальтобетонного слоя, см;
– градиент
температуры в первом асфальтобетонном слое, °С/см.
Следует отметить, что значения
градиентов температуры в асфальтобетонных слоях дорожных одежд 
зависят от месяца
года и времени суток для каждого характерного природно-климатического региона,
научное обоснование которых будет являться объектом наших дальнейших
исследований.
Литература
1. Телтаев Б.Б. Деформации и напряжения в нежестких конструкциях дорожных одежд / Под ред. акад. Ш.М. Айталиева. – Алматы: КазАТК, 1999. – 217 с.
2. Телтаев Б.Б., Амирбаев Е.Д., Мынжасаров Н.К. К уточнению показателей температурного режима нежестких дорожных одежд // Вестник КаздорНИИ. № 3. 2008. – С. 46-53.
3. Телтаев Б.Б., Мынжасаров Н.К. К исследованию закономерностей температурного режима нежесткой дорожной конструкции // Вестник КаздорНИИ. № 4. 2008. – С. 55-59.
4. Телтаев Б.Б., Мынжасаров Н.К. Экспериментально-теоретическое исследование температурного режима нежесткой дорожной конструкции // Вестник КаздорНИИ. № 1-2. 2009. С. 36-44.
5. СН РК 3.03-19-2006. Проектирование дорожных одежд нежесткого типа. – Астана, 2007. – 86 с.