Дослідження втоми довговічності асфальтобетонів

Опубліковано:
Номер: Випуск 22(2020)
Розділ: Будівництво та цивільна інженерія
Cторінковий інтервал статті: 95-105
Ключові слова: асфальтобетон, асфальтобетонна суміш, втомна довговічність, дорожнє будівництво, опір втомі, циклічне навантаження, чотириточкове згинання
Як цитувати статтю: Головченко В. С., Малій Т. С., Копинець І. В. Дослідження втоми довговічності асфальтобетонів // Дороги і мости. Київ, 2020. Вип. 22. С. 95-105..
Як цитувати статтю (references): Vasiliy Golovchenko, Ivan Kopynets, Tetiana Malii Research of the fatigue life of asphalt concrete // Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2020. Iss. 22. P. 95-105 [in Ukrainian].

Автори

Державне підприємство «Державний дорожній науково-дослідний інститут імені М.П. Шульгіна» (ДП «ДерждорНДІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0001-5078-8682
Державне підприємство «Державний дорожній науково-дослідний інститут імені М.П. Шульгіна» (ДП «ДерждорНДІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-0908-4795
Державне підприємство «Державний дорожній науково-дослідний інститут імені М.П. Шульгіна» (ДП «ДерждорНДІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-2008-8164

Анотація

Вступ. Найважливішим критерієм оцінки якості асфальтобетону, а саме, його здатність чинити опір руйнівній дії транспортних засобів, є втомна міцність. У якості такого критерію використовують кількість циклів, яку витримує асфальтобетон під час згинання з постійними амплітудами навантаження або деформації до відмови.

Проблематика. У сучасних умовах збільшення інтенсивності транспортного руху для отримання достовірних результатів оцінювання втомної довговічності асфальтобетонних покриттів необхідно переходити на нові методи випробування асфальтобетону під час багаторазового впливу навантаження від транспортних засобів. До недавнього часу існуюча нормативна база дозволяла провести випробування асфальтобетонів лише на одноразову дію статичних навантажень, що не давало можливості здійснити оцінювання їхньої стійкості до діючих впродовж тривалого часу багаторазових циклічних навантажень. За відсутності обґрунтованих і задокументованих методів випробування неможливо було визначити закономірності втомного руйнування, яке часто встановлюють під час візуального обстеження автомобільних доріг України. З набранням чинності ДСТУ EN 12697-24:2018 (EN 12697-24:2012, IDT) «Бітумомінеральні суміші. Методи випробування гарячих асфальтобетонних сумішей. Частина 24. Опір втомі» стало можливим виконати таке оцінювання й отримати достовірну інформацію про експлуатаційні режими навантаження асфальтобетону в дорожньому покритті, результатом яких є встановлення закономірності зміни втомної довговічності матеріалу залежно від характеристик навантажувального та температурного впливів. Таким чином, це дасть змогу виконувати підбір складу асфальтобетонної суміші з урахуванням прогнозованої кількості циклів навантаження, тим самим визначити шляхи підвищення втомної довговічності асфальтобетонних покриттів та забезпечення їхньої надійної роботи в дорожніх конструкціях впродовж розрахункового строку служби.

Мета. Експериментальне дослідження втомної довговічності асфальтобетонів, результатом якого є встановлення закономірності зміни втомної довговічності матеріалу залежно від характеристик навантажувального та температурного впливів і розроблення шляхів її підвищення на підставі отриманих результатів.

Матеріали і методи. Для експериментального дослідження виготовлено зразки-балочки з гарячих асфальтобетонних сумішей різних типів і випробувано на чотириточкове згинання.

Результати. Проведено аналіз інформаційних джерел щодо існуючого досвіду проведення випробування за багаторазового циклічного навантаження. Розроблено прилад для визначення опору втомі асфальтобетону на чотириточкове згинання. Випробувано зразки-балочки з різних типів асфальтобетону та встановлено закономірність зміни втомної довговічності.

Висновки. Експериментально підтверджено вплив частоти навантаження на процеси руйнування. Отримані результати надають можливість встановити прогнозований строк служби та оцінити залишковий ресурс дорожньої конструкції.

Посилання

  1. Erkens S. M. J. G. And Kalf J. A. M. The four point bending test. Asphalt concrete response. Netherlands, 2000. P. 1-46. URL: https://www.researchgate.net/publication/280565127_the_four_point_bending_test_asphalt_concrete_response (дата звернення: 10.04.2020).
  2. Carpenter S. Perpetual pavement: laboratory validation. The 57th Annual Ohio Transportation Engineering Conference. Dublin, 2003. URL: http://www.otecohio.org/presentations/OTECpresentations/Se20/Carpenter-OHIOFatigue.pdf (дата звернення: 10.04.2020).
  3. Marco Pasetto, Nicola Baldo. Dissipated energy analysis of four-point bending test on asphalt concretes made with steel slag and RAP. International journal of pavement research and technology.  Taiwan, 2017. Vol. 10 (5). P. 446-453. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijprt.2017.07.004 (дата звернення: 10.04.2020)..
  4. Ghuzlan K. A., Carpenter S. H. Traditional fatigue analysis of asphalt concrete mixtures. Urbana. Venezuela, 2002. Vol. 51. P. 34-46. URL: https://www.researchgate.net/publication/264842133_Traditional_Fatigue_Analysis_of_Asphalt_Concrete_Mixtures (дата звернення: 10.04.2020).
  5. Artamendi I., Khalid H. Characterization of fatigue damage for paving asphaltic materials. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. United Kingdom, 2005. Vol. 28 (12). P. 1113-1118. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1460-2695.2005.00949.x (дата звернення: 10.04.2020).
  6. Shen S.,  Carpenter S. H. Application of the dissipated energy concept in fatigue endurance limit testing. Transportation Research Record. United States, 2005. Vol. 1929 (1). P. 165-173. URL: https://www.researchgate.net/publication/245561489_Application_of_the_Dissipated_Energy_Concept_in_Fatigue_Endurance_Limit_Testing (дата звернення: 10.04.2020).
  7. Carpenter S. H., Shen S. Dissipated energy approach to study hot-mix asphalt healing in fatigue. Transportation Research Record. United States, 2006 (1970). Vol. 1970 (1). P. 178-185. URL: https://www.researchgate.net/publication/245562315_Dissipated_Energy_Approach_to_Study_Hot-Mix_Asphalt_Healing_in_Fatigue (дата звернення: 10.04.2020).
  8. ДСТУ EN 12697-24:2018 (EN 12697-24:2012, IDT) Бітумомінеральні суміші. Методи випробування гарячих асфальтобетонних сумішей. Частина 24. Опір втомі. Київ, 2018. 43 с. (Інформація та документація).
  9. Di Benedetto H., De la Roche C., Baaj H., Pronk A. Fatigue bituminous mixture: different approches and RILEM group contribution. Sixth International RILEM Symposium on Performance Testing and Evaluation of Bituminous Materials. Switzerland, 2003. P. 15-38. DOI: 10.1617/2912143772.002.
  10. Di Benedetto H., De La Roche C., Baaj H., Pronk A., Lundström R. Fatigue of bituminous mixtures. Materials and structures. Netherlands, 2004. Vol. 37 (3). P. 202-216. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02481620 (дата звернення: 10.04.2020).
  11. Золотарев В. А. Оценка долговечности асфальтобетонов по статической усталости. Avtošlâhovik Ukraïni Vol. 34 (246) Київ, 2015. P. 34-30. URL: http://irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?C21COM=2&I21DBN=UJRN&P21DBN=UJRN&IMAGE_FILE_DOWNLOAD=1&Image_file_name=PDF/au_2015_4_9.pdf (дата звернення: 10.04.2020).
  12. Coni M., Portas S., Oliviera J. R. M., Isola R. FE evaluation of 4-point bending test for fatigue cracking assessment. Pavement Cracking: Mechanisms, Modeling, Detection, Testing and Case Historiest. London, 2008. P. 271-281. DOI: https://doi.org/10.1201/9780203882191 (дата звернення: 10.04.2020).
  13. Дровалева О. В. Усталостная долговечность асфальтобетона при воздействии интенсивных транспортных нагрузок: дис. канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 2009. 200 с.
  14. ДСТУ Б В.2.7-319:2016 Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний. Методи випробувань. Київ, 2016. 64 с. (Інформація та документація).
  15. ДСТУ EN 13108-1:2018 (EN 13108-1:2006, IDT) Бітумомінеральні суміші. Технічні умови. Частина 1. Асфальтобетон. Київ, 2020. 32 с. (Інформація та документація).