Глава XXV. ВИБРАЦИОННЫЕ ТРАМБОВКИ И КАТКИ
1. ТИПЫ УПЛОТНЯЮЩИХ МАШИН
Состав и физико-механические свойства грунтов, дорожных оснований и покрытий и других уплотняемых сред разнообразны. Различны также требования к уплотнению, условия его осуществления, масштаб и организация рабог. Это привело к появлению уплотняющих машин многих типов и разновидностей, различающихся характером взаимодействия с уплотняемой средой, конструктивными схемами и размерами [3, 6].
По характеру сил взаимодействия исполнительною органа с уплотняемой средой уплотняющие машины можно разделить на машины статического действия (прессующие, укатывающие) и динамического действия (безударные вибрационные, ударно-вибрационные, ударные). В принципе одна и та же вибрационная машина для уплотнения грунта могла бы работать либо в безударном вибрационном режиме, либо в ударно-вибрационном, что зависит от статического момента массы и угловой скорости дебалансов, массы машины, состава и свойств (в том числе степени уплотненности) грунта. Однако при проектировании назначают параметры машины, обеспечивающие ее эффективную работу в определенном режиме.
По способу передачи силового воздействия обрабатываемой среде различают поверхностные уплотняющие машины (например, катки, трамбовки) и глубинные (погружаемые в уплотняемую среду).
По способу передвижения и установки различают самопередвигающиеся, самоходные, буксируемые, навесные, накладные и ручные уплотняющие машины. Накладную машину с помощью какого-либо грузоподъемного устройства ставят на позицию уплотнения, по окончании которого ее переставляют на новую позицию. В течение процесса уплотнения накладные машины (в том числе ручные накладные) не перемещают вдоль уплотняемой среды; машины остальных видов перемещают, причем самопередвигающиеся уплотняющие машины перемещаются благодаря наклонному направлению их прыжков (например, самопередвнгающаяся вибрационная трамбовка); самоходные машины перемещают ведущими вальцами, колесами или гусеницами (например, самоходный каток); буксируемые машины тянут крюком тягача (например, прицепной каток); навесные машины подвешивают на кронштейнах тягача (например, навесные вибрационные плиты). Ручные уплотняющие машины вручную переставляют или передвигают с места на место и (или) руками удерживают в надлежащем положении во время уплотнения.
При действии исполнительного органа вибрационной машины на грунт, дорожное основание, покрытие или иную уплотняемую среду в граничном слое последней появляется напряжение, волна которого распространяется в уплотняемой среде, вызывая деформацию среды. Динамическую реакцию, воспринимаемую исполнительным органом машины, для составления достаточно простой расчетной модели можно схематически представить в виде трех аддитивных компонент: упругой, направление которой противоположно деформации граничного слоя среды; инерционной, направление которой противоположно ускорению исполнительного органа (которому приписывают свойства неизменяемого твердого тела); диссииативной, направление которой противоположно скорости исполнительного органа. Диссипативная компонента, в свою очередь, может состоять из двух слагаемых — вязкого и пластического (см. гл. IV). У грунтов и цементобетонных смесей пластическая составляющая
имеет преобладающее значение. У асфальтобетонных смесей вязкое сопротивление обычно несколько выше пластического.
Указанная схематизация позволяет объяснить некоторые существенные явления при уплотнении грунта и других сред, например наличие остаточной и упругой составляющих деформации и зависимость деформации от закона движения исполнительного органа. Поскольку в состав грунта, дорожных оснований и покрытий входят соприкасающиеся между собой твердые зерна, при достаточной интенсивности динамических воздействий происходит их взаимное проскальзывание, приводящее к вибрационному снижению сухого трения и видимому разжижению уплотняемой среды (см. гл. IV). Одновременно расположенный между зернами связующий состав, содержащий коллоидно-дисперсные частицы глины или цемента, под действием вибрации разжижается благодаря снижению структурной вязкости и явлению тиксотропии [2].
Грунты по количеству связующего вещества (глины) подразделяют на несвязные с содержанием менее 4% глины, малосвязные с содержанием от 4 до 11% глины и связные, содержащие свыше 11% глины. Чем более связан грунт, тем трудней его уплотнять. Унлотняемость грунта сильно зависит от его влажности. Обычно для каждого заданного уплотняющего воздействия наибольшая плотность грунта достигается при определенной влажности, называемой оптимальной. С усилением уплотняющего воздействия снижается оптимальная влажность и возрастает достигаемая при этой влажности плотность грунта [1, 3, 6].
