Ползучесть и упруговязкие свойства асфальтобетона

Испытание асфальтобетона на ползучесть позволяет установить изменение деформации во времени.

Ползучесть – процесс нарастания пластической деформации асфальтобетона при постоянной статической нагрузке (на стоянках транспорта) или постепенного накопления такой деформации при приложении кратковременных динамических транспортных нагрузок.

Ползучесть асфальтобетона оценивается путем определения роста деформации образца асфальтобетона, увеличивающейся во времени. Ползучесть зависит от величины нагрузки и температуры (рис. 8.13).

Проявление ползучести асфальтобетона на дорожных покрытиях выражается в виде образующихся волн, наплывов, колеи (особенно при проходе тяжеловесных автомобилей, следующих «след в след».

Ползучесть проявляется при любом виде нагружения: растяжении, изгибе, сжатии.

Физика процесса накопления остаточных пластических деформаций видна из рис. 8.14.

 

Релаксация напряжений – постепенное снижение, «рассасывание» напряжений в образце при его неизменной деформации.

Растянув образец асфальтобетона и закрепив его концы так, чтобы деформация оставалась неизменной в течение всего времени испытания, можно видеть уменьшение напряжений по времени или скорости уменьшения напряжений, что показано на рис. 8.15.

В расчетах дорожных одежд нежесткого типа применяют два показателя прочности асфальтобетона: статический и динамический модуль упругости.

Статический модуль упругости асфальтобетона характеризует воздействие автомобиля на стоянке, остановке и перекрестках (табл. 8.6).

Таблица 8.6

Модуль упругости и прочность асфальтобетона

при растяжении при изгибе

 

Материал	Марка битума	Модуль упругости Е, МПа	Среднее сопротивление растяжению при изгибе, МПа
Плотный асфальтобетон I и II марок	БНД 40/60		3,2
БНД 60/90		2,8
БНД 90/130		2,4
БНД 130/200		2,0
БНД 200/300		1,8
СГ 130/200		1,6

 

Его определяют при приложении единичной нагрузки в середине пролета образца-балочки:

, (8.10)

где Р – вертикальная нагрузка; ℓ - расчетный пролет балочки (0,14 м); f – упругий прогиб балочки; I – момент инерции сечения образца (I = bh³/12); b и h – ширина и высота балочки.

Величину Р обычно принимают 0,2…0,3 от разрушающей нагрузки.

 

Динамический (кратковременный) модуль упругости

Значение кратковременного модуля упругости соответствует режиму воздействия подвижных нагрузок на асфальтобетонное покрытие. Как видно из табл. 8.7, значение кратковременного модуля упругости понижается с повышением температуры.

Таблица 8.7

Зависимость кратковременного модуля упругости асфальтобетона

от температуры

 

Материал	Марка битума	Расчетные значения кратковременного модуля упругости Е, МПа, при температуре покрытия, °С
				50 (60)
Плотный асфальтобетон	БНД 40/60
БНД 60/90
БНД 90/130
БНД 130/200
БНД 200/300
СГ 130/200
СГ 70/130
МГ 70/130

 

Динамический модуль упругости определяют по вышеприведенной формуле, но при продолжительности действия нагрузки 0,1 с.

 

Релаксация напряжений

Теоретические положения, относящиеся к релаксации напряжений в различных материалах, изложены в главе 2. Ниже лишь затронуты особенности этого свойства применительно к асфальтобетону.

На характер релаксации напряжений в асфальтобетоне существенное влияние оказывает начальное напряжение, сообщаемое материалу. При кратковременном приложении нагрузки, возникающее напряжение не успевает отрелаксировать полностью, что стимулирует накопление остаточных деформаций.

Нагрузочные режимы, которые испытывают асфальтобетонные покрытия в летнее и зимнее время (скорость и частота приложения) могут быть одинаковыми, но деформационный «отклик» на них будет различным в зависимости от температурного режима их работы.

Процесс нагружения – это совокупность двух одновременно протекающих процессов: происходит рост напряжений и их релаксация (рассасывание). Поэтому, чем медленнее растет нагрузка (или скорость ее приложения кратковременна), тем большая часть напряжений успевает отрелаксировать в процессе нагружения. Исходя из этого, в жаркий период года желательно, чтобы транспорт (особенно тяжеловесный) двигался с максимально возможной скоростью, создавая кратковременные нагрузки на покрытие.

Поэтому при высоких положительных температурах интенсивность снижения напряжений служит показателем деформационной сдвигоустойчивости.

При низких отрицательных температурах возникновение трещин можно предупредить в том случае, если напряжения будут рассасываться быстро. Поэтому при низких температурах показателем трещиноустойчивости асфальтобетона может быть также интенсивность снижения напряжений, т.е. релаксация напряжения.