Машины для уплотнения грунтов. Катки.

Лекция 9

Машины для уплотнения грунтов. Катки.

Способы уплотнения грунтов.

Назначение машин для уплотнения грунтов.

Классификация машин для уплотнения грунтов.

Производительность работы.

Назначение машин для уплотнения грунтов

Грунтоуплотняющие машины (катки, вибро-уплотнительные машины, трамбовки и др.) предназначены для уплотнения грунтов и других сыпучих материалов (гравия, щебня) при возведении отсыпаемых послойно дорожных насыпей, плотин и дамб, оросительных сооружений и водохранилищ, при засыпке канав и т. п. и служат для восстановления плотности грунта, разрушенного при его разработке, до проектного (нормативного) значения в целях обеспечения устойчивости сооружений.

Сущность уплотнения заключается в увеличении количества связей в материале и упрочнении их с целью обеспечения прочности и долговечности сооружения. Это достигается повышением плотности материала.

Эффективность уплотнения зависит от величины уплотняющих нагрузок и времени их действия. По мере увеличения нагрузки эффективность уплотнения уменьшается.

В строительстве применяют следующие основные способы уплотнения:

- укатка,

- трамбование,

- виброуплотнение,

- комбинированный.

Способы уплотнения. Укатка.

При укатке по поверхности уплотняемого слоя перекатывается валец (см. схему), под действием силы тяжести G которого слой материала приобретает остаточную деформацию. Эта деформация по мере увеличения плотности материала уменьшается и к концу укатки приближается к нулю. Дальнейшее повышение плотности материала может быть достигнуто лишь увеличением нагрузки на валец.

Уплотняющее действие катков зависит от массы катка, площади контакта рабочего органа с уплотняемым слоем, скорости укатки и числа проходов.

Способы уплотнения. Трамбование.

Трамбование осуществляется периодическим поднятием какой-либо массы М на высоту Н и ее последующим свободным падением на поверхность уплотняемого материала (см. схему). Для трамбования характерна большая глубина уплотнения. Метод применяют преимущественно для уплотнения грунтов слоями большой толщины. Для уплотнения слоев дорожной одежды метод трамбования используют редко, так как сила удара должна быть ограничена во избежание разрушения частиц щебня в каменных слоях.

На эффективность уплотнения трамбованием наибольшее влияние оказывают масса плиты, частота удара, скорость падающего груза.

Способы уплотнения. Виброуплотнение.

Виброуплотнение заключается в том, что колеблющаяся с большой частотой массы М сообщает кинетическую энергию частицам материала, расположенным в зоне вибровозбудителя, и приводит их в колебательное состояние. Разные по размеру и массе частицы получают различные ускорения, взаимно перемещаются, и поры между крупными частицами заполняются более мелкими, благодаря чему материал уплотняется.

Эффективность уплотнения вибрированием зависит от амплитуды колебаний, их частоты и массы вибровозбудителя. С увеличением амплитуды и массы вибровозбудителя уплотняющее действие вибрирования возрастает. Влияние частоты колебаний проявляется более сложно, поскольку при изменении ее в широком диапазоне наблюдается максимум уплотнения. Вибрационный способ особенно эффективен для уплотнения малосвязных материалов.

Катки с гладкими вальцами

Вид катка характеризуется тем, что обечайки вальцов имеют гладкую рабочую поверхность.

a – каток двухосный двухвальцовый	б - каток двухосный трехвальцовый
в - каток трехосный трехвальцовый	г – каток вибрационный одноосный с гладким вальцом

Катки решетчатые

У решетчатого дорожного катка обечайка вальца выполнена в виде решетки, набранной из литых металлических элементов.

е – каток вибрационный решетчатый

Такие катки применяют для уплотнения как связных, так и несвязных комковатых грунтов, которые содержат твердые включения. Последние дробятся решеткой катка, что значительно повышает качество уплотнения.

Катки пневмоколесные

У пневмоколесного дорожного катка пневматические колеса имеют гладкую рабочую поверхность.

ж – каток пневмоколесный самоходный	и - пневмоколесный прицепной

Пневмоколесные катки, в отличие от катков с гладкими вальцами, позволяют длительное время прилагать нагрузку к уплотняемому материалу.

Катки комбинированные

Комбинированный каток оборудован рабочими органами, характерными для дорожных катков различного вида.

з – каток комбинированный

Наиболее распространены катки с пневмоколесами и вибрационным вальцом, которые обеспечивают наибольшую универсальность машины с точки зрения уплотнения различных материалов - от суглинка и асфальтобетонной смеси до крупнообломочных материалов и песков.

Комбинированные имеют специальные шины высокого давления. Шины обеспечивают уплотнение материала у поверхности, а вибровалец - на глубине, превышающей зону действия шин. Валец с гладкой поверхностью создает ровную поверхность уплотняемого материала, что требуется при строительстве покрытий.

Самоходный вибрационный каток

Самоходный вибрационный каток - двухосная машина, состоящая из трех агрегатов: вибровальца с полурамой, силового агрегата, заднего моста с двумя ведущими пневмоколесами. На раме силового агрегата размещены силовая установка и кабина машиниста с кондиционером. К нижней передней части рамы прикреплен шарнир сочленения агрегата с рамой вибровальца и два гидроцилиндра поворота катка.

1 - силовая установка, 2 - пневмоколесо, 3 - силовой агрегат, 4 - кабина, 5 - пневматическая система, 6 - вибровалец, 7 - полурама, 8 - шарнир, 9 - гидроцилиндр

Каток оснащен централизованной пневматической системой для накачки шин и блокировки заднего моста, гидравлическими тормозами.

На катке применен гидрообъемный привод пневмоколес, вибровальца и рулевого управления. Гидравлическая система включает два силовых контура с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости и гидроруль.

Вибровалец - сварной с гладкой металлической обечайкой. Он опирается на шарикоподшипники, установленные в стаканах, связанных с рамой через резинометаллические амортизаторы. Внутри вальца в ступицах на роликоподшипниках установлен вибровал с двумя парами дебалансов. Дебалансы жестко закреплены на вибровалу, приводятся во вращение вместе с ним от гидромотора через зубчатую муфту. Дебалансы установлены свободно на цилиндрических шейках вибровала и при изменении направления его вращения поворачиваются на угол 135°, изменяя вынуждающую силу вибровозбудителя от минимального значения до максимального. Вибровалец в рабочем режиме приводится в движение от гидромотора (на рисунке не показан) через конический редуктор и зубчатый венец.

Лекция 9

Машины для уплотнения грунтов. Катки.

Способы уплотнения грунтов.