Технические науки / 4. Транспорт
Д.т.н., Телтаев Б.Б., инж. Мынжасаров Н.К.
АО «Казахстанский
дорожный научно-исследовательский
институт», Республика Казахстан
Температурные градиенты в асфальтобетонных слоях
автомобильных дорог
Известно, что свойства асфальтобетонов, в том числе механические, сильно зависят от температуры. Поэтому для оценки прочности и долговечности нежестких дорожных одежд необходимо располагать надежными значениями показателей температурного режима дорожных конструкций в разных климатических условиях.
Температурный режим дорожных одежд изменяется как в годовом цикле, так и в суточном [1-4], и его закономерности носят сложный характер. В качестве примера на рисунках 1 и 2 представлены графики изменения температуры в точках асфальтобетонного покрытия конструкции нежесткой дорожной одежды на автомобильной дороге «Алматы – Капшагай», 15 км, в апреле и июле месяцах 2005 года. Общая толщина асфальтобетонных слоев составляет 33 см. Основание представляет собой щебеночно-гравийно-песчаную смесь толщиной 20 см. Грунт земляного полотна – суглинок.
Анализ характеристик температурного режима нежестких дорожных одежд показал, что с достаточной точностью для практического применения кривые распределения температуры по глубине конструкций в разные моменты времени в суточном цикле во всех месяцах года можно заменить двумя прямыми линиями, то есть принимается билинейная зависимость температуры от глубины. Тогда для каждого асфальтобетонного слоя можно написать:
Tz = T0 + ∆T ∙ Z , (1)
где T0 – температура на поверхности слоя, °С;
∆T – градиент температуры в слое, °С/см;
Z – вертикальная координата точки, отсчитываемая от
поверхности рассматриваемого слоя, см.
При таком подходе к описанию температурного режима асфальтобетонных слоев основными характеристиками являются температурные градиенты. Изменение температурных градиентов в условных первом слое толщиной 7 см и во втором толщиной 8 см указанной выше конструкции нежесткой дорожной одежды представлено на рисунках 3 и 4.
а)
б)
Рисунок 1. Изменение
температуры в точках дорожной
конструкции по глубине в течение суток в апреле месяце 2005 года:
а) с 8-00 до 18-00; б) с 20-00 до 8-00
а)
б)
Рисунок 2. Изменение
температуры в точках дорожной
конструкции по глубине в течение суток в июле месяце 2005 года:
а) с 8-00 до 18-00; б) с 20-00 до 8-00
Рисунок 3. Изменение градиентов температуры в асфальтобетонных слоях дорожных одежд в апреле месяце 2005 года:
■ – в первом слое ∆Т1,˚С/см; ▲ – во втором слое ∆Т2,˚С/см
Рисунок 4. Изменение градиентов температуры в асфальтобетонных слоях дорожных одежд в июле месяце 2005 года:
■ – в первом слое ∆Т1,˚С/см; ▲ – во втором слое ∆Т2,˚С/см
Как следовало ожидать, характер изменения температурного градиента в верхнем асфальтобетонном слое является относительно сложным по сравнению со вторым слоем. Значения его относительно больше и в течение суток могут иметь как положительный, так и отрицательный знак. Температурный градиент во втором асфальтобетонном слое имеет относительно маленькие значения и в течение суток колеблется не существенно.
Значения температурных градиентов в условных верхнем и нижнем асфальтобетонных слоях расматренной выше конструкции нежесткой дорожных одежды для всех месяцев экспериментального исследования приведены в таблицах 1 и 2. Как видно, величины температурных градиентов в асфальтобетонных слоях нежестких дорожных одежд зависят не только от месяца года, но и существенно изменяются в суточном числе. Следует также отметить, что практически во всех месяцах значения температурного градиента во втором асфальтобетонном слое получены относительно маленькими по сравнению с таковыми в первом асфальтобетонном слое.