caterpillar工程机械道路cs583e paction principle and techniques-chinese

介绍范围基本压实原理土壤压实原理沥青压实原理基本压实原理机器重量接触压力&轮胎压力

线载荷(线压力)-压轮上的负荷除以压轮的宽度.

轻型压路机的单位线压力为:200-400N/cm;

重型压路机的单位线压力为:800-1200N/cm

振动理论三要素:振幅,频率,激振力压实力 静压 操作 冲击 振动静压接触地面的面积光轮宽度作用在光轮上的重量冲击每一次振动冲击都产生压实作用.在冲击过程中,高速捣实的底部将载荷传递给地面振动在滚动过程中,偏心块的转动驱使碾压轮上下移动.

振动增加压实效果.正向碾压-活动偏心块的旋转方向与 机器行驶方向一致.振动压路机特点和类型特点: -振动压路机占压路机总量的60%-75%. -振动压路机的优点:压实效果好,生产效率高

自重相同的振动压路机和静作用压路机相比-振动压路机的压实深度深得多; 如要达到相同的压实效果,振动压路机压实遍数要少;

振动压路机的适用范围-砂性土壤颗粒性材料,沥青混凝土等.

类型: 1.拖式振动压路机 3.轮胎驱动钢轮振动压路机 2.手扶式振动压路机 4.两轮串联振动压路机 5.振荡压路机压实分类按行驶方式分:拖式压路机和自行式压路机;

按压实原理分:静作用压路机,振动压路机,组合式压路机;

静作用压路机-轮胎压路机,光轮压路机;

振动压路机-轮胎驱动振动压路机,两轮振动压路机和振荡压路机. 组合式压路机-前光轮后轮胎振动–振幅和频率通常以改变液压马达的转速来调整频率.振幅的改变-液压操纵,手操纵振幅-振幅和频率是影响土壤压实效果的重要因素.-现代振动压路机均采用调頻调幅机构,以满足各种压实材料,不同铺层厚度的密实度要求.振动轮位移量大振幅小振幅在相同的频率范围内,大振幅产生的激振力也大,反之则小.振动–振幅和频率-压路机的振动质量一般不能随意改变;-通过改变偏心块的偏心距,改变振动轮名义振幅-双振幅结构简单,但仅能获得两个振幅,而且振动轴转向不同.图(a):

2-固定偏心块,与振动轴1牢固

的连为一体.活动偏心块3,可以

在振动轴上转动180度,当振动轴

顺时针旋转时,偏心块1&3的偏心距变大,此时两偏心块质量不变.

此时振动轴的偏心矩变大。

图(b):

如偏心块逆时针旋转,偏

心块1&3的位置相重合,此时振动轴的偏心矩变小。

高副振动低副振动频率&振动周期-通常以改变马达的转速来

调整转动频率;-在每个转动周期内,振动轮

会离开地面;

-激振力与振幅成正比;

-振动周期长,偏心轴角加速

度大,激振力F也大;反之则

小.

振幅&频率 国内产品:35-45Hz

沥青路面----高频 试验证明,在此范围内频率对

压实密度的影响不大;而振 幅对压实密度产生直接影响.

国外产品:不超过55Hz路基材料---低频 一般在30Hz左右 试验证明,在此范围内频率 对压实密度影响不大;而振 幅对压实密度产生直接影响.振幅&频率的调整振幅调整:改变固定振动偏心块与活动偏心块间的相对位置.

一般:双振幅;3振幅;5振幅;8振幅

调整方式:机械-手动操作;

自动-(1)电马达-电源来自电瓶;

(2)液压油缸-曲柄连杆机构;

(3)液压马达

频率调整:改变偏心轴转动速度.齿轮马达传动效率高,可靠性和耐用性好而被用于振动系统.

一般为双频.

调整方式:(1)液压马达-基本采用双速齿轮马达(2个频率);柱塞马达可以实现无级变速,但使用 寿命有限,不被采纳.

(2)调节发动机转速-发动机转速降低将影响液压泵流量-液压马达驱动力矩降低

振幅vs激振力Machine1

Machine20,5mm 振幅 1,9mm

(提升高度)50Hz(3,000vpm) 频率 25Hz(1,500vpm)

(振动次数)18145kg 激振力 18145kg共振共振与物体的自有频率有关

振幅调整至接近共振-压实密度最佳;系统共振-振动压路机振动轮与地面接触,其振动频率接近土壤自有频率时将产生系统共振.激振频率=土壤自有频率共振&振动压实效果差-激振频率不能接近物体的自有频率时,即不能产生系统共振.压实效果好-激振频率接近物体自有频率,即接近系统共振.激振力与频率压路机设计频率-接近系统共振频率高频传递较低的能量和较小的压实效果

系统共振可能损坏机器或者地面结构,使操作手感到不舒适GeneratedForce-激振力与振动频率曲线

激振力与频率激振力与频率的关系: -激振力过大,轮子脱离地面时间太长,对土壤不产生压实作用.

*激振力一般不超过轮子自重的6倍;

*激振力过大,光轮容易打滑(因此土壤压实机后轮采用轮胎)

*压实振动理论来源于-(1)试验;(2)理论研究

频率选择-与压实对象有关: *高频-砂石材料和沥青混凝土;

*低频-一般土壤和半粘性土壤;

*静压凸块:粘性和塑性土壤.

轮胎土壤压实机适用范围公路路基&桥梁基础砾石

&稳定土路基就地再生冷沥青混凝土(CIR)垃圾&回收填埋场工程土地复垦 废料焚烧压实工业基础住宅/工业建筑场地停车场&带边坡的场地沟渠,回填基础筑堤,围堰工程自然土

细颗粒土 素土 垫层&坝心 粘性土 垫层 粉煤灰 带坡的场地粗颗粒土 砂 基础 堤防 砂砾 排水渠 路面 卵石&砾石 筑堤 防腐基础骨料&其它材料骨料 砂&砾石 公路,沟渠 破碎的岩石 公路,沟渠 细骨料 基础,筑堤 矿渣公路,基础 其它 稳定土 公路,填埋场 处理过的基础 公路路基 再生沥青 路面 废渣&填埋废料 垃圾填埋,堤防土壤分类–等级粉灰或粘土-粒径小于0.075mm的土占50%以上砂或者砾石土壤等级&压实粘土-粘性大,难处理

素土-压实效果好,含水量非常重要

均匀的砂-不稳定,碾压时移动好级配的砂-压实效果好,含水量十分重要.细砾石-压实效果好.葡氏击实试验标准葡氏击实

– 较低的压实能量

– 1714kg-m(12,400ft-lb)

修正的葡氏击实

– 较高的压实能量

– 7770kg-m(56,200ft-lb)

标准葡氏击实 修正的葡氏击实2,5kg(5.5lb)4,5kg(10lb)葡氏击实试验&压实能量修正的葡氏击实

– 结果是较低的含水量和较高的密实度

–通常对飞机场,越来越多地普及到公路建设.标准葡氏击实

– 结果是较高的含水量和较低的密实度

– 大多数工程采用.含水量&压实适当的含水量易于压实干土压实比较困难含水量过高使得土壤不稳定土壤渗透性适当的压实降低渗透性低渗透性-土壤稳定,侵蚀阻力大&土壤表面流失少对垃圾填埋场&大坝基础,渗透性是第一位重要因素(与压实密度相比)

土壤强度-摩擦力&聚合力砂有摩擦力,没有聚合力

–颗粒间的接触土有聚合力和很大的的摩擦力

–粘结在一起骨料通常有摩擦力和聚合力Sand

Clay

理解土壤压实土壤等级&分类最大干密实度&最佳含水量必须达到的压实百分比,标准和修正的葡氏击实标准振动参数设置&行使速度碾压厚度应达到的含水量光轮振动压实机主要适用于砂&砾石材料用于半粘性土(含砂和砂砾)用来密封覆盖层,改善雨水排放凸块式压实机特别适用碾压粘性土用于废弃材料的碾压:工业/生活废渣,软泥.凸块式压实机轮胎压路机主要用于砂&砾石用于含有砂和砾石的粘性土用于基础骨料&处理过的基础.夯击足压实机用于粘性材料用于废弃材料:工业/生活废渣,软泥等碾压轮端部结构凸块轮转换装置400CSeries500DSeries无论是当前的还是过去型号,都可以得到您所需要的光轮或凸块轮转换壳密实度测量核子密度仪被普遍用于测定压实百分比.测量包括:含水量,

密度,&压实百分比测量深度通常在0.3米以内压实–粘土&粉灰通常粘土比砂土需要

更多的压实粉灰通常是不稳定的,且不能被压实凸块滚轮和轮胎压路机可提供较大的地面压力光轮和轮胎压路机被用于压平及密封粘土的面层ClaySilt压实–砂&砾石通常砾石需要较大的压实能力含水量对细颗粒砂土是及其重要的过分的碾压可能会压碎砾石SandGravel压实–集料基本的集料变化差异很大含水量是及其重要的,但通常控制不好通常需要光轮振动及轮胎压路机较多的压实

在特定的压实下经常产生集料互锁Crushedlimestone

Riverrunaggregate压实问题含水量对细土和良好分级的土是非常重要的

单一的土通常是不稳定的,且难以压实连续滚动可能导致压实过度,并降低密实度

较高的行使速度通常产生较低的压实工效沥青压实机应用–高速公路&机场高速公路&省级公路城市&乡间公路工业道路&机场应用–市政工程城市街道乡间道路住宅道路停车场&车道应用–再生就地冷再生(CIR)就地热再生(HIR)沥青混合成分粗级配细级配沥青混凝土矿粉添加剂改性材料25mm(1")级配等级–最大密实度级配等级–沥青碎石设计SuperpaveDesign沥青粘结剂(Binder)非常坚硬的粘结剂,用于气候炎热和交通流量大的道路低硬度的粘结剂用于较冷的气候和交通流量较低的道路改性沥青有时可增加变化硬度沥青粘结剂性能-等级沥青改良剂,添加剂及填充料-等级改性材料种类

可达到的结果添加剂&混合剂 减少沥青含量,

布袋收尘器的粉灰,石灰 减少孔隙水泥,分煤灰 增加联结橡胶&塑料 增加硬度

乳化沥青,橡胶碎削,PVC 减少裂纹纤维 改善硬度

矿物纤维,玻璃纤维 压实困难其它 改善硬度

氧化剂,抗氧化剂 改善联结

碳氢化合物抗剥落 对沥青敏感

对聚合材料敏感聚合物的角状性

圆形骨料 角状骨料内摩擦力低 内摩擦力高–较低的强度 –高强度–容易压实 –不易压实混合料类型沥青碎石级配沥青碎石混合料-细矿料和矿粉较少,压实后表面较粗糙.较多的碎石含大量破碎的碎石及少量的天然碎石结合料含量适当时,有较高的密实度典型的公路建筑-新路沥青碎石基层集料基础填方路基(自然土)路肩 车行道垫层磨耗层(联接层)典型旧路重铺压实三过程较大的力压实粘结运动稳定压实集合料运动较小的力压实平整表面推荐的压实设备稳定压实: 双光轮振动压路机(DD)

轮胎压路机(PTR)强力压实: 双光轮振动压路机

–振动或静碾轮胎压路机最终压实: 双光轮振动压路机

–静碾 沥青压实沥青混合料设计级配混合类型&等级沥青混凝土类型

&构成成分改性剂/添加剂拌和温度与送料温度摊铺厚度基础条件大气温度,风,雨振动&轮胎压实设定碾压的方式碾压速度,摊铺速度振动压实设备偏心块装置1 可视油面测量计2 偏心轴轴承3可变位置的活动偏心块-三振幅4 振幅定位板5 固定偏心块6. 豆夹型偏心壳体1253426自动反转的偏心块压路机行驶反向压实力-向量压实力EccentricRotation

细小裂纹EccentricRotation振幅

*对非常薄的铺层,特别是在刚性基础,不推荐使用振动轮胎压实PS-200B轮胎窄而圆的轮胎较高的轮胎气压和对地面的压力较大的接地压力PS-360BTires较宽的平轮胎较高的轮胎载荷较大的地面穿透力可得到的压实温度拌和料温度滚动方式–纵向接缝第二遍第一遍双光轮振动碾压热冷热冷152mm(6")边缘碾压(1stPass)

无边界边缘有边界边缘重叠152mm(6")回动方向横坡滚动横向接缝摊铺机NewOld150mm(6")轮胎的碾压每遍最小重叠为76毫米在整个压实期间,始终保持轮胎在热的沥青拌和料上滚动薄铺层压实51mm(2")orless使用:

–低振幅

–一个光轮振动

–静压模式51mm(2")及以上的厚铺层压实使用:

–中或大振幅核子密实度测量仪通过放射性同位素(伽马射线)来测定密实度.它能够直接计算出土的湿密度,干密度压实度和含水量.当拌和料或者场地条件改变时,测量结果可以被用来调整压实方法取芯法为了控制压实质量,芯子通常用来确定压实密实度(HMA)芯子密度通常与核子密度测定仪测定的密度有差别,但两者间有一定的关联25mm(1")对粗沥青碎石级配起影响作用的因素低的聚合与厚度之间的关系低的基础温度/不稳定的基础低的大气温度低的拌和温度不规则的碎石聚合低的空气调节&空气上升改性剂&添加剂LowCompaction

Energy粗碎石级配压实设备1-2DD

orwide-tiredPTRDD(static)面层HeavyPTR

or1-2DDDD(static)

orwide-tiredPTR基层/联结层

DDorPTRHeavyPTR

orDD影响因素-稳定性较差的拌和料大气温度过高拌和料温度过高集料中的水分铺层过厚沥青和矿粉的比例过高沥青混凝土的硬度过低ExcessiveCompactionEnergyTenderMixCompactionTenderZoneTenderThroughout1-2DD

orheavyPTR1-2DD

(halfvibeorstatic)Wide-tiredPTR

ornorollerDDorlightPTRDD(static)

PTRorDD

(lowvibeorstatic)易碎的集料混合软集料(石灰石,