Машины для уплотнения грунтов

Машины для уплотнения грунтов

Машины для уплотнения грунтов

• Одна из важнейших операций на строительстве любого земляного сооружения - уплотнение. От качества производства этой операции зависят не только прочность, устойчивость, водонепроницаемость сооружения, но и ровность покрытия, срок его службы и безопасность движения. Недоуплотнение ведет к многочисленным повреждениям дорожных покрытий на новых дорогах, а следовательно, к непроизводительным затратам людских, материальных и энергетических ресурсов. Вместе с тем уплотнение является сравнительно недорогим процессом. Так, затраты на его осуществление составляют всего 0,7-1,0% общей стоимости дорожного строительства

• Уплотнение грунта –процесс его необратимого деформирования путём внешнего силового воздействия; в том числе за счёт гравитационных сил, в результате которого определённая масса грунта уменьшается в объёме путём удаления из его пор свободной воды и воздуха, а его плотность повышается.

• Степень уплотнения грунтов оценивается коэффициентом уплотнения , равным отношению фактической ( или требуемой) плотности к её максимальному стандартному значению, определяемому на специальном приборе ( от 0,9 до 1).

• Уплотнение грунтов производится укаткой, трамбованием, вибрацией, виброударами, взрывами, статической нагрузкой от собственного веса грунта, а также от дополнительной пригрузки.

• При укатке на грунт передается наклонное давление, складывающееся из вертикального от собственного веса механизма и горизонтального, возникающего за счет тягового усилия. Наиболее эффективным для уплотнения грунта является наклонное давление, создаваемое перекатыванием колеса или барабана.

• Трамбование грунта связано с ударами рабочего органа -трамбовки, поднятой на некоторую высоту, о грунт. Уплотнение грунта происходит под воздействием передающейся на него ударной энергии и сопровождается перемещением частиц грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях. При этом только часть ударной энергии расходуется на уплотнение, а остальная поглощается грунтом за счет его упругого сжатия.

Классификация:

1. По характеру силового воздействия на грунт

- статического действия ( прессование, укатка)

-динамического действия ( удар, вибрация, трамбования, вибротрамбования)

-комбинированного действия

2. По способу перемещения рабочего органа относительно уплотняемой зоны грунта

-самоходные машины

-прицепные и полуприцепные, перемещаемые за тягачами

-машины с навесным рабочим органом (трамбовочные и вибротрамбовочные)

-оборудование, перемещаемое за счёт импульсивных реактивных сил в результате наклонного силового воздействия на грунт ( вибромолоты)

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.

УПЛОТНЯЮЩИЕ МАШИНЫ СТАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

• Катки статического действия — наиболее распространенные и простые машины для уплотнения грунтов и строительных материалов. Их классифицируют по способу передвижения, виду рабочего органа, числу осей и количеству вальцов.
• По способу передвижения: катки прицепные, полуприцепные и самоходные. В прицепном катке его масса полностью передается на уплотняемый материал, а в полуприцепном — часть его массы передается на тягач через сцепное устройство. В комплекте с такими катками используют чаще всего пневмоколесные тягачи и тракторы.
• По виду рабочего органа: катки с гладкими вальцами (рис. 1, а—в), кулачковые (рис. 1, г), решетчатые (рис. 1, д), пневмоколесные (рис. 1, е, з) и комбинированные (рис. 1 ж). Главными параметрами катков статического действия, характеризующими их уплотняющую способность, являются масса и удельное давление, приходящееся на 1 см ширины вальца или протектора шины для пнев- моколесных и на 1 см2 площади кулачка — для кулачковых катков.

Рис. 1. Основные схемы уплотняющих катков статического действия

Прицепные и поуприцепные пневмоколёсные катки

• Прицепные и поуприцепные пневмоколёсные катки применяют для послойного уплотнения связных и несвязныз грунтов.
• а), б) прицепные катки.
• 1.Сцепное устройство
• 2. Дышло
• 3.Рама
• 4., 7 Баласатные ящики
• 6,8 Передняя и задняя поперечные балки для соединения
• для соединения баластных ящиков
• Применяют для уплотнения грунтовых, гравийных и щебёночных оснований. А также чёрных смесей асьфальтобетонов..
• Преимущества перед катками с металлическими вальцами: при укатке каменных материалов они не измельчают их.

Трамбующая машина со свободно падающими плитами

• Трамбующие машины по принципу действия делят на машины, в которых уплотняющие плиты падают с определенной высоты свободно, и машины, в которых уплотняющие плиты опускают принудительно (пневматические трамбовки и трамбовки взрывного действия). В первом случае рабочие плиты массой 0,8...1,5 т (чугунные или железобетонные) навешивают на трактор или на стрелу экскаватора и сбрасывают с высоты 0,8...2,0 м (см. рис. 5.20, г). После удара уплотняющая плита (или плиты) поднимается в исходное положение в зависимости от конструкции базовой машины с помощью канатного, кривошипно-полиспастного или зубчато-реечного механизма.
• Самоходная трамбующая машина на базе гусеничного трактора используется на объектах с широким фронтом работ. Рабочим органом таких машин являются две чугунные плиты массой 1,3..1,4т., перемещающиеся по направляющем штангам. При движении трактора на пониженных скоростях (80..200 м/ч) плиты автоматически поочерёдно падают после подъёма на высоту 1,1..1,3 м. на поверхность грунта и уплотняют полосу шириной равной захвату обеих плит.
• Производительность самоходных машин достигает 500м2/ч.

Ударно–вибрационный способ

• Уплотнения грунтов реализуется в самоходной машине на базе гусеничного трактора с навесным трамбовочным оборудованием (рис. 13.6). Рабочее оборудование состоит из двух виброударных рабочих органов, смонтированных на раме 11, способной перемещается в поперечном направлении на 0, 5-0,7 м от следа базового трактора для уплотнения грунтов вне полосы его движения, например, в бровочной части дорожной насыпи.

Вибротрамбующая машина

• Ее рабочим органом является плита 1, на которой установлены обычно два вибратора 4 направленного действия и двигатель 3, приводящий их в движение. Двигатель монтируется на специальной раме 2, связанной с плитой амортизаторами 5, каждый вибратор может быть наклонен относительно вертикали как в одну, так и другую сторону. При одинаковом наклоне работающих вибраторов плита перемещается прямолинейно со скоростью, пропорциональной углу наклона. При разных наклонах движение плиты криволинейное. Вибротрамбующей машиной обычно управляет с помощью рукояти 6 моторист, который двигается за машиной.