Ինչպես ասֆալտի գեոցանցը բարելավում է ասֆալտապողոտների կոտրունակության դիմադրությունը

Ասֆալտապողոտների կոտրունակության ճեղքերի հասկացությունը

Ինչ է ասֆալտապողոտների կոտրունակության դիմադրությունը

Երբ խոսում ենք հիդրոասֆալտի կայունության մասին, իրականում նկատի ունենք, թե ինչպես է ճանապարհը դիմանում անընդհատ երթևեկությանը՝ օրեցօր առաջ-հետև, առանց կառուցվածքային ճեղքերի: Ճարտարագետները սովորաբար ուսումնասիրում են, թե քանի անգամ է հիդրոասֆալտը դիմակայում տրանսպորտային միջոցների զանգվածին՝ մինչև քայքայվելը, ինչը հաճախ չափվում է այնպիսի մեթոդով, ինչպիսին է չորս կետանի ծռման փորձարկումը: Նյութերի մասին հետազոտությունների ամսագրի անցյալ տարվա հետազոտությունները ցույց են տվել, որ ճանապարհների շինարարության ժամանակ ասֆալտային ցանցերի օգտագործումը լաբորատոր պայմաններում կարող է եռապատկել կամ նույնիսկ քառապատկել հիդրոասֆալտի կյանքի տևողությունը: Այդ ցանցերը օգնում են լարվածությունը տարածել մակերևույթի վրա և դանդաղեցնում են փոքր սկզբնական ճեղքերի առաջացումը, որոնք վերջնականապես մեծ խնդիրներ են առաջացնում:

Լարվածության ճեղքերի առաջացման հիմնական պատճառները ճկուն հիդրոասֆալտներում

Լարվածության ճեղքերին նպաստող երեք հիմնական գործոն.

• Թեժային լարվածություններ ջերմաստիճանի տատանումների պատճառով
• Խոնավության ներթափանցում, որը թուլացնում է հիմքի շերտերը
• Բեռնատար մեքենաների ծանր բեռներ, որոնք գերազանցում են նախագծված սահմանները

2023 թվականի Փոնեմոնի ինստիտուտի զեկույցը ցույց է տվել, որ վաղաժամկետ ձախողումների 68%-ը պայմանավորված է վատ ջրահեռացմամբ՝ համակցված բարձր բեռնատրանսպորտի շահագործման հետ, որի արդյունքում վերանորոգման ծախսերը կազմում են միջինը 740,000 ԱՄՆ դոլար յուրաքանչյուր շահագործվող մղոնի համար:

Ցիկլային ծանրաբեռնվածության ազդեցություններ և միկրոճեղքերի տարածման մեխանիզմներ

Կրկնվող տրանսպորտային ծանրաբեռնվածությունները ստեղծում են լարվածության լարումներ, որոնք առաջացնում են միկրոճեղքեր ասֆալտաբետոնե շերտի ստորին մասում: Այս ճեղքերը տարածվում են դեպի վեր երեք փուլերով.

1. Սկզբնավորում : Լարվածության կենտրոնացում խճի մասնիկների շուրջ
2. Կայուն աճ : Աստիճանական երկարացում՝ շարունակական ծանրաբեռնվածության պայմաններում
3. Անկայուն ճեղքում : Արագ ձախողում, երբ մնացած նյութը այլևս չի կարող դիմակայել կիրառվող ծանրաբեռնվածությանը

Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ասֆալտային աշխարհացանցերը 40%-ով կրճատում են ճեղքերի աճի արագությունը՝ լարվածության վերաբաշխման շնորհիվ, հատկապես այն շահերի դեպքում, որոնք տարեկան ենթարկվում են ավելի քան 10,000 համարժեք մեկ առանցքային ծանրաբեռնվածության (ESALs): Բասկվինի կործանման մոդելը ճշգրիտ կանխատեսում է շահի կյանքի երկարացումը (R² > 0.90), երբ աշխարհացանցերը ճիշտ են ինտեգրված:

Ասֆալտի երկրացանցի մեխանիկական դերը շուգաթոքության դիմադրությունը բարձրացնելու համար

Ինչպես է ասֆալտի երկրացանցը բաշխում լարվածությունը և նվազեցնում ձգողական լարումները

Ասֆալտի երկրացանցը հանդիսանում է 3D ամրացման շերտ, որը օգնում է տարածել այդ երթևեկության հետ կապված լարվածությունները ավելի մեծ մակերեսի վրա: Այս նյութերն սովորաբար ունեն ձգվածության կոշտություն՝ 50-ից 200 կՆ/մետր սահմաններում, ինչը իրականում ստեղծում է նաև ինժեներների կողմից կամուրջի էֆեկտ անվանվող երևույթը: Սա զգալիորեն նվազեցնում է այն տեղական ձգված լարվածությունները, որոնք հաճախ ճեղքերի առաջացման սկզբնակետն են: Վիսկոելաստիկ վերջավոր տարրերի մոդելավորման վերաբերյալ 2024 թվականի վերջերի ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ բարձր մոդուլի երկրացանցերի կիրառման դեպքում սեղմման դեֆորմացիան նվազել է մոտ 28,1 տոկոսով, իսկ հորիզոնական դեֆորմացիան՝ գրեթե կեսով (մոտ 48,4%): Այն դեպքում, երբ ցանցերը տեղադրված են ասֆալտապատման մոտ 1/3 բարձրության վրա, նրանք նվազեցնում են լայնական դեֆորմացիան մոտ 42%-ով: Այս տեղադրման մոտեցումը շատ արդյունավետ է այն անհանգստացնող «վերևից ներքև» ճեղքերի խնդիրը կանխարգելելու համար, որը տարածված է շատ ճանապարհային ծածկույթներում:

Միջակապերի միացում և լարվածության փոխանցում աշտաղակաձողերով ամրացված համակարգերում

Այն ձևը, որով աշտաղակաձողը միանում է շուրջը գտնվող ասֆալտին, կազմում է ամբողջ համակարգի աշխատանքի մոտ 70%: Երբ հարթակի միացման ամրությունը գերազանցում է 0,5 ՄՊա-ն, դա օգնում է արդյունավետ կերպով փոխանցել լարվածությունները վերին շերտից ներքևի հիմքին: Այն, ինչ տեղի է ունենում, կոչվում է մեխանիկական ամրացում: Վերջապես, երբ տաք ասֆալտը ներթափանցում է աշտաղակաձողի փոքր բացվածքների մեջ, ստեղծվում է ավելի լավ աջակցություն ճնշման տակ: Փորձարկումները ցույց են տվել, որ այս մեթոդը շերտերի միջև հատուկ հարթակային փորձարկումների ժամանակ լարվածությունը փոխանցում է 30-ից մինչև 50 տոկոսով ավելի լավ, քան առանց որևէ ամրացման տարածքները:

Ասֆալտային շերտերի մեխանիկական պատասխանը կրկնվող բեռի ներքո

Երբ մենք իրականացնում ենք ցիկլային ծանրաբեռնվածության սիմուլյացիաներ, ցանցային հիմնադրմամբ ամրացված նմուշները ձգվում են մոտ 2,5 անգամ ավելի երկար, քան սովորական վերահսկողական նմուշները՝ անջատվելուց առաջ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ամրացումը իրականում դանդաղեցնում է նյութի կոշտությունն կորցնելու արագությունը: Առաջին ճեղքերի առաջացումից հետո կառուցվածքը ավելի ամբողջական մնում է, այնպես որ առանց ամրացման յուրաքանչյուր 1000 ցիկլի ընթացքում կոշտությունը 8,2%-ով կորցնելու փոխարեն՝ ամրացված դեպքում այն նվազում է միայն 3,1% յուրաքանչյուր հազար ցիկլի համար: Նայելով 4PBB հոգնածության փորձարկումների լաբորատորիայի արդյունքներին՝ բացահայտվում է մեկ այլ հետաքրքիր գտածո: 100 կՆ/մ լարվածության ամրությամբ գնահատված ցանցային հիմնադրները կարողանում են այդ կրիտիկական լարվածության սահմանները մեծացնել գրեթե 40 տոկոսով՝ 10 Հց բեռնավորման հաճախականությամբ փորձարկման ժամանակ:

Կատարողականի վերաբերյալ քննարկում. Արդյո՞ք ասֆալտի ցանցային հիմնադրները գերագնահատված են բարակ շերտերում

Ճանապարհի վերնածածկույթների դեպքում երկրացանցերը իրականում տարբերություն են կազմում 50 մմ-ից բարձր հաստ շերտերի համար, սակայն փոքր էֆեկտ են տալիս ավելի բարակ շերտերի համար: 2023 թվականին կատարված վերջերս հետազոտությունները ցույց են տվել, որ 30 մմ վերնածածկույթների կյանքի տևողությունը աճել է ընդամենը 12-15 տոկոսով՝ համեմատած 75 մմ հաստ շերտերում 40-60 տոկոսանոց ավելի լավ աճի հետ: Ինչո՞ւ է սա տեղի ունենում: Հիմնականում այն պատճառով, որ բարակ շերտերը չափահաս խորություն չունեն՝ նյութերի միջև կոմպոզիտ փոխազդեցություն ապահովելու համար: Սա հանգեցնում է շերտերի միջև սահող լարվածությունների աճի, որոնք կարող են հասնել 0,7 ՄՊա-ի, ինչը փաստացի գերազանցում է այն արժեքը, որին համապատասխան են նախագծված երկրացանցերը՝ ըստ ստանդարտ սահմանումների:

Երկրացանցով ամրացված ասֆալտի կատարողականի լաբորատոր գնահատում

Չորս կետանի ճկման հիմք (4PBB) փորձարկում՝ ձգտողականության կյանքի գնահատման համար

4PBB փորձարկումը երկարատև շահագործման ընթացքում պոլիմերային ցանցով ամրացված ասֆալտի դիմադրությունը գնահատելու ընդհանուր մոտեցում է: Այս ընթացակարգի ընթացքում հետազոտողները կիրառում են սովորական ուժի ցիկլեր, միաժամանակ հետևելով նյութում լարվածության չափին, ինչը օգնում է հասկանալ, թե երբ են ճեղքեր առաջանում և ինչպես են դրանք տարածվում նմուշի ընթացքում: 2023 թվականին Materials and Structures ամսագրում հրապարակված վերջերս հետազոտությունները ցույց տվեցին մի հետաքրքիր փաստ: Փորձարկումները ցույց տվեցին, որ ցանցով ամրացված նմուշները միկրոճեղքեր են առաջացրել մոտ 41 տոկոսով ավելի դանդաղ, քան ամրացման առանց նմուշները՝ հիմնվելով լարվածության ամպլիտուդի վերլուծության վրա: Այս հայտնաբերումը նշանակում է, որ ճանապարհաշինական նյութերին պոլիմերային ցանցեր ավելացնելն ունի զգալի առավելություններ:

Պարզեցված ճկվող կետի (SFP) մեթոդ vs. համեմատական փորձարկման մոտեցումներ

SFP-ն ավելի հին ճեղքերի գնահատման մեթոդների զարգացումն է, ինչպիսին է 50% կոշտության անկման շեմը: Պարզ տոկոսային չափումների փոխարեն այն ուսումնասիրում է լարվածության կորերի ուղղության փոփոխման կետերը: Այս մեթոդի առանձնահատկությունը վնասվածքների վաղ ազդանշանների նկատմամբ նրա բարձր զգայունությունն է, ինչը հատկապես կարևոր է համակարգված շերտեր ունեցող նյութերի հետ աշխատելիս: Տարբեր մոտեցումների համեմատական ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ SFP-ն կարող է հնարավոր անվանակողմությունները հայտնաբերել 18-22 տոկոսով ավելի շուտ, քան ստանդարտ փորձարկման ընթացակարգերի դեպքում: Այս առավելությունը ավելի է ակնհայտանում այն դեպքերում, երբ գործ ունենք այն աշտապարի ցանցերի հետ, որոնց ձգման ամրությունը 100 կիլոնյուտոն մեկ մետրից բարձր է:

Ասֆալտային աշտապարի երկշերտ օրինակների փորձարկում՝ սարքավորում և արդյունքներ

Երկշերտ հոծանի փորձանմուշները՝ հողացանցային միջշերտով, ավելի լավ են նմանակում ճշգրիտ ճանապարհային վարքագիծը: Երբ տեղադրվում է չեզոք առանցքից վերև խորության մեկ երրորդի վրա, հողացանցերը 10,000 բեռնաթափման ցիկլներից հետո լարվածության լարումները 29%-ով կրճատում են: Օպտիմալացված կոնֆիգուրացիաներից ստացված արդյունքները ներառում են.

Կախված վիճակի սահմանման համար՝ լարվածության սահման ընդդեմ կոշտության վատթարացման չափանիշներ

Արտահայտվող հետազոտությունները հիմնվում են լարվածության վրա հիմնված ձախողման սահմանների վրա (սովորաբար 100-150 մկմ/մ)՝ հողացանցով ուժեղացված համակարգերի համար, ոչ թե կոշտության մետրիկների վրա: Քանի որ մնացորդային կոշտությունը կարող է բարձր մնալ նույնիսկ լայնածավալ ճեղքերից հետո, միայն կոշտության վրա հիմնվելը կարող է գերագնահատել գործառույթային ծառայողական կյանքը 12-18%-ով:

Ճեղքվածքի կյանքի տևողության բարելավման չափման ասֆալտապողպի ամրացման ցանցի օգտագործմամբ

Ճեղքվածքի կյանքի տևողության բարելավման գործոն՝ սահմանում և հաշվարկման մեթոդներ

Երբ խոսում ենք ճանապարհային ծածկույթների մասին, ճեղքվածքի կյանքի տևողության բարելավման գործոնը հիմնականում ցույց է տալիս, թե որքանով են ավելի երկար կյանք ունենում հիմնապատները, երբ դրանց տակ տեղադրված է ամրացված ցանց, հատկապես այն դեպքում, երբ ամեն օր անցնում են ավտոմեքենաներ: Այս ցուցանիշը հաշվարկելու համար ինժեներները ուսումնասիրում են այն լարվածության կետերը, որտեղ սկսում են առաջանալ ճեղքեր, և համեմատում են ամրացված և ամրացում չունեցող տարածքները: Հաշվարկների համար հաճախ օգտագործվում է այսպես կոչված Պարզեցված ճկվող կետի մեթոդը: Ըստ Springer-ի 2024 թվականին հրապարակված վերջերս հետազոտությունների՝ ցանց ունեցող ճանապարհները կարող են դիմակայել սովորական ասֆալտի համեմատ մոտ երկու կամ երեք անգամ ավելի շատ ավտոմեքենաների անցումներին՝ մինչև մաշվածության նշաններ ցուցաբերելը: Սակայն իրական ցուցանիշները շատ տարբերվում են և սովորաբար տատանվում են 1,8-ից մինչև 3,2՝ կախված նրանից, թե որքան ծանր է եղել այդ ճանապարհների երթևեկությունը:

Տեսական արդյունավետություն՝ Ուժեղացված և ոչ ուժեղացված ասֆալտապողպատի համեմատում

Հետևում է 23 ավտոմայրուղու հատվածների վրա 12 տարի ընթացքում, որը ցույց է տալիս աշխատանքային ցանցով ուժեղացված պողպատների ակնհայտ առավելությունները.

• 57% պակաս ձգողական ճեղքեր 500,000 ESAL-ի դեպքում
• 35% դանդաղ կոշտության աստիճանի նվազում
• 42% ցածր տարեկան նորոգման ծախսեր

Բարձր ամրության ցանցի մոդելներ (100—200 կՆ/մ) ցուցաբերեցին այնպիսի արդյունավետություն, որը համապատասխանում է 40% հաստ ասֆալտային շերտեր ունեցող սովորական պողպատներին, ինչը հաստատում է դրանց ծախսարդյունավետությունը բարձր երթևեկության պայմաններում:

Դեպքի ուսումնասիրություն. Ավտոմայրուղու վերականգնման ընդլայնված ծառայողական կյանքը օգտագործելով ասֆալտային ցանց

9 մղոնանոց միջշրջանային վերականգնման նախագիծ օգտագործեց պոլիէսթերային հիմքով ասֆալտային ցանց մշակված և նոր ասֆալտային շերտերի միջև: Ութ տարի հետևելուց հետո.

• Արտացոլված ճեղքերը 83%-ով պակաս էին հարևան ոչ ուժեղացված հատվածների համեմատ
• Միջազգային խոտորվածության ինդեքսի (IRI) արժեքները 72% ցածր էին
• Կյանքի տևողությունը նախատեսվում է ավելացվի 10-ից մինչև 18 տարի

Այս լուծումը կրճատել է շրջանառության ընթացքում ածխածնի արտանետումները 28%-ով՝ նվազեցված նյութերի օգտագործման և սպասարկման հաճախադեպության շնորհիվ, ինչը համապատասխանում է 2024 թվականի Շինարարական Կառուցվածքների Ռազմավարությունների Մասին Զեկույցի եզրակացություններին՝ հիմնված հաստատուն ենթակառուցվածքների արդյունավետության վրա

Ասֆալտային աշխատանքների ցանցային համակարգերի նախագծման և իրականացման լավագույն պրակտիկաներ

Ասֆալտային ցանցի օպտիմալ տեղադրումը շինության հատվածներում

Վերջեսական տարրերի վերջեք 2023 թվականի հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ աշտարակի շերտի մոտ մեկ երրորդ խորության վրա աշտարակային ցանցի տեղադրումը նվազեցնում է լայնական լարվածությունը մոտ 42 տոկոսով՝ համեմատած նրա մակերեսին տեղադրելու հետ: Այս տեղադրումը ամենաարդյունավետն է բեռի հավասարաչափ բաշխման և շերտերի միջև հորիզոնական ուժերի պատճառով առաջացած շերտավորման խնդիրների նվազեցման համար: Ճանապարհային նախագծերով զբաղվող ինժեներների համար ցանցի տեղադրման խորությունը կարգավորելը տեղական երթևեկության պայմաններին և հիմքի նյութի վիճակին համապատասխան տրամաբանական է: Սա ճիշտ կատարելը օգնում է կանխել վաղաժամկետ ճեղքերը և ընդհանուր առմամբ երկարաձգել ճանապարհի կյանքը:

Ապահովել աշտարակային ցանցի և ասֆալտային խառնուրդների միջև նյութերի համատեղելիությունը

Ընտրեք այնպիսի պոլիմերային ձևավորումներով ցանցեր, որոնց ջերմային ընդլայնման աստիճանը համընկնում է ասֆալտային կապակցի հետ (±0.5%-ի սահմաններում): Անհամապատասխանությունները ստեղծում են լարվածության կենտրոններ, որոնք արագացնում են ճեղքերի առաջացումը փոփոխական կլիմայում: Կապման ամրությունը պետք է գերազանցի 1.8 ՄՊա-ն ASTM D6638-ի պայմաններում՝ շերտերի սահողականությունը կանխելու համար ցիկլային բեռնվածության ժամանակ:

Ցանցերով ամրացված հիմնակետերի երկարաժամկետ հսկողություն

Ամրացված հիմնակետերը 10 տարի անց պահպանում են կառուցվածքային ամբողջականության 92%-ը, ի տարբերություն ամրացման չենթարկված հատվածների 68%-ի: Հիմնական արդյունքների ցուցանիշներն են.

• Շերտերի միջև կապման ամրության պահպանում (սկզբնական արժեքի ¥85%)
• Ցանցի եղտակալման աստիճանը (<մակերեսի 3%)
• Ճեղքերի տարածման արագություն (0.8 մմ/տարի)

2024 թվականի հիմնակետերի ուսումնասիրությունը հաստատեց, որ ցանցային ամրացմանը միացնելով պարբերական նորոգումը՝ կարող է ծառայելական կյանքը երկարաձգել 50%-ով, ինչը ցույց է տալիս երկարաժամկետ ծախսերի և արդյունավետության նշանակալի օգուտներ:

Frequently Asked Questions - Հաճ📐

Ինչ է ասֆալտային հիմնակետերում կորուստային ճեղքերը

Ուշադիր ճեղքերը վնասվածքներ են, որոնք առաջանում են ասֆալտապողպի վրա ժամանակի ընթացքում՝ կրկնվող տրանսպորտային բեռների պատճառով, և հանգեցնում են կառուցվածքային ձախողումների, եթե դրանք ճիշտ ձևով չեն հանդես բերվում:

Ինչպե՞ս է ասֆալտային աշխատանքային ցանցը օգնում կանխել ուշադիր ճեղքերը:

Ասֆալտային աշխատանքային ցանցը ամրապնդում է ճանապարհի կառուցվածքը՝ բաշխելով լարվածությունը, նվազեցնելով ձգողական լարումները և կանխելով միկրոճեղքերի առաջացումն ու աճը, ինչը երկարաձգում է ճանապարհի կյանքը:

Որտե՞ղ պետք է տեղադրվի ասֆալտային աշխատանքային ցանցը ճանապարհի կառուցվածքի ներսում:

Ասֆալտային աշխատանքային ցանցի օպտիմալ տեղադրումը ասֆալտային շերտի խորության մոտ մեկ երրորդ մասն է, որը օգնում է արդյունավետ կերպով բաշխել բեռները և նվազագույնի հասցնել լարվածությունը՝ երկարաձգելով ճանապարհի կյանքը:

Արդյո՞ք ասֆալտային աշխատանքային ցանցը արդյունավետ է բարակ ծածկույթների համար:

Ասֆալտային աշխատանքային ցանցը ավելի արդյունավետ է հաստ ծածկույթների համար (50 մմ և ավելի), սակայն սահմանափակ օգուտներ է տալիս բարակ շերտերի համար՝ պայմանավորված նյութերի ճիշտ փոխազդեցություն հաստատելու համար բավարար խորության բացակայությամբ:

Որո՞նք են ասֆալտային աշխատանքային ցանցի օգտագործման ծախսերի նվազեցման առավելությունները:

Ասֆալտային երկրացանցի օգտագործումը կարող է հանգեցնել նվազագին պահպանման ծախսերի, նվազագույն վերանորոգման հաճախադեպության և երկարացված շահագործման ժամկետի, ինչը արդյունքում խնայողություն է ապահովում բարձր երթևեկության գոտիներում: