Приборы операционного контроля при дорожном строительстве

Для увеличения срока службы автомобильных дорог требуются не только новые технологии, но и средства операционного контроля технологических операций, проводимых при их строительстве. В настоящее время на предприятии ООО «СКБ Стройприбор» выпускается большое разнообразие средств контроля, которые могут применять не только дорожные лаборатории, но и строительные организации.

Дорожное основание вместе с земляным полотном и подстилающим слоем служат своеобразной опорой или фундаментом для асфальтобетонного покрытия. От того как будет выполнено дорожное основание зависит, будет ли дорожная одежда прочной или после непродолжительной эксплуатации появится колейность, просадки, трещины и прочие дефекты.

Для определения коэффициента уплотнения грунта применяется метод сравнения плотности выемки грунта с плотностью того же грунта, полученной в лабораторном приборе стандартного уплотнения. Предприятие выпускает стационарный, полуавтоматический прибор стандартного уплотнения ПСУ-МГ4. Прибор позволяет значительно ускорить получения стандартных характеристик грунта, т.к. в нем уплотнение грунта проводится одновременно в двух формах. В ПСУ-МГ4 имеется счетчик количества ударов (индикация количества ударов на дисплее), после окончания цикла уплотнения прибор автоматически отключается.

Для сплошного контроля качества уплотнения грунта можно использовать экспресс-метод основанный на увеличении удельного сопротивления пенетрации с увеличением плотности грунта. На предприятии выпускаются пенетрометры статического действия ПСГ-МГ4 с помощью которых можно косвенно определить механические свойства грунта такие как угол внутреннего трения, модуль упругости, коэффициент уплотнения, плотность (для песчаных грунтов). Для измерения усилия пенетрации в ПСГ-МГ4 применяется тензометрический датчик силы. Вдавливание пенетрометра в грунт проводится плавно в течении 5 ÷ 10 секунд на глубину до 75 мм. Для уменьшения погрешности измерения в приборе применяется статистическая обработка измеряемого усилия при внедрении наконечника в грунт. Перед проведением измерений пенетрометр необходимо настроить (откалибровать) на том типе грунта по которому в дальнейшем будет проводиться контроль. Для песчаных грунтов усилие пенетрации слабо зависит от влажности поэтому для таких грунтов можно построить и ввести в память прибора зависимость удельное сопротивление пенетрации – плотность грунта. В прибор можно ввести четыре таких зависимости для крупного, среднего, мелкого и пылеватого песка. Удельное сопротивление пенетрации глин и суглинков зависит не только от плотности, но и от влажности в связи с чем перед проведением измерений для таких грунтов необходимо определить максимальное усилие пенетрации после уплотнения такого грунта в приборе стандартного уплотнения.

Наиболее сложным в отношении определения коэффициента уплотнения являются щебеночное основание, так как необходимо знать максимальную плотность щебня значение которой невозможно получить без специальных виброустановок. Для контроля качества уплотнения щебеночных оснований или оснований из крупнообломочного грунта можно использовать такие его характеристики как модуль упругости, модуль деформации. Для определения модуля упругости и модуля деформации грунта используется штамп с применением статического или динамического способа нагружения.

Предприятие выпускает установки статического нагружения штамповые ПМД-МГ4 которые предназначены для определения модуля деформации и модуля упругости земляного полотна при проведении измерений методом статического нагружения, в соответствии с ГОСТ 59866-2022.

Установка состоит из электронного блока, механизма нагружения и устройства для измерений перемещения (осадки) нагрузочной плиты. Механизм нагружения включает в себя тензометрический датчик силы, установленный на нагрузочную плиту и гидравлический домкрат, соединяемый шлангом высокого давления с ручным гидравлическим насосом. Принцип действия установок заключается в последовательном нагружении и разгрузке нагрузочной плиты с помощью гидравлического домкрата установленного под противовесом. В качестве противовеса используется груженый самосвал или другая строительная техника.

Для измерения модуля упругости (модуля динамической деформации или несущей способности) грунтового и щебеночного основания дорожного полотна используются малогабаритные установки динамического нагружения. Установка динамического нагружения снабжается подвижным грузом, при сбрасывании которого на амортизатор возникает динамическое усилие, которое через круглый штамп воздействует на контролируемую поверхность. В измерителе модуля упругости ПДУ-МГ4 «УДАР» (и его модификациях) модуль упругости определяется исходя как из измеренной деформации дорожного основания, так и измеренной силе, действующей на круглый штамп. Применение в приборе двух датчиков (датчика силы и датчика перемещения), а также удлиненной направляющей с перемещаемым механизмом фиксации груза позволяет регулировать силу удара и значительно расширить диапазон определения модуля упругости. Применение корректного расчета существенно уменьшило разницу в показаниях при определении модуля упругости статическим и динамическим методами.

Для обработки результатов проведенных измерений приборами ПДУ-МГ4 «УДАР» и ПДУ-МГ4.01 «УДАР» предприятием разработан программный комплекс «ПДУ-ГРУНТ». Программа позволяет значительно уменьшить трудоемкость по обработке полученных с помощью этих приборов измерений, сделать необходимые расчеты, провести визуализацию числовых данных, позволяющую наглядно представить особенности площадки для строительства, выявить аномальные участки грунта.

С помощью программного комплекса «ПДУ-ГРУНТ» можно выполнить следующие действия:

• вычислять коэффициенты уплотнения различных грунтов (глин, суглинков, песков, щебня различной фракции и степени дробимости);
• вычислять коэффициенты постели грунта С1 и С2;
• вычислять высоту установки груза по заданной глубине вовлеченных в измерения слоев;
• переводить измеренный модуль упругости в статический модуль упругости или в модуль упругости других приборов, например, приборов фирмы Zorn Instruments (ZFG), по установленной пользователем зависимости;
• вычислять общий модуль упругости многослойной конструкции;
• устанавливать зависимость между коэффициентом уплотнения грунта и модулем упругости по результатам параллельных испытаний;
• вычислять территориальные поправочные коэффициенты и относительную влажность грунтов;
• вычислять промежуточные значения модуля упругости с помощью сплайн интерполяции, строить 3D изображение распределения модуля упругости грунта на строительной площадке;
• записывать результаты вычислений в виде отдельных *.xls файлов, из которых в последствии можно сформировать отчет.

Для измерения криогенных свойств грунта (пучинистость грунта) предприятием серийно выпускаются приборы УПГ-МГ4.01/Н «ГРУНТ». К прибору можно подключить от одного до шести термоконтейнеров. Использование нескольких термоконтейнеров значительно сокращает время проведения измерений. Прибор предназначен для проведения испытаний грунта в стационарных условиях и имеет режим непрерывной регистрации процесса испытаний. Все процессы по выдержке и замораживанию грунта ведутся в автоматическом режиме и не требуют вмешательства оператора до окончания измерений.

Для измерения теплопроводности мерзлых и талых грунтов, а также для определения начала температуры замерзания грунта разработан прибор ИТП-МГ4 «Грунт». Прибор работает в стационарных условиях, все измерения проводятся в автоматическом режиме.

Немаловажное значение при укладке асфальтобетонного покрытия имеет качество уплотнения. Для измерения плотности асфальтобетона разработан и изготавливается серийно плотномер асфальтобетона ПА-МГ4. В приборе удалось решить проблему определения наличия воды в асфальтобетоне и ввести компенсацию влажности на показания плотности с применением радиоволнового метода измерения. Прибор работает на двух частотах, имеет две передающих и одну приемную антенну, которые позволяют проводить зондирование асфальтобетонной смеси на глубину до 20 и до 150 мм. В приборе нет процедуры установки нуля. Имеются одна основная и одна дополнительная базовая зависимость. Дополнительная базовая зависимость была введена в связи с широким применением при строительстве дорог щебеночно-мастичных асфальтобетонов (ЩМА). Дополнительная базовая зависимость позволяет контролировать качество укладки асфальтобетона типа ЩМА не прибегая к трудоемкому процессу градуировки плотномера.

В приборе проводится коррекция результатов измерения в зависимости от температуры асфальтобетонной смеси и от температуры окружающего воздуха. Прибор имеет несколько режимов измерения: непрерывный и одиночный, а также режим измерения с усреднением. В процессе измерения на дисплее плотномера отображаются: плотность асфальтобетонной смеси; коэффициент пористости; температура и влажность покрытия.

Для гарантии высокого качества дорожного покрытия важно проводить максимально точные испытания асфальтобетона в лаборатории.

Лабораторные испытания помогут выявить ошибки, допущенные на разных этапах строительства. Для подготовки цилиндрических образцов асфальтобетона методом ASTM D 6926 который входит в комплекс стандартов, нормирующих метод объемного проектирования асфальтобетонных смесей в Российской Федерации ГОСТ Р 58406.9 – 2019 на предприятии налажен выпуск приборов уплотнения асфальтобетона по схеме Маршалла ПМА-МГ4. Конструктивно прибор выполнен в виде двух блоков: блока управления и механического устройства. Прибор имеет устройство для механизированного уплотнения асфальтобетона падающим с постоянной высоты грузом, механизм подъема груза на постоянную высоту и счетчик числа ударов, а также форму для образца асфальтобетона. Механическое устройство состоит из плиты основания, расположенной на деревянной стойке с размером ребра 180 мм, высотой не менее 450 мм и корпуса. Деревянная стойка изготавливается из древесины твердых пород. Деревянная стойка крепится к бетонному полу помещения с помощью восьми анкеров.

Для статических испытаний на сжатие и изгиб контрольных образцов из бетона, а также других строительных материалов, на предприятии изготавливаются малогабаритные гидравлические прессы ПГМ-МГ4 различных модификаций.

В прессе модификации ПГМ-100МГ4А предусмотрена возможность испытания образцов-цилиндров из асфальтобетона с целью определения:

• предела прочности при сжатии по ГОСТ 12801 (скорость деформирования 3 мм/мин);
• предела прочности на растяжение при расколе по ГОСТ 12801 и адгезионных свойств по ГОСТ Р 58401.18 (скорость деформирования 50 мм/мин);
• предела прочности на растяжение при изгибе (скорость деформирования 3 мм/мин по ГОСТ12801 и 10 мм/мин по ГОСТ Р 584406.6);
• характеристик сдвигоустойчивости при одноосном сжатии (скорость деформирования 50 мм/мин);
• характеристик сдвигоустойчивости при сжатии по схеме Маршалла по ГОСТ12801 и сопротивления пластическому течению по ГОСТ Р 58406.8 (скорость деформирования 50 мм/мин).

Все приборы оснащены функцией передачи данных на ПК.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что для получения высококачественного дорожного полотна необходим постоянный инструментальный контроль как при устройстве грунтового и щебеночного основания, так и при укладке асфальтобетонного покрытия. Приборы, позволяющие проводить оперативный контроль с требуемыми метрологическими характеристиками, имеются.

Все публикации
Архив по годам: 2006; 2008; 2013; 2015; 2016; 2018; 2019; 2020; 2021; 2022; 2023; 2024;