Διερεύνηση της συμπύκνωσης ασφαλτομιγμάτων οδοστρωμάτων

Abstract

Η διερεύνηση των συνθηκών της διαδικασίας συμπύκνωσης στο έργο και στο εργαστήριο αποτέλεσε το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Για τους σκοπούς της εργασίας, πραγματοποιήθηκε οδικό πείραμα στο έργο αυτοκινητοδρόμου ΚΟΡΙΝΘΟΣ-ΤΡΙΠΟΛΗ-ΚΑΛΑΜΑΤΑ και παράλληλα εργαστηριακές δοκιμές με χρήση της συσκευής συμπύκνωσης με κύλινδρο τύπου Roller Compactor του Εργαστηρίου Οδοποιίας του Ε.Μ.Π.

Τα μίγματα που χρησιμοποιήθηκαν κατά την εργοταξιακή διάστρωση ήταν το ασφαλτόμιγμα Α265Β και το ασφαλτόμιγμα αντιολισθηρής στρώσης. Κατά μήκος του υπό μελέτη τμήματος οδού δημιουργήθηκαν δύο ειδικές διατομές που περιείχαν 16 σημεία μετρήσεων (τετραγωνικός κάναβος 4x4), στα οποία πραγματοποιήθηκαν κατά την εξέλιξη των διαφόρων φάσεων της διαδικασίας συμπύκνωσης μετρήσεις του βαθμού συμπύκνωσης με τη πυρηνική συσκευή τύπου troxler. Στα ίδια ακριβώς σημεία ελήφθησαν πυρήνες για την επιβεβαίωση της επιτευχθείσας συμπύκνωσης. Για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων συμπύκνωσης στο έργο εφαρμόστηκε η εκθετική σχέση πυκνότητας-ενέργειας συμπύκνωσης, με χρήση της παραμέτρου αντίστασης του ασφαλτομίγματος σε συμπύκνωση, η οποία έδωσε καλά αποτελέσματα συσχέτισης και πρόβλεψης των επιτευχθεισών πυκνοτήτων στο έργο. Επίσης, ελέγχθηκε η επίδραση της θέσης του σημείου μέτρησης σε σχέση με την απόστασή του από το άκρο του οδοστρωτήρα. Διαπιστώθηκε ότι, η αποτελεσματικότητα συμπύκνωσης στην περιοχή του άκρου του τυμπάνου είναι μειωμένη σε σύγκριση με το κέντρο του και προσδιορίστηκε η σχέση της αποτελεσματικότητάς του συναρτήσει της απόστασης του σημείου μέτρησης από το άκρο. Έτσι, έγινε ο συσχετισμός των αποτελεσμάτων συμπύκνωσης στο έργο με τα αντίστοιχα ισοδύναμα περάσματα σε κάθε σημείο των ειδικών διατομών.

Σε αντιπροσωπευτικά δείγματα των δύο ασφαλτομιγμάτων έγιναν στο εργαστήριο δοκιμές συμπύκνωσης σε διάφορες θερμοκρασίες και λειτουργίες συμπύκνωσης κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης-δόνησης της εργαστηριακής συσκευής συμπύκνωσης με κύλινδρο τύπου Roller Compactor. Στα δοκίμια που προέκυψαν ελήφθησαν πυρήνες και προσδιορίστηκε η επιτευχθείσα πυκνότητα. Η συσχέτιση της πυκνότητας, που έγινε χρησιμοποιώντας ως παραμέτρους την θερμοκρασία ασφαλτομίγματος, την πίεση τυμπάνου-περασμάτων, το είδος ασφαλτομίγματος και το είδος συμπύκνωσης (με ή χωρίς δόνηση), προέκυψε αρκετά καλή.

Ο συνδυασμός των δύο προτύπων που προέκυψαν τόσο στο εργαστήριο όσο και στο έργο δίνει την δυνατότητα προσδιορισμού της λειτουργίας συμπύκνωσης στο έργο για τα αντίστοιχα ασφαλτομίγματα.

The investigation of the conditions of the hot asphalt mixture compaction process in the project and the laboratory has been the subject of this thesis. For this purpose, a road experiment was executed on the Corinth-Tripoli-Kalamata highway project and parallel laboratory tests were made using the compaction simulation equipment (Roller Compactor type) of Laboratory of Highway Engineering of NTUA.

The Hot Asphalt Mixtures(HMA) used in the construction site were of the A265B type for the lower layers and of the Type II antiskid HMA for the upper/final layer. Along the road section under study two special sections, that contained 16 measurement points (grid square 4x4), were taken in consideration. During the evolution of various phases of the process of compaction, measurements of compaction density by the nuclear device Troxler type were made in each grid point. HMA cores were taken at the same points for the confirmation of the achieved compaction. In order to correlate the achieved compaction results, the exponential relationship was used between the HMA density and applied compaction energy, taking in consideration the parameter of resistance of asphalt concrete in compaction. This gave good correlation results and reliable forecasting of the achieved densities at the site.

Also the impact on the compaction of the position of the grid point in relation to its distance from the edge of the roller was investigated . It was found that the efficiency of the compaction near the edge of the roller is reduced compared to the center and determined the relationship between efficiency versus the distance of the grid point from the edge. In this way the achieved HMA density results in the site correlated with the corresponding equivalent roller passages at each point of the special sections. In representative samples of the two used HMA, compaction tests were made in the laboratory at different temperatures and compaction functions under specified conditions of pressure-vibration in the laboratory compaction simulation equipment (Roller Compactor Type). In the achieved specimens HMA cores were taken and the HMA density was determined. The HMA density was correlated in relation to , the asphalt temperature, the product of the applied pressure and number of roller passages, the type of HMA and the type of compaction pattern (with or without vibration). The results of the correlation were fairly good. The combination of the two simulation models obtained in the laboratory and in the site allows the design of the compaction pattern, which has to be applied to the site, for the corresponding asphalt mixtures.