Усталостный механизм разрушения

Усталостный механизм разрушения

Усталостный механизм разрушенияПри достаточно низкой частоте воздействия (до 20-40 Гц) в нижнем слое покрытия происходит чистый изгиб, где на нижней грани в результате многократно повторяющихся приложений нагрузки зарождаются и постепенно развиваются усталостные трещины. При такой работе покрытия основную изгибающую нагрузку будет воспринимать асфальтовое вяжущее, что предполагает повышение усталостной долговечности слоя именно за счет увеличения эластичности и улучшения усталостных свойств вяжущего.

Несколько иной механизм усталостного разрушения проявляется при нагружении тонких верхних слоев асфальтобетонного покрытия с частотой 50…100 Гц. При таком воздействии время нагружения много меньше времени релаксации асфальтобетона, в результате чего тонкие слои (2,5.8 см) асфальтобетонных покрытий не успевают отреагировать изгибными деформациями, а происходит вибронагружение слоя. При этом компоненты асфальтобетонной смеси совершают высокочастотные колебания, различные по фазе и амплитуде, и разрушение происходит за счет выкрашивания минерального материала, с последующим появлением трещин в местах образовавшихся пустот. Роль эластичных свойств битума при таком процессе уменьшается, повышается роль адгезии между компонентами асфальтобетона.

Для проведения испытаний усталостной долговечности асфальтобетонов в ДортрансНИИ разработана и сконструирована специальная установка усталостного вибронагружения.

Наиболее эффективные области применения различных добавок, повышающих усталостную долговечность, выявлены при испытаний серии асфальтобетонных образцов с добавками на частотах 20 и 50 Гц. Для проведения испытаний изготовили асфальтобетонные образцы состава №1 (асфальтобетонная смесь типа «Б» включает 0,3% полимерной добавки РТЭП), состава №2 (асфальтобетонная смесь типа «Б» без добавки) и состава №3 (асфальтобетонная смесь типа «Б» с добавкой ПАВ). Сравнение результатов испытаний на низких частотах (20 Гц) показывает существенное увеличение количества циклов до разрушения, выдержанное образцами с полимерной добавкой, по сравнению количеством циклов до разрушения эталонных образцов и образцов с ПАВ (в 2,6 раза). Влияние ПАВ на усталостную прочность, в отличие от низких частот, сильно проявилось в случае испытаний на высоких частотах. При испытании на частоте 50 Гц образцы с добавкой ПАВ и с полимерной добавкой демонстрируют увеличение числа циклов до разрушения в 1,7 раза. Полученные результаты также свидетельствуют о различиях в проявлении механизма усталостного трещинообразования на низких и высоких частотах.

На основании сформулированных предположений о механизме разрушения асфальтобетона при различных частотах нагружения можно дать следующие рекомендации по повышению устойчивости асфальтобетонных покрытий к усталостному трещинообразованию: верхний слой покрытия должен быть в меньшей мере подвержен выкрашиванию, что достигается введением в состав асфальтобетона добавок, повышающих адгезию вяжущего к каменному материалу. Нижний слой, подверженный, в основном, воздействию изгибных деформаций, должен обладать значительной эластичностью и деформативностью, что достигается увеличением содержания вяжущего или введением полимерных добавок.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *