Якісне ущільнення асфальтобетонної суміші та інших різних типів грунту при будівництві покриттів є одним з основних факторів, що впливають на надійність, довговічність і міцність покриття.
Ущільнення грунтів в дорожньому будівництві здійснюється за допомогою віброкатків, призначених для трамбування сипучих і незв'язних грунтів (наприклад, піску, щебеню, гравію), а також асфальту.
Віброкатки відносяться до ущільнюючим засобів динамічного типу, що володіє певними перевагами, можливостями і мають велику практику застосування в гідротехнічної, транспортної та промислової областях будівництва багатьох країн світу. В цілому ряді випадків виброкатки здатні замінити традиційні машини статичного типу, а в деяких випадках, як, наприклад, при ущільненні однорозмірних і барханних пісків, скельних, великоуламкових ґрунтів, вони є практично єдиним ефективним ущільнюючим засобом.
Особливо високоефективними виявилися потужні і важкі моделі віброкатків. З ростом маси змінилися їх функціональні можливості, що зумовило деякі прогресивні зміни в технології відсипання і ущільнення грунтів, помітне підвищення продуктивності котків, якості ущільнення, а також зниження собівартості і трудомісткості цієї операції.
Більшість сучасних віброкатків працює з деяким відривом від укочує поверхні, тобто в виброударной режимі, і тому ущільнення грунту відбувається під впливом двох факторів:
вібрації, що викликає зниження або руйнування внутрішніх сил тертя і зчеплення між частинками грунту і створює сприятливі умови для ефективного переміщення і щільною упаковки цих частинок;
динамічного тиску і зсувного зусилля, створюваних в грунті за рахунок частоударного навантаження.
В ущільненні незв'язних грунтів переважаюча роль належить першому фактору, другий є лише доповненням до нього. З підвищенням ж зв'язності матеріалу роль другого чинника зростає, а першого знижується.
З підвищенням маси віброкатка при незмінних параметрах вібрації (амплітуді, частоті) динамічний вплив катка на грунт зростає. Наприклад, при зміні маси з 8 до 12 т ударні напруги в грунті збільшуються з 6-8 кгс / см2 (0,6-0,8 МПа) до 16-18 кгс / см2 (1,6-1,8 МПа). Тому важкі виброкатки здатні успішно ущільнювати також деякі різновиди зв'язкових грунтів.
Вібраційні катки в більшості своїй обладнуються вулицями двох типів: гладким, використовуваним на всіх типах грунтів і матеріалів, і кулачковим, призначеним для ущільнення в основному зв'язкових пластичних грунтів.
Ефективність віброкатків (ступінь ущільнення, товщина опрацьовує до необхідної щільності шару, продуктивність) залежить від конструкції і параметрів вібрації катка, типу і стану грунту і технологічних прийомів виконання робіт.
Основними конструктивними параметрами віброкатка є його загальна маса, маса коливається вальца, маса його пригруза, амплітуда і частота коливань, діаметр і ширина вальця. Цими параметрами і визначається динамічний вплив катка на грунт.
Залежно від загальної маси причіпні виброкатки поділяються на легкі (3-4 т), середні (6-8 т) і важкі (10-12 т і більше). Більшість з них ущільнюють грунти при амплітуді коливань вальца 1-2 мм і частоті 20-30 Гц.
На ступінь ущільнення і товщину опрацьовують віброкотком шару грунту великий вплив робить режим укатки, тобто робоча швидкість і кількість проходів катка.
Різновид грунту, його стан
Згідно з експериментальними і практичним даними, чим нижче робоча швидкість катка, тим вище щільність і глибина ущільнення. Однак зі зменшенням швидкості досить швидко падає продуктивність катка. Тому досвідченим шляхом була знайдена швидкість (1,5-2,5 км / ч), при якій щільність, товщина шару і продуктивність виявилися найбільш оптимальними. При роботі на такій швидкості в основному за 4-8 проходів по одному сліду виброкаток реалізує практично всі свої можливості по досягненню найбільшої товщини шару, що ущільнюється і високої щільності ґрунту.
Ущільнення можна вести і на великих швидкостях (5-6 км / год). Але в цьому випадку велика швидкість повинна компенсуватися збільшенням кількості проходів катка з таким розрахунком, щоб загальний час вібрування грунту на різних швидкостях було приблизно постійним.
Однак на швидкостях вище 2,5 км / год, наприклад в 2 рази, не тільки зменшується час вібрування грунту, але і знижується амплітуда коливань в приповерхневих шарах насипу в 2 рази, а в нижніх - в 3-4 рази. Тому такий режим роботи віброкатка вимагає більш ніж пропорційного збільшення кількості його проходів і ускладнює досягнення високої щільності ґрунту, тобто він доцільний і вигідний тільки в разі потреби ущільнити грунт до менших значень щільності.