Температура укладки асфальтобетонной смеси
Для получения доброкачественного асфальтобетона каменные материалы должны быть хорошо просушены и нагреты до температуры 180—250°, обеспечивающей хорошее перемешивание их с вяжущим.
При низкой температуре перемешивание происходит медленно, материал комкуется, крупные частицы каменного материала плохо обволакиваются вяжущим. Слишком высокая температура изменяет свойства вяжущего, а в некоторых случаях почти полностью уничтожают его клеящую способность, вследствие чего перегретая асфальтобетонная смесь не создает плотного монолитного покрытия при укатке.
При перегреве играет роль не только степень нагрева, но и продолжительность его. Если смесь в течение продолжительного времени находилась при температуре хотя бы и незначительно превышающей установленные нормы, могут произойти более сильные изменения свойств вяжущего, чем при кратковременном воздействии более высокой температуры.
Кроме того, имеет значение и количество вяжущего в смеси.
От температуры выпускаемой смеси зависят также укладка и укатка ее: низкая температура затрудняет равномерное распределение смеси по основанию, горячая смесь легко раскладывается, но замедляет укатку. Особенно затрудняет укатку неравномерный нагрев смеси, когда один замес выходит при верхнем пределе, а следующий при нижнем пределе температуры. Такая смесь формально не может считаться браком, но в покрытии при этом нередко получается брак.
Температурный режим регулируется форсункой и продолжительностью нагрева. Время нагрева зависит от влажности каменных материалов, от их свойств, от погодных условий.
Качество смеси в значительной степени зависит от качества перемешивания. При недостаточном перемешивании вяжущий материал распределяется неравномерно, образуя комочки, отдельное частицы остаются необработанными.
Непромешанная смесь, уложенная в покрытие, образует неровную раковистую поверхность. Даже при вполне доброкачественны|х материалах и правильно подобранном составе смеси вследствие неравномерного распределения частиц каменных материалов и битума отдельные участки покрытия могут получаться различной пористости, жесткости, пластичности и т. д. Это вызовет неравномерный и быстрый износ и разрушение покрытия. Для получения доброкачественного покрытия смесь должна быть хорошо перемешана.
Выпуск доброкачественной асфальтобетонной смеси не должен снижать производительности смесителей. Поэтому при приготовлении должно быть подобрано наилучшее время для каждого вида асфальтобетона, которое зависит от температуры каменных материалов и вяжущего, а также от работы мешалок.
Технология укладки асфальтобетонных смесей при пониженных температурах воздуха
При производстве работ с использованием горячих асфальтобетонных смесей в интервале температур воздуха 5°С – 0°С соблюдают следующие требования:
- толщина устраиваемого слоя должна быть не менее 4 см;
- смеси должны быть с ПАВ, с активированными минеральными порошками или специальными добавками;
- устраивать следует нижний слой двухслойного асфальтобетонного покрытия; верхний слой необходимо устраивать только с сохранением или обеспечением температуры нижнего слоя не менее 20 °С;
- нижний слой асфальтобетонного покрытия следует устраивать из плотных асфальтобетонных смесей, если слой остается не перекрытым зимой или весной; верхний слой следует устраивать в сухую погоду при температуре окружающего воздуха не ниже 5 °С.
Основание, на которое укладывается асфальтобетонная смесь, принимается в установленном порядке, очищается от посторонних предметов, грязи и пыли. Перед укладкой смеси (за 1-6 ч) проводят обработку поверхности нижнего слоя битумной или битумно-полимерной эмульсией, жидким или вязким битумом.
В 1990 году Государственным всесоюзным дорожным научно-исследовательским институтом СОЮЗДОРНИИ были разработаны «Методические рекомендации по строительству асфальтобетонных покрытий при пониженных положительных и отрицательных (до минус 100С) температурах воздуха.» Данные рекомендации были разработаны с учетом обеспечения требуемого качества работ. В основу такой технологии положены тепловая подготовка основания и интенсификация процесса уплотнения. Отражена методика назначения технологии, выбора типов и режима работы тепловых машин, асфальтоукладчиков и катков, а также изложены основные организационно-технические мероприятия по подготовке АБЗ, машин и объекта к строительству дорог в холодный период года.
При отрицательных температурах воздуха применяются поверхностно-активные вещества и низкомолекулярные сополимеры, что позволяет увеличить резерв времени для эффективного уплотнения слоя. Транспортирование смесей от АБЗ к месту укладки осуществляется большегрузными автомобилями-самосвалами с обогреваемыми кузовами и наличием водонепроницаемого быстросъемного полога.
В настоящем документе использованы нормативные ссылки на следующие нормативно-технические документы:
- СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги (Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85)
- Методические рекомендации «По строительству асфальтобетонных покрытий при пониженных положительных и отрицательных (до минус 100С) температурах воздуха»
температура смешивания и уплотнения для горячей асфальтовой смеси
Асфальт из чего делается: Что такое асфальт?
Кроме того, hma необходимо поддерживать при высоких температурах во время его нанесения и уплотнения.
Для получения wma определенные эмульсии,
РД 153-34.2-21.624-2003
Температура асфальтовой мастики при заливке полости шпонки должна быть не выше 160 °С при приготовлении ее на вязком дорожном битуме и не выше 180 °С —
Learn MoreТемпература укладки асфальта
Трудности при устройстве верхних слоев покрытия в ходе укладки и уплотнения горячей смеси возникают по причине множества различных факторов: — большого количества различных типов асфальтобетонных смесей и входящих в его состав
Learn MoreГОСТ Р 58406.1-2020 Дороги автомобильные…
Рекомендуемая температура щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей при приготовлении, в Температурные интервалы смешивания и уплотнения определяют в соответствии с ГОСТ Р 58406.2-2019 (приложение В, раздел В.2).
Learn MoreБитумная мастика 1
состав, применение горячей и холодной. Что такое битум, плюсы и минусы; Виды битумных составов. Виды мастики по методу нанесения: холодные и горячие; Основное применение в строительстве.
Как выбрать асфальтовое покрытие?
При укладке смесь должна быть разогрета до 110-130°c (поэтому ее и называют горячей), а температура воздуха не должна быть ниже +5°c. Эти требования обусловлены наличием в
Learn MoreКакая температура асфальта при укладке?
Температура асфальта при укладке, в первую очередь, зависит от используемой разновидности асфальтобетона. Также от типа асфальтовой смеси зависит область применения и температурный диапазон нагрева асфальта, требуемый
Learn MoreЖурнал укладки асфальтобетонной смеси форма 14
Укладка битумной смеси и ее утрамбовывание. Согласно нормативам температура смеси должна быть не менее 100°С, укладываться в сухую погоду при температуре окружающей среды не
Learn MoreТолщина асфальтового покрытия гост: Урал56
Процентное соотношение всех компонентов асфальтовой смеси и коэффициент уплотнения даёт СНиП 3.06.03-85. и коврика для горячей смеси Мерфи рекомендует 3 дюйма асфальта, размещенного на 4
Learn MoreАСФАЛЬТНЫЙ ЗАВОД — ZOOMLINE
Миксер предназначен для 3д смешивания с длинными выпуск горячей смеси из смесителя.
РД 153-34.2-21.624-2003
Приведен текст СНиПа «РД 153-34.2-21.624-2003 Типовая инструкция по восстановлению и ремонту
Learn MoreАсфальт и асфальтобетон: в чем разница?
Для измерения коэффициента уплотнения смеси в покрытии вырубают керны, высушивают и находят фактический удельный вес асфальтобетона.
Learn MoreТехнология укладки асфальта на бетонное основание — bmi
ГОСТ 30412-96. В данном документе приводится описание способов и материалов для точного измерения углов наклона и неровностей для дорог общего пользования и
Learn MoreОтветы Mail.ru: отличие между толью и рубиройдом?
Изготавливают прессованием горячей асфальтовой смеси или мастики без армирования. Плиты применяют для устройства гидроизоляции и заполнения деформационных швов. Пергамин
Learn MoreПособие в развитие СНиП 2.03.13-88
Посмотреть текст документа Пособие в развитие СНиП 2.
3-ходовые поворотные смесители ARV ProClick
Уплотнения Внутренняя утечка при кПа макс. макс. макс. латунь бар бар для макс. для макс. макс. 0. 5 Нм для dn15-dn25, макс. 2 Нм для dn32, макс. 3 Нм для dn40-dn50 выданный nizp-pzh.
Learn MoreСкачать ОДМ 218.4.036-2017
Смешивание асфальтобетонной смеси проводится при температуре, при Для предотвращения возникновения сегрегации асфальтобетонной смеси, в том 7.2.3 Для уплотнения горячих плотных асфальтобетонных смесей возможно
Learn MoreУкладка асфальта при низких температурах допустима,
В Государственном агентстве автомобильных дорог Украины («Укравтодор») рассказали, что современные химические добавки, при условии тщательного соблюдения технологии и требований нормативных документов, позволяют укладывать дорожное покрытие даже при низких температурах.
В частности, как информируют в дорожном ведомстве, на которое ссылается ЦТС, технологии в области дорожного строительства за последние десять лет сделали большой шаг вперед. Так, были разработаны энергосберегающие добавки к битуму, которые позволяют готовить и укладывать асфальтобетонную смесь при более низких температурах. Такие добавки позволяют снизить температуру перемешивания асфальтобетонной смеси на 20 — 40 °C без ухудшения характеристик покрытия по сравнению с традиционной технологией. Эффект достигается путем снижения сопротивления смеси смещения во время ее приготовления и укатки.
«Применение энергосберегающих добавок позволяет увеличить время на укатку слоя асфальтобетона, а значит обеспечивается требуемый коэффициент уплотнения покрытия. Более никоим образом такие добавки не влияют на свойства битума, и он обеспечит такую же прочность и качество асфальтобетона, как летом», — заявляют в «Укравтодоре».
При этом в ведомстве отмечают, что добавки к битуму не являются панацеей — устройство асфальтобетона при низких температурах возможно исключительно при скрупулезном соблюдении ряда правил, указанных в Государственных строительных нормах и нормативных документах.
Так, согласно указанным правилам, самая низкая допустимая среднесуточная температура воздуха, которая позволяет работать с модифицированной асфальтобетонной смесью, составляет -5 °C. Толщина слоя асфальтобетона должна быть не менее 8 см. Верхний слой покрытия дорожной одежды разрешается устраивать по свежеуложенному нижнему слою после остывания его до температуры не ниже 20 °С. Верхний слой покрытия дорожной одежды допускается устраивать после прогрева нижнего слоя горячим песком, отсевом или разогрева инфракрасным излучением.
Кроме того, место укладки горячей асфальтобетонной смеси должно быть подготовлено до момента замерзания его поверхности: очищено от пыли, грязи и загрунтовано. Локальные остатки влаги, снега или отдельные вкрапления льда должны быть удалены. Также перед проведением работ по устройству асфальтобетонного покрытия при низких температурах необходимо предварительно осуществить пробную укладку и уплотнение и на основе полученных результатов установить оптимальный режим укладки и уплотнения.
Продолжительность транспортировки асфальтобетонной смеси должна быть такой, чтобы смесь не успевала остыть ниже минимально допустимой температуры в начале уплотнения.
Читайте также Сейчас масштабное строительство абсолютно новых дорог в Украине нецелесообразно, — «Укравтодор»
Hизкотемпературный асфальтобетон | Строительство новых дорог | Сферы применений
Повышение безопасности логистики и процесса укладки: WITOS Paving Plus
Логистика строительных площадок играет осо-бую роль при укладке низкотемпературной смеси. Самая большая трудность — соблюдение времен-ного интервала уплотнения: повышение вязкости низкотемпературного асфальтобетона снижает его укладочные свойства, поэтому процесс уплот-нения необходимо завершить при максимально высокой температуре смеси. Однако, поскольку температура производства такой смеси и без того не очень высокая, то ее транспортировка по стро-ительной площадке должна проходит гладко и без промедления так, чтобы у катков оставалось достаточно времени для уплотнения.
WITOS Paving Plus позволяет координиро-вать этот сложный процесс, обеспечивая получение качественных результатов. WITOS Paving Plus от Vögele представляет собой сетевое системное решение для оптимизации процесса и создания документации, состоящее из пяти согласованных между собой модулей, разработанных для различных участников процесса, начиная от оператора бетоносмесительной установки и водителя грузового автомобиля, и заканчивая руководством стройки.
Сетевое системное решение позволит сдавать проекты точно в срок
Особое значение для строительных площадок по укладке низкотемпературного асфальтобетона имеют модули Materials и Transport. Модуль WITOS Paving Materials интегрирует смесительную уста-новку в систему, что позволяет бесперебойно заказывать материалы для производства смеси: система информирует пользователя о том, что на строительную площадку требуется поставка ма-териала. Она также позволяет предварительно отправить накладную в цифровом формате руководителю стройки.
Как только грузовой автомобиль с матери-алам отправляется в путь, модуль WITOS Paving Transport сообщает ожидаемое время его прибытия на строительную площадку. Руководители стройки получают эту и другую дополнительную информацию через модуль WITOS Paving JobSite. Так они всегда в курсе того, сколько тонн матери-ала в настоящий момент времени находится в пути на стройплощадку, и могут быстро среаги-ровать в случае необходимости. Это позволяет легко поддерживать бесперебойную работу установки и, следовательно, качество уплотнения.
Модуль RoadScan контролирует и документирует температуру укладки
Для контроля и поддержания постоянной температуры смеси компания Vögele разработала специальное решение: RoadScan. Инфракрасная камера точно и всесторонне измеряет зону за выглаживающей плитой асфальтоукладчика на ширину до 10 м. Преимущества модуля ярко проявляются при укладке низкотемпературного асфальтобетона: система оценивает и регистрирует качество работ, измеряя и документируя темпе-ратуру сразу после укладки, создавая доказательства, необходимые, например, при проверке заказчиком.
температура смешивания и уплотнения для горячей асфальтовой смеси
Журнал укладки асфальтобетонной смеси форма 14
Укладка битумной смеси и ее утрамбовывание. Согласно нормативам температура смеси должна быть не менее 100°С, укладываться в сухую погоду при температуре окружающей среды не
Learn MoreАсфальт из чего делается: Что такое асфальт?
Кроме того, hma необходимо поддерживать при высоких температурах во время его нанесения и уплотнения. Для получения wma определенные эмульсии,
Learn MoreКак выбрать асфальтовое покрытие?
При укладке смесь должна быть разогрета до 110-130°c (поэтому ее и называют горячей), а температура воздуха не должна быть ниже +5°c. Эти требования обусловлены наличием в
Learn MoreТолщина асфальтового покрытия гост: Урал56
Процентное соотношение всех компонентов асфальтовой смеси и коэффициент уплотнения даёт СНиП 3.06.03-85. и коврика для горячей смеси Мерфи рекомендует 3 дюйма асфальта, размещенного на 4
Learn MoreРД 153-34.
2-21.624-2003Температура асфальтовой мастики при заливке полости шпонки должна быть не выше 160 °С при приготовлении ее на вязком дорожном битуме и не выше 180 °С —
Learn MoreГОСТ Р 58406.1-2020 Дороги автомобильные…
Рекомендуемая температура щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей при приготовлении, в Температурные интервалы смешивания и уплотнения определяют в соответствии с ГОСТ Р 58406.2-2019 (приложение В, раздел В.2).
Learn MoreБитумная мастика 1
состав, применение горячей и холодной. Что такое битум, плюсы и минусы; Виды битумных составов. Виды мастики по методу нанесения: холодные и горячие; Основное применение в строительстве. Для
Learn More3-ходовые поворотные смесители ARV ProClick
Уплотнения Внутренняя утечка при кПа макс. макс. макс. латунь бар бар для макс. для макс. макс. 0. 5 Нм для dn15-dn25, макс. 2 Нм для dn32, макс. 3 Нм для dn40-dn50 выданный nizp-pzh.
Learn MoreОтветы Mail.
ru: отличие между толью и рубиройдом?Изготавливают прессованием горячей асфальтовой смеси или мастики без армирования. Плиты применяют для устройства гидроизоляции и заполнения деформационных швов. Пергамин
Learn MoreТехнология укладки асфальта на бетонное основание — bmi
ГОСТ 30412-96. В данном документе приводится описание способов и материалов для точного измерения углов наклона и неровностей для дорог общего пользования и
Learn MoreКакая температура асфальта при укладке?
Температура асфальта при укладке, в первую очередь, зависит от используемой разновидности асфальтобетона. Также от типа асфальтовой смеси зависит область применения и температурный диапазон нагрева асфальта, требуемый
Learn MoreАСФАЛЬТНЫЙ ЗАВОД — ZOOMLINE
Миксер предназначен для 3д смешивания с длинными выпуск горячей смеси из смесителя. убедитесь,что горят ровно и качество асфальтовой смеси.
Learn MoreСкачать ОДМ 218.4.036-2017
Смешивание асфальтобетонной смеси проводится при температуре, при Для предотвращения возникновения сегрегации асфальтобетонной смеси, в том 7.
2.3 Для уплотнения горячих плотных асфальтобетонных смесей возможно
РД 153-34.2-21.624-2003
Приведен текст СНиПа «РД 153-34.2-21.624-2003 Типовая инструкция по восстановлению и ремонту
Learn MoreТемпература укладки асфальта
Трудности при устройстве верхних слоев покрытия в ходе укладки и уплотнения горячей смеси возникают по причине множества различных факторов: — большого количества различных типов асфальтобетонных смесей и входящих в его состав
Learn MoreАсфальт и асфальтобетон: в чем разница?
Для измерения коэффициента уплотнения смеси в покрытии вырубают керны, высушивают и находят фактический удельный вес асфальтобетона.
Learn MoreПособие в развитие СНиП 2.03.13-88
Посмотреть текст документа Пособие в развитие СНиП 2.03.13-88 Полы. Технические требования и правила проектирования, устройства, приемки, эксплуатации и ремонта (в развитие СНиП 2.03.13-88 «Полы» и СНиП 3.04.01-87 «Изоляционные и
Learn MoreСаратовский минтранс прокомментировал укладку асфальта в «так называемую грязь»
Министерство транспорта и дорожного хозяйства области прокомментировала возмутившее саратовцев видео, на котором запечатлена укладка асфальта в мороз.
Спорные по качеству работы проводились в Вольском районе области. Дорожники заверили, что при отрицательных температурах укладка асфальта возможна.
«В связи с понижением положительных и наступлением отрицательных температур воздуха подрядные организации Саратовской области предупреждены, что для качественного выполнения работ в соответствии с условиями заключенных Государственных контрактов необходимо предусмотреть мероприятия по устройству основания и покрытия из горячих асфальтобетонных смесей при температуре окружающего воздуха ниже +10. Подрядные организации Саратовской области (в том числе и ООО «Автотрасса», которая ведет работы в Вольском районе), выполняют работы в соответствии с требованиями дорожного методического документа ОДМ 218.3.102-2017 «Методические рекомендации по устройству асфальтобетонных покрытий при неблагоприятных погодных условиях». Неблагоприятными погодными условиями приняты условия, при которых температура окружающего воздуха находится в интервале от 5°С до минус 10°С или имеет место выпадение осадков в виде дождя или снега, что неизбежно приводит к образованию так называемой грязи.
То есть, при наступлении отрицательных температур подрядчики применяют в составе асфальтобетона ПАВ и специальные битумные присадки, позволяющие увеличить временной интервал на транспортировку, укладку и эффективное уплотнение асфальтобетонной смеси. Иными словами, при минусовой температуре проводить дорожные работы можно, но с применением современных материалов. Тем не менее, с нашей стороны, будет усилен контроль (проверка с выездом на место в Вольский район) по технологии и организации работ по устройству дорожных покрытий из горячих асфальтобетонных смесей при неблагоприятных погодных условиях», — заявили в ведомстве.
- Вчера, 21 ноября, очевидец запечатлел укладку асфальта на автоподъезде к трассе Сызрань – Саратов – Волгоград при минусовой температуре. «Укладывают асфальт… на грязь, прямо на грязь… грязными колесами, без битума, без всего…» — отмечал он.
Важность контроля температуры при укладке асфальта
В асфальтобетонной промышленности хорошо известно, что правильная температура готовой асфальтовой смеси имеет жизненно важное значение для получения высококачественного и долговечного покрытия.
Однако необходимо учитывать и другие факторы окружающей среды, такие как
- окружающая среда (воздух), температура
- температура подложки (основы)
- ветровые условия и скорость
- время доставки от асфальтового завода до настила моста.
Все эти факторы в сочетании с составом смеси и контролем качества всего процесса производства и укладки асфальтобетонной смеси являются ключом к достижению надлежащей плотности готового асфальтового покрытия.
Температура и вязкость битумной смеси обратно пропорциональны
Когда температура асфальтобетонной смеси высокая, вязкость или жесткость обычно снижается. Когда температура падает или охлаждается, вязкость смеси увеличивается.Это соотношение является причиной того, что для достижения оптимального уплотнения или плотности готового дорожного покрытия жизненно важно обеспечить температуру в надлежащем указанном диапазоне.
Стандартные/немодифицированные смеси HMA (горячие асфальтобетонные смеси) производятся в диапазоне температур 275–350°F.
В зависимости от факторов окружающей среды, обсуждавшихся ранее, смеси могут потерять 10–50°F во время транспортировки с завода на рабочую площадку и через асфальтоукладчик на настил моста. До 2/3 потерь температуры смеси можно отнести к температурным условиям настила моста и окружающей среды.Обычно агентства (DOT) указывают, что мощение не должно выполняться, если температура окружающей среды не достигает 40-50°F и не поднимается выше . Необходимо учитывать как температуру палубы, так и условия ветра, а также время в пути от завода до места проведения работ.
Мониторинг условий окружающей среды
Важно знать температуру асфальтобетонной смеси после ее прохождения через асфальтоукладчик при расчете времени, необходимого для надлежащего уплотнения. Когда температура воздуха и настила ниже указанных условий, асфальтобетонная смесь быстро остывает, в результате чего смесь становится жесткой, препятствуя уплотнению.Тонкие лифты охлаждаются быстрее, чем более толстые, из-за меньшей массы доступного материала.
Там, где надлежащее уплотнение (плотность) не достигается, асфальтовые покрытия имеют тенденцию к быстрому растрескиванию (аналогично отколовшемуся бетону), оставляя шероховатую каменистую поверхность, которая удерживает воду и приводит к более короткому сроку службы, чем предполагалось. Чтобы избежать этих ошибок, важно контролировать все условия окружающей среды во время укладки.
Есть несколько способов помочь нейтрализовать некоторые негативные последствия потери температуры при укладке в далеко не идеальных условиях.Использование транспортного средства для транспортировки материала (MTV) помогает повторно смешать материал перед его загрузкой в асфальтоукладчик. Это помогает с двумя аспектами миксов:
- Во-первых, это помогает обеспечить подачу однородной и неразделенной смеси перед укладкой.
- Во-вторых, когда оборудование разогрето от передачи предыдущих нагрузок, MTV также может способствовать созданию более равномерной более высокой температуры в проходящей через него смеси, что, в свою очередь, создает равномерное окно уплотнения для операторов катков и проверяющей бригады /мониторинг плотности на месте.
Еще одна практика, которая может помочь в обеспечении оптимального уплотнения, — поддержание безопасного, но близкого расстояния между разделительным и промежуточным/финишным катком. Разбивочный каток (первый в очереди) рядом с асфальтоукладчиком обеспечивает начальное уплотнение, когда смесь имеет свою температуру. Это жизненно важный шаг в процессе достижения оптимальной плотности и оптимальных характеристик дорожного покрытия.
При надлежащем контроле температуры дорожного покрытия служат для группы контроля качества (операторы катков и контролеры плотности) основой для определения схемы прокатки, необходимой для достижения оптимальной плотности мата.И, в свою очередь, обеспечить оптимальные характеристики асфальтового покрытия в проекте. Однако это не единственная температура, которую важно контролировать. Температура окружающей среды, температура палубы и ветровые условия играют решающую роль в успехе или неудаче долговечных покрытий. Это процесс, который можно повторять проект за проектом.
В сочетании с хорошим составом смеси и передовой практикой укладки эти методы мониторинга создают выигрышную комбинацию для агентства/владельца, подрядчика и широкой публики.
Chase Corporation для мостов и автомагистралей специально разработана для повышения эффективности мостов, автомагистралей, парковок и других надземных сооружений, а также для продления срока службы тротуаров, снижения затрат на техническое обслуживание и повышения долговечности. Присадки Rosphalt, мембраны Royston и системы компенсаторов CEVA — это линейки продуктов, которые обеспечивают высокую производительность и надежность в самых сложных условиях. Эти продукты могут быть использованы в различных приложениях.
Для получения дополнительной информации обратитесь в Chase Corporation.
Все дело в температуре и сроках – Компания по укладке асфальта Чикаго
Почему сроки важны при планировании проектов укладки асфальта?
Как упоминалось ранее, асфальт должен работать, пока его температура находится в допустимом диапазоне, чтобы обеспечить надлежащее уплотнение.
Поэтому бригады должны работать быстро и качественно, чтобы укладывать каждый слой асфальта и уплотнять его. Скорость, с которой они должны работать, зависит от температуры воздуха и поверхности, а также от толщины каждого слоя асфальта; тонкие слои теряют тепло быстрее, чем толстые.При проведении замены асфальта или укладке нового асфальтового покрытия чикагские подрядчики должны убедиться, что у них есть достаточное количество подходящего оборудования и достаточный штат квалифицированных рабочих на объекте. Например, в прохладную погоду компании по укладке асфальта может потребоваться отправить большую бригаду или дополнительные катки, чтобы гарантировать, что операции будут завершены в надлежащее время.
Условия для ремонта асфальта такие же, как и для мощения?
Большинство подрядчиков, занимающихся укладкой дорожного покрытия, рассматривают постоянное заделывание асфальта и как метод ремонта, и как операцию по укладке дорожного покрытия, если оно включает удаление и замену поврежденного дорожного покрытия.
Однако существуют временные и полупостоянные методы ремонта, которые не так чувствительны к температуре окружающей среды и грунта, как горячие асфальтобетонные смеси. Поэтому, если у вас есть открытая выбоина, участок трещины типа «крокодил» или другой разрыв на вашем дорожном покрытии, вам следует обратиться в надежную компанию по обслуживанию асфальта или укладке дорожного покрытия, чтобы узнать о проведении ремонта в холодную погоду для защиты от дождя и талой воды.
Для получения первоклассных услуг по укладке дорожного покрытия обращайтесь в Black Hawk Paving and Construction
С 1975 года мы предоставляем клиентам из Чикаголенда исключительные работы по укладке дорожного покрытия и образцовое обслуживание по конкурентоспособным ценам.Наши услуги по мощению включают установку асфальтового и бетонного покрытия, автомобильных остановок и дорожных знаков; ремонт бетонных покрытий, ремонт канализации и асфальтовых покрытий; и асфальтовое покрытие, бетонные бордюры, разметка тротуара, земляные работы, фрезерование асфальта, планировка участка и разметка парковки.
Вы можете отправить нашу онлайн-форму, если хотите запросить бесплатное предложение, или написать по электронной почте [email protected]. Если вы предпочитаете поговорить с нами по телефону, вы можете позвонить по одному из трех номеров: 773-378-2390 для Чикаго, 708-564-3142 для южных пригородов и 847-240-2560 для северо-западных пригородов.
Температурная адаптация асфальтового покрытия к высоким температурам и значительным перепадам температур
Температурная адаптация асфальтовых покрытий очень важна из-за их потенциального влияния на конструкцию дорожной одежды, особенно в районах, где наблюдаются значительные перепады температур. В этой статье была разработана модель конечных элементов (КЭ), и шоссе Турфан-Сяокао на юге Синьцзяна было взято в качестве примера проектирования, которое имеет тенденцию испытывать неблагоприятные условия окружающей среды (разница температур: 25.5°С; 14 июля 2008 г.). В этой модели использовались обобщенная модель Кельвина и модель Бюргерса.
Учитывалось изменение давления в шинах во времени. Для руководства проектированием конструкции дорожного покрытия и контроля повреждений дорожного покрытия в этом районе было выбрано семь альтернативных конструкций дорожного покрытия для моделирования и анализа температурных полей дорожного покрытия и механических реакций. Было замечено, что влияние температуры воздуха оказало наибольшее влияние на Стр-1, возможно, из-за самого тонкого слоя асфальта. Кроме того, когда в качестве показателей оценки были приняты глубина колеи, максимальное напряжение сдвига асфальтового покрытия, прогиб на поверхности покрытия и сжимающие деформации на верхней поверхности земляного полотна, адаптируемость асфальтовых покрытий с составными слоями основания имела очевидное преимущество благодаря их сильное поглощение и отражение ударной нагрузки.Адаптивность семи структур, проанализированных в этой статье, уменьшалась в следующем порядке: Str-5 > Str-6 > Str-4 > Str-2 > Str-m > Str-1 > Str-3. Кроме того, это нарушило традиционное представление о том, что асфальтобетонное покрытие с гибким основанием обладает плохой устойчивостью к колееобразованию.
Кроме того, это также предполагает, что при одинаковой толщине слоев асфальтобетонного покрытия увеличение толщины химически обработанных базовых слоев могло бы повысить устойчивость к деформации, и наоборот.
1.Введение
Асфальтовые смеси чувствительны к температуре, поэтому значительные перепады температур всегда являются неблагоприятными факторами для строительства и ремонта асфальтобетонного покрытия. Однако они не считаются обязательными при проектировании асфальтового покрытия в таких районах, что является фундаментальным недостатком теоретической системы проектирования дорожного покрытия в Китае. Более того, при одновременном воздействии климатических характеристик со значительными перепадами температур и высокими температурами конструкции дорожной одежды будут подвергаться более неблагоприятным условиям, что, скорее всего, приведет к преждевременному разрушению асфальтобетонного покрытия, что отрицательно скажется на его эксплуатационных характеристиках и долговечности.
Например, Синьцзян-Уйгурский автономный район Китая (далее Синьцзян), в его южной части, характеризуется большим суточным и годовым перепадом температур и постоянными высокими температурами воздуха. В высокотемпературный сезон суточный перепад температур мог составлять более 20°С, а максимальная температура могла достигать 47,7°С [1]. В этом районе под влиянием высоких температур и значительных температурных перепадов повреждения асфальтового покрытия, такие как колейность и толкание, очень серьезны.На национальной трассе нет. 314, разрез Акесу-Кашгар, средняя глубина колеи составила 10,5 мм, максимальная глубина колеи могла достигать 17 мм.
При анализе воздействия значительных температурных перепадов и высоких температур на асфальтовые покрытия основное внимание уделялось следующим двум аспектам: температурным полям дорожного покрытия и индуцированным механическим реакциям дорожного покрытия. В этих двух аспектах первый был основой для расчета и оценки теплового воздействия на конструкции асфальтового покрытия, а второй был прямым отражением приспособляемости конструкций дорожного покрытия к значительным температурным перепадам и высоким температурам.
Для анализа температурных полей дорожной одежды существует два подхода [2]: метод теоретического анализа и метод статистического анализа. Первый заключался в расчете температурных полей асфальтового покрытия с помощью теории теплообмена на основе климатологических данных. Второй заключался в установлении связи между температурными полями дорожного покрытия и условиями окружающей среды, такими как температура воздуха и радиация, посредством статистической регрессии на основе температур дорожного покрытия и метеорологических данных, полученных от полевого оборудования.
Поскольку в 1950-х годах исследования температурных полей дорожного покрытия были тщательно изучены, их можно разделить на три этапа в зависимости от целей, содержания и методов. Первый этап длился с 1950-х по 1990-е годы, и исследования в основном были сосредоточены на закономерностях изменения и распределении температур дорожного покрытия [2–6]. Однако из-за ограниченных экспериментальных условий и полевого оборудования данных, полученных в этот период, было недостаточно, и их репрезентативность была недостаточно сильной.
Таким образом, в большинстве случаев был выбран метод теоретического анализа. Результаты исследований в основном ограничивались теоретическим анализом на основе одномерной модели теплопроводности и редко применялись на практике. Второй этап пришелся на 1990-е годы, и в этот период Superpave был предложен и тщательно изучен. Требовалось, чтобы битумное вяжущее удовлетворяло определенным показателям производительности при максимальных и минимальных расчетных температурах, что стало важной вехой в изучении температуры дорожного покрытия.Однако этот подход (уровень производительности) подвергся серьезной критике из-за невозможности правильно охарактеризовать битумное вяжущее [7–10]. Отсутствовала корреляция между высокотемпературным параметром () и характеристиками асфальтобетонной смеси или покрытия, особенно модифицированной асфальтобетонной смеси [7]. Кроме того, в США и Канаде было собрано значительное количество данных о температуре дорожного покрытия и метеорологических данных, а также была создана база данных, которая на раннем этапе заполнила пробел в отношении ограниченных полученных данных.
На этом этапе цель была в значительной степени ясна: определить самые экстремальные температурные условия, которые асфальтовое покрытие может выдержать за свой срок службы. Третий этап обозначил 21 век. Исследования по методу теоретического анализа и методу статистического анализа достигли быстрого и блестящего прогресса. Благодаря базе данных, созданной в 1990-х годах, совершенствовались и совершенствовались модели прогноза температуры [11–14]. Кроме того, было смоделировано изменение температуры за короткий период, например 1 день или 1 час, как правило, с помощью метода конечных элементов (КЭ) [15–17].
Однако, несмотря на большую базу данных и теоретические расчеты в настоящее время, все еще оставались две проблемы: первая заключалась в том, что адаптируемость моделей прогнозирования и теоретического анализа была сомнительной и, вероятно, ограниченной, поскольку условия значительных температурных перепадов и высоких температур были ограничены. специальные и редко реконструируемые в других районах.
Во-вторых, влияние конструкции и материалов не могло быть отражено в предлагаемых моделях прогнозирования, которые имели ограниченные рекомендации по проектированию дорожного покрытия в таких районах.В этом случае по сравнению с методом статистического анализа был рекомендован метод теоретического анализа; однако особые условия значительных температурных перепадов и высоких температур требуют детального анализа.
Кроме того, для моделирования механических реакций дорожного покрытия исследования можно условно разделить на две категории: механические свойства асфальтобетонных смесей при различных температурах [18–20], т. е. посредством разрушающего испытания при определенной температуре, и механическое моделирование асфальтобетонных покрытий при температуре окружающей среды [16, 21–24], то есть с помощью обоснованной методологии китайского проектирования конструкции дорожного покрытия или конечно-элементного анализа.
Ключом к точному прогнозированию механики дорожного покрытия является более реалистичное моделирование реакции дорожного покрытия с точки зрения условий нагрузки, характеристик материала и условий окружающей среды.
Однако в существующей теоретической системе проектирования дорожных покрытий в Китае принята теория многослойной упругости, которая имеет ряд ограничений, приводящих к неточным механическим характеристикам, включая предположение о температуре окружающей среды, постоянных транспортных нагрузках и анализе линейной упругости асфальта. бетон и основные материалы.Напротив, метод КЭ более точно моделирует реакцию дорожного покрытия.
Однако в настоящее время в моделировании высокотемпературного климата со значительными перепадами температур имеются фатальные недостатки, поскольку этой климатической характеристике не уделяется достаточного внимания. На пороге, в текущих исследованиях, такие условия окружающей среды не могли быть реалистично смоделированы. В теории многослойной упругости температура окружающей среды принималась равной 20°С.Во-вторых, асфальтобетонная смесь обладает как вязкоупругостью, так и пластичностью. В случае значительных температурных перепадов и высоких температур происходит переход от доминирующей вязкоупругости к доминирующей пластичности.
Что касается асфальтовых покрытий, то при многократном воздействии транспортных нагрузок накопленная в дневное время вязкоупругая деформация трансформируется в пластическую. Однако в настоящее время в КЭ-анализе просто связаны температура и транспортные нагрузки, и эта материальная характеристика преобразования вязкоупругости и пластичности коммутативно не может быть представлена.
Таким образом, при проектировании дорожного покрытия в районах со значительными перепадами температур и высокими температурами крайне важно специально изучить адаптируемость асфальтового покрытия. Расположенный в Центральной Азии и Северо-Западном Китае, вдали от моря, южный Синьцзян является типичным районом значительных перепадов температур и высоких температур. В этой статье в качестве примера инженерии было взято шоссе Турфан-Сяокао-Лейк в южной части Синьцзяна. Были выбраны семь альтернативных конструкций асфальтового покрытия, обычно используемых в Китае и на юге Синьцзяна, а их температурные поля и механические реакции были смоделированы и проанализированы с помощью программы FE (ANSYS).
Этот документ организован следующим образом: (1) Введение климатических характеристик в южной части Синьцзяна и районах вдоль шоссе Турфан-озеро Сяокао (называемых районом озера Турфан-Сяокао), который является типичным представлением области, испытывающей большие температурные перепады и высокие температуры(2)Исследование типичных повреждений дорожного покрытия в южном Синьцзяне(3)Предлагаемые модели КЭ и тепловые и механические граничные условия для дорожного покрытия(4)Характеристика материала и конститутивная модель асфальтовой смеси(5)Результаты моделирования дорожного покрытия Температурные поля и механические реакции асфальтовых покрытий, подверженных значительным перепадам температур и высоким температурам(6)Выводы и предложения по будущей конструкции дорожного покрытия для районов, испытывающих большие перепады температур и высокие температуры.
2. Климатические характеристики района озера Турфан-Сяокао
По географическому признаку Синьцзян расположен в Центральной Азии (показан на рис.
1), а южный Синьцзян состоит из южного Акэсу, Турфана, Байинголина, Хотана, Кашгар и так далее. Он испытывает постоянные высокие температуры, обильное солнце, значительные перепады температур и нечастые осадки. Расположение шоссе Турфан-озеро Сяокао показано на рисунке 2.
2.1. Постоянные высокие температуры и значительные перепады температур
В южном Синьцзяне лето длится 4-5 месяцев, а климатические характеристики включают значительные перепады температур, обилие солнечного света, палящую жару и продолжительный сезон высоких температур. Годовая продолжительность солнечного сияния может достигать 3000–3500 часов, а среднегодовая радиация составляет примерно 6000 МДж/м 2 [25]. Из рисунков 3(а)–3(в) видно состояние постоянных значительных температурных перепадов и высоких температур в южной части Синьцзяна и в районе озера Турфан-Сяокао, особенно в Турфане.
Из рис. 3 видно, что максимальные температуры воздуха в Турфане, Хотане и Кашгаре в июле 2013 г.
составляли соответственно 43,9°С, 40,2°С и 39,4°С. За весь высокотемпературный сезон в Турфане среднее число дней с температурой воздуха выше 35°С составило 98, а среднее число дней с температурой воздуха выше 40°С – 34. суточная разница температур может достигать 17,3°C. Таким образом, в данном исследовании под этим температурным режимом понимается климат со значительными температурными перепадами и высокими температурами.
2.2. Экстремальная засуха
В южной части Синьцзяна среднегодовое количество осадков составляет менее 100 мм; однако годовое испарение составляет около 1000–4500 мм. В Турфане количество осадков в 1998 г. составило 33,4 мм, что было самым высоким показателем за последние шесть десятилетий; в 1976 г. она составляла 4,3 мм, что было самым низким показателем [26]. В результате исследования осадков в крупных городах вдоль национальных автомагистралей на юге Синьцзяна с 1997 по 2006 год [27] на рис. 4 можно было обнаружить, что осадков в Кашгаре в январе было больше, чем в других городах, но все же меньше, чем в других городах.
18 мм.Осадков в Турфане было мало, менее 4 мм. Отсюда можно сделать вывод, что крайняя засушливость была одной из климатических характеристик южного Синьцзяна.
3. Исследование повреждений дорожного покрытия в Южном Синьцзяне
314 (разрез Хотан и разрез Акесу-Кашгар), 315 (разрез Корла) и 30 (разрез Кумул) в южном Синьцзяне были исследованы. По результатам расследования было установлено, что деформация асфальтового покрытия, такая как колейность и толкание, является основной проблемой в этом районе.
3.1. Колейность
Результаты исследования колейности представлены на рисунке 5 и в таблице 1. 314, 315 и 30 были средними.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0-4.0
0-3.5 Через расследование несправедливости асфальтирования в НОС. 314 и 315, можно обнаружить, что средняя глубина колеи нет. 314 (участок Акесу-Кашгар) составляла 10,5 мм, а максимальная глубина колеи составляла 17 мм, возможно, из-за относительно небольшой толщины асфальтового слоя.
Более того, нет. 315 (участок Корла) состоял из двух слоев асфальта.Средняя глубина колеи составила 9,7 мм, а максимальная глубина колеи — 12,3 мм. Таким образом, можно сделать вывод, что основной причиной серьезной колейности в южном Синьцзяне было совокупное воздействие суровых условий окружающей среды (чрезвычайно высокие температуры и значительные температурные перепады) и транспортных нагрузок. Кроме того, на развитие колейности будет влиять прочность асфальтобетонной смеси на сдвиг.
3.2. Толкание
По результатам расследования толкание на национальной автомагистрали нет.30 (Разрез Кумуля) показан на Рисунке 6, и он был очень сильным. Было замечено, что толщина асфальтового покрытия трассы республиканского значения №. 30 (разрез Кумуль) был очень тонким и менее 15 см. Таким образом, можно сделать вывод, что относительно тонкий слой асфальта может легко спровоцировать толкание.
4. Конструкция дорожного покрытия и модель КЭ
4.1.
Структура дорожного покрытияВ соответствии с местным стандартом Руководства по проектированию асфальтобетонного покрытия шоссе Синьцзян и конструкциями асфальтового покрытия, обычно используемыми в Китае, для автомагистрали Турфан-озеро Сяокао было выбрано семь конструкций дорожного покрытия.Они показаны в Таблице 2. Str-m и Str-1 часто используются в южном Синьцзяне, и толщина их асфальтового покрытия относительно мала по сравнению с другими конструкциями.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Цементный песчаный гравий 94.
2. Модель FE дорожного покрытияВ этом исследовании использовалась программа FE ANSYS. Модель FE показана на рисунке 7. Направление глубины дорожного покрытия составляет y -направление, а направление движения — z -направление. SOLID70 использовали для анализа температурных полей, а SOLID164 использовали для анализа механических откликов. Размеры модели составляют 10 м × 10 м × 10 м ( x × z × y ).
5. Граничные условия
5.1. Тепловые граничные условия
Излучение, теплопроводность и конвекция являются тремя основными путями теплопередачи в конструкции дорожного покрытия, а солнечное излучение является основным фактором, влияющим на температурное поле дорожного покрытия [28].
5.1.1. Излучение
При анализе температурных полей дорожного покрытия видно, что общее излучение в основном состоит из солнечного излучения и излучения дорожного покрытия.
Суточный ход солнечной радиации в Китае дается следующим образом [2]:где — максимальная солнечная радиация в полдень, , , — время, в течение которого присутствует солнечный свет в течение одного дня, — общее солнечное излучение в один день, и .
Излучение дорожного покрытия подчиняется закону Стефана–Больцмана и выражается формулой где (°C) – температура воздуха; (°C) – температура поверхности дорожного покрытия; – постоянная Стефана–Больцмана, ; и – коэффициент излучения поверхности дорожного покрытия; в этом исследовании [29]. Температура воздуха и температура поверхности дорожного покрытия будут подробно описаны в разделах 5.1.5 и 5.1.6 соответственно.
5.1.2. Конвекция
Уравнение конвективной теплопередачи имеет следующий вид: где (°C) – температура поверхности дорожного покрытия, (°C) – температура воздуха, а – коэффициент конвективной теплопередачи, который зависит от скорости ветра и может можно рассчитать по следующей формуле [16]: где скорость ветра, а в южном Синьцзяне она равна 3.8 м/с [30].
5.1.3. Проводимость
Пусть температура любой точки конструкции дорожного покрытия равна , где , , и – координаты точки, – время. Уравнение нестационарной теплопроводности записывается следующим образом: где – теплопроводность, – плотность материала, – удельная теплоемкость.
5.1.4. Термическая граница в нижней части дорожной одежды Модель
Принято считать, что влияние окружающей среды ослабевает с увеличением глубины дорожной одежды, а на глубине в несколько метров изменение температуры грунта не является очевидным, только с сезонными колебаниями. .По словам Ли [31], в Синьцзяне колебания температуры в земляном полотне ниже глубины 150 см были довольно небольшими. Следовательно, в этом исследовании температура грунтового основания на глубине 1,5 м в земляном полотне была принята постоянной.
Поскольку условия значительных температурных перепадов и высоких температур очень специфичны, возможно, что текущая модель прогнозирования температуры грунтового основания не подходит. Для определения тепловой границы в нижней части модели дорожного покрытия использовалось исследование Танга [32].В рамках этого исследования тестовая дорога была построена в автономном округе Яньци-Хуэй (называемом Яньци), который также находится на юге Синьцзяна и недалеко от Турфана.
Расположение Yanqi показано на рисунке 8.
В исследовании Тана датчики температуры были установлены на глубине 1 м и 1,5 м ниже поверхности грунтового основания, а температура грунтового основания на глубине 1,5 м составляла приблизительно 20°. С. Таким образом, температурная граница в нижней части модели дорожного покрытия в этом исследовании была установлена равной 20°C в высокотемпературный сезон.
5.1.5. Выбор репрезентативной даты
В этом исследовании 14 июля 2008 г. было выбрано в качестве репрезентативной даты для обеспечения достоверности и репрезентативности анализа приспособляемости конструкций асфальтового покрытия в районе озера Турфан-Сяокао в сезон высоких температур. Как упоминалось ранее, Турфан является одним из самых палящих уездов в районе озера Турфан-Сяокао, а температура воздуха 14 июля 2008 г. (максимальная температура: 47,7°C) была одной из самых высоких измеренных температур воздуха за последнее десятилетие. .Продолжительность солнечного света 14 июля 2008 года, приведена в таблице 3, а температура воздуха показана на рисунке 9.
Почасовые условия солнечной радиации в репрезентативную дату в Турфане были рассчитаны на основе (1), табл. 3, и дневных условий солнечной радиации, измеренных в исследовании Лю [33].Он показан на рисунке 10. 5.1.6. Температура поверхности дорожного покрытия Для расчета излучения и конвекции дорожного покрытия предварительным условием является определение температуры поверхности дорожного покрытия, и на исследование Танга [32] ссылались по следующим двум причинам: Температуры являются особыми, и, возможно, текущая модель прогнозирования температуры поверхности дорожного покрытия не будет применима. В исследовании Tang температуру поверхности дорожного покрытия в Яньци можно было оценить с помощью следующего уравнения: где (°C) — температура поверхности дорожного покрытия, (°C) — температура воздуха, а — толщина дорожного покрытия. 5.2. Механические граничные условия и транспортные нагрузкиВ этой статье Dongfeng EQ-140 был выбран в качестве репрезентативного транспортного средства, а его технические параметры показаны в исследовании Ли [34]. Нагрузка на шину была упрощена как равномерно распределенная прямоугольная нагрузка, поскольку в этой статье изучалась реакция всей дорожной одежды на воздействие значительных температурных перепадов, высоких температур и транспортной нагрузки. В процессе движения из-за неровностей поверхности дорожного покрытия и вибрации транспортных средств воздействие транспортных средств на дорожное покрытие можно разделить на четыре категории, как показано на рисунке 11. В этой статье для упрощения расчет и моделирование, транспортные нагрузки могут быть оценены с использованием функции гаверсинуса следующим образом [35]:где пиковое значение вибрационной нагрузки; – период транспортных нагрузок; это время; – равномерно распределенная транспортная нагрузка в Китае; и – коэффициент динамического усиления.Задается где скорость; в этом исследовании, основанном на изучении скорости автомобиля в южной части Синьцзяна [36]. является фактором оценки качества езды, коррелирующим с IRI, и в этом исследовании [37]. можно рассчитать по следующей формуле: где эквивалентный радиус одноколесной нагрузки, где длина равномерно распределенной прямоугольной нагрузки; в этом исследовании , а – скорость. 6. Параметры материалов асфальтобетонного покрытия6.1. Вязкоупругость асфальтовой смеси Асфальтовая смесь проявляет сильную вязкоупругость при температуре окружающей среды, и в этой статье используется обобщенная модель Кельвина, показанная на рисунке 12. На практике было установлено, что обобщенная модель Кельвина должна состоять из шести элементов Кельвина для правильной характеристики поведения асфальтовых материалов [39], что означает, что функция ряда Прони содержит 14 неизвестных параметров (, , , и ) в (11). В этом случае для упрощения расчетов была использована модель из исследования Хо и Ромеро [39] для обращения преобразования Лапласа функции ряда Прони и для прогнозирования модулей релаксации асфальтовых смесей с помощью модели Бюргерса, как показано на рис. Рис. 13. С помощью преобразования Лапласа из (11) можно получить следующее уравнение: 12) можно переписать следующим образом: При использовании модели Бюргерса (14) можно переписать следующим образом: где , , и . В соответствии с принципом факторизации (15) можно переформулировать следующим образом: где и Учитывая первую теорему о сдвиге преобразования Лапласа, где – параметр преобразования Лапласа, – константа, а . Следовательно, правая часть (16) может быть решена напрямую, и первый член в правой части (16) принимает вид где определяется как единичная ступенчатая функция, показанная следующим образом: Второй член в правая часть (16) вычисляется следующим образом: Кроме того, гиперболические функции синуса и косинуса можно заменить экспоненциальной функцией: Следовательно, обратное преобразование Лапласа (16) принимает вид где и . Согласно [40-42] и анонимных авторов, ценности показаны в таблице 4.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Во-вторых, инженерное исследование автомагистрали Турфан-Сяокао-Лейк не было завершено, потому что было трудно измерить температуру поверхности дорожного покрытия напрямую.
Ее податливость ползучести может быть выражена в виде ряда Прони [38]: где , , и — жесткость пружины, вязкость демпфера и время замедления элемента Кельвина. Кроме того, , и являются параметрами ряда Прони.
92 E + 08
12 E + 07
34 E + 07
72 E + 066.2. Теплофизические и механические параметры
Теплофизические и механические параметры приведены в таблицах 5 и 6 [43] соответственно на основе китайских спецификаций по проектированию асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог (JTG D50-2017). Динамический модуль асфальтобетонной смеси в Таблице 6 такой же, как при 20°C и 10 Гц. Хотя влажность может влиять на теплофизические и механические параметры, ее влияние не учитывалось, учитывая крайнюю засушливость южного Синьцзяна.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8-1,0
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1-1.370130
7. Результаты и анализ
Для анализа адаптации семи структур тротуаров, тепловых нагрузок и движениях оба применялись. Во-первых, путем стационарного анализа была определена исходная температура конструкции. Затем с часовыми интервалами применялись переходные температурные нагрузки и транспортные нагрузки.
Из-за серьезного деформационного стресса в южной части Синьцзяна температурное поле в фазе повышения температуры было тщательно смоделировано, и в этом исследовании были проанализированы механические реакции, связанные с деформацией.
7.1. Анализ полей температуры дорожного покрытия в районе озера Турфан-Сяокао
Результаты моделирования полей температуры дорожного покрытия в районе озера Турфан-Сяокао на репрезентативную дату, то есть 14 июля 2008 г., показаны на рисунках 14(a)– 14(г).
На рисунках 14(a)–14(d) было обнаружено, что изменение температуры конструкции имеет временную задержку по сравнению с изменением температуры воздуха, которое увеличивается с увеличением толщины дорожного покрытия. Например, в Str-m запаздывание по подошве верхнего слоя асфальта составило 2 часа; однако это было 5 часов в нижней части нижнего слоя асфальта и 7 часов в нижней части верхнего слоя основания.Кроме того, было обнаружено, что изменение температуры становится все более нечетким с увеличением толщины дорожного покрытия.
Например, в Стр-м изменение температуры в нижней части верхнего слоя асфальтобетона составило более 10°С; однако в нижней части верхнего слоя основания она была ниже 3°C.
Кроме того, влияние температуры воздуха на каждую конструкцию было разным, и среди семи строений она оказала наибольшее влияние на Str-1. Возможно, это произошло из-за самого тонкого асфальтового покрытия ул.-1.Диапазоны изменения температуры в нижней части нижнего слоя асфальта уменьшались в следующем порядке: Стр-1 > Стр-2 > Стр-3 > Стр-м > Стр-6 > Стр-4 > Стр-5.
Кроме того, было установлено, что температуры Str-3, Str-5 и Str-6 в нижней части верхнего слоя основания были выше, чем у других конструкций. Вероятно, эти три структуры состояли из четырех слоев асфальтовой смеси, а теплопроводность асфальтовых смесей была лучше, чем у химически обработанных материалов.Следовательно, они имели преимущество в передаче температуры вниз. Однако при глубине 60 см не было явных различий в температуре дорожного покрытия между семью конструкциями, что означает, что выбор формы конструкции дорожной одежды мало влияет на температуру земляного полотна.
7.2. Анализ приспособляемости дорожного покрытия к температуре в районе озера Турфан-Сяокао
Из-за серьезных деформационных повреждений в южном Синьцзяне в сезон высоких температур в этой статье для оценки использовались колейность, прогиб и деформации сжатия на верхней поверхности грунтового основания. приспособляемость конструкций дорожных одежд к значительным температурным перепадам и высоким температурам.
По результатам моделирования температурных полей в разделе 7.1, на ул.-м, ул.-1 и ул.-2 были применены эффекты сопряжения транспортных нагрузок и температуры в 16:00; применены эффекты транспортной нагрузки и температуры в 14:00 на ул.3; и влияние транспортной нагрузки и температуры в 15:00 были применены к Ул.-4, Ул.-5 и Ул.-6, потому что для каждой конструкции в это время температура в нижней части верхних слоев асфальта была самой высокой.
7.2.1. Колейность и напряжение сдвига асфальтового покрытия
Совокупность транспортных нагрузок является одной из наиболее важных причин быстрого развития колейности в районах с высокими температурами и значительными температурными перепадами.
Таким образом, впервые в этой статье кумулятивные стандартные осевые нагрузки (0,7 МПа) в миллион раз применялись к семи конструкциям дорожного покрытия. Результаты моделирования колейности показаны на рисунке 15.
Кроме того, во всем мире существует точка зрения, что одной из важнейших причин колейности является недостаточное сопротивление сдвигу. Таким образом, максимальные напряжения сдвига асфальтовых покрытий под воздействием высоких температур и транспортной нагрузки извлечены и показаны на рисунке 16.
Семь конструкций дорожных покрытий можно разделить на три категории: дорожные покрытия с использованием только химически обработанных оснований, то есть Str-m, Str-1 и Str-2; покрытие с использованием гибкого основания, то есть Str-3; и тротуары с использованием составных оснований как из химически обработанных оснований, так и из гибких оснований, то есть Стр-4, Стр-5 и Стр-6.
Из Рисунка 15 видно, что глубина колеи в конструкциях с составными основаниями была наименьшей, а в конструкциях с химически обработанными основаниями – самой высокой, что согласуется с результатами максимальных напряжений сдвига на Рисунке 16.
Из рисунка 15 также видно, что в покрытиях с использованием только химически обработанных оснований глубина колеи увеличивалась с увеличением толщины асфальтового слоя. Глубина колеи Str-1, Str-m и Str-2 составляла 5,073 мм, 4,722 мм и 3,765 мм соответственно. Следовательно, можно сделать вывод, что при использовании надлежащего основания и подстилающего слоя с увеличением толщины асфальтовых слоев можно эффективно контролировать развитие глубины колеи.
В покрытиях с составным основанием глубина колеи Str-4 была наименьшей (3.315 мм), но максимальное напряжение сдвига Стр-4 было самым большим (0,261 МПа). Возможно, это было связано с формой конструкции мостовой. Во-первых, его химически обработанная основа была относительно толще по сравнению с Str-5 и Str-6, что, возможно, приводило к меньшей глубине колеи. Во-вторых, толщина асфальтового слоя Str-4 была относительно меньше, а его механическое поведение, вероятно, было таким же, как и у конструкций, использующих только химически обработанные основания, что приводило к максимальным напряжениям сдвига Str-4, Str-m, Str.
-1 и Str-2 близко друг к другу.Кроме того, несмотря на одинаковую глубину слоев асфальта на Стр-5 и Стр-6, глубина колеи у Стр-6 (4,55 мм) была выше, чем у Стр-5 (4,416 мм), вероятно, из-за сочетания основания и подбаза у Стр-5 была лучше, чем у Стр-6. Внешне адаптивность Str-4 была лучше, чем у Str-5 и Str-6. Однако причины колейности на практике оказались сложными и не могут быть полностью учтены при моделировании. Тем не менее, одной из важнейших причин колейности была недостаточная сопротивляемость сдвигу.Приспособляемость в этом случае целесообразнее было определять через касательные напряжения. Следовательно, из-за меньших максимальных напряжений сдвига Str-5 и Str-6 были лучше, чем Str-4.
Из-за наличия четырех слоев асфальта на Str-3, включая гибкое основание, по сравнению с другими конструкциями, в которых использовалось химически обработанное основание, в долгосрочной перспективе в Китае существует точка зрения, что одним из недостатков асфальтового покрытия с гибким основанием плохая способность к сопротивлению деформации.
Однако путем моделирования было обнаружено, что глубина колеи Str-3 была ниже, чем у Str-1, у которого была химически обработанная основа.Таким образом, можно сделать вывод, что когда состав поверхностного слоя, основания и подстилающего слоя был правильным и приемлемым, возможно, что дорожное покрытие с использованием гибкого основания могло бы также иметь хорошие характеристики по сопротивлению колееобразованию.
Таким образом, в соответствии с глубиной колеи и максимальными напряжениями сдвига асфальтобетонных слоев при совокупном воздействии транспортной нагрузки и высоких температур приспособляемость семи конструкций дорожных одежд снижалась в следующем порядке: Str-5 > Str-6 > Str-4 > Стр-2 > Стр-3 > Стр-м > Стр-1.
7.2.2. Прогиб на поверхности покрытия
Результаты моделирования прогиба на поверхности покрытия показаны на рисунке 17.
Из рисунка 17 видно, что прогиб покрытия с использованием гибкого основания был максимальным, т.е.
Стр-3. Например, прогиб Str-3 был в 3,26 раза выше, чем у Str-5, и в 1,22 раза выше, чем у Str-1. Таким образом, в условиях климата с высокими температурами и значительными температурными перепадами наиболее устойчивыми оказались покрытия с использованием составных оснований.Возможно, что при воздействии гаверсиновых транспортных нагрузок рассеяние сил зависело прежде всего от поглощения самой конструкции и отражения нижележащего слоя. Поскольку жесткость химически обработанных оснований была лучше, чем у гибких оснований, их рассеивание сил в основном зависело от отражения. Таким образом, под воздействием транспортных нагрузок деформация дорожных одежд, в которых использовались только химически обработанные основания, в основном происходила на асфальтовом покрытии.Что касается покрытия с гибким основанием, то оно не могло отражать воздействие транспортных нагрузок так же хорошо, как покрытия с химически обработанным основанием, в результате чего рассеивание сил в основном зависело от поглощения самой конструкции.
Поэтому деформация всей конструкции была относительно выше. Более того, покрытия, в которых используются как химически обработанные основания, так и гибкие основания, обладают характеристиками двух упомянутых выше категорий покрытий, то есть способностью как поглощать, так и отражать.Поэтому деформационные реакции были вялыми.
Несмотря на одинаковую форму базовых слоев Ст-4, Ст-5 и Ст-6, т.е. составные основания из химобработанных оснований и гибких оснований, прогиб Ст-4 существенно отличался от прогиба Стр-4. -5 и Стр-6; однако он был близок к Str-m, Str-1 и Str-2, которые имели только химически обработанные основы. Возможно, причиной тому был относительно тонкий слой асфальта, составляющий 22 см. При этом усиливалось отражение химико-обработанных оснований и ослаблялось поглощение гибких оснований, что ухудшало преимущество покрытий с составными основаниями и приводило к большему прогибу Стр-4.
Кроме того, Str-4 и Str-2 имеют одинаковую толщину химически обработанного основания; однако прогиб Стр-4 был меньше, чем у Стр-2.
Следовательно, можно сделать вывод, что увеличение толщины асфальтобетонных слоев поможет интегрировать дорожное покрытие и уменьшит прогиб на поверхности дорожного покрытия. Кроме того, для сравнения Str-5 и Str-6 было обнаружено, что прогиб Str-5 был меньше. Таким образом, при условии одинаковой толщины асфальтобетонного слоя увеличение толщины химически обработанных оснований также способствовало бы сопротивлению деформациям.
Таким образом, по прогибу на поверхности дорожной одежды приспособляемость семи конструкций дорожной одежды уменьшалась в следующем порядке: Ст-5 > Стр-6 > Стр-4 > Стр-2 > Стр-м > Стр-1 > Стр -3.
7.2.3. Деформация верхней поверхности грунтового основания
Результаты моделирования деформаций сжатия на верхней поверхности грунтового основания семи конструкций дорожной одежды показаны на рис. 18.
Из рис. № 3 был самым большим и значительно отличался от других конструкций дорожного покрытия.Кроме того, сжимающие деформации на верхней поверхности земляного полотна дорожных одежд с составными основаниями были наименьшими.
Например, деформация сжатия Str-3 была в 7,20 раза выше, чем у Str-4. Отсюда следует, что покрытия с использованием гибких оснований могут не подходить для условий высоких температур и значительных температурных перепадов. Возможно, химически обработанные основания остальных шести сооружений эффективно выдерживали транспортные нагрузки и ослабляли воздействие динамических нагрузок.Более того, путем сравнения конструкций, кроме Str-3, было замечено, что правильное увеличение толщины асфальтобетонных слоев может эффективно снизить воздействие на грунтовое основание. Наглядно это можно проиллюстрировать деформациями сжатия Str-2 и Str-4.
На Рисунке 18 также было обнаружено, что при гарантированной толщине асфальтового покрытия увеличение толщины химически обработанного основания может повысить устойчивость к деформации в климатических условиях с высокими температурами и значительными перепадами температур.Например, Str-5 и Str-6, их деформации сжатия на верхней поверхности земляного полотна составили 59,9 με и 60,9 με соответственно.
Их формы асфальтовых покрытий были эквивалентны, а химически обработанное основание Str-5 было толще, чем у Str-6.
Кроме того, поскольку сжимающие деформации на верхней поверхности земляного полотна дорожных одежд с составными основаниями были наименьшими, можно предположить, что такие конструкции дорожных одежд обладают наибольшей приспособляемостью к высоким температурам и значительным температурным перепадам.
Таким образом, согласно деформациям сжатия на верхней поверхности земляного полотна этих конструкций, приспособляемость семи дорожных одежд уменьшалась в следующем порядке: Str-4 > Str-5 > Str-6 > Str-2 > Str-m > Str -1 > Сила-3.
8. Заключение
В этой статье для анализа приспособляемости конструкций дорожного покрытия к климату с высокими температурами и значительными перепадами температур в южной части Синьцзяна был использован метод КЭ. Были смоделированы температурные поля и механические реакции при этом условии.По результатам моделирования были сделаны следующие наблюдения: (1) С увеличением толщины дорожного покрытия влияние температуры воздуха явно ослабевало, а колебания температуры конструкции и температуры воздуха демонстрировали временной лаг.
Кроме того, наибольшее влияние на Стр-1 оказало влияние температуры воздуха, возможно, из-за самого тонкого асфальтового покрытия. Несмотря на то, что температурное поле было различным среди семи конструкций, при глубине до 60 см не было явных различий, что означает, что выбор формы конструкции дорожной одежды мало влияет на температуру земляного полотна.(2) В семи конструкциях дорожного покрытия, в соответствии с колейностью и сжимающими деформациями на верхней поверхности земляного полотна, Str-4 была наиболее адаптируемой конструкцией; по максимальному касательному напряжению асфальтобетонных слоев и прогибу на поверхности дорожного покрытия больше подходил Str-5. Таким образом, приспособляемость семи дорожных покрытий к высоким температурам и значительным температурным перепадам в южном Синьцзяне уменьшалась в следующем порядке: Str-5 > Str-6 > Str-4 > Str-2 > Str-m > Str-1 > Str- 3.(3) Тротуары с составным основанием имели очевидные преимущества перед двумя другими категориями покрытий, когда при анализе приспособляемости к условиям южного Синьцзяна учитывалась устойчивость к деформации.
Возможно, более толстые слои асфальта положительно повлияли на поглощение динамических нагрузок. Кроме того, химически обработанные основания эффективно выдерживали транспортные нагрузки и ослабляли влияние ударных нагрузок на деформацию конструкции.
Доступность данных
Данные в таблицах 5 и 6 доступны на https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10298436.2018.1435883?journalCode=gpav20.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов
Сюэин Чжао и Баофу Ма задумали и разработали симуляцию. Сюэин Чжао провел симуляцию. Сюэин Чжао и Баофу Ма проанализировали данные. Айцин Шен предоставил инструменты для анализа и моделирования. Сюин Чжао написал статью.
Благодарности
Данное исследование проводится при поддержке Синьцзянского административного бюро связи и строительства и Синьцзянской академии транспортных наук.
Лучшее время для укладки асфальта
Асфальт — чрезвычайно прочный и эффективный выбор для вашей подъездной дороги или парковки, но есть некоторые вещи, которые необходимо учитывать во время установки и планирования, чтобы обеспечить его долговечность.
Соответствующая глубина, дренаж, качественный продукт и эффективная конфигурация имеют огромное значение, но время года, которое вы выбираете для укладки мощения, также может играть большую роль в конечном продукте и его износе.
Мощение может быть успешным в различных условиях, если приняты соответствующие меры для этих условий, а полевой опыт подтверждает, что мощение можно укладывать в неблагоприятных погодных условиях.Тем не менее, ключом к успеху является признание того, что методы укладки дорожных покрытий, успешные в теплые летние месяцы, не дадут таких же качественных результатов в период с октября по апрель. В идеале лучшая температура для успешного укладки асфальта составляет около 70 градусов по Фаренгейту. Так, в Коннектикуте это обычно поздняя весна — начало лета.
Горячая асфальтобетонная смесь производится при температуре от 270 до 325 градусов по Фаренгейту и может терять температуру от 5 до 25 градусов во время поездки до места, в зависимости от ряда факторов.
При определении времени, необходимого для уплотнения асфальтобетонной смеси, наиболее важным аспектом является температура смеси на основании после прохождения через машину. Если температура воздуха и/или температура основания ниже, чем требуется для качественной укладки, смесь будет остывать слишком быстро, что сделает почти невозможным получение желаемого и требуемого уровня уплотнения.
Если горячая смесь остывает слишком быстро, это также может привести к растрескиванию поверхности, в результате чего поверхность станет шероховатой и каменистой, что сократит ожидаемый срок службы вашего дорожного покрытия.Этот тип поверхности также легче удерживает воду, и, как мы уже несколько раз обсуждали, вода чрезвычайно вредна для асфальта.
Во время укладки асфальта необходимо контролировать 3 температуры:
- Температура воздуха – Это температура, которую легче всего контролировать, потому что это включает в себя наблюдение за погодой и отслеживание ожидаемых высоких и низких температур в этот день. Если ожидается, что температура будет или опустится ниже 50 градусов по Фаренгейту, это, как правило, не идеальный день, потому что это приведет к вышеуказанным проблемам.
- Температура основания – Температуру основания/земли еще более важно отслеживать. Если земля слишком холодная, горячая асфальтовая смесь быстро затвердеет. Базовая температура также должна быть не менее 50 градусов по Фаренгейту и повышаться.
- Температура горячей смеси – Перед нанесением смеси на базовый слой нам необходимо проверить температуру смеси. Температура воздуха и погодные условия, безусловно, могут влиять на температуру смеси.Вы можете измерить температуру своей асфальтобетонной смеси, измерив температуру в самосвале, перед укладчиком и после того, как укладчик проедет.
.jpg)
Если ожидается, что температура будет или опустится ниже 50 градусов по Фаренгейту, это, как правило, не идеальный день, потому что это приведет к вышеуказанным проблемам. Если какая-либо из этих температур ниже требуемого минимума, вы рискуете разрушить дорожное покрытие. Конечный продукт, скорее всего, растрескается и развалится из-за неправильного уплотнения и установки.
Мониторинг температуры и ожидаемой скорости ветра важен при укладке нового дорожного покрытия, а также при ремонтных работах.Если ваш подрядчик по мощению гарантирует, что температура не является фактором во время вашего проекта по мощению, это должно быть большим красным флажком, чтобы проверить другого подрядчика. Поскольку мы продолжаем наблюдать постоянное повышение температуры, сейчас самое время приступить к планированию проекта укладки тротуарной плитки и связаться с вашим профессиональным асфальтоукладчиком! Свяжитесь с EastCoat Pavement Services сегодня для получения бесплатной консультации по укладке асфальта!
Как погода влияет на асфальтовое покрытие?
В связи с тем, что на прошлой неделе температура воздуха в Миннеаполисе и Сент-Поле достигла 40°F в январе, а теперь надвигается холодный фронт, мы подумали, что было бы уместно подчеркнуть некоторые сезонные погодные эффекты на асфальтовых покрытиях.
ЗИМА
Зимой самой большой угрозой для асфальтовых покрытий является температура.
Миннесотские зимы могут видеть минимальные температуры -30 ° F или ниже. Экстремально низкие температуры могут вызвать сжатие и усадку асфальта, и это сжатие и усадка создают напряжение внутри асфальта, то есть асфальт пытается оторваться от самого себя. Если это напряжение внутри асфальта станет слишком сильным, в дорожном покрытии появятся трещины, которые частично ослабят это напряжение. Быстрое снижение температуры приводит к тому, что асфальт быстрее сжимается и быстрее накапливает напряжение, что увеличивает вероятность растрескивания.
Температура замерзания также приводит к замерзанию воды, которая находится под дорожным покрытием. Когда вода замерзает, она расширяется и заставляет землю вздыматься. Это обычно называется морозным пучением и может произойти под вашим дорожным покрытием, если ему не хватает надлежащего обслуживания и / или дренажа.
ПРУЖИНА
Весной (а иногда и в январе) начинает таять зимний снег и лед. Когда лед под тротуаром (морозное пучение) тает, он насыщает почвы под тротуаром.
Кроме того, весна приносит дополнительные дожди, которые могут скапливаться в деформированных местах из-за морозного пучения, проникать в трещины и просачиваться под дорожное покрытие.Весной вода представляет наибольшую опасность для асфальтовых покрытий, потому что из-за нее асфальт разрушается (очень медленно). Чем дольше асфальт находится в контакте с водой, тем больше вероятность его разрушения. Это включает в себя образование луж на поверхности асфальта, стекание воды по асфальтовым покрытиям, попадание воды в трещины асфальтовых покрытий и попадание воды под асфальтовые покрытия. Вот почему асфальтированные дороги и автостоянки имеют наклон, чтобы обеспечить быстрый сток воды. Защитите свои асфальтовые покрытия, герметизируя трещины, как только они появляются, и заделывая выбоины или области с сильными трещинами, чтобы предотвратить проникновение воды.
ЛЕТО
Летом меньше дождей и больше солнечного света означает, что асфальтовые покрытия медленно изнашиваются из-за окисления.
Окисление вызвано воздействием УФ-излучения (солнечного света) и представляет собой процесс соединения легких масел в асфальте с образованием более тяжелых масел. Дополнительные тяжелые масла делают асфальт более хрупким и более склонным к растрескиванию и/или растрескиванию.
ОСЕНЬ
Наконец, осенью увеличивается количество осадков, и вода снова становится самой большой угрозой (как и весной).Осень также является одним из самых загруженных времен года для строительства дорожного покрытия, а дождь представляет собой самую большую угрозу для задержки завершения проекта.
Вот уже более 70 лет компания BR стремится предоставить асфальтовые покрытия высочайшего качества для нашего города Миннеаполис-Стрит. Покупатели Павла. Мы работаем для достижения этой цели, постоянно повышая наши знания о каждом аспекте асфальтовых покрытий, особенно о том, как на них повлияет смена времен года. Для получения дополнительной информации о битумных дорогах, уходе за асфальтом, асфальтовом покрытии, асфальтовых материалах или для получения сметы, пожалуйста, свяжитесь с Bituminous Roadways по телефону (651) 686-7001 или посетите наш веб-сайт.
Профессиональное воздействие при укладке асфальта — сравнение горячей и теплой асфальтобетонной смеси в полевых экспериментах | Анналы рабочих воздействий и здоровья
Аннотация
Цели
Несколько исследований продемонстрировали повышенный риск неблагоприятных последствий для здоровья, включая снижение функции легких и рак легких среди асфальтоукладчиков, что было связано с профессиональным воздействием загрязняющих веществ во время укладки асфальта. Следовательно, профессиональное воздействие на асфальтоукладчиков должно быть уменьшено.Цель этого исследования состояла в том, чтобы сравнить влияние горячей асфальтобетонной смеси (HMA) и теплой асфальтобетонной смеси (WMA) на уровни профессионального воздействия во время дорожного покрытия в полевых экспериментах. Температура асфальта при укладке асфальтобетонного покрытия обычно ниже, чем при укладке асфальтобетонного покрытия из-за различий в составе асфальта и способе его нанесения.
Методы
На 11 различных участках дороги одна полоса была уложена ВМА, а другая — ГМА в одну и ту же рабочую смену при примерно одинаковых погодных условиях.Во время укладки контролировались погодные условия и температура поверхности асфальта. Пятьдесят семь проб дыма и паров, органического и элементарного углерода, аминов и вдыхаемых, торакальных и вдыхаемых фракций твердых частиц (ТЧ) были собраны путем стационарного отбора проб. Кроме того, 30 проб дыма и паров были собраны путем индивидуального отбора проб
Результаты
По сравнению с укладкой с использованием HMA, укладка с WMA значительно ( P < 0,05; парный тест Стьюдента t -test) уменьшила среднее геометрическое ) концентрация паров асфальта в воздухе (0.04 против 0,08 частей на миллион), органический углерод (OC; 0,09 против 0,18 мг м -3 ) и вдыхаемые ТЧ (0,12 против 0,22 мг м -3 ). Кроме того, концентрация ОС в воздухе сильно коррелировала с респирабельной долей ТЧ (коэффициент корреляции Пирсона 0,83).
Выводы
Измеренные концентрации вдыхаемых ТЧ, ОС и паров асфальта в воздухе были ниже при укладке с использованием WMA, чем с HMA. Поскольку считается, что воздействие переносимых по воздуху загрязняющих веществ, образующихся во время укладки асфальта, является причиной неблагоприятных последствий для здоровья, наблюдаемых у асфальтоукладчиков, укладка тротуарной плитки с использованием WMA, а не HMA, может иметь преимущества для здоровья.
Что важного в этой бумаге?
Укладка асфальта связана с неблагоприятными последствиями для легких, что побуждает к сокращению профессиональных воздействий. В серии полевых экспериментов мы обнаружили, что укладка теплой асфальтобетонной смеси (WMA) привела к снижению уровня переносимых по воздуху вдыхаемых твердых частиц, органического углерода и паров асфальта по сравнению с укладкой горячей асфальтобетонной смеси, хотя никакого эффекта не наблюдалось в зона дыхания стяжек. Это первое исследование по измерению воздействия WMA в полевых условиях, которое демонстрирует, что этот подход может снизить профессиональное воздействие переносимых по воздуху загрязняющих веществ во время укладки асфальта.
Введение
В течение нескольких лет изучались неблагоприятные последствия для здоровья рабочих-асфальтоукладчиков, вызванные профессиональным воздействием при укладке асфальта. Некоторые исследования показали, что профессиональное воздействие загрязняющих веществ, выделяемых при укладке асфальта, может вызывать симптомы раздражения глаз и верхних дыхательных путей (Raulf-Heimsoth et al. , 2007). Кроме того, несколько исследований показали, что у асфальтоукладчиков снижается функция легких и повышается смертность из-за обструктивных заболеваний легких (Burstyn et al., 2003; Ульвестад и др. , 2007; Негаб и др. , 2015; Ульвестад и др. , 2017). Сообщалось также о повышенном риске рака легких и мочевого пузыря, а также заболеваний сердца (Boffetta et al. , 2003; Randem et al. , 2004; Burstyn et al. , 2005; Burstyn et al. , 2007; Olsson и др.
, 2010; Mundt и др. , 2018). Следовательно, существует необходимость свести к минимуму воздействие переносимых по воздуху загрязняющих веществ во время укладки дорожного покрытия.
Уровни переносимых по воздуху загрязняющих веществ, включая вдыхаемые твердые частицы (ТЧ), общее количество ТЧ, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), а также масляный туман и пары были измерены во время укладки асфальта (Burstyn et al. , 2002; Heikkila et al., 2002; Elihn и др. , 2008; Cavallari и др. , 2012; Osborn и др. , 2013; Nilsson и др. , 2018). Однако в нескольких исследованиях изучались переносимые по воздуху загрязняющие вещества, образующиеся при укладке асфальта при различных температурах.Было высказано предположение, что такие определяющие факторы, как рабочие задачи, тип асфальта, температура укладки асфальта, методы укладки и метеорологические условия, оказывают важное влияние на воздействие переносимых по воздуху загрязнителей во время укладки асфальта (Brandt and de Groot, 1999; Burstyn et al.
, 2000; Heikkila et al., 2002; Cavallari et al. , 2012). Кроме того, лабораторные эксперименты показали, что температура асфальта и летучесть битума являются важными определяющими факторами воздействия (Brandt and de Groot, 1999; Nilsson et al., 2018; Mo и др. , 2019). Поэтому было бы желательно знать, как изменяется профессиональное воздействие на асфальтоукладчиков, когда асфальт укладывается при более низких температурах на открытом воздухе.
При укладке асфальт должен быть достаточно теплым, чтобы поддерживать вязкость, обеспечивающую достаточную удобоукладываемость и получение гладкого и прочного дорожного покрытия после укладки. Температура асфальта обычно составляет от 140 до 180°C в зависимости от типа используемого асфальта. Асфальт, применяемый в этом температурном интервале, часто называют горячей асфальтобетонной смесью (HMA) (Rubio et al., 2012). И наоборот, теплая асфальтобетонная смесь (WMA) во время укладки обычно на 20–40°C холоднее.
Существует два основных метода производства WMA: вспенивание и добавка (Capitão и др. , 2012 г.). При использовании метода вспенивания вода распыляется на горячий битум до его смешивания с песчаными и каменными материалами. Этот процесс создает микропоры пара в битуме, увеличивая его объем и тем самым снижая вязкость готового асфальта. В качестве альтернативы WMA может быть получен путем смешивания битума с добавками, которые покрывают и смазывают агрегированные частицы, что позволяет укладывать дорожное покрытие при более низких температурах.Эти добавки могут быть либо органическими соединениями (например, эмульгаторами), либо другими химическими веществами (например, поверхностно-активными веществами). WMA по существу имеет тот же состав, что и HMA, но количество и тип добавок в битуме можно варьировать для оптимизации вязкости (Rubio et al. , 2012).
Проблема профессионального воздействия на асфальтоукладчиков привлекла внимание в Норвегии, и было предложено снизить температуру асфальта, чтобы ограничить это воздействие (Burstyn et al.
, 2002; Ulvestad et al., 2007). Поэтому было проведено исследование, чтобы выяснить, может ли замена HMA на WMA снизить профессиональную подверженность асфальтоукладчиков переносимым по воздуху загрязняющим веществам без негативного влияния на вязкость асфальта или долговечность дорожного покрытия, что имеет большое общественное значение как с точки зрения безопасности дорожного движения, так и с финансовой точки зрения. Что касается последнего вопроса, следует отметить, что ежегодные последующие измерения, проводимые в течение 5-летнего периода, показали, что срок службы дорог, проложенных с использованием WMA, сопоставим с показателями, проложенными с использованием HMA (Jørgensen, 2017).
Целью данного исследования было изучение и сравнение профессионального воздействия отдельных переносимых по воздуху загрязняющих веществ при укладке дорожного покрытия с использованием HMA и WMA в реальных рабочих условиях. Исследование было разработано для прямого сравнения загрязняющих веществ, образующихся при укладке асфальта двух типов на одних и тех же участках дороги (по одной полосе для каждого типа асфальта) в один и тот же день при сходных погодных условиях.
Гравий и битум, используемые в асфальте, также были максимально одинаковыми. Насколько нам известно, это первое полевое исследование, сравнивающее профессиональное воздушно-капельное воздействие, возникающее при укладке дорожного покрытия с помощью HMA и WMA на открытом воздухе.
Материалы и методы
Дизайн исследования
Одиннадцать различных участков дороги длиной около 1 км в разных местах Норвегии были выбраны для мощения Норвежским управлением дорог общего пользования для этих полевых экспериментов. Участки дорог располагались вблизи производственных площадок производителей асфальта, способных производить как WMA, так и HMA.
Одна полоса каждого участка дороги была заасфальтирована WMA, а другая – HMA.Полевые эксперименты проводились ночью, когда плотность движения была относительно низкой. Мощение с WMA было сделано в первую очередь.
В каждом эксперименте левая полоса дороги была уложена с помощью WMA примерно в течение 3 часов, после чего асфальтоукладчики возвращались в исходную точку, а правая полоса дороги была уложена с помощью HMA, что теоретически составило в общей сложности 22 серии измерений. Эта схема эксперимента была выбрана для обеспечения максимально возможного сходства условий при укладке асфальтобетонного покрытия и асфальтобетонного покрытия на каждом участке дороги.Во время укладки дорожного движения было разрешено движение транспорта.
Укладка не начиналась, если скорость ветра превышала 4 м с −1 или во время сильного дождя. Кроме того, проводившиеся полевые эксперименты прерывались, если средняя скорость ветра превышала 4 м с −1 или начинались сильные дожди. Наблюдения из натурных экспериментов исключались, если среднеарифметическая (AM) скорость ветра при укладке с ВМА отличалась от таковой при укладке с ГМА на 1 м с -1 и более. На этом основании были исключены наблюдения из одного полевого опыта; разность скоростей ветра в этом случае составила 7 м с −1 .
Стратегия выборки
К асфальтоукладочным машинам была присоединена регулируемая установка для отбора проб, позволяющая установить три стационарных пробоотборника на одной высоте (180–200 см над асфальтом) и в одном и том же месте в зоне дыхания асфальтоукладчиков. В каждом полевом эксперименте для WMA и HMA использовалась одна и та же асфальтоукладочная машина. Пробы дыма, паров, органического углерода (ОС), элементарного углерода (ЭУ), аминов и вдыхаемых, грудных и вдыхаемых фракций ТЧ были собраны во время укладки дорожного покрытия.Измерения ПАУ не проводились, поскольку предыдущее норвежское исследование с использованием аналогичного HMA выявило только низкие уровни ПАУ во время укладки дорожного покрытия (Burstyn et al. , 2002). Температура поверхности асфальта измерялась примерно в 0,5 м от места укладки асфальта каждые 10 минут во время укладки. Образцы дыма и паров также были собраны путем личного отбора проб у двух рабочих, работавших рядом с асфальтоукладчиком во время каждой серии измерений.
Скорость и направление ветра, а также температура окружающего воздуха постоянно отслеживались и регистрировались во время укладки.Эти метеорологические данные были собраны с противоположной стороны сиденья водителя и на крыше асфальтоукладчика, чтобы свести к минимуму помехи измерениям. Ориентация асфальтоукладчика использовалась в качестве ориентира при определении направления ветра.
Методы отбора проб
Асфальтовые пары и пары, образующиеся при укладке дорожного покрытия, были собраны с помощью комбинированного пробоотборника пыли и пара, состоящего из 37-миллиметровой кассеты для сбора пыли (Millipore, Массачусетс, США), оснащенной 2.Тефлоновый фильтр Pall Zefluor с размером пор 0 мкм (Pall Industries, Нью-Йорк, США), соединенный последовательно с адсорбционной трубкой с активированным углем (номер по каталогу SKC 226-09) (SKC, Дорсет, Великобритания). Пробоотборник работал при расходе воздуха 2 л/мин 90 103 -1 90 104 с использованием насоса для отбора проб воздуха SKC AirChek 224-PCXR8 (SKC, Дорсет, Великобритания).
Шесть из 57 проб, отобранных с помощью установки для отбора проб, были исключены из-за отказа насоса.
Пятьдесят семь проб ТЧ во вдыхаемой, торакальной и вдыхаемой аэрозольных фракциях были собраны одновременно трехступенчатыми импакторами RespiCon (Helmut Hund GmbH, Wetzlar, Germany), оснащенными тефлоновыми фильтрами Pall Zefluor с размером пор 2.0 мкм (Pall Industries, Нью-Йорк, США). Пробоотборник RespiCon работал при расходе воздуха 3,11 л/мин 90 103 -1 90 104 с использованием насоса для отбора проб воздуха SKC AirChek 224-PCXR8.
Пятьдесят семь образцов OC и EC были собраны с помощью 25-мм кассет для сбора пыли Millipore (Millipore, Massachusetts, USA), оснащенных 25-мм кварцевыми фильтрами Whatman Q-MA (VWR, Radnor, Pennsylvania, USA) и фильтром из нержавеющей стали. поддержка (JS Holdings, Стивенидж, Великобритания). Пробоотборник работал при расходе воздуха 2 л/мин 90 103 -1 90 104 с насосом для отбора проб воздуха PS103 собственного производства (NIOH, Осло, Норвегия).
Пятьдесят семь образцов аминов были собраны с помощью адсорбционных трубок XAD-2, пропитанных 1-нафтилизотиоцианатом (номер по каталогу SKC 226-30-18) (SKC, Дорсет, Великобритания). Амины собирали с помощью насоса для отбора проб воздуха PS103 собственного производства, оснащенного адаптером для низкого расхода (номер по каталогу SKC 224-26-01) (SKC, Дорсет, Великобритания), работающего при расходе воздуха 0,1 л/мин. .
Скорость потока проб воздуха измерялась до и после каждого отбора проб с помощью расходомера DryCal DC-Lite (Bios International Corp., Нью-Йорк, США).
Погодные условия определялись с помощью метеостанции MetPak II (Gill Instruments, New Milton, UK), которая регистрировала скорость ветра (0–60 мс −1 , с разрешением 0,01 мс −1 ), скорость ветра направление (0–360°, разрешение 1°) и температуру воздуха (–50–100°C, разрешение 0,1°C). По данным производителя точность измерения скорости ветра, направления ветра и температуры воздуха составляет ±2%, ±3° при 12 м с -1 скорости ветра и ±0.
1°С соответственно.
Температура поверхности асфальта измерялась вручную с помощью инфракрасного термометра Fluke 561 (Fluke Calibration, Вашингтон, США), который имеет точность ±1°C.
Анализы
Концентрации паров асфальта и ТЧ определяли гравиметрически после кондиционирования фильтров в течение 48 часов в помещении для взвешивания с контролируемым климатом (20 ± 1 °C и относительная влажность 40 ± 2%) путем взвешивания фильтров до и после отбора проб с использованием Микровесы Sartorius MC 5 (Sartorius AG, Геттинген, Германия).Концентрационный предел обнаружения в воздухе (cLOD) для гравиметрического измерения паров асфальта составлял 0,41 мг м 90 103 -3 90 104 . Для образцов ТЧ, собранных с помощью трехступенчатых импакторов RespiCon, LOD для грудной и вдыхаемой фракций был основан на объединенных массах двух или трех стадий соответственно. Следовательно, LOD для этих фракций были выше, чем для респирабельной фракции, для которой LOD основывался только на одной стадии.
Гравиметрический предел обнаружения твердых частиц, собранных с помощью импакторов RespiCon, определяли путем взвешивания набора из шести фильтров, установленных в разных пробоотборниках, которые транспортировались (в полевых условиях) и хранились таким же образом, как и фильтры, используемые для отбора проб.Во время полевых экспериментов в импакторах RespiCon использовались две разные партии тефлоновых фильтров. Две партии фильтров дали разные LOD, потому что разница в весе второй партии превышала разницу в весе первой. Вторая партия фильтров также была более хрупкой и, следовательно, более серьезно пострадала в процессе монтажа и демонтажа держателей фильтров в импакторе RespiCon. Таким образом, cLOD для гравиметрического определения уровней ТЧ составили 0,033/0,14, 0,048/0.19, и 0,058/0,24 мг/м -3 для респирабельной, торакальной и вдыхаемой фракций соответственно при использовании пакетов фильтров 1 и 2 соответственно. Из-за высоких значений cLOD, достигнутых со второй партией фильтров (которые использовались в пяти полевых экспериментах), содержание ТЧ в большинстве из 30 образцов вдыхаемых фракций, полученных с использованием этих фильтров, было ниже cLOD.
Эти результаты не были включены в статистический анализ.
После взвешивания каждый фильтр, используемый для сбора паров асфальта, переносили в пробирку для проб емкостью 4 мл и экстрагировали 3.0 мл сероуглерода (CS 2 ). Полученный раствор анализировали с помощью газового хроматографа (ГХ) Agilent 6890 (Agilent, Санта-Клара, Калифорния, США), оснащенного колонкой Agilent HP-5 GC (30 м × 0,32 мм × 1,00 мкм) и пламенно-ионизационным детектором (ГХ). -ФИД). Пары асфальта экстрагировали из угольных трубок с помощью 3,0 мл CS 2 и затем анализировали с помощью ГХ-ПИД. LOD каждого компонента составлял 0,00005 частей на миллион при количественном определении относительно н -додекана (C 12 H 26 ).
OC и EC определяли с помощью термооптического прибора (Sunset Laboratory Inc., Тигард, штат Орегон, США) в соответствии с методом NIOSH 5040. cLOD, основанные на времени отбора проб 180 минут при 2 л мин −1 , составляли 0,0011 мг м -3 для ЕС и 0,011 мг м -3 для ОС, определенные с использованием н -гексакозана (C 26 H 54 ) в качестве эталонного соединения.
Амины экстрагировали 1,5 мл ацетонитрила и затем анализировали с использованием прибора Waters CapLC с фотодиодным матричным (PDA) ультрафиолетовым (УФ) детектором, работающим при 254 и 280 нм (Waters, Милфорд, Массачусетс, США).Прибор CapLC-PDA использовали с колонкой 200 × 1,0 мм Grom-sil 80 ODS-7 pH LC с частицами 4 мкм (Grace, Worms, Германия), объемом ввода 1 мкл и изократной подвижной фазой, состоящей из ацетонитрила. и вода (50:50, об./об.). Экстракты образцов определяли количественно относительно известных количеств летучих аминов. Калибровочные стандарты были согласованы с матрицей путем добавления 1,5 мл раствора калибровочного стандарта к адсорбенту из пустой пробирки для адсорбента. LOD летучих аминов метиламина, этиламина, n -пропиламина, n -бутиламина, диметиламина, диэтиламина, ди- n -пропиламина, этилендиамина и 1,3-диаминопропана были равны 0.002, 0,002, 0,002, 0,002, 0,004, 0,003, 0,002, 0,003 и 0,001 м.д. соответственно.
Статистика
Данные о воздействии, которые были распределены ненормально в соответствии с критерием Шапиро-Уилка (альфа установлена на 0,05), перед анализом были нормализованы с помощью преобразования ln.
Среднее геометрическое (GM), геометрическое стандартное отклонение (GSD), минимум и максимум использовались для описания ненормально распределенных данных. Для нормально распределенных данных использовали среднее арифметическое (AM), минимум и максимум.При оценке данных с помощью критерия Граббса выбросов не выявлено. В одном полевом эксперименте укладку с помощью HMA нельзя было выполнить в тот же день, что и с WMA, из-за сильного дождя. В этом эксперименте в качестве эталона использовались данные для другого участка дороги, уложенного накануне в том же месте и с использованием HMA от того же поставщика.
Поскольку план исследования был предназначен для получения парных измерений воздействия во время укладки с использованием WMA и HMA, были проведены двусторонние парные тесты Стьюдента t на преобразованных данных ln для оценки значимости наблюдаемых различий в концентрациях в воздухе. загрязнений при укладке покрытий WMA и HMA.Различия считали статистически значимыми, если P < 0,05.
Концентрации ниже LOD были заменены LOD/√2. Дисперсия между позициями выборки и внутри них была рассчитана с использованием анализа компонентов дисперсии в SPSS.
Коэффициент корреляции Пирсона был рассчитан для измерения силы наблюдаемых ассоциаций. Регрессионный анализ методом наименьших квадратов был выполнен для оценки связи между концентрациями загрязняющих веществ в воздухе, измеренными во время укладки с использованием HMA и WMA.
Линейная смешанная модель была создана для оценки различий в концентрациях загрязняющих веществ в воздухе с независимыми корректировками температуры воздуха, скорости ветра, направления ветра и концентрации EC в воздухе. В смешанной модели преобразованные в ln отдельные измерения были установлены как зависимые переменные, а позиции выборки — как случайный отрезок. Тип асфальта, температура воздуха, скорость ветра, направление ветра и концентрация ЕС моделировались как фиксированные эффекты. Включение случайного пересечения привело к сложной структуре дисперсии симметрии.
Зависимая переменная = βo + βf + βr + ei
- —
Зависимые переменные: ОС, пары асфальта, вдыхаемые ТЧ, грудные ТЧ, вдыхаемые ТЧ. При анализе зависимые переменные были логарифмически преобразованы из-за их асимметричного распределения.
- —
βo: Intercept, константа, одинаковая для всех участников.
- —
β f : Фиксированная переменная; тип асфальта, температура воздуха, скорость ветра, направление ветра, ЭК. Они были протестированы по отдельности и в комбинации.
- —
β r : Случайные величины; место отбора проб на буровой. Предполагается нормальное распределение с нулевым средним значением и дисперсией ∙ (межпозиционная дисперсия).
- —
ei: Остаточная ошибка. Предполагается нормальное распределение с нулевым средним значением и дисперсией ∙ (внутрипозиционная дисперсия).
βr не зависит от ei
Статистический анализ был выполнен с использованием IBM SPSS (25.
0) (SPSS Inc., Иллинойс, США) и программного обеспечения Real Statistics Resource Pack (выпуск 5.4) (© 2013–2018, Чарльз Зайонц) для Microsoft Excel (2013) (Microsoft, Вашингтон, США).
Результаты
Метеорологические данные и измерения температуры асфальта
Метеорологические условия и температуры асфальтового покрытия, наблюдаемые во время укладки, приведены в таблице 1. Температура окружающего воздуха в первой половине дня колебалась от 14,2 до 20,0°C. Утренняя температура воздуха при укладке с помощью WMA была выше, чем при укладке с помощью HMA, как и ожидалось, учитывая экспериментальную установку: укладка с помощью HMA выполнялась ночью позже, чем укладка с помощью WMA.Скорость ветра в AM варьировала от 0,86 до 1,05 м с −1 и была одинакова между HMA и WMA. Направление ветра варьировалось от 136° до 185° относительно ориентации асфальтоукладчика.
Метеорологические данные и температуры асфальта, измеренные во время полевых экспериментов, включающих укладку горячих асфальтобетонных смесей (HMA) и теплых асфальтобетонных смесей (WMA).
| Тип асфальта . | N и . | Температура асфальта (°C) . | Скорость ветра (мс −1 ) . | Направление ветра (°) . | Температура воздуха (°C) . | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| . | . | АМ б . | Мин.–макс. . | утра . | Мин.–макс. . | утра . | утра . | Мин.–макс. . | ||
| WMA | 10 | 126 | 112-135 | 0. 96 | 0.55-1.73 | 163 | 18.8 | 15.6-24.9 | ||
| HMA | 9 | 155 | 146-164 | 0.94 | 0.94 | 0.61-1.50 | 150 | 16.7 | 16.7 | 12.1-20.4 |
| WMA (добавка) | 5 | 128128 | 115-135 | 1.05 | 0.55-1.73 | 0.55-1.73 | 140 | 20.0 | 15.6-24.9 | 5 | 5 | 155 | 146-161 | 146-161 | 0.98 | 0.61-1.21 | 136 | 18.6 | 17.1-20.4 | WMA (пена) | 5 | 124 | 112-129 | 0,86 | 0.58-1.99 | 185 | 16.11.5 | 16.1-19.5 |
| HMA D | 4 | 156 | 150–164 | 0.88 | 0,64–1,50 | 168 | 14,2 | 12,1–19,1 | ||
3 Тип асфальта
. | N и . | Температура асфальта (°C) . | Скорость ветра (мс −1 ) . | Направление ветра (°) . | Температура воздуха (°C) . | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| . | . | АМ б . | Мин.–макс. . | утра . | Мин.–макс. . | утра . | утра . | Мин.–макс. . | ||
| WMA | 10 | 126 | 126 | 112-135 | 0,96 | 0.55-1.73 | 163 | 18.8 | 15.6-24.9 | |
| HMA | 9 | 155 9 | 146-164 | 0.94 | 0.61-1.50 | 0,61-1.50 | 150 | 16.7 | 12. 1-20.4 | |
| WMA (добавка) | 5 | 128 | 115-135 | 1.05 | 0.05 | 0.55-1.73 | 140 | 20.0 | 15.6-24.9 | |
| C | 5 | 5 | 155 | 146-161 | 0.98 | 0.61-1.21 | 136 | 18.6 | 17.6 | 17.1-20.4 |
| WMA (пена) | 5 | 124 | 112-129 | 0.86 | 0.58-1.99 | 185 | 17,5 | 16.1-19.5 | ||
| 4 | 4 | 156 9 | 150-164 | 0.88 | 0.64-1.50 | 168 | 14.2 | 12.1-19,1 |
Метеорологические данные и температуры асфальта, измеренные во время полевых экспериментов, включающих укладку горячих асфальтобетонных смесей (HMA) и теплых асфальтобетонных смесей (WMA).
Тип асфальта
. | N и . | Температура асфальта (°C) . | Скорость ветра (мс −1 ) . | Направление ветра (°) . | Температура воздуха (°C) . | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| . | . | АМ б . | Мин.–макс. . | утра . | Мин.–макс. . | утра . | утра . | Мин.–макс. . | |
| WMA | 10 | 126 | 112–135 | 0,96 | 0.55-1.73 | 163 | 18.8 | 18.8 | 15.6-24.9 |
| 9 | 155 | 146-164 | 146-164 | 0.94 | 0.61-1.50 | 150 | 16.7 | 12. 1-20,4 | 12.1-20,4 |
| WMA (добавка) | 5 | 128 | 115-135 | 115-135 | 0.55-1.73 | 140 | 20,0 | 15.6-24.9 | |
| HMA C | 5 | 155 | 146–161 | 0.98 | 0.61-1.21 | 136 | 18.6 | 17.6 | 17.1-20.4 |
| WMA (пена) | 5 | 124 | 112-129 | 0.86 | 0.58-1.99 | 185 | 17,5 | 16.1-19.5 | |
| 4 | 156 9 | 150-164 | 0,88 | 0.64-1.50 | 168 | 14.2 | 12.1-1-19,1 | ||
| Тип асфальта . | N и . | Температура асфальта (°C) . | Скорость ветра (мс −1 )
. | Направление ветра (°) . | Температура воздуха (°C) . | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| . | . | АМ б . | Мин.–макс. . | утра . | Мин.–макс. . | утра . | утра . | Мин.–макс. . | |
| WMA | 10 | 126 | 112-135 | 0.96 | 0.55-1.73 | 163 | 18.8 | 15.6-24.9 | |
| HMA | 9 | 155 | 146–164 | 0,94 | 0,61–1,50 | 150 | 16.7 | 12.1-20.4 | |
| 5 | 128 | 115-135 | 115-135 | 0.05 | 0.55-1.73 | 140 | 20,0 | 15.6-24.9 | |
| HMA C | 5 | 155 | 146-161 | 0. 98 | 0.61-1.21 | 136 | 18.6 | 17.1-20.4 | 17.1-20,4 | WMA (Пена) | 5 | 124 | 112- 129 | 0.86 | 0.58-1.39 | 185 | 175 | 17.5 | 16.1-19.5 |
| 9 | 4 | 156 | 150-164 | 0.88 | 0.64-1.50 | 168 | 14.2 | 12,1–19,1 | |
Температура АМ свежеуложенных асфальтобетонных покрытий представлена в табл. 1. Температуры асфальтобетонных покрытий при укладке ГМА и ВМА варьировались в пределах 146–161°С и 112–135°С , соответственно.Средняя разница в температуре поверхности асфальта между HMA и WMA в полевых экспериментах составила 30°C.
Стационарный отбор проб
Концентрация паров асфальта GM была значительно ниже при укладке с использованием WMA (GM 0,04 ppm, GSD 5,57), чем с HMA (GM 0,08 ppm, GSD 4,03), согласно парному тесту t с использованием данных, преобразованных в ln (таблица 2).
). Кроме того, дисперсия в точках отбора проб (одна и та же позиция на установке для отбора проб в разных экспериментах) была больше, чем между позициями выборки (между позициями на установке в одном и том же эксперименте).Только девять измерений паров асфальта превышали LOD, поэтому результаты паров асфальта не приводятся в таблице.
Концентрации загрязняющих веществ в воздухе, определенные стационарным отбором проб при укладке горячих асфальтобетонных смесей (HMA) и теплых асфальтобетонных смесей (WMA).
| . | ХМА . | ВМА . | P -значение (95 % ДИ d ) . | GSD для различия между HMA и WMA . | Компонент дисперсии в позициях выборки . | Компонент отклонения между позициями выборки . | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| . | N и . | ГМ б . | GSD c . | Мин.–макс. . | Н . | ГМ . | ГСД . | Мин.–макс. . | . | . | . | . | ||
| Органический углерод (Mg M -3 ) | 30 | 0,18 | 230 | 0.06-1.27 | 30129 | 30 | 0,09 | 2.32 | 0,01-0.32 | <0.01 (0,47-0,94) | 1.86 | 0.44 | 0.39 | 0.39 |
| 27 | 0,08 | 4.03 | 0.004-044 | 27 | 0,04 | 5.57 | 0,001. -0.52 | 0.02 (0.12-1.26) | 4.20 | 1.60 | 1.60 | 0.89 | 0.89 | |
| Детская доля PM E (MG M -3 ) | 15 | 0. 22 | 2.43 | 0.05-1.12 | 0.05-1.12 | 15 | 0.12 | 2.83 | <0,03 F -0.36 | -0.36 | 0,04 (0,04-1.28) | 3.06 | 1.03 | 0,08 |
| Грудная доля PM ( MG M -3 ) | 15 | 0.24 | 0.24 | 0.026 | 0,05-1,06 | 15 | 0,17 | 2,04 | 0,06-0.37 | 0,16 (-0.16-0,88 | 2,56 | 0.71 | 0.03 | 0.03 |
| Ингалятивная доля PM (MG M -3 ) | 15 | 0,27 | 2.27 | 0.07- 1.21 | 15 | 0.23 | 1,89 | 0,06-0,44 | 0,4 (−0,27–0,65) | 2,31 | 0,45 | 0,12 | ||
| . | ХМА . | ВМА . | P -значение (95 % ДИ d )
. | GSD для различия между HMA и WMA . | Компонент дисперсии в позициях выборки . | Компонент отклонения между позициями выборки . | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| . | N и . | ГМ б . | GSD c . | Мин.–макс. . | Н . | ГМ . | ГСД . | Мин.–макс. . | . | . | . | . | ||
| Органический углерод (Mg M -3 ) | 30 | 0,18 | 230 | 0.06-1.27 | 30129 | 30 | 0,09 | 2.32 | 0,01-0.32 | <0.01 (0,47-0,94) | 1.86 | 0.44 | 0.39 | 0.39 |
| 27 | 0,08 | 4. 03 | 0.004-044 | 27 | 0,04 | 5.57 | 0,001. -0.52 | 0.02 (0.12-1.26) | 4.20 | 1.60 | 1.60 | 0.89 | 0.89 | |
| Детская доля PM E (MG M -3 ) | 15 | 0.22 | 2.43 | 0.05-1.12 | 0.05-1.12 | 15 | 0.12 | 2.83 | <0,03 F -0.36 | -0.36 | 0,04 (0,04-1.28) | 3.06 | 1.03 | 0,08 |
| Грудная доля PM ( MG M -3 ) | 15 | 0.24 | 0.24 | 0.026 | 0,05-1,06 | 15 | 0,17 | 2,04 | 0,06-0.37 | 0,16 (-0.16-0,88 | 2,56 | 0.71 | 0.03 | 0.03 |
| Ингалятивная доля PM (MG M -3 ) | 15 | 0,27 | 2.27 | 0.07- 1.21 | 15 | 0. 23 | 1,89 | 0,06-0,44 | 0,4 (-0,27–0,65) | 2,31 | 0,45 | 0,12 | ||
| . | ХМА . | ВМА . | P -значение (95 % ДИ d ) . | GSD для различия между HMA и WMA . | Компонент дисперсии в позициях выборки . | Компонент отклонения между позициями выборки . | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| . | N и . | ГМ б . | GSD c . | Мин.–макс. . | Н . | ГМ . | ГСД . | Мин.–макс. . | . | . | . | . | |||
| Органический углерод (мг·м −3 ) | 30 | 0.18 | 2.30 | 0.06-1.27 | 0.06-1.27 | 30 | 0,09 | 2.32 | 0,01-0129 | 0,01-029 | <0,01 (0,47-0,94) | 1.86 | 0.44 | 0.39 | |
| асфальтовые пары (PPM) | 27 | 0.08 | 0,08 | 4,03 | 0.004-044 | 27 | 0.04 | 5.04 | 0.57 | 0.001-0.52 | 0,02 (0.12-1.26) | 4.20 | 1.60 | 0.89 | |
| Дыхая фракция PM E (MG M -3 ) | 15 | 0.22 | 2.43 | 0.05-1.12 | 15 | 15 | 0.12 | 2.83 | <0,03 F -0.36 | 0.04 (0,04-1.28) | 3.06 | 1.03 | 1.03 | 0,08 | 0,08 |
| Грудная доля PM (MG M -3 ) | 15 | 0. 24 | 2.26 | 0.05- 1.06 | 15 | 0.17 | 0,17 | 0,04 | 0,06-029 | 0,16 (-0.16-0,88 | 2.56 | 0,71 | 0,03 | ||
| Ингалятивная доля PM (MG M -3 ) | 15 | 0.27 | 0.27 | 2.27 | 0.07-121 | 15 | 0,23 | 1.89 | 0,06-044 9 | 0,4 (-0.27-0,65) | 2.31 | 0,45 | 0.12 | ||
| . | ХМА . | ВМА . | P -значение (95 % ДИ d ) . | GSD для различия между HMA и WMA . | Компонент дисперсии в позициях выборки . | Компонент отклонения между позициями выборки . | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| . | N и . | ГМ б . | GSD c . | Мин.–макс. . | Н . | ГМ . | ГСД . | Мин.–макс. . | . | . | . | . | |||
| Органический углерод (мг·м −3 ) | 30 | 0.18 | 2.30 | 0.06-1.27 | 0.06-1.27 | 30 | 0,09 | 2.32 | 0,01-0129 | 0,01-029 | <0,01 (0,47-0,94) | 1.86 | 0.44 | 0.39 | |
| асфальтовые пары (PPM) | 27 | 0.08 | 0,08 | 4,03 | 0.004-044 | 27 | 0.04 | 5.04 | 0.57 | 0.001-0.52 | 0,02 (0.12-1.26) | 4.20 | 1.60 | 0.89 | |
| Дыхая фракция PM E (MG M -3 ) | 15 | 0. 22 | 2.43 | 0.05-1.12 | 15 | 15 | 0.12 | 2.83 | <0,03 F -0.36 | 0.04 (0,04-1.28) | 3.06 | 1.03 | 1.03 | 0,08 | 0,08 |
| Грудная доля PM (MG M -3 ) | 15 | 0.24 | 2.26 | 0.05- 1.06 | 15 | 0.17 | 0,17 | 0,04 | 0,06-029 | 0,16 (-0.16-0,88 | 2.56 | 0,71 | 0,03 | ||
| Ингалятивная доля PM (MG M -3 ) | 15 | 0.27 | 0.27 | 2.27 | 0.07-121 | 15 | 0,23 | 1.89 | 0,06-044 9 | 0,4 (-0.27-0,65) | 2.31 | 0,45 | 0.12 | ||
GM измеренных вдыхаемых концентраций PM при укладке дорожного покрытия WMA (GM 0.12 мг м -3 , GSD 2,83) было значительно ниже, чем при укладке с HMA (GM 0,22 мг м -3 , GSD 2,43).
Кроме того, концентрации GM в грудной клетке и вдыхаемых ТЧ были незначительно ниже при укладке дорожного покрытия с использованием WMA, чем с использованием HMA (таблица 2). Как и в случае с концентрациями паров асфальта, дисперсия концентраций ТЧ в точках отбора проб превышала разницу между точками отбора проб.
Этиламин был обнаружен только в 12 из 57 проб воздуха. Эти 12 образцов взяты из четырех полевых экспериментов.Концентрация этиламина в этих 12 образцах варьировалась от 0,003 до 0,017 частей на миллион. Метиламин был обнаружен в 12 образцах из трех экспериментов в концентрациях 0,003-0,004 p.m.
Концентрация GM OC в воздухе была статистически значимо ниже при укладке дорожного покрытия с использованием WMA (0,087 мг м -3 ), чем с использованием HMA (0,176 мг м -3 ) (таблица 2). Различия в концентрациях ОС в точках отбора проб были такими же, как и между точками отбора проб. Концентрации GM EC в воздухе были равны 0.0,002 мг·м −3 (GSD 1,52, мин–макс; 0,001–0,003 мг·м –3 ) при укладке с ГМА и 0,003 мг·м –3 (GSD 1,37, мин–макс; 0,002–0,004 мг·м −3 ) при укладке с помощью WMA.
Коэффициент корреляции Пирсона был рассчитан для оценки корреляций между OC и EC (0,31; 95% доверительный интервал (ДИ) 0,05–0,53), парами асфальта и вдыхаемыми ТЧ (0,40; 95% ДИ 0,15–0,60), а также OC и вдыхаемыми ТЧ (0,83; 95% ДИ 0,65–0,92). Графики рассеяния, показывающие линии регрессии взаимосвязей между этими переменными, представлены на рис.1.
Рисунок 1.
Связь между органическим углеродом (ОС) и элементарным углеродом (ЭУ), ОС и парами асфальта, а также ОС и вдыхаемой фракцией твердых частиц (ТЧ). В каждом случае показаны линия регрессии, уравнение регрессии и объясненная дисперсия ( R 2 ).
Рисунок 1.
Связь между органическим углеродом (ОС) и элементарным углеродом (ЭУ), ОС и парами асфальта, а также ОС и вдыхаемой фракцией твердых частиц (ТЧ).В каждом случае показаны линия регрессии, уравнение регрессии и объясненная дисперсия ( R 2 ).
Линейная смешанная модель
Влияние температуры воздуха, скорости ветра, направления ветра и концентрации EC в воздухе на концентрации загрязняющих веществ в воздухе во время укладки с использованием WMA или HMA показано в файле Supplementart 1.
Поправка на температуру воздуха оказала значительное влияние на линейную смешанную модель, поэтому температура воздуха использовалась для корректировки различий в средних концентрациях в воздухе OC, паров асфальта и PM (после преобразования ln), измеренных во время укладки с использованием HMA и WMA (таблица 3 и дополнительный материал).После поправки на температуру воздуха измеренные концентрации в воздухе были значительно ниже при укладке покрытия WMA для всех трех загрязняющих веществ. Оценки, основанные на линейной смешанной модели, показали, что отношение концентраций воздуха, измеренных при укладке HMA, к концентрациям при укладке WMA составило 2,77 для ОС, 2,27 для паров асфальта и 3,09 для вдыхаемых ТЧ соответственно. Таким образом, оказывается, что концентрация этих загрязняющих веществ в воздухе была примерно в три раза выше при укладке с использованием HMA, чем с использованием WMA, после поправки на температуру окружающего воздуха.
Линейная смешанная модель оценочной разницы (оценка) между средней концентрацией в воздухе при укладке теплой асфальтобетонной смеси (WMA) и горячей асфальтобетонной смеси (HMA) (WMA была установлена в качестве эталона) после поправки на окружающий воздух температура.
| . | Загрязнитель . | Оценка . | P -значение . | 95% ДИ . | Оценка параметров ковариации (95% ДИ) . | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Все WMA | Органический углерод (MG M -3 ) | 1.02 | <0,01 | <0.01 | 0.67-1.39 | 0,39 (0.21-029) |
| Все WMA | Асфальт-пары (PPM) | 0.82 | 0.02 | 0.02 | 0,14-1.49 | 1.14 (0.53-2.46) |
| Все WMA | ВАС | Дыхая доля PM A (MG M -3 ) | 1.13 | <0.01 | 0.47-1.79 | 0,65 (0.31-1.34) |
| Все WMA | Грудная доля PM (MG M -3 ) | 0.89 | <0,01 | 0,34-1,45 | 0,49 (0. 30-8.81) | |
| Все WMA | Ингалятивная доля PM (MG M -3 ) | 0.68 | <0.01 | 0.21-1.14 | 0,35 (0,21-0,57) | |
| Добавка WMA | Органический углерод (мг·м −3 ) | 0.83 | <0.01 | 0.39-1.27 | 0.39-1.27 | 0.29 (0.13-024) |
| Аддитив WMA | асфальт Pavor (PPM) | 0.10 | 0.38 | -0.15-35 | 0,05 (0,02-0.11 ) | |
| Пена WMA | Органический углерод (MG M -3 ) | 0.32 | 0,02 | 0,06-057 | 0,05 (0,02-0,12) | |
| Пена WMA | асфальтовый пар (P .м.) | 0,08 | 0,85 | −0,87–1,04 | 0,84 (0,32–2,22) | Загрязнитель . | Оценка . | P -значение
. | 95% ДИ . | Оценка параметров ковариации (95% ДИ) . |
| Все WMA | Органический углерод (мг·м −3 ) | 1.02 | <0.01 | 0.67-1.37 | 0,39 (0.21-024 0,39 (0.21-024) | |
| Все WMA | Asphalt Pavor (PPM) | 0.82 | 0,02 | 0,14-1,49 | 1.14 (0.53-2,46) | |
| Все WMA | Дыхая фракция PM A (MG M -3 (MG M -3 ) | 1.13 | <0,01 | 0,47-1.79 | 0,65 (0.31-1.34) | |
| Все WMA | Грудная фракция ТЧ (мг м -3 ) | 0.89 | <0.01 | 0.34-1.45 | 0.49 (0.30-8.81) | |
| Все WMA | Ингалятивная доля PM (MG M -3 ) | 0,68 | <0.01 | 0.21-1.14 | 0.35 (0.21-0124 0,35 (0.21-0.57) | |
| Добавка WMA | Органический углерод (MG M -3 ) | 0. 83 | <0,01 | 0.39-1.27 | 0,29 (0.13-0,64) | |
| Добавка WMA | Пары битума (стр.PM) | 0.10 | 0.10 | 0.38 | -0.15-35 | -015-350,05 (0,02-011) |
| Пена WMA | Органический углерод | (MG M -3 ) | 0.32 | 0,02 | 0,06- 0.57 | 0,05 (0,02-0.12) |
| Пена WMA | асфальтовый пар (PPM) | 0,08 | 0,85 | -0,87-1.04 | -0124 0.84 (0.32-2.22)
Линейная смешанная модель оценочной разницы (оценка) между средней концентрацией взвешенных частиц в воздухе во время укладки теплой асфальтобетонной смеси (WMA) и горячей асфальтобетонной смеси (HMA) (WMA была выбрана в качестве эталона) после поправки на температуру окружающего воздуха.
| . | Загрязнитель . | Оценка
. | P -значение . | 95% ДИ . | Оценка параметров ковариации (95% ДИ) . | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Все WMA | Органический углерод (MG M -3 ) | 1.02 | <0,01 | 0,67-1,37 | 0,39 (0.21-0.71) | |
| Все WMA | Asphalt Pavor (PPM) | 0.82 | 0,02 | 0,14-1.029 | 1.14 (0.53-2.46) | |
| Все WMA | Дыхая доля PM A (MG M -3 ) | 1.13 | <0,01 | <0.01 | 0.47-1.79 | 0,65 (0.31-1.34) |
| Все WMA | Грудная доля PM (MG M -3 ) | 0,89 | <0.01 | 0.34-1.45 | 0.34-1.45 | 0,49 (0.30-8.81) |
| Все WMA | Ингалятивная доля PM (MG M -3 ) | 0. 68 | <0,01 | 0,21-1.14 | 0,35 0.21-0.57) | |
| Добавка WMA | Органический углерод | (MG M -3 ) | 0.83 | <0,01 | 0.39-1.27 | 0,29 (0.13-0,64) | Добавка WMA | Пары асфальта (стр.PM) | 0.10 | 0.10 | 0.38 | -0.15-35 | -015-350,05 (0,02-011) |
| Пена WMA | Органический углерод | (MG M -3 ) | 0.32 | 0,02 | 0,06- 0.57 | 0.05 (0,02-0.12) |
| Пена WMA | асфальтовый пар (PPM) | 0,08 | 0.08 | -0,87-1.04 | -0124 0.84 (0.32-2.22)
| . | Загрязнитель . | Оценка . | P -значение . | 95% ДИ . | Оценка параметров ковариации (95% ДИ)
. | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Все WMA | Органический углерод (MG M -3 ) | 1.02 | <0,01 | <0.01 | 0.67-1.39 | 0,39 (0.21-029) |
| Все WMA | Асфальт-пары (п.PM) | 0.82 | 0.02 | 0.02 | 0,14-1.49 | 1.14 (0.53-2.46) |
| Все WMA | Дыхая фракция PM A (MG M -3 ) | 1.13 | 0.01 | 0.047-1.79 | 0.47-1.79 | 0,65 (0.31-1.34) |
| Грудная доля PM (MG M -3 ) | 0,89 | <0,01 | 0.34-1.49 | 0.49 ( 0,30–8,81) | ||
| Все WMA | Вдыхаемая фракция ТЧ (мг·м −3 ) | 0.68 | <0.01 | 0.21-1.14 | 0,35 (0.21-0124 0,35 (0.21-0124) | |
| Добавка WMA | Органический углерод | (MG M -3 ) | 0. 83 | <0,01 | 0.39-1.27 | 0,29 (0.13-0.64) |
| Additive WMA | асфальтовый пар (PPM) | 0.10 | 0.38 | -0.15-35 | 0,05 (0,02-011) | |
| Органический углерод мг м −3 ) | 0.32 | 0.02 | 0.02 | 0,06-029 | 0.06-0.057 | 0,05 (0,02-012) |
| Пена WMA | Асфальтовый пар (PPM) | 0,08 | 0,85 | -0,87-1.04 | -024 0,84 (0.32-2,22)
При рассмотрении результатов отдельно для добавки и пены WMA концентрации ОС в воздухе, определенные для двух методов WMA, были значительно ниже, чем при использовании HMA. Однако концентрации паров асфальта в воздухе существенно не отличались от таковых для ГМА (табл. 3).
Личный отбор проб
Персональным отбором проб было отобрано 30 проб паров и паров асфальта.
В то время как концентрация паров асфальта GM была ниже для WMA, чем для HMA (0,06 против 0,07 частей на миллион), разница не была статистически значимой (таблица 4). Поправка на скорость ветра и температуру воздуха ничего не изменила. Измеренные концентрации паров асфальта были выше предела обнаружения только в трех отобранных образцах (данные не показаны).
Концентрация паров асфальта в воздухе (частей на миллион), собранная при личном отборе проб воздуха среди рабочих, занимающихся укладкой плит.
| . | N и . | ГМ б . | GSD c . | Мин.–макс. . | P -значение . | GSD для различия между HMA и WMA . | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| WMA | 15 | 0.06 | 2.63 | 0,007-029 | ||||
| 9 | 0,07 9 | 3. 02 | 0,008-02 | 0,008-029 | 359 | |||
| Дополнительные добавки WMA | 9 | 0.10 | 1.99 | 0.023-0.248 | ||||
| HMA D | 9 | 0.10 | 0,77 | 0,011-0.277 | 1.00 | 4.05 | ||
| 6 | 6 | 0,03 9 | 2,9 | E | 6 | 6 | 0,04 | 3.05 | 0,007–0,134 | 0,44 | 3,18 |
| . | N и . | ГМ б . | GSD c . | Мин.–макс. . | P -значение . | GSD для различия между HMA и WMA . | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| WMA | 15 | 0,06 | 2. 63 | 0,007-029 | HMA | 15 | 15 | 0,07 | 3.02 | 0,008-0277 | 0.63 | 3.59 | 359 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Добавка WMA | 9 | 0.10 | 1.99 | 9012 9 | 9 | 9 | 0.10 | 0.011-0.277 | 1.00 | 4.05 | 4,05 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6 | 0.03 | 2.37 | 0,007-029 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HMA E | 6 | 0.Таблица 4.
Полимермодифицированный асфальт Был проведен один дополнительный полевой эксперимент для сравнения дорожного покрытия с полимер-модифицированным битумом (PmB) в условиях WMA и HMA. Рисунок 2. Индивидуальные измерения органического углерода (мг м -3 ), паров асфальта (ч/млн), паров асфальта (мг м -3 ), вдыхаемых твердых частиц (ТЧ) (мг м -3 ), а также ТЧ грудного отдела (мг м -3 ) и вдыхаемых ТЧ (мг м -3 ) во время укладки с использованием PmB HMA и PmB WMA. Рисунок 2. Индивидуальные измерения органического углерода (мг м -3 ), паров асфальта (ч/млн), паров асфальта (мг м -3 ), вдыхаемых твердых частиц (ТЧ) (мг м -3 ), а также ТЧ в грудной клетке (мг м -3 ) и вдыхаемых ТЧ (мг м -3 ) во время укладки с PmB HMA и PmB WMA. ОбсуждениеНасколько известно авторам, это первое исследование, в котором укладка асфальта сравнивается с HMA и WMA с точки зрения их воздействия на профессиональное воздействие переносимых по воздуху загрязняющих веществ в реальных производственных условиях. Концентрации вдыхаемых ТЧ, паров асфальта и ОС в воздухе, определенные путем стационарного отбора проб, были значительно ниже при укладке дорожного покрытия с использованием ВМА, чем при укладке покрытия с использованием ТМА (таблица 2). Личные пробы загрязняющих веществ в воздухе среди укладчиков не показали существенной разницы в воздействии паров асфальта при укладке асфальтобетона с помощью WMA или HMA (Таблица 4). Были отобраны рабочие, работающие на плите, потому что они были готовы принять участие в исследовании, в отличие от другого персонала, такого как оператор асфальтоукладчика. Выборка оператора могла бы дать лучшее представление о различиях в экспозиции из-за использования WMA вместо HMA. С поправкой на температуру окружающего воздуха концентрации в воздухе были примерно в три раза выше при укладке с использованием HMA, чем WMA (таблица 3). Это согласуется с ранее опубликованными лабораторными экспериментами, в которых было показано, что выбросы от асфальта зависят от температуры и летучести битума (Brandt and de Groot, 1999; Nilsson et al. , 2018; Mo et al. , 2019). ). Соответственно, Burstyn et al. В 2002 году в стандарте было высказано предположение, что снижение температуры асфальта может снизить вредное воздействие на окружающую среду при укладке дорожного покрытия (Burstyn et al., 2002). Действительно, представленные здесь результаты показывают, что использование WMA вместо HMA значительно снижает как температуру асфальта, так и концентрацию загрязняющих веществ в воздухе, образующихся во время укладки. Однако такое же снижение воздействия не было обнаружено в личных образцах среди укладчиков. Это может быть связано с небольшим количеством измерений или тем фактом, что разравниватели также выполняли другие задачи во время укладки, такие как нанесение клея на старый асфальт. Сильной стороной этой работы является ее экспериментальный дизайн: пробы воздуха были собраны во время укладки с помощью WMA и HMA на одном и том же участке дороги в один и тот же день.Метеорологические данные также были собраны, поскольку экспериментальный план требовал одинаковых погодных условий при укладке асфальта каждого типа. Образцы из одного полевого опыта пришлось исключить из-за чрезмерной скорости ветра. Следует отметить, что выбранный дизайн имеет некоторые ограничения по сравнению с лабораторными экспериментами или исследованиями по гигиене труда, проводимыми для оценки более контролируемых и рутинных рабочих задач. Одним из таких ограничений является то, что можно было провести лишь несколько экспериментов из-за высоких затрат на проведение экспериментального исследования, которое позволило провести контролируемое сравнение двух методов нанесения.В ходе экспериментов укладка WMA всегда выполнялась до укладки HMA. Это было сделано для того, чтобы обеспечить лучший контроль температуры производимого асфальта на асфальтовом заводе при переключении между производством WMA и HMA. Концентрации вдыхаемых ТЧ в воздухе, измеренные при укладке дорожного покрытия с использованием HMA в этом исследовании (0,22 мг м -3 ), аналогичны ранее зарегистрированным значениям 0,24–0,33 мг м -3 (Elihn et al. , 2008; Nilsson и др. , 2018; Xu и др., 2018). Также стоит отметить, что концентрации вдыхаемых, вдыхаемых и вдыхаемых ТЧ в воздухе при укладке дорожного покрытия с ТМА были весьма схожими (таблица 2), что может свидетельствовать о том, что вдыхаемые ТЧ являются преобладающей формой ТЧ в воздухе. ОС, измеренные во время укладки, могут происходить из разных источников, например.г. пыльца, сам асфальт, дизельные выхлопы проезжающего транспорта (во время укладки дорожного движения разрешалось движение по открытой полосе), асфальтоукладчики или другие местные источники (Burstyn et al. , 2002; Osborn et al. , 2013). EC часто происходит от дизельных двигателей (Shah и др. , 2004). Концентрации ЕС в воздухе, измеренные в этом исследовании, хорошо согласуются с предыдущими измерениями ЕС на дорогах, которые обобщены в обзоре Pronk et al. (Пронк и др., 2009 г.). Отбор проб проводился ночью, когда плотность движения была низкой; следовательно, влияние проходящего транспорта на концентрацию ОУ в воздухе также считалось низким. Высокий коэффициент корреляции Пирсона (0,83) и бета-коэффициент (0,64), рассчитанные для взаимосвязи между концентрациями респирабельной фракции ТЧ и ОС, могут указывать на то, что большая часть ТЧ, собранных при укладке дорожного покрытия, состоит из ОС. Низкие уровни летучих аминов были обнаружены в нескольких пробах и только в пробах, в которых противоотдирная добавка на основе аминов была получена от одного и того же поставщика. Это говорит о том, что воздействие летучих аминов во время укладки асфальта может зависеть в первую очередь от других факторов, помимо температуры асфальта (Xu et al. , 2018). Одним из таких факторов может быть содержание остаточных аминов в битуме, образующемся при производстве противоотслаивающей присадки на основе аминов. Концентрации в воздухе почти всех исследованных загрязнителей были ниже при укладке PmB WMA вместо PmB HMA (рис. 2). Различия в концентрациях в воздухе, измеренные в этом полевом исследовании, превышают указанные ранее. В предыдущих экспериментах HMA наносился при температуре 145–165°C, тогда как в данной работе температура асфальта составляла 170–180°C при укладке PmB HMA. Jørgensen показал, что между методами HMA и WMA, использованными в этой работе, нет существенных различий в долговечности дороги (Jørgensen, 2017). Кроме того, более низкие температуры, используемые при укладке WMA, были предложены как более безопасные для окружающей среды из-за меньшего потребления энергии (Rubio et al. Заключение Это исследование показывает, что укладка асфальта с использованием WMA создает более низкие концентрации вдыхаемой фракции PM, OC и паров асфальта в воздухе, чем укладка с использованием HMA. Поскольку воздействие переносимых по воздуху загрязняющих веществ, образующихся во время укладки асфальта, связано с неблагоприятными последствиями для здоровья асфальтоукладчиков, замена традиционно используемого HMA на WMA может иметь ощутимые преимущества для здоровья в будущем.Это исследование также предполагает, что измерения OC могут быть полезным общим маркером воздействия загрязнителей воздуха, образующихся во время укладки асфальта. ФинансированиеКонфедерация норвежских предприятий выражает благодарность за финансовую поддержку исследования. Конфликт интересовАвторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Каталожные номераБоффетта Р ,Burstyn I ,Partanen T и др.(2003 )Смертность от рака среди асфальтовых рабочих в Европе: международное эпидемиологическое исследование. II. Воздействие паров битума и других агентов .Am J Ind Med ;43 :28 –39 .Брандт ХК ,де Гроот ПК . (1999 )Лабораторная установка для изучения аспектов воздействия на рабочих паров битума .Am Ind Hyg Assoc J ;60 :182 –90 . Берстин я ,Boffetta P ,Heederik D и др. (2003 )Смертность от обструктивных заболеваний легких и воздействия полициклических ароматических углеводородов среди рабочих, занятых на асфальте .Am J Эпидемиол ;158 :468 –78 .Берстин я ,Kromhout H ,Johansen C и др.(2007 )Заболеваемость раком мочевого пузыря и воздействие полициклических ароматических углеводородов на асфальтоукладчики .Оккупай Энвайрон Мед ;64 :520 –6 .Берстин я ,Kromhout H ,Kauppinen T и др. (2000 )Статистическое моделирование детерминант исторического воздействия битума и полициклических ароматических углеводородов на рабочих , занимающихся укладкой дорожного покрытия .Энн Оккуп Хайг ;44 :43 –56 . Берстин я ,Kromhout H ,Partanen T и др. (2005 )Полициклические ароматические углеводороды и смертельная ишемическая болезнь сердца .Эпидемиология ;16 :744 –50 .Берстин я ,Randem B ,Lien JE и др.(2002 )Битум, полициклические ароматические углеводороды и выхлопные газы автомобилей: уровни воздействия и меры контроля среди норвежских рабочих-асфальтоукладчиков .Энн Оккуп Хайг ;46 :79 –87 .Капитан SD ,Пикадо-Сантос LG ,Мартиньо F . (2012 )Инженерные материалы для дорожных покрытий: обзор использования теплой асфальтобетонной смеси .Constr Build Mater ;36 :1016 –24 .Каваллари ДжМ ,Осборн LV ,Снаудер JE и др. .Энн Оккуп Хайг ;56 :138 –47 .Элин К ,Ульвестад B ,Хетланд S и др. (2008 )Воздействие ультрадисперсных частиц при асфальтовых работах .J Occup Environ Hyg ;5 :771 –9 .Хейккиля Р ,Riala R ,Hämeilä M и др. (2002 )Воздействие битума на рабочем месте при укладке дорожного покрытия .АМСЗ J (Фэрфакс, Вирджиния) ;63 :156 –65 .Йоргенсен Т . (2017 )LTA 2011: продолжение полевых испытаний. InUthus NS редактор.Книга LTA 2011: продолжение полевых испытаний . Отчет № 501.Осло :Норвежское управление дорог общего пользования .Пн С ,Wang Y ,Xiong F и др. (2019 )Влияние источника асфальта и температуры смешивания на образующиеся пары асфальта .J Опасный материал ;371 :342 –51 .Мундт КА ,Dell LD ,Crawford L и др. (2018 )Риск рака, связанный с воздействием битума и паров битума: обновленный систематический обзор и метаанализ .J Occup Environ Med ;60 :е6 –е54 .Нехаб М ,Заре Дериси Ф ,Хасанзаде Ж . (2015 )Респираторные симптомы и нарушения функции легких, связанные с профессиональным воздействием паров асфальта .Int J Occup Environ Med ;6 :113 –21 .Нильссон ПТ ,Бергендорф U ,Тиннерберг H и др.(2018 )Выбросы в атмосферу от битума и резинобитума – последствия для облучения рабочих-асфальтоукладчиков . Энн Ворк Экспо Здоровье ;62 :828 –39 .Олссон А ,Kromhout H ,Agostini M и др. (2010 )Исследование рака легких методом случай-контроль, проведенное среди группы европейских асфальтоукладчиков .Environment Health Perspect ;118 :1418 –24 .Осборн ЛВ ,Снаудер JE ,Kriech AJ и др. (2013 )Воздействие на зону дыхания рабочих, занятых укладкой горячего асфальта; предварительный анализ тенденций и анализ методов работы, которые привели к самым высоким концентрациям воздействия .J Occup Environ Hyg ;10 :663 –73 .Пронк А ,Кобл J ,Стюарт PA . (2009 )Профессиональное воздействие выхлопных газов дизельных двигателей: обзор литературы . J Expo Sci Environ Epidemiol ;19 :443 –57 .Рандем БГ ,Burstyn I ,Langård S и др.(2004 )Заболеваемость раком среди асфальтоукладчиков северных стран .Scand J Work Environment Health ;30 :350 –5 .Ральф-Хеймсот М ,Пеш В ,Шотт К и др. (2007 )Раздражающее действие паров и аэрозолей битума на дыхательные пути: результаты межсменного исследования .Arch Toxicol ;81 :35 –44 .Рубио МС ,Martinez G ,Baena L ,Морено F . (2012 )Теплый асфальтобетон: обзор .J Clean Prod ;24 :76 –84 .Рубио МС ,Moreno F ,Martinez-Echevarria MJ , et al. (2013 )Сравнительный анализ выбросов при производстве и использовании горячей и полутеплой асфальтобетонной смеси .J Clean Prod ;41 :1 –6 .Шах SD ,Кокер DR ,Миллер JW и др. (2014 )Коэффициенты выбросов твердых частиц и элементарного и органического углерода из находящихся в эксплуатации дизельных двигателей .Environ Sci Technol ;38 :2544 –50 .Ульвестад Б ,Randem BG ,Hetland S и др. (2007 )Воздействие, снижение функции легких и системная воспалительная реакция у асфальтоукладчиков .Scand J Work Environment Health ;33 :114 –21 .Ульвестад Б ,Randem BG ,Skare Ø и др.(2017 )Функция легких у асфальтоукладчиков: продольное исследование . Int Arch Occup Environ Health ;90 :63 –71 .Сюй Д ,Kåredal M ,Nielsen J и др. (2018 )Воздействие, респираторные симптомы, функция легких и воспалительная реакция у асфальтоукладчиков дорог .Оккупай Энвайрон Мед ;75 :494 –500 .© Автор(ы), 2021 г. Опубликовано Oxford University Press от имени Британского общества гигиены труда. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), которая разрешает некоммерческое повторное использование, распространение, и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы. Для коммерческого повторного использования, пожалуйста, свяжитесь с journals.permissions@oup.комПродление срока службы асфальтового покрытия за счет снижения температуры После того, как было установлено, что GRCS эффективно снижает температуру, возникает очевидный вопрос: каково влияние на срок службы покрытия? В целом, максимальная температура дорожного покрытия в наибольшей степени связана с колейностью слоя асфальта (HMA). Уравнение регрессии позволяет связать максимальную температуру дорожного покрытия со сроком службы дорожного покрытия при колееобразовании. Затем это уравнение было использовано для оценки увеличения срока службы колей, которого можно было бы достичь при использовании GRCS (по сравнению с обычным HMA) для различных городов Индии. |
06
Температура асфальта AM была на 40°C ниже при использовании PmB WMA (134°C), чем при использовании PmB HMA (174°C). Для всех загрязняющих веществ, кроме паров асфальта, измеренные концентрации в воздухе были ниже при укладке дорожного покрытия с PmB WMA, чем с PmB HMA (рис. 2). Эти результаты не были оценены статистически из-за небольшого количества полученных образцов.
В каждом эксперименте укладка покрытия с использованием HMA начиналась приблизительно через 5 часов после начала укладки с использованием HMA и не начиналась до тех пор, пока температура поверхности участка с покрытием из WMA не упала до уровня, позволяющего движение транспорта (<80°C). Ожидается, что при таких низких температурах асфальта остаточные выбросы будут настолько низкими, что вряд ли они повлияют на измерения при укладке дорожного покрытия с использованием HMA (Brandt and de Groot, 1999).Изучение участков дорог вблизи производственных площадок позволило лучше контролировать температуру асфальта при доставке, но могло бы дать результаты, отличные от тех, которые были бы получены при транспортировке асфальта на большие расстояния. Когда асфальт необходимо транспортировать на большие расстояния, его часто перегревают на производственной площадке, чтобы он оставался достаточно горячим для использования после доставки. Это может привести к тому, что асфальт во время укладки будет теплее, чем в этом исследовании.
Еще одно ограничение заключается в том, что многие образцы ТЧ, собранные во время укладки с использованием WMA и HMA, имели концентрации ниже LOD из-за высокого LOD партии фильтров, использованной в более поздних экспериментах.Тем не менее, результаты, представленные здесь, ценны, потому что важно дополнить и критически изучить лабораторные модельные эксперименты полевыми исследованиями, когда это практически и экономически возможно.
Это согласуется с более ранними исследованиями, показывающими, что частицы, выбрасываемые при укладке асфальта, в основном имеют аэродинамический диаметр менее 1 мкм (Elihn et al. , 2008; Nilsson et al. , 2018).
Тем не менее, уровни OC были скорректированы с использованием концентрации EC, которая служила мерой вклада проходящего трафика в уровни OC. Эта корректировка стала возможной благодаря использованию линейной смешанной модели и тому факту, что одни и те же асфальтоукладочные машины использовались при укладке асфальтобетонной смеси с WMA и HMA в каждом полевом эксперименте.Как и ожидалось, поправка на ЕС не изменила оценки, полученные с помощью линейной смешанной модели (поле 1 приложения). Таким образом, был сделан вывод о том, что проезжающий транспорт не вносил значительного вклада в уровни OC в этих полевых экспериментах, подтверждая гипотезу о том, что наблюдаемые различия в уровнях OC можно отнести к разным асфальтовым смесям, используемым для укладки.
Поскольку измерение ОС является чувствительным аналитическим методом, концентрация ОС может быть полезным индикатором профессионального воздействия при укладке асфальта.
Из одного полевого эксперимента нельзя сделать однозначных выводов. Тем не менее, эти результаты могут указывать на то, что потенциал для снижения концентрации переносимых по воздуху загрязняющих веществ, образующихся во время укладки, может быть наибольшим при рассмотрении асфальтов, которые обычно используются при особенно высоких температурах, таких как битум PmB (Brandt and de Groot, 1999; Rubio et al., 2012; Нильссон и др. , 2018; Mo и др. , 2019). Эти результаты могут быть подвергнуты дальнейшему критическому анализу в лабораторных экспериментах, проведение которых менее затратно, чем представленные здесь полевые эксперименты.
, 2013). Наконец, настоящее исследование показывает, что методы применения WMA предпочтительнее HMA, поскольку они создают более низкие уровни переносимых по воздуху загрязняющих веществ в рабочей атмосфере, однако следует дополнительно изучить влияние на личное воздействие.
Можно ожидать, что более высокая максимальная температура покрытия приведет к более быстрому образованию колеи на асфальтовом покрытии. Чтобы оценить эту концепцию, четыре города на востоке США с четырьмя различными максимальными температурами дорожного покрытия были использованы в механистически-эмпирическом анализе [11] асфальтового покрытия.Одни и те же материалы и структура были рассмотрены во всех четырех городах, и было определено время до разрушения из-за образования колеи в слое асфальта (> 0,25 дюйма). Результаты представлены графически на рис. 6, который был разработан на основе механистического эмпирического анализа участка дорожного покрытия в четырех климатических регионах США с различными максимальными температурами воздуха.
Результаты этого анализа обобщены в таблице 3. Можно увидеть, что увеличение колеблется от 5 % в Шринагаре до 317 % в Ахмадабаде. В первую очередь, это увеличение зависит от максимальной температуры воздуха, а максимальная температура воздуха в Ахмедабаде составляет 42 °C, что выше, чем во всех других городах, рассматриваемых здесь. Очень высокий рост более чем на 150 % можно ожидать в Амритсаре, Нью-Дели и Бхопале, тогда как умеренно высокий рост также можно ожидать в Калькутте, Ченнаи, Мадурае и Хайдарабаде.Обратите внимание, что в действительности такие большие расширения (например, тротуары, срок службы которых составляет 76 лет) будут невозможны из-за других факторов и режимов бедствия; однако текущий анализ не включает оценку преимуществ, которые могут быть достигнуты за счет снижения потенциала старения битумного вяжущего за счет пониженных температур (что приведет к увеличению срока службы до усталостного растрескивания), а также за счет снижения проникновения влаги из-за наличия геосинтетического слоя.