CURS 7, 8

11. MAŞINI PENTRU COMPACTAREA PĂMÂNTURILOR

ŞI A ÎMBRĂCĂMINŢILOR ASFALTICE

Maşinile de compactat realizează creşterea densităţii materialelor granulare prin reducerea volumului golurilor existente între particule (particulele mici pătrund în golurile dintre particulele mari). Prin compactare se obţine creşterea capacitǎţii portante a stratului de material.

Clasificarea maşinilor de compactat:

-după materialul de compactat

-compactarea pământurilor-compactarea îmbrăcăminţilor asfatice-compactarea betoanelor-compactarea gunoaielor

-după construcţia organului de compactare: rulou sau placă

-după metoda de compactare

-compactare prin cilindrare, adică prin rostogolirea unor rulouri peste stratul de compactat

Compactarea stratului se realizează prin mai multe treceri ale rulourilor peste stratul de compactat. Se utilizează la compactarea pământurilor şi a îmbrăcăminţilor asfaltice.

-compactare prin batere (pentru compactarea pământurilor coezive, unde asigurǎ adâncimi de compactare mai mari)

-compactare prin vibrare (pentru compactarea pământurilor slab coezive, a îmbrăcăminţilor asfaltice şi pentru compactarea betoanelor)

-metode combinate (cilindrare şi vibrare, vibrare şi lovire)Clasificarea compactoarelor cu rulouri:

-după tipul rulourilor utilizate

a) rulouri metalice netede b) rulouri cu pneuri (pentru compactarea pământurilor coezive şi a îmbrăcăminţilor asfaltice)c) rulouri cu crampoane (pentru compactarea de adâncime la pământuri coezive; exclus la

compactarea de finisare)d) rulouri mixte (rulou metalic şi pneuri )

-după sistemul de deplasare

a) rulouri remorcate (tăvălugi)b) rulouri autopropulsate (cilindri compactori)

-cu şasiu rigid şi rulou (rulouri) de direcţie-cu şasiu articulat

-după tipul transmisiei (la rulouri autopropulsate)

-cu transmisie hidrostatică-cu transmisie hidromecanică (cu convertizor hidraulic de cuplu)

-după modul de acţiune a ruloului asupra materialului

a) rulouri staticeb) rulouri vibratoare - cu vibraţii circulare sau dirijate

-după funcţia ruloului legat de deplasarea compactorului

-rulou motor-rulou nemotor

-după numărul rulourilor şi amplasarea acestora

-cu două rulouri şi două axe-cu trei rulouri şi două axe-cu trei rulouri şi trei axe (pentru înlăturarea ondulaţiilor)

A.Compactoare cu rulouri

A1. Compactoare statice

În figura 11.1 se indică schema unui compactor static cu şasiu rigid cu trei rulouri pe două axe. Acelaşi tip de compactor este prezentat în figura 11.2. Ruloul din faţă este de direcţie, iar rulourile din spate sunt motoare. Compactorul poate fi prevăzut şi cu echipamente auxiliare, ca de exemplu scarificator, lamă. (fig.11.3). La fiecare rulou se montează răzuitoare pentru curăţarea acestora de pământ sau asfalt.

Fi.11.1. Compactor static cu trei rulouri pe două axe

a) vedere laterală; b) schema rulourilor (vedere de sus)1 – şasiu cu motor şi transmisie; 2 – post de comandă; 3 – rulou de direcţie; 4 – mecanism de direcţie; 5 – rulouri

motoare.

Schimbarea direcţiei se realizează prin rotirea arborelui vertical al mecanismului de direcţie cu ajutorul unui cilindru hidraulic.

Compactoarele statice cu rulouri metalice netede se pot utiliza atât la compactarea pământurilor necoezive şi coezive, la compactarea pietrei sparte, precum şi a îmbrăcăminţilor asfaltice. Pentru fiecare situaţie trebuie stabilit experimental numărul de treceri şi grosimea optimă a stratului de material supus compactării. Trebuie îndeplinită cerinţa de a se realiza suprapunerea zonelor compactate de ruloul din faţă şi de rulourile din spate, precum şi suprapunerea zonelor compactate pe direcţia perpendiculară pe direcţia de deplasare.

Fig.11.2. Compactor static cu trei rulouri pe două axe

În figura 11.4 se prezintă un compactor static cu ambele rulouri motoare şi de direcţie, care are următoarele avantaje:

- poate realiza o bună compactare chiar lângă bordură (fig11.5, a);

- asigură raze de viraj mai mici (fig.11.5, b);

-pot realiza şi “mersul de crab” cu rulourile decalate şi creşterea lăţimii de compactare (fig.11.5, c).

Fig.11.3. Compactor cu echipament auxiliar -lamǎ

Fig.11.4. Compactor static cu ambele rulouri motoare şi de direcţie

Fig.11.5. Cazuri avantajoase ale utilizǎrii compactorului static cu ambele rulouri motoare şi de direcţie

A2. Compactoare cu pneuri

Compactoarele cu pneuri sunt indicate la compactarea pământurilor coezive (fig.11.6), precum şi la compactarea îmbrăcăminţilor asfaltice (fig.11.7).

Compactoarele cu pneuri indicate la compactarea pământurilor coezive

Fig.11.7. Compactoarele cu pneuri indicate la compactarea îmbrăcăminţilor asfaltice

Compactarea se realizează după un număr mai mic de treceri ca la alte tipuri de rulouri. Masa maşinii poate fi mărită prin lestare (prin umplerea unor compartimente ale şasiului cu nisip sau cu apă). De asemenea maşina este prevăzută cu instalaţie pneumatică, care permite reglarea presiunii în pneuri. Schemele din figura 11.8 mai indică şi următoarele cerinţe:

-suspensii independente la grupuri de două roţi pentru a permite o compactare corespunzătoare în diferite situaţii: suprafaţă plană (fig.11.8, a), suprafaţă curbă (fig.11.8, b), suprafeţe la diferite nivele (fig.11.8, d) şi cu înclinări diferite (fig.11.8, c);

-decalare între roţile din faţă şi cele din spate (fig.11.8, e), astfel încât să se asigure o compactare uniformă a materialului pe întreaga lăţime de compactare;

-mecanism de direcţie la roţile din faţă pentru realizarea virajului (fig.11.8, f).

La compactoare pe pneuri se pune şi problema reglării corecte a presiunii în pneuri, această operaţie influenţând şi calitatea suprafeţei compactate (fig.11.9). De aceea compactoarele pe pneuri sunt dotate cu instalaţie de aer comprimat cu regulator de presiune.

Fig.11.8. Suspensii independente la grupuri de două roţi pentru o compactare corespunzătoare în diferite situaţii

Fig.11.9. Reglarea corectǎ a presiunii în pneuri la compactoarele pe pneuri

În figura 11.10 se prezintă un compactor pe pneuri cu patru roţi în faţă şi patru roţi in spate. Se remarcă existenţa a două posturi de comandă pentru a asigura o vizibilitate mai bună a zonei compactate în vederea realizării suprapunerii corecte a diferitelor fâşii compactate, precum şi o bună compactare în imediată apropiere a bordurilor.

Varianta din figura 11.11 are o fixare rigidă a roţilor la şasiu, iar manevrarea roţilor de direcţie se face prin intermediul unui suport comun rotitor.

În figura 11.12 se indică o variantă mai nouă cu suspensie hidraulică individuală a roţilor de direcţie, reprezentate în poziţia de realizare a virajului, iar în figura 11.13 suspensia hidraulică a roţilor din spate, care permite la nevoie decalarea acestora pe verticală.

Fig.11.10. Compactor pe pneuri cu patru roţi în faţă şi patru roţi in spate

Fig.11.11. Compactor pe pneuri cu fixare rigidă a roţilor la şasiu, iar manevrarea roţilor de direcţie se face prin intermediul unui suport comun rotitor.

Fig.11.12. Variantă nouă cu suspensie hidraulică individuală a roţilor de direcţie

Fig.11.13. Suspensia hidraulică a roţilor din spate ce permite decalarea acestora pe verticală

În figura 11.14 se prezintă schema bloc a mecanismului de deplasare a unui compactor pe pneuri cu transmisie hidromecanică, iar în figura 11.15 un exemplu de schemă cinematică.

Fig.11.14. Schema bloc a mecanismului de deplasare a unui compactor pe pneuri cu transmisie hidromecanică

Fig.11.15. Schema cinematică a mecanismului de deplasare la un compactor pe pneuri cu transmisie hidromecanică

1 – motor diesel; 2 – convertizor hidraulic de cuplu; 3 – cutie de viteze cu schimbarea vitezelor în sarcină ( cu ambreiaje multidisc comandate hidraulic);4 – frâna de parcare; 5 – arbore cardanic; 6- diferenţial; 7 – frâna de serviciu; 8 –

transmisie finală; 9 –roţi cu pneuri motoareA3. Compactoare cu rulouri netede vibratoare

Compactoarele cu rulouri vibratoare (fig.11.16) se utilizează la compactarea pământurilor cu coeziune mică şi medie, precum şi la compactarea îmbrăcăminţilor asfaltice, situaţii în care realizează o adâncime de compactare mai mare la o greutate mai mică a maşinii comparativ cu compactarea statică.

Fig.11.16. Compactoarele cu rulouri vibratoare

Rulourile vibratoare, ca şi alte tipuri de rulouri, sunt prevăzute cu răzuitor pentru curăţare şi cu instalaţie de stropire cu apă (fig.11.17). Fiecare rulou este prevăzut cu mecanism de vibrare (fig.11.18, fig.11.18-a, fig.11.18-b) şi cu mecanism de deplasare (fig.11.19), ambele acţionate cu motoare hidrostatice rotative. Utilizând pompe cu debit reglabil se asigură variaţia vitezei de deplasare, precum şi a frecvenţei vibraţiilor. Unele tipuri permit şi variaţia amplitudinii vibraţiilor (fig.11.18-a, fig.11.18-c).

De asemenea rulourile vibratoare trebuie prevăzute cu amortizoare (fig.11.19), cu scopul de a se reduce vibraţiile transmise la şasiul maşinii, precum şi la componentele montate pe acesta, inclusiv la postul de comandă .

Se manifestă şi tendinţa extinderii compactoarelor cu oscilaţii dirijate a ruloului vibrator (fig.11.18d), care pot transmite stratului de compactat şi vibraţii orizontale foarte utile la compactarea de finisare a stratului de uzură la mixturi asfaltice (fig.11.18e).

Fig.11.18. Rulou prevăzut cu

Fig.11.17. Rulou vibrator prevăzut cu rǎzuitoare şi instalaţie de stropire cu apǎ

mecanism de vibrare

Fig. 18, a - Rulou prevăzut cu mecanism de vibrare

Fig.11.18, b - Rulou prevăzut cu mecanism de vibrare

Fig.11.18, c - Rulou cu mecanism de vibrare –variaţia amplitudinii vibraţiilor

Fig.11.18, e - Rulou cu mecanism de vibrare –vibraţii verticale, orizontale

Fig.11.18, d- Oscilaţii dirijate la ruloul vibrator

Se prezintă în continuare mai multe tipuri de compactoare cu rulouri vibratoare:

a) Compactoare cu şasiu articulat cu ambele rulouri motoare şi vibratoare (tandem) (fig.11.20 şi fig.11.21). Între cele două părţi ale şasiului se realizează o articulaţie dublă, care permite atât virajul maşinii, cât şi oscilaţia în plan transversal a unui rulou pentru a asigura rezemarea completă a rulourilor pe teren cu înclinare transversală (fig.11.22).

Fig.11.20. Compactor cu şasiu articulat cu ambele rulouri motoare şi vibratoare (tandem)

Fig.11.19. Rulou vibrator prevăzut cu amortizoare

Fig.11.21. Compactor cu şasiu articulat cu ambele rulouri motoare şi vibratoare (tandem)

Fig.11.22. Articulaţie dublă- permite virajul maşinii, dar şi oscilaţia în plan transversal a unui rulou pentru rezemarea completă a rulourilor pe teren cu înclinare transversală

b) Compactoare cu şasiu rigid cu ambele rulouri de direcţie, variantă care se utilizează nu numai la maşini de mică capacitate (fig.11.23), care de regulă, nu au cabină, cât şi la maşini de capacitate medie (fig.11.24), care sunt prevăzute cu cabină.

La compactoarele cu şasiu rigid motorul diesel şi grupul de pompe se montează sub postul de comandă, în zona de mijloc a maşinii.

Fig.11.23. Compactor cu şasiu rigid cu ambele rulouri de direcţie- maşinǎ de capacitate micǎ

Fig.11.24. Compactor cu şasiu rigid cu ambele rulouri de direcţie-maşinǎ de capacitate mare

c) Compactoare tractate (fig.11.25), care sunt mai ieftine, neavând mecanism de deplasare propriu. Aceste compactoare pot utiliza mecanisme de vibrare ce realizează forţe perturbatoare mai mari, deci amplitudini mai mari ale vibraţiilor, asigurând adâncimi de compactare superioare. Aceste compactoare necesită însă un mijloc de tractare (tractor pe şenile)

Fig.11.25. Compactor tractat

d) Compactoare de mică capacitate pentru spaţii înguste.

Pentru reducerea gabaritului, rulourile sunt montate la distanţă mică unul de altul, comenzile sunt amplasate la capătul unei bare prevăzute cu amortizoare (fig.11.26) şi se execută de la sol de către operatorul, care se deplasează pe teren în spatele maşinii (fig.11.27). Astfel de maşini pot realiza compactarea chiar în interiorul unui şanţ (fig.11.28).

În figura 11.28, a se prezintă un compactor vibrator cu un singur rulou.

Fig.11.26. Compactoare de mică capacitate pentru spaţii înguste, cu amortizoare

Fig.11.27. Operatorul se deplasează pe teren în spatele maşinii

Fig.11.28. Compactarea în interiorul unui şanţ

Fig.11.28,a- Compactor vibrator cu un singur rulou

A 4. Compactoare mixte

Schema unui compactor mixt se prezintǎ în figura 11.29, iar în figura 11.30 se prezintă un astfel de utilaj.

Compactoarele mixte sunt prevăzute cu rulou vibrator în faţă şi roţi motoare cu pneuri în spate, îmbinând astfel avantajele rulourilor netede şi ale pneurilor. Se utilizează cu rezultate bune atât la compactarea pământurilor slab coezive, cât şi la compactarea îmbrăcăminţilor asfaltice.

Fig.11.29.Schema unui compactor mixt cu şasiu articulate

a) vedere de ansamblu; b) articulatia şasiului (vedere de sus)

1- rulou vibrator; 2 – roţi motoare cu pneuri; 3 – semişasiu faţă; 4 – semişasiu spate cu motor diesel, instalaţie hidraulică, transmisie pentru deplasare, cabină cu sistem de comandă; 5 – articulaţia şasiului (dublă articulaţie); 6 –

amortizoare; 7 – cilindri de viraj

Fig.11.30. Echipamentul unui compactor mixt

De regulă compactoarele mixte au şasiu articulat, dar există şi variante cu şasiu rigid ca maşina din figura 11.31, care are un grup de patru roţi cu pneuri şi un rulou neted vibrator, cu mecanisme de direcţie şi în faţă şi în spate.

Fig.11.31. Compactor mixt cu şasiu rigid

O altă variantă de compactor mixt este compactorul din figurile 11.32 şi 11.32-a, având în faţă un rulou vibrator cu crampoane (proeminenţe) şi în spate roţi motoare cu pneuri. Ruloul vibrator

poate fi şi motor ca în schema bloc din figura 11.33 în scopul creşterii forţei de tracţiune maxime. Ruloul cu crampoane se recomandă la compactarea pământurilor coezive, unde asigură creşterea adâncimii de compactare, dar nu poate fi folosit la compactarea de finisare şi nici la compactarea îmbrăcăminţilor asfaltice.

Compactorul poate fi prevazut şi cu echipament de buldozer, caz în care poate efectua şi pregătirea şi nivelarea terenului înainte de compactare (fig.11.34)

Fig.11.32. Compactor mixt- în faţă un rulou vibrator cu crampoane (proeminenţe) şi în spate roţi motoare cu pneuri

Fig.11.32,a. Compactor mixt- în faţă un rulou vibrator cu crampoane (proeminenţe) şi în spate roţi motoare cu pneuri

Fig.11.33. Rulou vibrator motor - schema bloc

Fig.11.34. Compactorul prevazut şi cu echipament de buldozer

A5. Maşini pentru compactarea gunoaielor

Maşinile de compactat gunoaie asigură compactarea şi nivelarea gunoaielor, precum şi acoperirea acestora cu un strat de pământ compactat. Sunt echipate cu lamă de buldozer (fig.11.35) sau cu cupa de încărcător (fig.11.36), în ambele cazuri cu o mare supraînalţare a organului de lucru. Rulourile sunt prevăzute cu proeminenţe de înălţime mare, care asigură forţa de aderenţă necesară şi creşterea adâncimii de compactare. Proeminenţele pot fi realizate ori sub forma unor plǎci sudate pe suprafaţa cilindrică a ruloului (fig.11.37), ori prin montarea pe rulou a unor inele cu dinţi (fig.11.38) şi în acest caz se prevede şi un dispozitiv de curăţare a spaţiilor dintre inelele cu dinţi .

Fig.11.35. Maşinile de compactat gunoaie echipate cu lamă de buldozer

Fig.11.36. Maşinile de compactat gunoaie echipate cu cupa de încărcător

Fig.11.37. Proeminenţe cu plǎci sudate Fig.11.38. Proeminenţe realizate prin montarea pe rulou a unor inele cu dinţi

A 6. Metode moderne pentru controlul procesului de compactare

Maşinile moderne de compactat sunt dotate cu aparate, care dau mecanicului toate informaţiile, care îi permit să efectueze autocontrolul procesului de compactare şi care înregistrează în permanenţă valorile măsurate, aceste înregistrări reprezentând proba respectării prescripţiilor şi dispoziţiilor privind compactarea.

Fig.11.39. Microcontroler pentru măsurarea gradului de compactare, cu computer la bord

Un pas important în optimizarea procesului de compactare îl reprezintă realizarea şi utilizarea pe scară din ce în ce mai largă a maşinilor de compactat inteligente, echipate cu dispozitive de măsurare a gradului de compactare şi având computer la bord, împreună cu un software special conceput, maşini capabile să-şi regleze parametrii la valorile optime funcţie de caracteristicile terenului supus compactării (fig.11.39)

Pe lângă sistemele de reglare a frecvenţei şi amplitudinii vibraţiilor şi sistemele de control electronic a acţionării în vederea evitării şocurilor la demaraj, frânare şi inversarea sensului şi pentru preîntâmpinarea patinării rulourilor, în ultimii ani se manifestă tendinţa introducerii unor sisteme de control continuu a procesului de compactare, asistate de calculator. În acest caz, se poate urmări pe un ecran, aflat în cabină gradul de compactare obţinut şi se pot înregistra şi analiza datele măsurate.

Cea mai utilizată metodă de control a compactării în timpul execuţiei procesului cu rulouri compactoare vibratoare sau mixte este metoda răspunsului dinamic (metoda vibrometrică). Această metodă se bazează pe corespondenţa între acceleraţia vibraţiilor şi gradul de compactare. Pornind de la acceleraţia măsurată cu ajutorul accelerometrelor, amplasate pe ruloul vibrator (fig.11.40), sistemul calculează şi indică pe un cadran gradul de compactare, permiţând mecanicului să depisteze zonele mai puţin compactate şi să stabilească momentul în care procesul de compactare se poate considera încheiat.

Fig.11.40. Accelerometre amplasate pe ruloul vibrator

Sistemul de măsurare a gradului de compactare se compune din accelerometre 1, sistem de poziţionare a maşinii 2, microprocesor 3, panou de control 4 aflat în cabină, aparat de măsură pentru gradul de compactare 5, imprimantă 6.

Fig.11.41. Sistem perfecţionat de bord pentru urmǎrirea situaţiei compactǎrii

Un sistem perfecţionat se prezintă în figura 11.41, la care mecanicul poate urmări pe ecran o reprezentare grafică a situaţiei compactării, pe care se figurează cu culori diferite zonele compactate suficient, precum şi zonele care necesită o compactare suplimentară.

Poziţia compactorului se stabileşte utilizând sistemul GPS, care realizează determinarea precisă a poziţiei maşinii cu ajutorul undelor radio, utilizând sistemul de sateliţi de comunicaţie şi o staţie de referinţă terestră (fig.11.42).

Fig.11.42. Poziţionarea compactorului utilizând sistemul GPS

Controlul procesului de compactare se poate realiza astfel cu uşurinţă atât de către conducerea şantierului, cât şi de către proiectant şi de beneficiarul lucrării, utilizând înregistrările furnizate de aparatele de măsură de la bord.

Elemente de calcul a parametrilor tehnologici de compactare. Recomandǎri practice

Fig. 11.42 bis – Dimensiuni de gabarit ale maşinii de compactat cu două rulouri vibratore

Parametrii maşinii de compactat – se aleg astfel încât oraganul de lucru- rulourile/ pneurile compactoarelor sǎ nu inducǎ în teren un efort unitar de compresiune mai mare decât rezistenţa la rupere a acestuia:

σ max ≤0,9 ∙ σr (11.1)

Tensiunea indusǎ depinde de încǎrcarea pe organul compactor, precum şi de geometria acestuia, şi se poate determina astfel:

1. Rulouri metalice netede

σ max=√ q ∙ Est

R (11.2)

în care:

q=Q/B este încǎrcarea specificǎ pe rulou, în daN/m; R - raza ruloului, în cm; B - lungimea generatoarei acestuia, în cm; Q – încǎrcarea normalǎ ce revine unui rulou, în daN; Est –modul de elasticitate static pentru diverse categorii de terenuri (valori indicate în tabelul 11.1)σ max- rezistenţa la rupere.

Se deduce încǎrcarea admisibilǎ pe rulou, şi de aici masa maşinii:

Qa= (0,9 ∙ σ r )2 ∙RBE st

(11.3)

2. Rulou cu crampoane

σ max=QAn

(11.4)

unde: A- aria de contact cu terenul a unui singur cramponn- nr. de crampoane situate pe aceeaşi generatoare a ruloului.

Simultan cu relaţia (11.4), trebuie îndeplinitǎ şi condiţia:

σ max ≥ pc (11.5)

în care: pc este presiunea de contact minimǎ necesarǎ crampon-sol, cu valori indicate în tabelul 11.1.

Tabelul 11.1. Caracteristicile fizico-mecanice ale pǎmânturilor

Natura terenuluiTipul organului de lucru (compactor)

Rulou neted sau cu crampoane Pneuσ r[daN/cm] Est [daN/cm2] Pc [daN/cm2] P [daN/cm2]

Pǎmânturi coezive şi slab coezive 30…60 100..180 * (nu se util.) 3…4

Pǎmânturi coezive

Argile nisipoase 60…100200…700

7…15 4…6Argile nisipoase grele 100…150 15…40 6…8Argile grele 150…180 300…1000 30…60 8…10

Piatrǎ spartǎ şi pietriş 20…45 300…1500 * *

3. Roţi compactoare cu pneuri

σ=Q1

Ac

(11.6)

În care Q1 este forţa d apǎsare ce revine unui singur pneu

Ac - aria de contact a pneului cu solul :

Ac=1,1 ∙Q1 ∙ kr

pa

(11.7)

În care pa este presiunea aerului din pneu

kr - coeficientul de rigiditate al pneului (valori furnizate în tabelul 11.2)

Tabelul 11.2. Valori ale coeficientului de rigiditate al pneurilor Presiunea în pneu, barr 1 2 3 4 5 6 7 8

Coeficientul kr 0,5 0,6 0,68 0,75 0,85 0,93 1,10 1,40

Umiditatea optimǎ a pǎmânturilor este aceea care favorizeazǎ compactarea optimǎ. Aceste valori optime sunt prezentate în tabelul 11.3.

Adâncimea de compactare, Hco, se determinǎ în funcţie de organul de lucru, cu formulele:

1. Rulouri metalice netede

H co=k ∙wwo

√q ∙ R (11.8)

în care k = 0,30 pt. pǎmânturi coezive

k = 0,33 pentru pǎmânturi necoezive

w – umiditatea efectivǎ a pǎmântului compactat

Tabelul 11.3 Umiditatea optimǎ a pǎmânturilor în scopul compactǎrii

Natura pǎmântului

Gradul de neuniformitate al

pǎmântuluiDensitate (proctor) Umiditatea optimǎ

u δ umax [kg/m3] wo [%]

Nisip neuniform 8 1840 11Nisip monogranular 2 1750 13Pietriş 9 2050 8Pietriş nisipos-argilos 14 2450 6Praf argilos-nisipos - 1875 14Argilǎ nisipoasǎ uşoarǎ - < 1950 15…17Loess - 19…21Argilǎ nisipoasǎ uşoarǎ - 21…28Argilǎ compactǎ - 30…35

Pentru rulourile netede, încǎrcarea specific liniarǎ q are valorile indicat în tabelul 11.4

Tabelul 11.4. Valorile încǎrcǎrii specifice liniare q pe generatoarea B a ruloului compactor

Grupa maşiniiClasa de greutate Încǎrcarea specificǎ liniarǎ

G [t] q [daN/cm]

CompactoareUşoare 2…5 40…45Medii 5…10 45…60Grele >10 60…120

2. Rulou cu crampoane

H co=(1−ka ) ∙ [ h+ (2,5 …4 ) ∙ b ] , în cm (11.9)

în care: ka = 0,15…0,35, este coeficient ce ţine seama de starea de afânare a terenului (cu valori mai

mari pentru terenuri afânate)h- înǎlţimea cramponului b – dimensiunea laturii mici a suprafeţei frontale a cramponului

3. Roţi compactoare cu pneuri

H co=0,18 ∙ww0

√Q1 pak r , în cm (12.10)

B. Maşini de compactat prin batere (maiuri)

Compactarea prin batere se utilizează cu bune rezultate la compactarea pământurilor coezive, unde asigură creşterea adâncimii de compactare. Există două grupe de maiuri:

a) maiuri pentru spaţii înguste comandate de operator din poziţia în picioare;

b) maiuri pentru spaţii largi manevrate cu ajutorul macaralelor.

a) În figurile 11.43 şi 11.44 se indică scheme constructive pentru maiuri utilizate în spaţii înguste.

Maiul funcţionează după un ciclu de lucru, care cuprinde :

-faza de ridicare a tălpii maiului sub acţiunea mecanismului bielă – manivelă şi a sistemului de arcuri;

-faza de cădere a maiului sub acţiunea greutăţii, care se termină cu executarea loviturii asupra stratului de material şi comprimarea acestuia.

Axa maiului este înclinată faţă de verticală cu un unghi de circa 10 grade, astfel că ridicarea tălpii se face pe direcţie înclinată, urmată de căderea maiului pe verticală. Astfel, la fiecare ciclu de lucru se obţine un avans corespunzător al maiului, asigurându-se şi executarea mai multor lovituri în acelaşi loc.

Din figura 11.44 mai rezultă şi alte detalii constructive:

-corpul inferior cu talpa maiului se deplasează pe ghidaje înclinate faţă de verticală;

-se prevăd amortizoare pentru a atenua vibraţiile ce se transmit de la carcasa maiului la bara de comandă;

-ghidajele şi sistemul de arcuri sunt protejate cu ajutorul unui burduf de cauciuc, montat între carcasa maiului şi corpul inferior.

Fig.11.43. Schema maiului compactor pentru spaţii înguste

1 – motor (electric sau cu ardere internă); 2 – transmisie cu curele; 3 – mecanism bielă-manivelă; 4 – cilindru exterior; 5 – cilindru interior; 6 – piston; 7, 8 - arcuri; 9 – tije; 10 – talpă.

Fig.11.44. Schema maiului compactor pentru spaţii înguste- detalii constructive

În figurile 11.45-11.47 se prezintă executarea compactării pământurilor cu maiuri pentru spaţii înguste.

Fig.11.45. Compactării pământurilor cu Fig.11.46. Mai pentru spaţii înguste maiuri pentru spaţii înguste

Deplasarea în cadrul şantierului pe distanţe mici se realizează cu ajutorul unui dispozitiv prevăzut cu două roţi (fig.11.48).

În figurile 11.49 şi 11.50 se arată compactarea prin batere a pământului în spaţii largi cu ajutorul unui mai manevrat de o macara.

Fig.11.47. Fig.11.48. Deplasare cu dispozitiv prevăzut cu două roţi

Fig. 11.49. Compactarea prin batere a pământului în spaţii largi cu ajutorul

unui mai manevrat de o macara

Fig.11.50. Compactarea prin batere a pământului în spaţii largi cu ajutorul

unui mai manevrat de o macara

C. Plăci vibratoare

Plăcile vibratoare realizează compactarea prin deplasarea plăcii peste stratul de material care trebuie compactat.

Se utilizează la compactarea pământurilor slab coezive şi a îmbrăcăminţilor asfaltice.

Clasificare – dupã caracterul oscilaţiilor – circulare - unidirecţionale - dupã modul de producere a forţei perturbatoare – inerţiale

- hidraulice - dupã modul de deplasare – manual - autodeplasabile - tractate - în cârlig (suspendate) - dupã motor acţionare -motor cu ardere internă (MAI) - electric - hidraulic - pneumatic

În figura 11.51 se prezintǎ schema constructivă a unei plăci vibratoare cu motor rezemat elestic. O astfel de varianta se prezintă în figura 11.52

Fig.11.51. Schema unei plăci vibratoare cu motor rezemat elastic

1 – motor (electric sau cu ardere internă); 2 – transmisie cu curele; 3 – arbore cu excentric; 4 – talpă; 5 – suport motor; 6 – arcuri; 7 – lagare cu rulmenţi.

Fig.11.52. Placǎ vibratoare cu motor rezemat elastic

Principalele părţi componente ale plăcii vibratoare sunt indicate în figura 11.53.

Fig.11.53. Părţi componente ale plăcii vibratoare

1-motor cu ardere internă cu rezervor de comustibil; 2-cadru de protecţie a motorului; 3-maneta de reglare a vitezei de deplasare; 4- bara de comandă prevăzută cu amortizoare; 5- mecanism de vibrare cu reglare hidraulică a poziţiei relative a excentricilor; 6- talpa plăcii vibratoare.

În figura 11.54 se prezintă o soluţie de rezemare elastică a suportului motorului pe corpul inferior, care cuprinde talpa plăcii vibratare şi arborii cu excentrici. Aceste amortizoare protejază motorul, iar pentru protecţia operatorului contra vibraţiilor se introduc amortizoare şi între suportul motorului şi bara de comandă. Pentru manipularea plăcii vibratoare în vederea mutării la alt loc de lucru, se prevăd urechi de agăţare în dispozitivul utilajului de ridicat (fig.11.54).

Fig.11.54. Urechi de agăţare în dispozitivul utilajului de

ridicat

Fig.11.55. Transmisie cu curele pt. transmiterea mişcării de la arborele motorului la arborii cu excentrici

Transmiterea mişcării de la arborele motorului la arborii cu excentrici se realizează, de regulă, cu ajutorul unei transmisii cu curele (fig.11.55).

În cazul existenţei a doi arbori cu excentric, ce se rotesc în sens contrar cu turaţii egale, se obţin vibraţii unidirecţionale. În fig. 11.56 se indică schema cinematică a unei plăci vibratoare de acest tip.

Fig.11.56. Plăcǎ vibratoare cu vibraţii unidirecţionale

O cerinţă importantă este autodeplasarea plăcii vibratoare, care se poate obţine prin reglarea poziţiei relative a celor doi excentrici. Astfel pentru poziţia din figura 11.56, a se obţine deplasarea plăcii spre dreapta, iar pentru poziţia din 11.56, b se obţine deplasarea spre stânga. Schimbarea poziţiei relative a excentricilor se poate comanda hidraulic, acţionând o manetă aflată pe bara de comandă (fig.11.53).

În figura 11.57 se indică poziţia excentricilor pentru trei situaţii: deplasare înainte (fig.11.57, a), executarea vibrării fără deplasarea plăcii (fig.11.57,b) şi deplasare înapoi (fig.11.57,c). Se vede şi furtunul hidraulic al dispozitivului de reglare a poziţiei relative a excentricilor.

a) b) c)

Fig.11.57. Poziţia excentricilor pentru cele trei situaţii

În funcţie de lăţimea zonei de compactat şi de volumul de lucrări se utilizează plăci vibratoare mai mici, cu masa puţin peste 100 kg (fig.11.58), precum şi plăci vibratoare mari cu masa 500 -600 kg. (fig.11.59).

Fig.11.58. Placǎ vibratoare micǎ Fig.11.59. Placǎ vibratoare mare

În figurile de mai jos se prezintă diferite utilizări ale plăcilor vibratoare:

-compactarea pământurilor slab coezive (fig. 11.60, a);-compactarea îmbrăcăminţilor asfaltice (fig. 11.60, c);-compactarea drumurilor din piatră prelucrată (fig.11.60, b);-compactarea pământului după astuparea şanţurilor (fig.11.61, a );-compactarea pământului în şanţ după montarea conductelor sau cablurilor (fig.11.62, b)

a) b) c)

Fig.11.60. Utilizǎri ale plǎcilor vibratoare

a) b) c)

Fig.11.61. Utilizǎri ale plǎcilor vibratoare

a) b)Fig.11.62. Transportul plǎcilor vibratoare- pe distanţe mici, respective mari

Pentru deplasarea plăcilor vibratoare în şantier pe distanţe mici se utilizează dispozitive prevăzute cu roţi ca în figura 11.61, c pentru plăci mici sau dispozitive prevăzute cu roţi şi bară de tractare ca în figura 11.62, a pentru plăci de dimensuni mari. Pentru transportul pe distanţe mai mari, placa vibratoare se încarcă într-un mijloc de transport (fig.11.61, b).