Asfalto sluoksnių sutankinimo laipsnio nustatymas neardomuoju georadaro metodu kelių tiesybos darbų kokybės kontrolei gerinti

Abstract

Asfalto dangos konstrukcijos sluoksnių optimalus sutankinimo laipsnis ir oro tuštymių kiekis yra vieni pagrindinių dangos ilgalaikiškumo rodiklių. Nepakankamai sutankinta danga yra mažiau atspari automobilių eismo apkrovoms ir žalingam aplinkos poveikiui. Šiuo metu asfalto dangos konstrukcijos sluoksnių sutankinimo laipsnis kontroliuojamas taikant laikui imlius, konvencinius ardomuosius metodus, gręžiant kernus ir juos bandant laboratorijoje. Šis metodas yra brangus, jį taikant gadinama kelio danga, o asfalto dangos kokybė patikrinama tik pavieniuose taškuose. Būtina įvertin-ti ir taikyti inovatyvius neardomuosius metodus, leidžiančius kokybinius asfalto dangos rodiklius nustatyti neardant dangos, didesniame jos plote, efektyviau ir mažesnėmis sąnaudomis. Disertacijoje nagrinėjama georadaro taikymo asfalto dangos konstrukcijos sluoksnių sutankinimo laipsniui nustatyti, atlikta pasaulinės praktikos apžvalga ir naudojimo Lietuvos automobilių keliuose galimybių analizė, atliekant eksperimentinį tyrimą. Disertacijos tikslas – pritaikyti neardomąjį GPR metodą asfalto sluoksnių sutankinimo laipsniui nustatyti siekiant gerinti kelių tiesybos darbų kokybės kontrolę ir patikrinti jo patikimumą, atliekant neardomuosius bei konvencinius tariamojo tankio tyrimus. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados ir rekomendacijos, naudotos literatūros šaltinių ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai, santrauka anglų kalba. Įvade suformuluota tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas ir darbo tikslas, jam pasiekti keliami uždaviniai, tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė ir galimas pritaikymas bei pateikti ginamieji teiginiai. Pirmajame skyriuje aprašyta asfalto sluoksnių sutankinimo laipsnio ir oro tuštymių fizikinė samprata, pateikti asfalto dangų kokybei taikomi reikalavimai, aprašytas GPR veikimo principas, šiuo metu taikomų GPR modelių analizė ir su disertacijos tema susijusių publikuotų mokslinių publikacijų apžvalga. Ant-rajame skyriuje aprašytas eksperimentinio tyrimo planas, metodika ir aprašyti tyrime taikyti bandymų ir matavimų metodai bei technologijos. Trečia-jame skyriuje, remiantis tyrimo rezultatais, įvertintas asfalto dangos sluoksnių sutankinimo laipsnio nustatymo GPR metodu tikslumas ir patikimumas, lyginant su konvenciniais ardomaisiais metodais. Pasiūlyta metodika, regresiniai modeliai ir metodo taikymo rekomendacijos. Disertacijos tema publikuoti keturi straipsniai: du – recenzuojamame mokslo žurnale, turinčiame cituojamumo rodiklį Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazėje, vienas – recenzuojamame tarptautinės konferencijos straipsnių rinkinyje, vienas – periodiniuose ir vienkartiniuose leidiniuose. Disertacijos tema perskaityti keturi pranešimai tarptautinėse konferencijose, dvi iš jų organizuotos kitose šalyse.

The optimum degree of compaction and air voids content of asphalt pavement construction layers are among the main indicators of the durability of asphalt road pavement. The asphalt pavement with an insufficient degree of compaction is less resistant to traffic loading and the damaging effects caused by water. At present, the main way to control the compaction quality is to drill core specimens and test them in the laboratory. This method is expensive, damages the road surface, and the quality of asphalt pavement is verified only at several points. It is necessary to evaluate and apply innovative non-destructive methods, allowing us to determine the qualitative characteristics of asphalt pavement without causing damage to the road surface and at lower costs. This dissertation describes the use of Ground Penetrating Radar (GPR) to determine asphalt pavement construction layers’ degree of compaction and air voids content and provides an overview of global practices and feasibility analysis on the application of GPR on the roads of Lithuania. The dissertation aims to apply the non-destructive GPR method to determine the degree of compaction in asphalt pavement construction layers, check its reliability and improve the quality control of construction works. The dissertation consists of an introduction, three chapters, general conclusions and recommendations, references and the author’s publications on the topic of the dissertation and a summary in English. The introduction formulates the research problem, relevance of the work, describes the research object and the aim of the work, tasks to achieve the aim, research methodology, scientific novelty of the work, its practical significance and possible application and defended statements. The first chapter describes the physical concept of asphalt layer compaction, the requirements for the quality of asphalt pavements, the principle of operation and physical concept of GPR, the analysis of currently used models and an overview of scientific publications on the topic of the dissertation. The second chapter describes the experimental research plan, the methodology, tests, measurement methods and technologies used in the research. Based on the results of the experimental study, the third chapter evaluates the accuracy and reliability of determining the compaction of asphalt pavement layers by the GPR method compared with standardised measurement methods. The methodology, regression models and recommendations for the application of the method are proposed. Four articles were published on the dissertation’s topic: two in a scientific journal included in Clarivate Analytics Web of Science, one in peer-reviewed conference proceedings of an international conference, and one in serials and one-time publications. Four papers on the dissertation’s topic were presented at conferences in Lithuania and abroad.