АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

УДК 625. 75

НЕОБХОДИМОСТЬ УСТРОЙСТВА СЛОЕВ ИЗНОСА НА ДОРОГАХ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ

NEED OF THE DEVICE OF WEARING COURSE ON PUBLIC ROADS

Р.И. Гогунов, А.В. Маглан

торможения (съезды и въезды на дорогу, светофоры и т.д.) появляется колея за счет трения. Все это приводит к разрушению верхнего слоя покрытия, в пакете асфальтобетонных слоев самого дорогого. Основным видом работ по содержанию и ремонту автомобильных дорог является устройство тонких слоев и шероховатых поверхностных обработок. Изучение и применение этих технологий является важной задачей в дорожной отрасли.

Основные методы и технологии устройства слоев износа в России

Прежде чем начать говорить о слоях износа, следует дать определение такому процессу, как поверхностная обработка. Поверхностная обработка (ПО) – технологический процесс

устройства на дорожных покрытиях тонких слоев с целью обеспечить шероховатость, водонепроницамость, износостойкость и плотность покрытий. Слой износа – верхний слой

дорожного покрытия, непосредственно воспринимающий горизонтальные усилия от транспортных средств и препятствующий износу основных слоев дорожной одежды [1].

Функции слоев износа: слои износа толщиной от 10 до 35 мм устраивают, когда дорожная одежда и покрытие имеют достаточную прочность, но верхний слой покрытия (слой износа) износился и процесс износа нарастает, появились мелкие трещины, выкрашивания или мелкие колеи по полосам наката. Основное назначение слоя износа состоит в восстановлении старого слоя износа и обеспечении износостойкости покрытия на новый срок службы. Слои износа предохраняют или замедляют износ покрытия и могут устраиваться одновременно с покрытием, или укладываться на готовое покрытие, или на заканчивающее срок службы покрытие.

В таблице 1 представлена периодичность проведения работ по устройству слоев износа дорожного покрытия в зависимости от интенсивности и дорожно-климатической зоны [2,8].

Существует множество различных технологий устройства слоев износа в России и за рубежом. Технологии, которые нашли применение в нашей стране, используемые в различных дорожно-климатических зонах, описал в своей работе профессор МАДИ В.В. Ушаков. На рисунке 1 представлены девять основных технологий устройства слоев износа [2].

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Таблица 1 – Периодичность проведения работ по устройству слоев износа дорожного

покрытия

22

Рисунок 1 – Процент применения различных технологий устройства слоев износа

Используя открытую информацию основных дорожно-строительных компаний, работающих

на территории Сибирского Федерального округа, была сформирована таблица 2. В ней представлены данные по использованию технологий износа в различных регионах СФО [3].

Рассмотрим наиболее используемые технологии.

Поверхностные обработки, устраиваемые традиционным способом:

1)однослойная поверхностная обработка с однократным распределением вяжущего и щебня применяется для создания шероховатой поверхности и слоя износа дорожной одежды с достаточной прочностью, самый распространенный вид шероховатой поверхностной обработки, наиболее подходящий для всех видов движения;

2)однослойная поверхностная обработка с двойным распределением щебня применяется на дорогах с интенсивным движением и высокой скоростью движения, способствует улучшенной герметичности покрытия, устранению мелких неровностей и деформаций, лучше распределяет усилия от колес автомобилей. Особенно эффективно такая обработка работает на хорошем жестком основании [5].

Внастоящее время одной из прогрессивных технологий, позволяющих решить проблемы долговечности покрытия путем защиты верхних слоев конструкций дорожных одежд, является устройство слоев износа из литых эмульсионно-минеральных смесей (ЛЭМС). «Сларри Сил» −

это смесь определенных долей минерального заполнителя, эмульсии, воды и добавок, регулирующих сроки распада эмульсии, которую распределяют по тщательно подготовленному дорожному покрытию. Смесь может содержать полимеры или волокна. Покрытие должно

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

представлять собой однородный «ковер», прочно приклеенный к подготовленной поверхности и имеющий шероховатую текстуру. Основное применение эта система нашла в продлении долговечности бетонных и асфальтобетонных покрытий.

Таблица 2 – Применение новых для России технологий дорожного строительства в регионах Сибирского федерального округа в 2005-2011 гг.

- для восстановления текстуры покрытия и его сцепных свойств; - для восстановления изношенного верхнего слоя и предотвращения дальнейшего выноса

каменного материала; - для снижения шума от трения колес о крупный щебень поверхностной обработки,

сделанной на крупных фракциях щебня; - в местах, где невозможно устройство более толстых слоев из-за ограничений, связанных с

подъемом колодцев и бордюрного камня; - для герметизации небольших трещин в поверхности покрытия;

- для улучшения транспортно-эксплуатационных параметров дороги.

Сларри Сил обычно классифицируется от времени формирования и открытия движения по поверхности:

1)медленная скорость формирования - зависит от испарения воды из поверхности слоя, и от погодных условий; открытие движения по поверхности через 2-4 часа;

2)средняя скорость формирования – зависит от химической природы компонентов; открытие движения может быть через 1-2 часа;

3)быстрая скорость формирования – зависит только от химических процессов распада

эмульсии и взаимодействия с компонентами смеси; открытие движения по поверхности не позже чем через 1 час и раньше [4,8].

Для приготовления и укладки литых эмульсионно-минеральных смесей применяются специальные машины типа «Macropaver» и «Minimac» (США), AKZO Nobel (Швеция), «Wiero» (Германия), «MASSENZA» (Италия) (рис. 2).

Все указанные операции можно выполнить с помощью традиционной дорожной техники:

-для подготовки покрытия использовать поливальные и уборочные машины;

-для приготовления горячей смеси – оборудование асфальтобетонных заводов;

-для разогрева и заливки эмульсии – гудронатор;

-для равномерного распределения горячей асфальтобетонной смеси – асфальтоукладчик;

-для трамбования – каток.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Говоря про Сларри-сил, можно упомянуть и про Микросюрфейсинг. Микросюрфейсинг - разновидность эмульсионно-минеральной смеси типа Сларри, позволяющая производить

укладку смеси более толстым слоем и в несколько слоев, более прочная, с более высокими требованиями к качеству каменного материала.

Рисунок 2 – Машины для приготовления и укладки ЛЭМС:

а) «Macropaver»; б) «Minimac»; в) AKZO Nobel

Для полимерного модифицирования таких смесей, обеспечивающих более высокое сопротивление колееобразованию, используются латексы. Толщина слоя износа в уплотненном состоянии составляет 10-30 мм. Возможно устройство слоев толщиной 30–40 мм.

Микросюрфейсинг производится с добавлением специальных эмульгаторов, для того, чтобы повысить когезию и ускорить набор прочности. Это означает, что открытие движения по отремонтированным участкам может происходить в период от 30 минут до 1 часа после окончания укладки, даже при более низких температурах. Микросюрфейсинг используется для:

1) заполнения колей; 2) незначительных исправлений профиля; 3) везде, где возможно 24

применение Сларри Сил.

Вбольшинстве смесей микросюрфейсинга используется, как правило, цемент, выступающий в роли ускорителя реакции, повышающих pH и уменьшающих стабильность катионной эмульсии. Добавление ионов кальция позволяет контролировать процесс смешивания. Тщательно выбирая комбинации эмульгаторов и регуляторов распада в зависимости от химического состава заполнителя, можно контролировать увеличение или уменьшение скорости схватывания смеси.

Технология «Новачип» является закономерной эволюцией в развитии технологий устройства слоев износа, таких как «Чип Сил», «Сларри Сил», и обладает рядом технологических преимуществ. Износостойкость тонкослойных покрытий по типу «Новачип», по данным ГП «Белдор- НИИ», в 3–4,5 раза выше, чем у слоев износа по типу «Чип Сил», «Сларри Сил».

Принцип устройства слоев износа по технологии «Новачип» заключается в следующем. На слой защищаемого покрытия наносится битумная эмульсия (состоит из 60 % битума, 40 % воды), затем с небольшой задержкой (менее 1 с) на слой битумной эмульсии укладывается тонкий слой (2,5 см) горячей (160 0С) модифицированной асфальтобетонной смеси [7].

Укладка производится специальным немецким укладчиком фирмы Vögele SUPER 1800-2 с

модулем SprayJet, который имеет бак для эмульсии и рампу для ее розлива. Битумная эмульсия наносится на поверхность старого покрытия и сразу же укладывается горячая смесь. Поскольку слой укладываемой смеси всего в среднем 15 мм, водная составляющая эмульсии начинает интенсивно испаряться, образуя надежную связь между основанием и слоем нового покрытия. Температура эмульсии при нанесении 55-80°С, температура горячей смеси 140-160°С.

Вотличие от поверхностных обработок, «Новачип» можно выполнять в городских условиях

иприменять на скоростных автобанах. При выполнении работ и формировании верхнего слоя не вылетает каменный материал, скорость укладки до 5-10 метров в минуту а ширина

поверхности определяется возможностью укладчика. Уплотнение осуществляется пневмокатком, открытие движения происходит уже через 30-40 минут без ограничения нагрузки

искорости.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Покрытия из ЩМА характеризуются улучшенными эксплуатационным свойствами. Повышенное содержание прочного кубовидного щебня обеспечивает достаточно высокие показатели сдвигоустойчивости и износостойкости, а асфальтового вяжущего вещества (мастики) - увеличение водонепроницаемости, водо- и морозостойкости и усталостной стойкости

покрытия. Остаточная пористость и водонасыщение ЩМА в покрытии могут приближаться к нулю, за счет чего обеспечиваются водонепроницаемость и высокие показатели водо- и морозостойкости

верхних слоев дорожных одежд. При этом шероховатость покрытия из ЩМА примерно в 1,5 раза выше по сравнению с покрытием из асфальтобетонной смеси типа А. Это увеличивает коэффициент сцепления колеса с влажной поверхностью и безопасность движения. Так, в Германии при устройстве тонкослойных покрытий из ЩМА, которые приобретают свою шероховатость только после истирания пленки мастики, начальная шероховатость, особенно летом в жаркую погоду, достигается путем посыпания и втапливания дробленого песка или обработанного битумом щебня размером зерен 2-5

мм в горячую смесь. Другой способ придания шероховатости поверхности покрытия из ЩМА непосредственно после строительства или ремонта его состоит в удалении верхней пленки мастики с поверхности каменного материала механическими способами (металлическими щетками) или путем применения высокоэнергетических электромагнитных волн (в Германии с помощью лазерного устройства) [6].

Технология «Чип Сил». Покрытия такого типа наносятся поверх основного пласта в виде тонкого слоя асфальтобетона, а затем сверху наносится щебень соответствующего размера и формы, после чего трамбуется. Щебень может наноситься в один или несколько слоев в зависимости от необходимости. Преимущества покрытия «Чип Сил»: возросшая безопасность за счет увеличения сопротивления скольжению, образование непроницаемого слоя, увеличение долговечности существующего покрытия, исправление небольших трещин и дефектов поверхности, невысокая стоимость. Макрошероховатые тонкие слои износа применяются на участках, где необходимо обеспечить приживаемость щебня в слое, под действием движения повышенной интенсивности и грузонапряженности, с целью получения поверхностей, сохраняющих сцепные качества не менее 6 лет, а также для стадийного усиления дорожной одежды.

Технология «Кейп Сил». «Кейп Сил» называется одновременное применение слоев 25 поверхностной обработки типа «Чип сил» (поверхностное улучшение полотна дороги) и «Сларри сил». Кейп сил» наносится в три стадии. Первая стадия - при нанесении поверх

существующего покрытия и в случае, если образовались большие трещины, то сначала эти трещины должны быть отремонтированы заполнением жидким асфальтом или другим подходящим материалом для того, чтобы воспрепятствовать повторному проникновению воды. Вторая стадия – для склеивания наносится связывающий слой покрытия из битумной эмульсии

исразу после этого, с помощью распределительной машины наносится щебень соответствующей градуировки, затем утрамбовывается с помощью пневматических цилиндров

итаким образом осуществляется вторая стадия, поверхностное улучшение полотна дороги (Чип Сил). После этой операции дорога открывается для дорожного движения на низкой скорости. Третья стадия – после недельной эксплуатации в дорожном движении наносится

«Сларри Сил» и обработка завершается.

Технология «Скраб сил».«Скраб сил» - обработка модифицированным вяжущим

изношенного покрытия посредством жестких скребков. Устраивается на покрытие, на котором обнажен каменный материал или присутствует развитая сетка трещин. Обработка поверхности сопровождается добавлением природного или дробленного песка.

Вывод

Одной из главных задач дорожной отрасли является увеличение срока службы дорожного покрытия. Устройство слоев износа – эффективный метод защиты покрытия. Укладка слоя

износа потребует дополнительных финансовых затрат, однако это дает возможность сэкономить на текущем ремонте и продлить срок службы дороги. Необходимо анализировать применение технологий в различных регионах России, отслеживать сохранение слоя износа, выявлять факторы, влияющие на укорочение срока функционирования слоев износа.

Научный руководитель – ст. преподаватель Шнайдер В.А.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

Библиографический список

1.СТО ТУАД 14-2012. Поверхностная обработка автомобильных дорог. Выбор технологии строительства. Выбор вида и технологии устройства. – Новосибирск: ГКУ НСО ТУАД. – 2012 г. – 41 с.

2.Назначение технологий и периодичности проведения работ устройству слоев износа и слоев дорожных покрытий. Доклад доктора техн. наук, профессора В.В. Ушакова. МАДИ. – Режим доступа:

http://new.groteck.ru/images/catalog/42210/834ec9325e4f19ca49f19d809ad0c2fc.pdf, свободный. – Назначение

технологий и периодичности проведения работ устройству слоев износа и слоев дорожных покрытий (2.10.2016 г.).

3. Пингасов, Д.В. Перспективы внедрения инновационных технологий дорожного строительства в

СФО. – Режим доступа: http://www.credo-dialogue.com/getattachment/243bb2e5-c1a0-40e0-b96c- 51dd04c29a20/Perspektivy-vnedrenija.aspx , свободный. – Перспективы внедрения инновационных технологий дорожного строительства в СФО // Технологии. – 2011. – № 4 (43). − С. 69-71 (15.10.2016 г.).

4.СТО 017 НОСТРОЙ 2.25.48 – 2013. Автомобильные дороги. Ремонт асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог. Часть 2. Устройство слоев износа. – Москва: СРО НП «МОД «СОЮЗДОРСТРОЙ». –

2013. – 130 с.

5.ОДМ «Методические рекомендации по устройству одиночной шероховатой поверхностной обработки техникой с синхронным распределением битума и щебня». – М.: РОСАВТОДОР, 2001.

6.ГОСТ 31015-2002. Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия. – М.: МНТКС, 2002. – 27 с.

7.СТО НОСТРОЙ 2.25.48-2011. Ремонт асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог. – М: Национальное объединение строителей, 2012. –137 с.

8.Кочетков, А.В. Совершенствование технологий устройства тонких слоев износа и шероховатых поверхностных обработок / А.В. Кочетков, Л.В. Янковский, Ю.А. Трофименко // Интернет–журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». – Выпуск 4 (23), июль – август, 2014. – Режим доступа: http://naukovedenie.ru,

свободный (02.10.2016 г.).

NEED OF THE DEVICE OF WEARING COURSE ON PUBLIC ROADS

Abstract. In article it to be said that taking into account the huge territory of our country, it is impossible to arrange wearing courses of a roadway covering, without paying attention to various climatic conditions. Frequency of work on the device of wearing courses depending on a road and climatic zone, and also volume of traffic. Presents the most used technology device of wearing courses not only traditional, but also new are presented. Describes the use of new Russian technology of road construction in the regions of the Siberian Federal district in 2005-2011. In the article the necessity of application of these technologies on public roads.

Keywords: wearing course, surface treatment, technology device of wearing courses, frequency of work on the device, public roads.

Гогунов Ростислав Игоревич (Россия, Омск) – студент гр. СУЗ13-Д1; ФГБОУ ВО «СибАДИ» (644080,

г. Омск, пр. Мира, 5, e-mail: rost-i-k@mail.ru)

Маглан Александр Владимирович (Россия, Омск) – студент гр. СУЗ13-Д1; ФГБОУ ВО «СибАДИ»

(644080, г. Омск, пр. Мира, 5, e-mail: sascha-3485@mail.ru)

Gogunov Rostislav Igorevich (Russia, Omsk) – student gr. SUZ-13D1; The Siberian State Automobile and Highway University (SibADI), (644080, Omsk, av. Mira, 5, e-mail: rost-i-k@mail.ru)

Maglan Aleksandr Vladimirovich ((Russia, Omsk) – student gr. SUZ-13D1; The Siberian State Automobile and Highway University (SibADI) (644080, Omsk, av. Mira, 5, e-mail: sascha-3485@mail.ru)

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.