Совершенствование методов нормирования макрошероховатых дорожных по

Data series & Borders

er data nsx

122

4.2. Результаты лабораторного исследования антигололедной макрошероховатой поверхности дорожного покрытия

Была изготовлена партия образцов антигололедного покрытия SafeLane на основе представленных образцов эпоксидной смолы фирмы Cargill и щебня доломитовых пород (рис. 4.4). На твердую основу было распределено приготовленное в пропорции 1 : 1 эпоксидноевяжущее, сразу был распределен щебень.

Рис. 4.4. Образец антигололедного дорожного покрытия

Для этого вида дорожных покрытий было разработаны новые параметры нормирования макрошероховатости с учетом особенности конструкции. Основными параметрами были выбраны разновысотность активных выступов шероховатости,

123

контактирующих с колесами транспортных средств, и разноглубинность впадин покрытия, отвечающие за различность объемов противогололедного материала в пространстве между зернами щебня.

Разновысотность выступов и разноглубинность впадин было предложено оценивать через дисперсию или среднеквадратическое отклонение, как статистические инварианты, что было реализовано в прикладной программе «Шероховатость-2008» (рис. 4.5) портативного переносного измерительного комплекса.

Рис. 4.5. Результаты работы программы «Шероховатость-2008»

Аналогично методическому обеспечению государственного стандарта ГОСТ 2789–75 «Шероховатость поверхности» предлагается использовать способ оценки среднеквадратического отклонения разновысотности и разноглубинности макрошероховатости через показания 10 измерений активных выступов и 10 выступов на основе предложенных авторами формул:

124

где x – оценка среднеквадратического отклонения разновысотности активных выступов макрошероховатости; xiверх , xiнижн – ре-

зультаты измерений 5 верхних и 5 нижних выступов макрошероховатости; z – оценка среднеквадратического отклонения разно-

глубинности впадин макрошероховатости; ziверх , ziнижн – результа-

ты измерений 5 верхних и5 нижних впадин макрошероховатости.

Пример определения разноглубинности. Получены резуль-

таты 10 измерений впадин макрошероховатости: 8; 4; 3; 6,5; 8; 9,5; 3,5; 7; 4. Из полученного ряда выбраны пять верхних: 8; 7; 9,5; 6,5; 8 и пять нижних: 4; 4,5; 3,5; 3; 4 мм. Оценка средне-

квадратического отклонения определяется из разницы средних: 7,8 – 3,8 = 4,0 мм.

Определено, что образцы антигололедного дорожного покрытия отличаются повышенной разноглубинностью.

Пример определения разновысотности. Получены результаты измерения 10 выступов макрошероховатости: 0; 1; 4,5; 2,5; 4; 2; 3; 6,5; 4; 5. Из полученного ряда выбраны пять верхних: 4,5; 4; 6,5; 4; 5 и пять нижних: 0; 1; 2,5; 2; 3 мм. Оценка среднеквадратического отклонения определяется из разницы средних: 4,8 – 1,7 = 3,1 мм. Определено, что образцы противогололедного дорожного покрытияотличаются повышеннойразновысотностью.

Результаты тестовых испытаний формул для ручной оценки показали хорошее соответствие вычислений с помощью статистических формул вычисления среднеквадратического отклонения и программы «Шероховатость-2008».

Получено, что среднеквадратическое отклонение разновысотности и разноглубинности оказалось максимальным (до 10 мм) по отношению к аналогичным дорожным покрытиям с шероховатой поверхностью (шероховатая поверхностная обработка, шероховатые тонкослойные покрытия, литой асфальтобетон на основе по- лимерно-битумных вяжущих, слои износаи др.).

Также установлено, что благодаря своей осветленности антигололедное покрытие может выполнять роль цветных покрытий противоскольжения.

125

На основе проведенного анализа, теоретической и практической отработки рекомендуется применение антигололедных дорожных покрытий с шероховатой поверхностью как нового инновационного продукта зимнего содержания автомобильных дорог и мостовых сооружений.

4.3.Технология устройства антигололедного покрытия

сшероховатой поверхностью

Безопасность дорожного движения в зимний период является важнейшей проблемой для органов управления федеральных, территориальных и муниципальных автомобильных дорог общего пользования [54]. В настоящее время продолжает совершенствоваться нормативно-методическая база дорожного хозяйства, осваиваются новые технические решения, позволяющие сократить количество дорожно-транспортных происшествий, вызванных снижением сцепных качеств дорожных покрытий при образовании зимней скользкости [99].

Применяемые конструкции дорожных покрытий имеют достаточно высокий технический уровень. Однако они в своем большинстве не ориентированы на эффективное применение в зимний период.

Известны разработки ФГУП «РОСДОРНИИ» антигололедных дорожных покрытий («Грикол» для мостовых сооружений). Их технико-эксплуатационные свойства ориентированы на обеспечение постоянного антигололедного эффекта за счет введения специального наполнителя «Грикол» в минеральную часть асфальтобетонной смеси на этапе ее производства [111].

Компания ООО «Зиракс» [108] с участием авторов осуществила устройство первого в России и СНГ участка антигололедного поверхностного покрытия SafeLane в рамках лицензионного соглашения с компанией Cargill Incorporated (США).

Антигололедные покрытия с шероховатой поверхностью SafeLane HDX (двухслойное) с минимальной толщиной 10 мм и SafeLane СА-48 (однослойное) с минимальной толщиной 5 мм

126

и конструкции на их основе разработаны учеными Мичиганского технологического университета, передача новых технологий проводится компанией Cargill (CША), ООО «Зиракс» и ФГУП «РОСДОРНИИ».

Антигололедное покрытие SafeLane направлено на обеспечение безопасности и мобильности на автомобильных дорогах, искусственных сооружениях, различных территориях в зимний и летний периоды. Запатентованная система двух основных компонентов – полимерного (эпоксидного) состава и специального заполнителя в зимний период выполняет функцию удержания противогололедных материалов на поверхности покрытия, препятствуя образованию опасных проявлений зимней скользкости. Покрытие также обеспечивает круглый год надежное сцепление, гидроизоляционную защиту инфраструктуры различных объектов, в том числе искусственных сооружений. Применение данной технологии позволяет существенно снизить аварийность на так называемых участках концентрации ДТП, где образование гололеда происходит существенно быстрее по сравнению с другими участками, и увеличить пропускную способность автомобильных дорог.

Антигололедное дорожное покрытие ориентировано на обеспечение высокой эффективности противодействия при возникновении зимней скользкости на дорожном покрытии путем снижения адгезии снежно-ледяного образования и снижения затрат при уборке автомобильных дорог в зимний период. Изменения регламента зимнего содержания дорожных покрытий при этом не происходит. Предполагается, что его противогололедные свойства должны обеспечиваться размерно-механичес- кими и физико-химическими параметрами каменного материала (зерновым составом и маркой щебня).

Распределение противогололедного материала производится по факту возникновения зимней скользкости. Зерновой состав, способ распределения щебня без его прикатки должен обеспечивать максимальную разновысотность активных высту-

127

пов макрошероховатости и максимальную разноглубинность впадин. В условиях исполнения регламента распределения противогололедных материалов они должны обеспечить разновременность образования пятен гололеда на активных выступах шероховатости. При этом последние должны легко удаляться колесами транспортных средств. Это определяет максимальную площадь и длину линии профиля шероховатой поверхности, что позволяет обеспечить максимальный контакт между дорожным покрытием и растворенным противогололедным материалом.

Как дополнительный системный эффект покрытие имеет и антигололедные свойства – возможность удерживать за счет слабой смываемости противогололедный материал на дорожном покрытии до очередного возникновения зимней скользкости.

Технология устройства предлагаемых шероховатых покрытий не требует специального оборудования и состоит из следующих основных операций:

1. Тщательная очистка покрытий от пыли и грязи ручным и/или механизированным способом; при необходимости мойка и сушка (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Очистка ездового полотна мостового сооружения

2. Распределение по поверхности покрытия рабочей эпоксидной смолы и щебня (рис. 4.7).

Общий вид устроенного антигололедного дорожного покрытия с шероховатой поверхностью представлен на рис. 4.8.

128

Рис. 4.7. Распределение эпоксидного состава и щебня

Рис. 4.8. Антигололедное дорожное покрытие с шероховатой поверхностью

Технология работ по устройству дорожных покрытий SafeLane проста и близка к технологии устройства поверхностной обработки, широко используемой в России при повышении шероховатости дорожных покрытий. Адаптирование данной технологии для российских условий не должно вызвать сложности, и при соответствующей корректировке она может соответствовать отраслевому методическому документу [77].

Разработчиками SafeLane установлено, что солеудерживающая способность антигололедного дорожного покрытия значительно выше, чем обычного асфальтобетонного покрытия. Видно слабое влияние количества промывок на снижение солеудерживающей способности противогололедных материалов, которая определяется свойствами специально подобранного материала покрытия.

129

Анализ работы покрытия SafeLane, устроенного на участках автомобильных дорог и мостовых сооружений севера США в течение зимних сезонов 2005–2008 гг., показал высокий уровень безопасности дорожного движения при значительно меньшем количестве расхода противогололедных материалов в течение зимних периодов. Установлено, что не было ни одного несчастного случая, связанного с погодными зимними условиями. Во многих случаях это контрастировало со значительным количеством дорожно-транспортных происшествий на соседних участках автомобильной дороги или мостовых сооружениях без антигололедного покрытия. В почти всех случаях испытательные участки оставались свободными от снега или льда, напротив, снег и лед накапливались на участках автомобильных дорог и мостовых сооружений без этого покрытия.

Когда накопление снега и льда все же происходило, адгезия их была настолько мала, что не приводила к прилипанию к дорожному покрытию и обеспечивало облегченную уборку. Чистота тротуара поддерживалась на испытательных участках с приблизительно половиной нормой расхода противогололедного материала. Не было проблем с уменьшением коэффициента сцепления. Эффективность применения оказалась более высокой для влажного и тяжелого снега.

Обычное значение коэффициента сцепления для покрытия SafeLane после его устройства 0,58–0,6 (сравнительно с 0,4 по нормативам). Ожидаемый срок службы покрытия – до 15 лет с учетом специфических особенностей компонентов – вяжущего (эпоксидного состава) и специально подобранного заполнителя. Такие эпоксидные составы применяются для автомобильных дорог и мостовых сооружений в США в течение более чем 20 лет на цементо- и асфальтобетонных дорожных покрытиях, при различных видах ремонта и содержания автомобильных дорог и искусственных сооружений.

Покрытие сохраняет сцепные и антигололедные свойства до 4–10 раз дольше, чем обычные дорожные покрытия, даже в течение длительных дождей. При этом дорожное покрытие должно

130