CC BY
16
Вестник Евразийской науки / The Eurasian Scientific Journal https://esj.todav 2019, №4, Том 11 / 2019, No 4, Vol 11 https://esj.todav/issue-4-2019.html URL статьи: https://esj.today/PDF/60SAVN419.pdf Ссылка для цитирования этой статьи:
Гончарова М.А., Бондарев Б.А., Акчурин Т.К. Мероприятия по научно-техническому сопровождению производства дорожных разметочных материалов на полимерной основе // Вестник Евразийской науки, 2019 №4, https://esj.today/PDF/60SAVN419.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.
For citation:
Goncharova M.A., Bondarev B.A., Akchurin T.K. (2019). Measures for scientific and technical support of the production of road marking materials on a polymer basis. The Eurasian Scientific Journal, [online] 4(11). Available at: https ://esj.today/PDF/60 SAVN419.pdf (in Russian)
УДК 625.7/8:504
Гончарова Маргарита Александровна
ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», Липецк, Россия Заведующий кафедрой «Строительное материаловедение и дорожные технологии»
Доктор технических наук, доцент E-mail: magoncharova777@yandex.ru
Бондарев Борис Александрович
ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», Липецк, Россия
Профессор
Доктор технических наук, профессор E-mail: magoncharova777@yandex.ru
Акчурин Талгатъ Кадимович
ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет», Волгоград, Россия Заведующий кафедрой «Строительные материалы и специальные технологии»
Кандидат технических наук, профессор E-mail: info@vgasu.ru
Мероприятия по научно-техническому сопровождению производства дорожных разметочных материалов на полимерной основе
Аннотация. В статье разработаны принципы составления рецептур долговечных разметочных материалов, доказана эффективность учета требований к функционально-эксплуатационным характеристикам материалов для разметки дорог при разработке их рецептуры.
В статье разработан перечень мероприятий по научно-техническому сопровождению производства дорожных разметочных материалов на полимерной основе. В обобщенном виде процесс разработки рецептуры предлагается разделить на четыре этапа. Данный системный подход зарекомендовал себя как эффективный и был применен при изготовлении ряда разметочных материалов, выпущенных за последние четыре года.
Рецептура термопластика может быть специально подобрана для разных климатических условий: более мягкий термопластик подходит для очень холодного климата; термопластик средней твердости подходит для умеренного климата; термопластик повышенной твердости подходит для жаркого климата. Разработаны новые научные методы реализации форм проверки соответствия в техническом регулировании дорожного хозяйства в области применения материалов для дорожной разметки.
В статье новым для подбора рецептур дорожной разметки является предложение расчета риска недостижения целей и требований Технического регламента Таможенного Союза «Безопасность автомобильных дорог», нормативных документов и договоров по показателю вариативности долей компонентов сухих смесей или расплавов материалов для дорожной разметки.
Ключевые слова: научно-техническое сопровождение; производство; дорожные разметочные материалы; полимерная основа; испытания; термопластик; разметочная краска; нанесение; подбор рецептуры; состав
Введение
В настоящей работе разработаны принципы составления рецептур долговечных разметочных материалов, методы управления жизненным циклом рецептур, доказана эффективность учета требований к функционально-эксплуатационным характеристикам материалов для разметки автомобильных дорог общего пользования и улично-дорожной сети населенных пунктов при разработке их рецептуры [1-3]. В особых случаях (экстремальные температурные условия) требуется специальная рецептура материала.
Неучет климатических условий вызывает повышенную липкость и загрязняемость разметочного материала в летний период, как это представлено на рисунке 1.
Рисунок 1. Липкость и загрязняемость материала для дорожной разметки на основе термопластика (г. Москва) (рисунок авторов)
Пример применения типовой разметки на Красной площади в г. Москве, приведенный на рисунке 2, показывает необходимость учета при составлении рецептур климатических, материаловедческих и физико-химических условий эксплуатации дорожного покрытия (в данном случае гранитной брусчатки). На изображении видно начало шелушения белой разметки на брусчатке.
Это происходит не по причине высокой интенсивности движения транспортных средств, а по недостаточной совместимости физико-химического взаимодействия разметочного материала и дорожного покрытия.
При этом снижаются такие показатели как светлота и контрастность дорожной разметки на фоне брусчатки Красной площади.
На изображении видно, что белая разметка достигла пятидесятипроцентного износа и требует замены.
Рисунок 2. Пример применения типовой разметки на Красной Площади в г. Москве (рисунок авторов)
Постановка цели и задач исследований
Целью работы и техническим результатом является обеспечение функциональной устойчивости дорожной разметки как дорожно-строительного эксплуатационного материала, а также разработка перечня мероприятий по научно-техническому сопровождению производства дорожных разметочных материалов на полимерной основе.
Необходимо отметить, что наиболее полно данная тема в отечественных источниках была раскрыта в работе [4].
При проведении научно-технического обзора существующего уровня исследований для данной темы были выявлены близкие зарубежные аналоги по материалам для дорожной разметки на полимерной основе [5—11].
Отметим, что типовыми нарушениями при контроле качества дорожной разметки являются следующие:
• Износ дорожной разметки определяется визуально (не в автоматизированном режиме).
• Не определяется вариативность износа дорожной разметки, из-за чего требуется проведение работ по ее демаркированию.
• Не оценивается вариативность компонентов рецептуры дорожно-строительных материалов, из-за чего, например, риск возникновения дорожно-транспортных происшествий увеличивается до пяти раз.
• При исследовании светотехнических характеристик дорожных покрытий и дорожной разметки не используется ГОСТ на яркость зданий и сооружений (не определяется светлота дорожных покрытий).
Помимо эксплуатационных факторов, на состояние разметки влияют и технологические факторы, и параметры различной природы.
Разработка системы технологического контроля производства сухих смесей заданной номенклатуры
Типовое оборудование для производства материалов для дорожной разметки и склад готовой продукции представлено на рисунках 3 и 4.
Рисунок 3. Оборудование для производства материалов для дорожной разметки (фото С.И. Возного)
Рисунок 4. Склад готовой продукции материалов для дорожной разметки (фото С.И. Возного)
При разработке системы технологического контроля производства сухих смесей заданной номенклатуры определяются основные параметры для контроля производства.
Требуемые в техническом задании параметры предусматривают обязательный входной контроль качества исходного сырья (вяжущих веществ, заполнителей, наполнителей) и оперативный контроль материалов в ходе производства. Составляется перечень технологических и эксплуатационных показателей, характеризующих уровень качества смеси долговечного разметочного материала.
В обобщенном виде процесс разработки рецептуры материала для дорожной разметки можно разделить на четыре этапа:
1. Определение исходных компонентов материала (основа материала). Особенности минеральных компонентов, химических добавок закладывают основу физико-механических и реологических свойств смеси.
2. Определение базовой рецептуры. На втором этапе работы закладываются основные параметры: это дозировки компонентов сырья и ситовой состав. Степень правильности их подбора влияет не только на стоимость, но и на качество конечного продукта. На втором этапе не ставится задача получения конечной рецептуры, которая будет отвечать не только физико-механическим свойствам и стоимостным ограничениям, но и гарантированной правильности подбора всех компонентов. Необходим третий этап.
3. Создание конечной рецептуры. Устарел подход, при котором правильный подбор компонентов осуществлялся поэтапным увеличением или уменьшением определенных составляющих в системе, меняющего те или иные свойства разрабатываемого продукта. Сложные смеси состоят большого количества компонентов и подобрать точную дозировку, основываясь только лишь на интуиции, представляется маловероятным. При разработках такого класса применяются водоудерживающие добавки, загустители, замедлители, разжижители, антивспениватели, правильность подбора которых заключается в учете не только оптимальных физико-механических свойств, но и экономического аспекта.
Современные методы разработки рецептуры с точным подбором компонентов предусматривают применение методик математического планирования эксперимента.
Использования математического аппарата открывает возможности точного подбора компонентов рецептуры для достижения необходимых физико-механических свойств. Функциональную направленность придают вводимые в рецептуры добавки. Создаются комбинированные продукты на основе сочетания компонентов. Заключительным этапом создания рецептуры является проведение уточняющих работ. По выявленным математическим расчетным значениям содержания проводятся серии уточняющих экспериментов. Если математическое значение и практические экспериментальные результаты совпадают, то работу над созданием нового материала можно считать законченной.
4. Апробация полученной рецептуры в условиях производства. Разработанная рецептура, отвечающая требованиям технического задания, проходит апробацию на производственной линии. Выпускается опытная партия, которая проходит испытания в нескольких независимых лабораториях. По окончанию всех испытаний и удовлетворительных данных, полученных во всех лабораториях, продукт запускается в серийное производство.
Данный системный подход зарекомендовал себя как эффективный и был применен при изготовлении ряда разметочных материалов, выпущенных за последние четыре года.
На этапе разработки и оптимизации рецептур было изучено влияние компонентов материалов для дорожной разметки на функционально-технологические свойства смесей, а также изменение показателей готовых продуктов.
Использовалась типовая форма функционально-технологических свойств опытных образцов (таблица 1).
Таблица 1
Функционально-технологические свойства опытных образцов
Наименование изделия Показатели функционально-технологических свойств опытных образцов
% % %
На основании технической информации, конструкции и времени определяются граничные (верхние) пределы изменения основных технологических параметров (плотности, ингибирующие свойства, реологические характеристики), которые обеспечивают функциональную устойчивость разметочного материала.
Характер разрушения испытанного образца подразделяют на адгезионный, когезионный по пластику, когезионный по асфальтобетону и цементобетону, и смешанный.
Подбор рецептур должен проводиться с учетом климатических условий места производства работ: для более холодного климата выбирается менее вязкий термопластик, для более теплого - более вязкий (повышенной твердости).
В особых случаях (экстремальные температурные условия) требуется специальная рецептура материала.
Чтобы обеспечить высокое качество продукции каждая изготовленная партия проходит нижеследующие испытания:
• определение температуры размягчения;
• измерение степени белизны (количество пигментов);
• определение прочности термопластика (пенетрация);
• определение объема связующего.
В процессе подбора рецептур материалов для дорожной разметки применяется разнообразное испытательное оборудование, в честности спектроанализаторы, тепловизоры, ретрорефлектометры, весоизмерительное оборудование, сита и др.
Кроме описанных свойств разметочных материалов и методов их определения, имеются другие параметры, определяющие особенности технологии производства разметочных материалов, их применения и качества. Содержание нелетучих веществ, в том числе полимерного связующего, плотность, текучесть, адгезия к покрытию автомобильной дороги, водопоглощение являются одинаково важными характеристиками для красок и пластиков, которые должны быть нормированы в технических условиях и государственных стандартах на разметочные материалы.
Техническое регулирование в области применения материалов для дорожной разметки
Новым для подбора рецептур дорожной разметки является предложение расчета риска недостижения целей и требований Технического регламента Таможенного Союза «Безопасность автомобильных дорог» (ТР ТС 014/2011), нормативных документов и договоров по показателю вариативности долей компонентов сухих смесей или расплавов (блоков и гранул) материалов для дорожной разметки.
Так же новым является предложение применения эконометрического подхода на каждой итерации уточнения рецептуры разметочного материала, основанного на определении коэффициентов относительного влияния изменения входного параметра на изменение показателя качества материала для дорожной разметки.
В состав научно-технического сопровождения производства материалов для дорожной разметки входит и сертификационное сопровождение. Необходимо отметить, что разметочные материалы попали в Перечень № 1 Технического регламента Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог» и относятся к дорожно-строительным материалам, для которых необходимо размещение декларации соответствия, размещаемой на сайте Евразийского экономического союза.
Согласно Приложению 9 Договора о Евразийском экономическом союзе разработка декларации производится, в том числе, по схеме проверки соответствия 1Д на основе собственных доказательств, полученных в собственной исследовательской лаборатории, или при использовании услуг аккредитованной испытательной лаборатории. Т. е. использование аккредитованной испытательной лаборатории при декларировании материалов для дорожной разметки необязательно.
Если в сертифицированной лаборатории достигаются результаты проверки соответствия только по ГОСТам Технического регламента Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог» по ограниченному числу испытаний, то в собственной исследовательской лаборатории имеется возможность формирования и анализа репрезентативной выборки до 54 результатов измерений (испытаний), позволяющей достоверно оценивать риск по ГОСТ Р 58137-2018 Дороги автомобильные общего пользования. Руководство по оценке риска в течение жизненного цикла.
Применение услуги оценки и анализа риска в соответствии с Договором о Евразийском экономическом Союзе позволяет обоснованно отказываться от процедур Федеральной службы по аккредитации.
Фактически применение оценки риска позволяет заявлять лабораториям предприятий, производящих материалы для дорожной разметки, заявлять их как научно-исследовательские с
реализацией услуги оценки и анализа риска как вероятностно-статистического показателя однородности и качества продукции.
Согласно Договору о Евразийском экономическом союзе несоответствие ГОСТам ТР ТС 014/2011 не является нарушением технического регламента, вместо проверки соответствия по ГОСТ может применяться анализ рисков.
Это подтверждается и статьей 4 Презумпция соответствия ТР ТС 014/2011 где указано, что проверка соответствия производится по требованиям безопасности, изложенным в тексте технического регламента или по требованиям ГОСТ ТР ТС 014/2011. Форма проверки соответствия по требованиям безопасности на этапе эксплуатации установлена в статье 13 ТР ТС 014/2011, где мероприятия по безопасности реализуются путем устранения или снижения риска.
Поэтому вместо декларирования и сертификации материалов для дорожной разметки можно проводить анализ рисков с оформлением свидетельства регистрации соответствия (согласно Приложению 9 Договора о Евразийском экономическом Союзе). Оценка риска является услугой регистрации соответствия с учетом Соглашения Российской Федерации с ВТО о технических барьерах в торговле.
В научно-исследовательской лаборатории предприятия, производящего материалы для дорожной разметки, может быть реализована услуга оценки и анализа риска, которая в соответствии с п.4 Статьи 15 Конституции Российской Федерации и Договора о Евразийском экономическом Союзе выведена из наднациональных компетенций Евразийского экономического союза и правоприменения Федерального закона от 28 декабря 2013 г. № 412-ФЗ «Об аккредитации в национальной системе аккредитации» и Приказа Министерства экономического развития РФ от 30 мая 2014 г. № 326 (указанные нормативные акты действуют, но ограничены в применении органами государственной власти).
Для исследовательских лабораторий, участвующих в процедурах реализации услуги оценки и анализа риска, аккредитации не требуется.
Противодействие реализации услуг согласно Договору о Евразийском экономическом Союзе запрещено, компетентные органы обязаны пресекать подобную деятельность. Согласно Соглашению о технических барьерах в торговле (ВТО) услуги выведены из терминологии технического регулирования и не подпадают под правоприменение процедур Федеральной службы по аккредитации.
Использование данного механизма позволяет существенно оптимизировать затраты на производство и применение новых материалов для дорожной разметки при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог.
Между тем анализ риска достоверно может быть подтвержден расчетом риска по моделям, изложенным в документе национальной системы стандартизации ГОСТ Р 58137-2018. Расчетные методы в нем представлены моделями 50 %-ного риска профессора В.В. Столярова и по хвостам аппроксимаций гистограмм распределения профессора А.В. Кочеткова.
Более доступный вариант расчета по хвостам аппроксимаций может вестись при выполнении услуги расчета, оценки и анализа технического риска при реализации риск-ориентированного подхода и проверки соответствия «Услуга расчета, оценки и анализа риска» (свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019661451).
Выводы
1. Разработаны принципы составления рецептур долговечных разметочных материалов, разработаны методы управления жизненным циклом рецептур, доказана эффективность учета требований к функционально-эксплуатационным характеристикам материалов для разметки дорог при разработке их рецептуры.
2. Сформирован перечень мероприятий по научно-техническому сопровождению производства разметочных материалов.
3. Установлены причины загрязнения разметки, выполненной термопластичными материалами из-за несовершенства процесса разработки рецептур.
4. Разработаны новые научные методы реализации форм проверки соответствия в техническом регулировании дорожного хозяйства в области применения материалов для дорожной разметки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Карякина М.И. Лабораторный практикум по техническому анализу и контролю производств лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1989. - С. 160.
2. Возный С.И. Технология долговечных разметочных материалов на полимерной основе. Специальность 05.17.06. Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. -Саратов. 2012. - 20 с.
3. Совершенствование рецептур и технологии производства пластичных материалов для дорожной разметки на полимерной основе: моногр. / А.П. Бажанов, С.М. Евтеева, С.И. Возный, В.К. Крылов, В.В. Талалай. Под ред. А.В. Кочеткова. -Пенза: ПГУАС. - 2015. - 20 с.
4. Technology for the production of thermoplastics for road marking Page / S.I. Voznyi, S.M. Evteeva, V.V. Talalay, A.V. Kochetkov. Range: p. T/43-T/49 File size: Journal: International Polymer Science and Technology Issue Year: ipsat Volume: 42 Issue No: No.11.
5. Research of Influence of Quality of Materials on a Road Marking of Highways. Anastastasya V. Filatova, Tatyana V. Dormidontova. Procedia Engineering, Volume 153, 2016, Pages 933-937.
6. Application of mixture experimental design to optimize formulation and performance of thermoplastic road markings. S.M. Mirabedini, S.S. Jamali, M. Haghayegh, M. Sharifi. Progress in Organic Coatings, Volume 75, Issue 4, December 2012, Pages 549-559.
7. Self-cleaning traffic marking paint. Maryam Taheri, Mehdi jahanfar, Kenji ogino. Surfaces and Interfaces, Volume 9, December 2017, Pages 13-20.
8. Yellow pedestrian crossings: from innovative technology for glass beads to a new retroreflectivity regulation. Tomasz E. Burghardt, Anton Pashkevich, Harald Mosbock. Case Studies on Transport Policy, In press, corrected proof, Available online 9 July 2019.
9. A life cycle scenario analysis of different pavement technologies for urban roads. T.M. Gulotta, M. Mistretta, F.G. Pratico. Science of The Total Environment, Volume 673, 10 July 2019, Pages 585-593.
10. The effects of road surface and tyre deterioration on tyre/road noise emission. Ka-Yee Ho, Wing-Tat Hung, Chung-Fai Ng, Yat-Ken Lam, Eddy Kam. Applied Acoustics, Volume 74, Issue 7, July 2013, Pages 921-925.
11. Evaluation of durability and functional performance of porous polyurethane mixture in porous pavement. Jun Chen, Xiaojing Yin, Hao Wang, Yangmin Ding. Journal of Cleaner Production, Volume 188, 1 July 2018, Pages 12-19.
Goncharova Margarita Aleksandrovna
Lipetsk state technical university, Lipetsk, Russia E-mail: magoncharova777@yandex.ru
Bondarev Boris Alexandrovich
Lipetsk state technical university, Lipetsk, Russia E-mail: magoncharova777@yandex.ru
Akchurin Talgat Kadimovich
Volgograd state technical university, Volgograd, Russia
E-mail: info@vgasu.ru
Measures for scientific and technical support of the production of road marking materials on a polymer basis
Abstract. In article the principles of formulation durable striping materials, proven effectiveness of the requirements in the functional operational characteristics of road striping materials in the development of their recipes.
In article a list of measures for scientific and technical support of the production of road marking materials on a polymer basis has been developed. In summary, the formulation development process is divided into four stages. This systematic approach has proven to be effective and has been used in the manufacture of a number of marking materials produced over the past four years.
Thermoplastic formulation can be specially selected for different climatic conditions: softer thermoplastic suitable for very cold climates; thermoplastic medium hardness suitable for temperate climates; thermoplastic high hardness suitable for hot climates.
In article new scientific methods of realization of forms of check of conformity in technical regulation of road economy in the field of application of materials for a road marking are developed. New to the selection of formulations of road markings is the proposal to calculate the risk of failure to achieve the goals and requirements of the technical regulations of the Customs Union "Road Safety", regulations and contracts in terms of variability of the proportion of components of dry mixtures or melts of materials for road markings.
Keywords: scientific and technical support; production; road marking materials; polymer base; testing; thermoplastic; marking paint; application; formulation selection; composition
