CC BY
42УДК 625. 855. 3
С. И. РОМАНОВ, д-р техн. наук, А.Ю. СТАДНИК, инженер (info@vgasu.ru), Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
Показатели шероховатости асфальтобетонных дорожных покрытий
Главными факторами качества дорожной конструкции являются прочность, водостойкость, ровность и шероховатость. Необходимую величину модуля упругости определяют в целом для конструкции дорожной одежды. Ровность и шероховатость характеризуют эксплуатационные качества поверхности покрытия дороги, обеспечивая максимальную скорость и безопасность движения. Показатель ровности нормирован [1], а шероховатость до настоящего времени не нормирована для различных типов асфальтобетона дорожных покрытий. Коэффициент сцепления колес движущихся автомобилей с поверхностью покрытия зависит от микро- и макрошероховатостей, которые должны быть стабильны, с минимальным коэффициентом вариации на всей поверхности данной дороги. Рекомендуемые значения коэффициента сцепления полезно дополнить показателем шероховатости, зависящим от состава асфальтобетона, предопределяющего его физико-механические свойства. Стандартом (ГОСТ 9128—97) предусмотрен показатель однородности прочности асфальтобетона при 50оС для массовой продукции асфальтобетонных заводов. Однако технологические факторы строительства зачастую значительно снижают однородность, которую следует регламентировать. Повышение однородности шероховатости на поверхности асфальтобетонного покрытия, закономерно связанного с составом и соответствующими физико-механическими свойствами асфальтобетона, как известно, способствует увеличению срока службы дороги и одновременно улучшает безопасность движения.
Наиболее удобная оценка шероховатости дорожного покрытия осуществляется методом песчаного пятна и определением средней глубины впадин в миллиметрах на поверхности покрытия [2]. Этот прямой метод измерений трудоемок и недостаточно оперативен, поскольку на одно измерение затрачивается не менее 10 мин, а значительная протяженность строящейся дороги требует определенной достоверности на основе многочисленных измерений. Поэтому необходимо использовать надежный экспресс-метод в простом аппаратурном исполнении, доступном для любой дорожной организации. Снижение случайной погрешности оценки шероховатости обеспечивается, как известно, увеличением числа измерений, применением статистического контроля, что особенно необходимо для больших площадей дорог. Поэтому следует отдавать предпочтение быстрым и нетрудоемким экспресс-методам, которые могут быть косвенными, но обладать достаточной корреляцией, надежной связью с результатами прямого метода измерений. Показатель однородности шероховатости, оцениваемый коэффициентом вариации для данной дороги, влияет на ее работоспособность и, очевидно, зависит от стабильности состава, физико-механических свойств асфальтобетона, а также от ряда технологических факторов строительства верхнего слоя покры-
тия. Параметры шероховатости по средней глубине впадин поверхности покрытия были установлены для различных типов их шероховатости от 0,02 до 7 мм, но при этом нет разграничений для различных составов асфальтобетонов.
Определение параметров средней высоты выступов по слепкам из гипса или быстротвердеющего цемента как дополнительного параметра шероховатости требует весьма значительных затрат времени и труда, поэтому в практике статистического контроля качества для больших площадей дорог не может быть принято. Основной недостаток методологии применения лазерного измерителя с разработанным программным обеспечением обработки автоматической записи шероховатости [3] заключается в оценке линейной, профильной, а не поверхностной шероховатости на определенной площади покрытия.
До настоящего времени отсутствуют разработанные нормативы по оценке шероховатости и ее коэффициента вариации для достаточно уплотненных асфальтобетонных покрытий в зависимости от содержания щебня, типа асфальтобетона. Поэтому актуальным является подробное изучение таких показателей на площади дороги и ее изменчивости для различных типов асфальтобетона дорожного покрытия.
Выбранный на основе теоретического обоснования различий определенных физических свойств воздуха и асфальтобетона экспресс-метод косвенной оценки шероховатости позволяет мгновенно измерять с автоматическим выводом цифровых показателей на прибор; цифровые показатели закономерно связаны с показателями по методу песчаного пятна. Корреляция между показателями косвенных измерений и глубиной впадин по методу песчаного пятна находится в диапазоне 0,85—0,88 по результатам экспериментально построенных тарировочных графиков для различных асфальтобетонов. Обязательными условиями применимости выбранного метода являются отсутствие воды в асфальтобетоне и на поверхности контролируемого покрытия, а также построение индивидуальных тарировочных графиков для различных типов асфальтобетона с целью перевода косвенных показателей в величины глубины шероховатости.
Методика косвенных измерений экспресс-методом включает обеспечение хорошего контакта плоского датчика отечественного сертифицированного прибора с контролируемым асфальтобетонным покрытием за счет ручного придавливания (0,5 кг), последующим мгновенным автоматическим снятием показаний, соответствующих пяти местам контакта датчика на поверхности, равновеликой следу колеса расчетного автомобиля. Среднее значение пяти измерений принято за результат косвенного показателя в одном контролируемом месте покрытия с переводом в миллиметры средней глубины впадин шероховатости исходя из установленной тари-ровочной зависимости по единому уравнению с инди-
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал (""ЭЙ ^ Г Г Iг ! 13
"~30 октябрь 2010
Типы асфальтобетонов на покрытиях различных дорог В, ГОСТ 9128-97 Б, ГОСТ 9128-97 ЩМА-20, ГОСТ 31015 Литой с «втапливанием» щебня
Глубина шероховатости, мм 0,15-0,27 0,48-0,62 0,84-1,32 0,73-1,6
Коэффициент вариации 0,15 0,07 0,12 0,25
Длина контролируемого участка дороги, м 1650 950 1450 300
Количество мест для 5-кратных измерений на участке 64 55 60 12
видуальными коэффициентами, свойственными для различных асфальтобетонов.
П = а + в / х,
где: П — величина средней глубины впадин по методу песчаного пятна, мм; а, в — коэффициенты, соответствующие тарировочной зависимости; х — показания измерений экспресс-методом.
Например, для определенного состава асфальтобетона типа Б уравнение имеет вид:
П = - 0, 76 + 26,16/х .
Показатели шероховатости, полученные при замерах на дорогах Волгоградской области, приведены в таблице.
Достоверность результатов измерений соответствует вероятности 0,95.
Показатель глубины впадин шероховатости возрастает с увеличением количества щебня в соответствии с типами асфальтобетонов. Наилучшая однородность шероховатости свойственна анализируемому покрытию из асфальтобетона типа Б. Наихудшая — литому асфальтобетону, на поверхности которого был недостаточно однородно «втоплен» щебень, поскольку коэффициент вариации шероховатости равен 0,25. Поэтому качество «втапливания» признано неудовлетворительным, ухудшающим безопасность движения. Следует отметить очень высокую однородность по коэффициенту вариации 0,03 для ЩМА-20 на другом объекте, не включенном в таблицу, а именно на развязке у моста через реку Волгу. Отмеченная высокая однородность шероховатости является благоприятным фактором состояния дороги с позиций снижения вероятности преждевременных локальных разрушений и улучшения безопасности движения по ней. К достоинствам ЩМА-20 относится повышенная летняя сдвигоустойчивость дорожного покрытия, хорошее сцепление колес транспорта с покрытием.
Выполненные многочисленные (140 мест) измерения на городских дорогах Волгограда вдоль улиц им. Гагарина и Советская показали значения шероховатости 0,24—1,85 мм. Наблюдается снижение шероховатости в процессе эксплуатации дороги с высокой интенсивностью движения. Это в первую очередь вызвано износом покрытия и полируемостью щебня на поверхности асфальтобетонного покрытия.
Чувствительность принятого экспресс-метода позволяет использовать его во всем возможном диапазоне шероховатости по средней глубине впадин на поверхности дорожного покрытия 0,02—7 мм.
Получаемые результаты быстрых измерений шероховатости на поверхности асфальтобетонных дорожных покрытий позволяют определять тип их макрошероховатости и оценивать однородность состояния поверхности покрытия на основе фактического коэффициента вариации, прогнозируя в некоторой мере и эксплуатационную работоспособность дороги. Оптимальной будет
та технология строительства асфальтобетонного дорожного покрытия, которая обеспечит минимальный коэффициент вариации заданной шероховатости, состава и лучших физико-механических свойств асфальтобетона.
Ключевые слова: acфальmобеmон, покрытие, шероховатость, измерение, коэффициент вариации.
Список литературы
1. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. М., 1998. С. 109.
2. Операционный контроль качества земляного полотна и дорожных одежд / Под ред. А.Я. Тулаева. М., 1985. С. 202-207.
3. Кочетков А.В., Чванов А.В., Аржанухина С.П. Научные основы нормирования шероховатых поверхностей дорожных покрытий // Вестник Волгоградского ГАСУ, 2009. Вып. 14 (33). С. 80-86.
©Г^ШГ^ЬЯУЗ
Ы- ' : ■ ■ ■ ®
научно-технический и производственный журнал
www.rifsm.ru
октябрь 2010
31
