CC BY
37
Библиографический список
1. Немчинов М.В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения автомобиля [Текст] /М.В. Немчинов - М.: Изд-во Транспорт, 1985.- 231 с.
2. Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью ВСН 38-90 [Текст] - М.: Изд-во Транспорт, 1990. -36 с.
3. Радовский Б.С. Проблема повышения долговечности дорожной одежды и методы ее решения в США [Текст] Б.С. Радовский // http: // library. stroit.ru / articles / dorpokr/ index.html.
4. Александров А.С. О проектировании шероховатости дорожных покрытий и дождевой канализации по условиям безопасности движения [Текст] /А.С. Александров, Н.П. Александрова, Т.В. Семенова // Автомобильная промышленность. - 2008. -№8. - С. 36-38.
Providing traction of wet asphalt-concrete pavements of city and country roads
T.V. Semenova
The article presents a calculation method of a distance between surface inlets of an underground storm drain system and culvert aqueducts of a surface storm drain system. The given method allows taking into account the most important properties of city roads and streets (speed and traffic safety), as well as the type of the pavement according to its roughness and geometrical parameters of traffic lanes.
Семенова Татьяна Викторовна - старший преподаватель кафедры «Строительства и эксплуатации дорог» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - строительство и проектирование автомобильных дорог, имеет 5 опубликованных работ. e-mail: semenova_tv@sibadi. org
Статья поступила 24.12.2008 г.
УДК 625.765
ПРИГОТОВЛЕНИЕ И УКЛАДКА ГРАНУЛИРОВАННЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ПРИ РЕМОНТЕ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ЗИМОЙ
О.А. Рычкова, С.Ф. Филатов, канд. техн. наук, доц.
Аннотация. Предложен способ ремонта асфальтобетонных покрытий гранулированными асфальтобетонными смесями, получаемыми в процессе охлаждения при непрерывном рыхлении. Рассмотрен процесс стеклования вязкого битума в определенных температурных интервалах. Приведен опыт гранулирования асфальтобетонных смесей. Рассмотрен процесс разжижения битума при различных температурах воздуха. Описан опыт ремонта асфальтобетонных покрытий гранулированными асфальтобетонными смесями.
Ключевые слова: Ремонт, асфальтобетонные покрытия, ремонтная смесь.
Введение
Наиболее интенсивное разрушение покрытий происходит при циклах замораживания-оттаивания асфальтобетона, которые наблюдаются не только в осенне-весенний, но и в зимний период года, при наблюдающемся глобальном потеплении климата. Вовремя не устраненный дефект покрытия не только служит очагом дальнейшего разрушения, но и может быть причиной дорожно-транспортных происшествий. Устранение разрушений в начальной стадии их развития, например, в
зимний период года, позволит в 2,5-3,5 раза уменьшить объем работ по ямочному ремонту асфальтобетонных покрытий весной.
Постановка задачи
Анализ отечественных и зарубежных технологий ремонта асфальтобетонных покрытий, производимых в зимний период года позволил выделить три группы методов ремонта:
1. Наиболее доступным и распространенным методом является заделка дефектных мест горячей асфальтобетонной смесью (горячая
технология). Однако, горячая технология сильно подвержена влиянию погодных условий.
2. В меньшей степени влияние погодных условий сказывается на холодной технологии ремонта покрытий с применением битумосодержащих смесей и материалов на основе жидких, разжиженных битумов и эмульсий.
3. К третьей группе методов ремонта покрытий можно отнести ремонт нетрадиционными и не очень распространенными в дорожной отрасли специальными материалами и смесями на основе специальных битумов, полимеров, поли-мербитумов, цементных и других вяжущих не нашедших широкого применения.
Изучение опыта ремонта асфальтобетонных покрытий при отрицательных температурах воздуха позволило выявить следующие проблемы и недостатки:
1. Слабо изучена технология и практически отсутствуют смесительные установки для приготовления асфальтобетонных смесей в зимних условиях.
2. При использовании заранее приготовленных смесей летом необходим их вторичный нагрев, что приводит к значительным энергозатратам и ухудшению свойств битума в смеси;
3. Доставка горячей смеси даже в приспособленных для сохранения тепла транспортных средствах приводит к интенсивным теп-лопотерям.
4. На стадии укладки требуются дополнительные энергозатраты на разогрев дефектного места инфракрасными излучателями.
В конечном итоге наблюдается низкое качество и как результат малые сроки службы отремонтированных дефектных мест, связанное, прежде всего, с сильной зависимостью от погодных условий и плохой подготовкой мест ремонта.
Решение задачи
Чтобы избежать вышеуказанных проблем предлагается использовать для ремонта покрытий гранулированную асфальтобетонную смесь.
Процесс гранулирования асфальтобетонной смеси на основе битумов предлагается производить путем ее охлаждения при непрерывном рыхлении. Необходимый запас гранулированной смеси рекомендуется создавать в теплый период года, когда асфальтобетонные заводы работают устойчиво.
В процессе охлаждения при гранулировании асфальтобетонных смесей в битуме происходит переход от равновесной структуры (жидкость) к неравновесной (стекло). Согласно работам Б.Г. Печеного [1], в битуме при температуре 91 °С обнаруживается максимум диэлектрической проницаемости, при этой же температуре наблюдаются характерные для
стеклования перегиб дилатограмм и максимум теплоемкости. Таким образом, в битуме при температуре 91 °С осуществляется переход, аналогичный переходу структуры из истинного раствора в дисперсный. При этом, образующаяся из асфальтенов дисперсная фаза является стеклообразной. Обычно принимают, что температура стеклования органических высокополимеров располагается примерно в середине интервала стеклования и определяется по точке пересечения прямолинейных участков дилатограмм. Найденная по этому принципу температура стеклования битума составляет +32°С. Температура стеклования битумов не находится в прямой связи с пенетрацией при 25°С или с ее логарифмом.
Таким образом, согласно теории стеклования битумов, температура начала гранулирования асфальтобетонной смеси составляет +90°С, а конца гранулирования - +30°С.
С целью изучения влияния температуры воздуха на время гранулирования горячей асфальтобетонной смеси проведены экспериментальные исследования. Гранулированию подвергали плотную мелкозернистую смесь типа А на битуме БНД 90/130 при различных температурах воздуха. Согласно проведенным исследованиям при температуре воздуха +20°С время гранулирования составляет 30 мин, при температуре +15 °С - 20 мин, при температуре +5 °С - 10 мин (рис.1).
Для обеспечения хорошего уплотнения гранулированных смесей (в местах их укладки как при положительных, так и отрицательных температурах воздуха) необходимо пластифицировать остеклованный битум, находящийся на поверхности гранул, путем введения сравнительно легких углеводородов (керосин, бензин, лигроин) в состав гранулированных смесей. В последующем, за счет испарения, такие разжижители обеспечивают относительно высокую скорость загустения битума, и, следовательно, твердение смеси без изменения структуры битума.
20 и------------------------------------—
■5
03
Ш
03
р?10------------------------------------------------------------------
03
О. ^
Ш
1=
2 / ш /
I- 5 ¥-----------------^---------------\---------------\--------------
10 15 20 25 30
Время гранулирования смеси, Т, мин
Рис.1 Зависимость времени гранулирования асфальтобетонной смеси от температуры воздуха t
Следовательно, при использовании вязких битумов типа БНД 90/130 рекомендуется вводить легкие углеводороды. Необходимо подобрать расход разжижителя для получения вязкости близкой к битуму СГ 40/70, для производства работ при различных температурах воздуха, в том числе и отрицательных.
По данным исследований [2] особенность взаимодействия разжижителя с поверхностью гранул гранулированного асфальтобетона заключается в том, что зерна минерального материала уже покрыты вязким битумом. Разжи-житель пластифицирует битум за счет диффузии легких углеводородов в пленки битума. В результате размягчается внешняя оболочка битумной пленки, снижается ее вязкость и уменьшается вероятность самослипания гранул, покрытых разжижинным битумом. Такая смесь способна длительное время после перемешивания оставаться в рыхлом состоянии. Эта способность смеси объясняется наличием тонкой битумной пленки на гранулах, вследствие чего микроструктурные коагуляционные связи в смеси настолько слабы, что небольшое усилие приводит к их разрушению. Длительность сохранения коагуляционной структуры вяжущего, а также низкая начальная прочность коагуляционных битумных связей позволит увеличить время технологического процесса по укладке смеси и улучшить качество уплотнения.
Согласно СНиП 3.06.03-85 [3], для приготовления, укладки и уплотнения органоминеральных смесей непосредственно на дороге необходимо применять битумы с вязкостью близкой к жидким битумам типа СГ 40/70.
Экспериментальные исследования, проведенные в ООО «Стройдорсиб» в 2007-2008 гг (рис. 2) показали, что необходимую вязкость можно получить, если, например, в битум БНД 90/130 ввести керосин в процентах по массе битума в количестве: 12- при температуре воздуха +10 °С;18 - при температуре +5 °С, 24 - при температуре 0 °С; 27 - при температуре -5 °С; и 35 - при температуре -10 °С.
В г. Куйбышеве Новосибирской области проведены опытно-производственные работы. Было произведено гранулирование горячей мелкозернистой асфальтобетонной смеси. Смесь соответствовала требованиям ГОСТ 9128-97[4].
Работы по гранулированию проводили в августе 2007 г. при температуре воздуха +15 - +20 °С. Начальная температура смеси - 160 °С. Гранулирование смеси производили на площадке с
асфальтобетонным покрытием автогрейдером путем перемешивания смеси в процессе ее остывания. Гранулированную смесь складировали под навес на площадку с твердым покрытием.
Температура воздуха, 1, 0С,
Рис.2 Влияние температуры воздуха на количество вводимого керосина в битум БНД 90/130 для получения вязкости близкой к битуму СГ 40/70
Визуальное исследование смеси после восьми месяцев хранения при положительных и отрицательных температурах воздуха показало, что смесь сохранилась без признаков слеживаемости.
Этой гранулированной смесью был выполнен ремонт асфальтобетонных покрытий в зимние месяцы 2008 г. с температурами воздуха от -5 до -10 °С.
Гранулированную асфальтобетонную смесь предварительно пластифицировали введением в нее керосина. Смесь готовили в раствороме шал ке.
Укладку и уплотнение смеси производили не ранее трех часов после приготовления. Как показали исследования это время необходимо для пластификации остеклованной битумной пленки до вязкости достаточной для хорошего уплотнения смеси.
Обследование опытных участков после одного года эксплуатации дорожного покрытия показало хорошую приживаемость ремонтной смеси к существующему покрытию.
Выводы
1. Предлагаемая технология производства дорожно-ремонтных работ позволяет резко снизить зависимость от погодных условий. Гранулированную холодную асфальтобетонную смесь можно использовать как в зимних, так и в летних условиях производства работ.
2. Применение гранулированной асфальтобетонной смеси позволяет продлить сезон производства дорожно-ремонтных работ.
3. Гранулированная смесь может храниться в штабеле длительное время без слеживаемости. Сохранение рыхлости неограниченное время облегчает погрузку и транспорти-
рование смесей на большие расстояния любым видом транспорта и при любой погоде.
4. Использование предложенного способа ремонта позволит на 30 % снизить стоимость работ по сравнению с традиционной технологией ремонта асфальтобетонных покрытий в зимнее время.
Библиографический список
1. Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции. - М.: Химия. 1990. 256 с.
2. Колбановская А.С. Пути направленного струк-турообразования дорожных битумов / А.С. Колбановская // Структурообразование, методы испытаний и улучшения технологии получения битумов -М., 1971. - С. 21-39. - (Труды / Союздорнии; вып.49)
3. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги.
4. ГОСТ 9128-97. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.
Preparation and laying of granulate asphalt concrete mixtur at repair the road pavement in winter
O.A. Rychkova, S.F. Filatov
Repairing method of asphalt concrete pavement by granular road concrete mixes in the cooling processes with unbroken tillage is proposed. Glass transition viscous bitumen process is considered at the definite temperature interval. The experience of granulated asphalt concrete road mixes is given granulated.
Bitumen thinning process is considered at the different temperature the air.
Якименко Оксана Алексеевна - преподаватель кафедры «Проектирование дорог» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - ремонт асфальтобетонных покрытий, имеет 9 опубликованных работ. e-mail: rychkova-oa@yandex.ru
Филатов Сергей Федорович - канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - ремонт дорожных покрытий, имеет 38 опубликованных работ.
Статья поступила 20.01.2009 г.
УДК 69.034.96
ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
В.И. Сологаев, д-р техн. наук, доц., Н.В. Золотарев, аспирант
Аннотация. Предложена инженерная методика фильтрационного расчёта слабопроницаемых завес в теле грунтовых насыпей автомобильных дорог для защиты от подтопления и оползней.
Ключевые слова: автомобильные дороги, подтопление, оползни,
слабопроницаемые завесы, методика фильтрационного расчёта.
Введение
Проблемы оползней чаще всего связаны с подтоплением [1, с. 35]. Насколько эффективны слабопроницаемые противофильтрацион-ные завесы в теле грунтовых насыпей автомобильных дорог для защиты от подтопления и оползней? Этот вопрос и послужил поводом для появления данной статьи, где разработана инженерная методика фильтрационного расчёта таких завес для автомобильных дорог.
Методика авторов
Изложение методики начнём с примера1. Автомобильная дорога подпёрла лог (рисунок). Образовалось искусственное озеро ши-
риной около 100 м, длиной около 1 км и глубиной 10 м на контакте с насыпью дороги.
Грунтовая насыпь дороги имеет в разрезе форму трапеции высотой 12 м, шириной по верху 12 м и по низу 40 м. Насыпь образована суглинком с коэффициентом фильтрации К^ = 0,05 м/сут. Насыпь лежит на слое супеси толщиной 0,3 м с коэффициентом фильтрации К = 0,5 м/сут. Под супесью залегает водоупорная глина.
Из искусственного озера через насыпь дороги происходит фильтрация воды. Со стороны насыпи, противоположной озеру, образовался участок высачивания воды высотой около 2 м.
