CC BY
28Применение геотермальной термостабилизации дорожной одежды на транспортных развязках
сч о сч
СП О!
о ш т
X
<
т О X X
Костенко Сергей Александрович
аспирант кафедры «Мосты и тоннели», ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта», [email protected]
Пискунов Александр Алексеевич
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Мосты и тоннели», ФГаОу ВО «Российский университет транспорта», [email protected]
Фёдорова Елена Викторовна.
кандидат медицинских наук, доцент кафедры «Инженерная экология и охрана труда», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ», [email protected]
Настоящая работа посвящена исследованию практической применимости технологии термостабилизации в рамках внедрения принципов «Наилучших доступных технологий» в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016 и соответствует концепции ESG-инвестирования.
В работе рассматривается система оценки процесса термоста-билизaции дорожной одежды ездового полотна путем использования низкотемпературной геотермальной энергии, которая может снизить деформации дорожного покрытия на транспортных развязках и мостовых сооружениях, а также исключить образование наледи в зимний период. На основании анализа характерных видов повреждений одежды ездового полотна и реологических моделей строения различных асфальтобетонов систематизированы данные o механической сопротивляемости покрытий и ее зависимости от температуры. Определена роль термостабилизации с использованием низкотемпературной геотермальной энергии на дорожную одежду ездового полотна транспортных развязок в качестве перспективного способа нивелирования различных отрицательных климатических воздействий.
Ключевые слова: дорожная одежда ездового полотна, асфальтобетон, реологические модели, низкотемпературная геотермальная энергия, термостабилизация.
Введение
Движение по транспортным развязкам и мостам в любое время года должно быть безопасным для всех участников дорожного движения, что обеспечивается качественным состоянием покрытия одежды ездового полотна [1]. Однако практический срок службы дорожного полотна редко достигает расчётного рабочего срока в двенадцать лет [2].
Основным материалом для устройства дорожной одежды ездового полотна является асфальтобетонная смесь, эксплуатационные свойства которой существенным образом зависят от климатических условий и нагрузок.
Физико-механические свойства асфальтобетонной смеси определяются вязкостью битума, количеством и структурой скелетообразующих частиц песка, щебня, минерального порошка, других добавок. Гранулометрическую структуру битумо-минерального раствора после уплотнения также определяет содержание остающихся в минеральной части пор (остаточная пористость) [3].
Таким образом, на практике требуется найти некий компромисс между двумя противоположными свойствами покрытия - прочностью и вязкостью. Первая требуется для сопротивления силовым деформациям, но приводит к охрупчиванию покрытия в зимний период, вторая положительно влияет на стабильность покрытия при пониженных температурах, но уменьшает сдвиго-устойчивость в жаркое время года.
Модификации составов асфальтобетонов направлены на улучшение реологических характеристик смесей, но при этом никак не способствуют уменьшению обледенения и остаточной скользкости. В то же время, предлагаемый авторами подход решает проблему комплексно - стабилизирует покрытие, сужая температурный интервал эксплуатации до такого, в котором прочностные характеристики покрытия не выходят за приемлемые границы, и при этом радикально повышает общую безопасность движения.
Климатические условия района и местонахождение транспортной развязки определяют комплекс мероприятий, их характер и требования к сезонному содержанию дороги. В частности, в настоящее время в регионах России необходимым является применение в зимнее время химических противогололедных реагентов [4,5]. При этом возникающая на поверхности покрытия плёночная (вязкая) скользкость не обеспечивает требуемый коэффициент сцепления с покрышками (снижается на 30% по сравнению с мокрым асфальтом), приводя к вязкому aквоплaниравaнию [6]. Причиной возникновения плёночной скользкости и вязкого aквопланирования является рассольное увлажнения поверхности дорожного полотна химическими противогололёдньпми реагентами (например, "ХКМ" или хлорид кальция модифицированный), которые сами являются гигроскопичными, дополнительно увлажняя дорогу. Чем более вязкий реагент, тем медленнее он покидает зону контакта со льдом и тем продолжительнее эффект предотвращения
образования наледи, однако при этом образуется прочные вязкие тонкие плёнки рассола, которые разделяют область соприкосновения протектора покрышки с одеждой ездового полотна, снижая коэффициент сцепления.
Недостаточная коррозийная стойкость элементов мостовых и эстакадных конструкций к применяемым агрессивным химическим антигололедным реагентам приводит к сокращению сроков работы буферных антикоррозийных слоёв на металлической поверхности проезжей части ортотропной плиты [7]. Знакопеременные нагрузки ведут к усталостному и коррозионному растрескиванию несущих конструкций. Остаточные рассолы являются щелочам и могут иметь pH, приближающийся к 8,5, вызывая не только деструкцию битумов, но и негативно влияя на человека и животных [8,9].
Система термостабилизации одежды ездового полотна c использованием низкотемпературной геотермальной энергии, позволяющая практически полностью отказаться от применения химических реагентов, полностью исключает образование эффекта плёночной (вязкой) скользкости на путепроводах и на транспортных развязках, повышает общую безопасность движения и снижает опасность коррозионного растрескивания несущих конструкций [10].
К основным деструктивным повреждениям одежды ездового полотна при интенсивном движении можно отнести следующие [11]:
Усталостное трещинообразование
Формирование усталостных трещин возникает в асфальтобетонных слоях под воздействием повторяющихся знакопеременных изгибающих нагрузок на протяжении продолжительного периода времени. B итоге накапливаются внутренние агломерирующиеся дефекты, приводящие к возникновению микротpещин (как правило в виде сетки), которые под влиянием нагрузки растут и доходят до состояния, когда возникает расслоение и разлом всего покрытия. Возникновение и развитие трещин ускоряется по мере старения асфальтобетона и снижения температуры. На рисунке 1 изображены усталостные трещины.
щий срок службы дорожного покрытия и может возникать эффект динамического аквапланирования. Поверхностное пластическое колееобрaзование возникает на одежде ездового полотна в одном или нескольких слоях. B районах c жарким климатом такой вид повреждения наиболее распространён. В средней полосе страны развитие деформации провоцируется высокими температурами в летний период. Наиболее подвержены повреждениям участки дорог, где происходит разгон или торможение транспорта (перекрестки или участки с постоянными пробками), за счет дополнительных сдвиговых усилий. На первом этапе ввода в эксплуатацию новой одежды обнаруживаются незначительные пластические деформации, которые c течением времени стабилизируются. Перемещение зёрен состава происходит друг относительно друга, смесь переуплотняется и постепенно достигает максимальных стабильных значений плотности. На рисунке 2 изображена колейность дорожного полотна.
Рисунок 1. Усталостное трещинообразование (Фотография сделана авторами.
Колееобразование
Колееобрaзовaние - это накопленные остаточные деформации асфальтобетона в слоях одежды ездового полотна, характеризующиеся вспучиванием слоя покрытия c двух сторон от полос наката и вдавливанием непосредственно на самой полосе. B итоге, на одежде ездового полотна образуются колеи, представляющие опасность для движения автотранспорта, уменьшается об-
Рисунок 2. Поверхностное пластическое колееобразование (Фотография сделана авторами)
Температурные трещины
Температурные трещины возникают в асфальтобетонных слоях при естественном сжатии материала при воздействии низких температур и, соответственно, расширении при нагревании. Трещины на поверхности одежды ездового полотна начинают развиваются по краям покрытия, где концентрации механических напряжений являются самыми высокими, после чего постепенно распространяются внутрь дорожного полотна. Температурное трещинообразование, как правило, распределяются перпендикулярно оси транспортного сооружения. Температурное трещинообразование может быть двух видов. Первый вид возникает при единовременном резком снижении температуры, когда деструкция происходит в течение сравнительно короткого периода ("эффект грозового дождя") . Температурный импульс распространяется настолько быстро, что напряжения, возникающие в покрытии, не успевают рефлексировать. Второй вид трещин возникает при плавных многократных термоциклических колебаниях c возникновением напряжений меньших, чем предел прочности покрытия. При этом трещины распространяются на всю ширину и глубину полотна. На рисунке 3 изображены температурные трещины.
О
ГО >
.С
го т
о
ю
2 О
N3
Рисунок 3. Температурные трещины (Фотография сделана авторами)
Выкрашивание
Выкрашивание возникает из-за потери когезионных свойств битумов под влиянием антигололёдных химических реагентов, солнечной радиации, неблагоприятных погодных условий. Причиной также могут стать нарушения технологии укладки одежды ездового полотна, a именно, укладка смеси при атмосферных осадках или плохое перемешивание исходной смеси. На рисунке 4 изображено выкрашивание из-за потери свойств битума.
Рисунок 4. Выкрашивание из-за потери свойств битума (Фотография сделана авторами)
Разрушения от динамического фактора (ямоч-ность)
Такие дефекты развиваются в местах с неровностями подосновы дорожного покрытия (разнотолщин-ность верхнего слоя) и на контактных границах одежды ездового полотна с деформационными швами. Воздействия ударных динамических нагрузок приводят к фор-сч мированию выбоин и трещин, которые при последую® щем лавинообразно нарастающем выкрашивании за-^ канчиваются образованием глубоких ям и рытвин на всю толщину дорожного полотна. На рисунке 5 изображена ^ ямочность проезжей части.
X Рисунок 5. Ямочность из-за ударного динамического дей-
I ствия (Фотография сделана авторами)
Сдвиговые деформации одежды ездового полотна в виде гребёнок и волн
Обычно такие деформации возникают от колёс автомобилей в результате совместного резонансного действия вертикальных и горизонтальных сил, которые зависят от интенсивности торможения, скорости движения перед возникновением торможения, дисбаланса колес и размера уклона продольного участка автомобильной дороги. Эти деформации увеличиваются при повышении температуры. На рисунке 6 изображён участок дороги на транспортной развязке длиной 12 м со сдвиговыми деформациями.
Рисунок 6. Участок дороги на транспортной развязке длиной 12 м со сдвиговыми деформациями (Фотография сделана авторами)
Таким образом, приведенные результаты показывают, что наиболее существенное влияние на стабильность одежды ездового полотна оказывает температура окружающего воздуха [12,13]. Данные особенности определяются реологическим поведением органического вяжущего - битума, в то время как механические свойства неорганических наполнителей практически не меняются.
Ключевое влияние температуры на долговечность дорожного покрытия подтверждается примерами стран, где круглогодичная стабильность климата позволяет эксплуатировать дороги в течение 40 и более лет, не проводя даже косметические ремонты [14]:
• Мельдин, Колумбия - постоянная температура 21-23оС;
• Сан-Паулу, Бразилия - постоянная температура 17-23оС;
• Канарские острова, Испания - постоянная температура 17-24оС;
• Лоха, Эквадор - постоянная температура 22-24оС;
• Трухильо, Перу - постоянная температура 20-26оС.
В России под действием возросших к настоящему моменту транспортных нагрузок в дорожном полотне образуются высокие горизонтальные напряжения и сдвигающие усилия, достигающие величин вертикальных нагрузок и равных 0,8-1,3 МПа и более.
Для количественного описания процессов деструкции дорожного полотна и его зависимости от температуры рассматриваются следующие нормативные параметры прочности материала:
• угол внутреннего трения (ф) - угол наклона прямолинейной части диаграммы, показывающей зависимость сопротивления сдвигу. При давлении больше 0,098 Мпа практически величина постоянная. Является показателем сил трения, возникающих при явлениях
сдвига. Иными словами, это коэффициент пропорциональности между максимальными касательными и нормальными напряжениями при разрушении твёрдого тела;
• удельное сцепление (с) - параметр прямой зависимости сопротивления материала срезу от вертикального давления, определяемый как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат (ГОСТ 30416-2012).
Следуя теории Мора [15,16], пограничные сопротивления одноосному сдавливанию материала объединены со связью частиц между собой и трением, образующимся между ними внутри структуры: сопротивление растяжению:
(1)
2-е
сопротивление сжатию:
Ис =2-С^(74 + '72) (2)
где: ф - угол внутреннего трения; С - сцепление, МПа.
Стойкость к появленью пластических деформаций будет достигнута, только тогда когда, прочность одежды ездового полотна будет превышать следующую расчётное значение:
(3)
" ^/4+^/2)
где: Л - толщина слоя асфальтобетона, мм;
а - действующее расчётное напряжение на покрытие, МПа;
А - коэффициент, учитывающий действие совместных горизонтальных и вертикальных напряжений;
ф - угол внутреннего трения;
й - ширина следа колёс, мм.
Метод исследования прочностных характеристик асфальтобетонов Н.Н. Иванова (метод СоюзДорНИИ, ГОСТ 22733-77), опирающеийся на уравнение Кулона, разделяет общее сцепление на две составляющие: одна обусловливает вклад, вносимый битумными связями, вторая - зацеплением зёрен минеральных компонентов. Метод базируется на способе вычисления осадки и предполагает интегрирование относительной вертикальной деформации не только по глубине слоя, но и слоистого пространства с суммированием перемещений.
Для оценки температурных зависимостей вышеприведенных коэффициентов следует рассмотреть адсорб-ционно-дисперсную модель строения асфальтобетонов.
Для характеристики пограничных состояний асфальтобетонов, как и в целом для полимеров, вводятся критические параметры - температуры размягчения (Тразм), хрупкости (Тхр) и стеклования (Тстекл). Область температур, в которой эксплуатация дорожного полотна является предпочтительной, находится в интервале Тхр -Тразм (интервал пластичности).
Для рассмотрения влияния температуры на фазовые переходы в смесях может быть применен достаточно общий для негомогенных вязко-упругих сред физико-химический подход [17], объясняющий обратную зависимость параметров ф и С от температуры.
В общем случае, строение асфальтобетона можно представить как структурированный многокомпонентный полимер, где минеральные компоненты с адсорбированными на поверхности органическими фракциями агломерируются через адсорбционно-сольватные прослойки, дополнительно разделенные дисперсионной средой.
Влияние температуры определяется обратимыми процессами перехода компонентов смесей из дисперсионной среды в адсорбционно-сольватную оболочку и затем в твердую дисперсную фазу. При превышении Тразм дисперсная система переходит в свободнодисперсное состояние. При понижении температуры до Тхр происходит обратный процесс, сопровождающийся образованием достаточно жестких внутренних связей. При дальнейшем снижении температуры до Тхр наблюдается переход всего адсорбционно-сольватного слоя в твердое состояние Тстекл, при котором смесь растрескивается при приложении любой незначительной нагрузки [18].
Зависимость реологических параметров от температуры рассматривалась рядом авторов в ходе исследований по методике Я.Н. Ковалёва на примере ЩМА-15 и ЩМА-10 [19,20].
В работах определялись реологические характеристики асфальтобетонов, включая расчетные кинетические параметры Р1, Р2 и Р1/Р2, характеризующие скорости развития деформаций в различных температурных интервалах [20].
Величина параметра Р1/Р2 квалифицирует жёсткость асфальтобетона. При максимальном значении отношения Р1/Р2 жёсткость минимальна. На рисунке 7 изображена зависимость Р1/Р2 от изменения температуры Т для асфальтобетонов ЩМА-15 с добавкой Viatop-66 и ЩМА-10 с добавкой Viatop-66.
-10 0) 10 20
Температура, Т, °С
Рисунок 7. Соотношение значений Р1/Р2 от изменения температуры Т: 1 - ЩМА-15 с добавкой У1аОр-66; 2 - ЩМА-10 с добавкой У1аЬр-66. Пунктирными линиями обозначен экспериментально определенный коридор комфортных температур (Рисунок сделан авторами)
Таким образом, становится очевидным, что асфальтобетонные смеси необходимо изготавливать с использованием битумов, имеющих как можно более широкий интервал пластичности с температурами хрупкости и стеклования для умеренных широт на уровне соответственно ниже -20 оС и -45оС и температурой размягчения выше 70-80оС.
Для промышленно используемых асфальтобетонов интервал пластичности находится в диапазоне от -10оС до +40оС. На основании этого авторы статьи предложили альтернативный подход для повышения эксплуатационных характеристик асфальтобетонных покрытий - а именно применить метод термостабилизации одежды ездового полотна с использованием низкотемпературной геотермальной энергии, ограничив температурный интервал эксплуатации областью комфортных температур.
На базе научно-исследовательской лаборатории ФГАОУ ВО «Российский университет транспорта (РУТ(МИИТ))», коллективом авторов кафедры «Мосты и тоннели» разработана экспериментальная модель
О
ГО >
.С
го т
о
ю
2 О 2
CS
0
CS
01
0 Ш
m
1
<
m
0
1 i
одежды ездового полотна размером «1,15 м2, выполненная в масштабе 1:20 по отношению к размерам моделируемого предмета и управляющая процессом термостабилизации установка. Настоящая модель вместе с модификациями управляющей установки использовалась для экспериментов как с нагревом в зимний период, так и с охлаждением - в летний [10,21]. Общий вид модели во время проведения натурных экспериментов представлен на рисунке 8.
Рисунок 8. Модельная плита во время зимних экспериментов по нагреву (слева), во время летних экспериментов по охлаждению (в центре). Пирометрическое измерение температуры поверхности модели (справа). (Фотографии сделаны авторами).
Проведенные авторами эксперименты показывают, что в средней полосе России данный температурный коридор может поддерживаться в диапазоне от +1оС до +37°С (на рисунке 7 обозначен вертикальными пунктирными линиями). В этом случае природно-климатические воздействия сводятся к минимуму, а материалы одежды ездового полотна приобретают постоянную и стабильную прочность и сдвигоустойчивость.
На рисунке 9 изображена общая характеристика асфальтобетонного покрытия, предлагаемая совместно с системой термостабилизации одежды ездового полотна на транспортных развязках с использованием низкотемпературной геотермальной энергии.
Рисунок 9. Общая характеристика асфальтобетонного покрытия, используемая совместно с системой термостабилизации одежды ездового полотна на транспортных развязках: 1 - Смесь ЩМА-15 или ЩМА-20 толщиной 50мм; 2 - Мелкозернистый плотный асфальтобетон тип "Б-1" или литой асфальтобетон толщиной 50мм; 3 - Защитный слой бетона толщиной 40мм; 4 - Труба РЕХ 020; 5 - Металлическая сетка 70*70мм; 6 - Теплоизоляция толщиной 60мм; 7 -Наплавляемая гидроизоляция; 8 - Бетон основания плиты. (Рисунок сделан авторами)
Выводы
Рассмотрены особенности различных модификаций асфальтобетонных покрытий дорожной одежды ездового полотна на транспортных развязках и наиболее распространенные виды их деструкции. Показано, что наиболее существенным фактором, влияющим на воз-
никающие повреждения, являются неблагоприятные погодные условия и, в первую очередь, - выходы температурных диапазонов за комфортные границы эксплуатации, усугубляющие воздействия сочетанных нагрузок.
На основании рассмотрения существующих моделей физико-механического поведения гетерогенных асфальтобетонных смесей и анализа их реологических характеристик сделан вывод о перспективности применения предлагаемого авторами метода термостабилизации одежды ездового полотна c использованием низкотемпературной геотермальной энергии, ограничи-ваю-щего температурный интервал эксплуатации покрытий областью комфортных температур (от +1оС до +37°С) при применении корзиночных систем теплообмена [22].
При обсуждении комплекса собственных экспериментальных и аналитических работ авторами продемонстрирована возможность и целесообразность практического внедрения технологии термостабилизации при понимании того, что подобная методика ввиду своей заметной стоимости оправдана на критически важных участках дорог - а именно, на мостовых переходах и транспортных развязках.
Литература
1. Овчинников И. Г. Дорожная одежда на мостовых сооружениях: отечественный и зарубежный опыт / И.Г. Овчинников, И.И. Овчинников // Интернет-журнал «Науковедение». - 2014. - № 5(24) - С.67-97. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/37KO514.pdf (дата обращения: 17.08.2021).
2. Нюдь А.С. Существующие проблемы выявления и ликвидации зимней скользкости на автомобильных дорогах и мостовых сооружениях / А.С. Нюдь, Е.И. Киря-ков. // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2013. - № 2 (39) - С. 354361.
3. Рябошапка A.H. Асфальтобетон из горячих смесей. Вода в дорожных сооружениях Движение, дренаж и эффекты. // Научно-популярная книга. - Нидерланды. -2009. -436 с.
4. Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах. Министерство транспорта российской федерации. Государственная служба дорожного хозяйства (Росавтодор). - М: 2003.
5. Гончаревич А.А. Сравнительная оценка эффективности и последствий применения противогололедных реагентов / А.А. Гончаревич, Т.М. Клокова, Е.Д. Ушакова [и др.]. // Успехи химии и химической технологии. - 2013. - Т 27, № 5 (245). - С. 126-132.
6. Ковалев В.А. Определение скорости возможного аквапланирования / В.А. Ковалев, А.И. Фадеев, Е.С. Воеводин, Е.В. Фомин, В.П. Горячев // Вестник ИрГТУ. -2014. - №5(88). - С.115-119.
7. Володин А. А. Выбор типов конструкций дорожных одежд на мостах с ортотропной плитой проезжей части / А. А. Володин, В. Г. Степанец // Молодой учёный. -2019. - № 49(287). - С.218-222 - URL: https://moluch.ru/archive/287/64785/ (дата обращения: 17.08.2021).
8. Малышева А.Г. Эколого-гигиенические проблемы применения противогололёдных реагентов в условиях крупного мегаполиса (на примере территории города Москвы) / А.Г. Малышева, О.В. Шелепова, М.А. Водя-нова [и др.]. // Гигиена и санитария. - 2018. - Т 97, № 11. - С. 1032-1037.
9. Федорова Е.В. Основы теории управления эко-лого-техническим риском. Учебное пособие / Е.В. Федорова, В.С. Малышев, А.М. Боровкова. // - М.: МЭИ, 2019.
- 64 с.
10. Костенко С.А. Решения устройства и организация одежды ездового полотна на многоуровневых транспортных развязках, использующие низкотемпературную геотермальную систему / С.А. Костенко, Н.А. Ганин, А.А. Портнова // Современное состояние, проблемы и перспективы развития отраслевой науки: Материалы V Всероссийской конференции (с международным участием). Москва, РУТ (МИИТ). - М.: Издательство «Перо». 2020. 308 с.
11. Зинченко Е.В. Сравнительный анализ применяемых конструкций дорожной одежды мостовых сооружений обхода г. Сочи, сданных в эксплуатацию до начала строительства Олимпийских объектов Часть 2. Основные повреждения дорожной одежды мостового полотна. / Е.В. Зинченко, И.Г. Овчинников, Е.Д Ильченко // Интернет-журнал «Науковедение». - 2014. - № 5(24). - С. 121144. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/39KO514.pdf (дата обращения: 17.08.2021).
12. Корочкин А.В. Теория расчёта жёсткой дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием. Учебное пособие - М.: МАДИ, 2017. - 148 с.
13. Ковалев Н.С. Конструктивные слои дорожных одежд из шлаковых материалов, обработанных органическими вяжущими веществами / Н.С. Ковалёв // - М.: «Инфра-Инженерия», 2020. - 269 с.
14. Николаенко С.В. 12 городов, где круглый год тепло и комфортно. // Интернет-журнал «Brodude». -2020. - URL: https://brodude.ru/12-gorodov-gde-kruglyj-god-teplo-i-komfortno/ (дата обращения: 17.08.2021).
15. Гольденблат И.И. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов / И.И. Гольденблат, В.А. Копнов // - М.: Машиностроение, 1968. - 192 с.
16. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел / А. Надаи // - М. : ИЛ, 1954. - Т 1. - 648 с.
17. Матвеев С.А. Расчет армированной конструкции дорожной одежды как многослойной плиты на упругом основании / С.А. Матвеев, Е.А. Мартынов, Н.Н. Литвинов // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАдИ). - 2015. - № 5(45). - С. 72-76.
18. Горецкий Л.И. Теория и расчёт цементобетонных покрытий на температурные воздействия. - М.: Транспорт, 1965. - 284 с.
19. Гезенцвея Л.Б. Дорожный асфальтобетон. / под ред. Л.Б. Гезенцвея. // - М.: Транспорт, 1985. - 350 с.
20. Борисенко Ю.Г. Эффективность применения стабилизирующих добавок из порошковых пористых материалов в щебеночно-мастичном асфальтобетоне / Ю.Г. Борисенко, С.О. Казарян, Е.В. Ресть // Наука. Инновации. Технологии. - 2013. - № 3. - С. 49-56.
21. Костенко С.А. Разработка системы холодильной термостабилизации одежды ездового полотна на транспортных развязках с реверсивным использованием низкотемпературной геотермальной энергии / С.А.Ко-стенко, А.А. Пискунов // Инновации и инвестиции. - 2021.
- № 7. - С. 82-88.
22. Костенко С.А. Организация укладки подземного контура теплообменника при использовании низкотемпературной геотермальной системы для термостабилизации дорожного полотна на многоуровневых транспортных развязках / С.А. Костенко, А.А. Пискунов, Н.А.
Ганин // Инновации и инвестиции. - 2021. - №3. ■ 313.
С. 307-
Application of geothermal thermal stabilization of pavement at traffic
intersections Kostenko S.A., Piskunov A.A., Fedorova E.V.
Russian University of Transport, "National Research University" MPEI " JEL classification: L61, L74, R53
This work is devoted to the study of the practical applicability of thermal stabilization technology within the framework of the implementation of the principles of "Best available technologies" in accordance with GOST R 56828.15-2016 and corresponds to the concept of ESG investment. The paper considers a system for assessing the process of thermal stabilization of the roadway pavement by using low-temperature geothermal energy, which can reduce deformation of the road surface at traffic intersections and bridge structures, as well as exclude the formation of ice in winter. Based on the analysis of the typical types of damage to the clothes of the driving road and the rheological models of the structure of various asphalt concrete, data on the mechanical resistance of coatings and its dependence on temperature are systematized. The role of thermal stabilization with the use of low-temperature geothermal energy on the road clothes of the roadway of transport interchanges as a promising way of leveling various negative climatic influences has been determined. Keywords: pavement of the driving track, asphalt concrete, rheological
models, low-temperature geothermal energy, thermal stabilization. References
1. Ovchinnikov I. G. Road clothes on bridge structures: domestic and foreign
experience / I. G. Ovchinnikov, I.I. Ovchinnikov // Naukovedenie Internet magazine. - 2014. - No. 5 (24) - P.67-97. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/37KO514.pdf (date of access: 17.08.2021).
2. Nyud A.S. Existing problems of identifying and eliminating winter
slipperiness on highways and bridges / A.S. Nyud, E.I. Kiryakov. // Bulletin of the Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering. - 2013. - No. 2 (39) - S. 354-361.
3. Grouse A.H. Hot mix asphalt concrete. Water in road structures Movement,
drainage and effects. // Popular science book. - Netherlands. - 2009. -436 p.
4. Guidelines for the fight against winter slipperiness on roads. Ministry of
Transport of the Russian Federation. State Road Service (Rosavtodor). - M: 2003.
5. Goncharevich A.A. Comparative assessment of the effectiveness and
consequences of the use of anti-icing reagents / A.A. Goncharevich, T.M. Klokova, E. D. Ushakov [and others]. // Advances in chemistry and chemical technology. - 2013. - T 27, No. 5 (245). - S. 126-132.
6. Kovalev V.A. Determination of the speed of possible aquaplaning / V.A.
Kovalev, A.I. Fadeev, E.S. Voevodin, E.V. Fomin, V.P. Goryachev // Bulletin of ISTU. - 2014. - No. 5 (88). - S. 115-119.
7. Volodin AA The choice of types of road pavement structures on bridges
with an orthotropic slab of the roadway / AA Volodin, VG Stepanets // Young scientist. - 2019. - No. 49 (287). - pp. 218-222 - URL: https://moluch.ru/archive/287/64785/ (date of access: 17.08.2021).
8. Malysheva A.G. Ecological and hygienic problems of the use of anti-icing
reagents in a large metropolis (for example, the territory of the city of Moscow) / A.G. Malysheva, O. V. Shelepova, M.A. Vodianova [and others]. // Hygiene and sanitation. - 2018. - T 97, No. 11. - S. 1032-1037.
9. Fedorova E.V. Foundations of the theory of environmental and technical
risk management. Textbook / E.V. Fedorova, V.S. Malyshev, A.M. Borovkov. // - M .: MPEI, 2019 .-- 64 p.
10. Kostenko S.A. Decisions of the device and organization of the clothes of the riding bed at multi-level transport interchanges using a low-temperature geothermal system / S.A. Kostenko, N.A. Ganin, A.A. Portnova // Current state, problems and prospects for the development of industrial science: Materials of the V All-Russian conference (with international participation). Moscow, RUT (MIIT). - M .: Publishing house "Pero". 2020.308 p.
11. Zinchenko E.V. Comparative analysis of the applied structures of the road
pavement of bridge structures bypassing the city of Sochi, put into operation before the start of the construction of the Olympic facilities. Part 2. Major damage to the pavement of the bridge deck. / E.V. Zinchenko, I. G. Ovchinnikov, ED Ilchenko // Internet-journal "Science". - 2014. - No. 5 (24). - S. 121-144. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/39KO514.pdf (date of access: 17.08.2021).
12. Korochkin A.V. The theory of calculating a rigid pavement with asphalt-concrete pavement. Textbook - M .: MADI, 2017 .-- 148 p.
13. Kovalev N.S. Constructive layers of road pavements made of slag materials treated with organic binders. Kovalev // - M .: "InfraEngineering", 2020. - 269 p.
14. Nikolaenko S.V. 12 cities where it is warm and comfortable all year round. // Internet magazine "Brodude". - 2020. - URL: https://brodude.ru/12-gorodov-gde-kruglyj-god-teplo-i-komfortno/ (date of access: 17.08.2021).
X X
о го А с.
X
го m
о
ю
2 О
м
15. Goldenblat I.I. Criteria for strength and plasticity of structural materials / I.I. Goldenblat, V.A. Kopnov // - M .: Mechanical Engineering, 1968 .-192 p.
16. Nadai A. Plasticity and fracture of solids / A. Nadai // - M.: IL, 1954. - T 1. - 648 p.
17. Matveev S.A. Calculation of the reinforced structure of the road pavement
as a multilayer slab on an elastic foundation / S.A. Matveev, E.A. Martynov, N.N. Litvinov // Bulletin of the Siberian State Automobile and Highway Academy (SibADI). - 2015. - No. 5 (45). - S. 72-76.
18. Goretsky L.I. Theory and calculation of cement-concrete pavements for temperature effects. - M .: Transport, 1965 .-- 284 p.
19. Gezentsveya LB Road asphalt concrete. / ed. L. B. Gesenzvey. // - M .: Transport, 1985 .-- 350 p.
20. Borisenko Yu.G. The effectiveness of using stabilizing additives from powder porous materials in crushed stone-mastic asphalt concrete / Yu.G. Borisenko, S.O. Kazaryan, E.V. Resta // Science. Innovation. Technologies. - 2013. - No. 3. - S. 49-56.
21. Kostenko S.A. Development of a refrigeration thermal stabilization system for riding clothes at traffic intersections with reversible use of low-temperature geothermal energy / S.A. Kostenko, A.A. Piskunov // Innovations and investments. - 2021. - No. 7. - S. 82-88.
22. Kostenko S.A. Organization of laying an underground heat exchanger circuit when using a low-temperature geothermal system for thermal stabilization of the roadway at multi-level transport interchanges. Kostenko, A.A. Piskunov, N.A. Ganin // Innovations and investments. -2021. - No. 3. - S. 307-313.
cs
0 cs
an
01
O m m x
<
m o x
X
