CC BY
86
УДК. 625.7(071)
УСТРОЙСТВО СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ РЕЗИНОВЫХ ПЛИТ
В.А. Любченко, доцент, к.т.н., В.Н. Ряпухин, профессор, к. т.н.,
ХНАДУ
Аннотация. Представлены результаты экспериментальных исследований по определению технической возможности использования резиновых плит «Рездор» в качестве слоя покрытия наклонных въездов и пандусов при их наклейке на бетонную поверхность композиционным полиуретановым клеевым составом с учётом специфических условий эксплуатации.
Ключевые слова: дорожные покрытия, резиновые плиты «Рездор», композиционные клеи, эксплуатационные свойства покрытий продольных уклонов, натурные испытания покрытия, особенности устройства дорожного покрытия из резиновых плит.
Введение
С увеличением количества легковых автомобилей в городах наблюдается нехватка свободных территорий для их парковки и хранения, что в последние годы делает особенно острой проблему удовлетворения потребности строительства многоярусных надземных и подземных автопаркингов. Это снижает дефицит городских площадей под более важные виды застройки и улучшает условия хранения самих автомобилей.
В свою очередь, многоэтажные гаражи имеют более сложные условия для въезда и съезда автомобилей на этажи. Чаще всего устраивают наиболее простые и дешёвые конструктивные элементы подобного типа зданий - в виде пандусов с продольным уклоном до 1:5. При этом возникает проблема выбора удачного вида покрытия пандусов, которое наряду с обеспечением нормативной ровности и прочности обеспечивало бы требуемый коэффициент сцепления колеса с покрытием и сдвигоустойчивость самого покрытия по отношению к слою основания. Кроме того, следует учитывать, что покрытие должно иметь небольшую толщину, чтобы не увеличивать габарит, как правило, крытых пандусов по высоте, и надёжное крепление его к основанию, в связи со значительным продольным уклоном проезжей части.
Цель и постановка задачи
В Украине специальных видов покрытий для указанных выше целей не производят, поэтому целью проведенных исследований являлось изучение технической возможности использования
резиновых плит «Рездор», выпускаемых отечественной промышленностью, и их крепление к поверхности бетонного основания синтетическими клеевыми составами при специфических условиях работы всей дорожной конструкции пандуса в период эксплуатации. При этом ставились следующие задачи: изучение условий работы исследуемого конструктивного элемента, определение дорожно-эксплуатационных показателей поверхности качения, устройство и последующие натурные испытания фрагмента готового покрытия, разработка рекомендаций по устройству покрытия.
Условия работы конструкции пандусов
Пандусы для въезда на этажи многоярусных автопаркингов, как правило, предполагают односторонний пропуск движения легковых автомобилей всех типов при скоростях движения до 5 км/час. Пандусы обычно устраивают коридорного типа с перекрытиями и боковыми стеновыми ограждениями, неотапливаемые. На участке въезда снаружи возможен занос влаги, снега и грязи при заезде автомобилей, что способствует уменьшению на начальном участке пандуса коэффициента сцепления дорожного покрытия. В зимний период времени занесённая колёсами вода может замерзать, а закатанный снег образовывать ледяную корку, что, в свою очередь, осложняет условия и безопасность движения автомобилей на первых метрах нижней части пандуса.
Важнейшей особенностью условий работы дорожного покрытия пандусов является наличие продольного уклона порядка 1:5, что создаёт условия возникновения значительных тангенциаль-
ных нагрузок в зоне контакта пневматика колеса автомобиля с поверхностью покрытия, особенно в момент торможения автомобиля, двигающегося по пандусу сверху вниз.
Основанием для устройства слоя покрытия служит цементная стяжка, обычно устанавливаемая по железобетонным плитам перекрытий здания автопаркинга, которая должна устраиваться с использованием высокомарочных цементов и иметь высокую ровность поверхности.
Характеристика исходных материалов для устройства покрытия
В качестве материала для устройства дорожного покрытия проездов предполагается использовать резиновые литые плиты «Рездор» (ТУ 38108036-88) производства Белоцерковского завода (Украина, Киевская обл., г. Белая Церковь). Назначение: покрытия дорожек, полей, площадок открытых спортивных сооружений. Плита двухслойная: верхний слой (4-5 мм) с добавлением кордовых нитей, нижний - литая резина (15-16 мм). В обследованной партии разница по толщине плит достигает 2-3 мм. Основные физико-механические характеристики плит:
- размер - 707x707x20 (с замком);
- масса - 12,5 кг;
- цвет - чёрный;
- твёрдость по Шору (ГОСТ 263-75) - 35-45;
- плотность (ГОСТ - 267-73) - 1,12-1,30;
- изменение массы при воздействии воды (ГОСТ 9030-84) - 0,8;
- сопротивление истиранию (ГОСТ 42677) -5 мм.
Плиты имеют по двум торцам вырезы типа «ласточкин хвост», что при их укладке рядами со смещением продольных швов на '/2 размера плиты через ряд позволяют достичь лучшего соединения их между собой и уменьшения взаимного смещения.
В качестве пропитки и грунтовки поверхности слоя цементной стяжки основания покрытия предполагается использование двухкомпонентно-го состава холодного отверждения «Консолид» (ТУ 305532 86.001-2000), на применение которого имеется разрешение Минздрава Украины. Состав придаёт слою стяжки гидрофобность, водостойкость, морозостойкость, увеличивает прочность в 4-5 раз, улучшает адгезионные свойства поверхности. Температура приготовления композиции находится в диапазоне от -5 ° до 100 °С, расход
составляет 0,15-0,7 л/м2 в зависимости от пористости обрабатываемой поверхности. Растворителем при приготовлении композита служит ацетон.
Приклеивание плит «Рездор» предполагается выполнять полиуретановым клеем ВУК (ТУ У 305 532 86.002-2000), представляющим собой двух-компонентную композицию с временем полимеризации более трех часов, в зависимости от внешних условий. Процесс наклейки рекомендуется вести при температурах от 0 до 60 °С, а температурный режим конструктива при его эксплуатации находится в пределах от -30 °С до 130 °С. Клей обладает хорошими гидроизолирующими свойствами, норма расхода 0,6-1,0 кг/м2. Основа и отвердитель смешиваются в пропорции 1:0,25; растворителем является ацетон (0,1). Приготовление и нанесение клея необходимо выполнить не более, чем за 30 минут.
Экспериментальное определение коэффициента сцепления
Условия безопасности движения на пандусе определяют сцепные качества материала покрытия при взаимодействии с колёсами движущегося по резиновым плитам автомобиля - коэффициентом сцепления.
Для оценки сцепных качеств материала покрытия из резиновых плит типа «Рездор» были проведены испытания последних с использования единственно пригодного в данном случае малогабаритного прибора с учетом малого размера плиты.
Применялся прибор марки ПОКС-2 «Футурум» (Россия, Санкт-Петербург, фирма «Футурум»). Испытания выполнялись на (как наихудший вариант, согласно норм ДБН В.2.3-4-2000) влажной поверхности плиты. Данные испытаний приведены в табл. 1.
Таблица 1 Данные измерений коэффициента сцепления резиновых плит «Рездор»
Характеристика Коэффициент
поверхности сцепления
Резиновая плита с рифленой 0,39
поверхностью вафельного ти- 0,39
па с ячейками 0,38
Размером 5x5 мм и рёбрами 0,40
высотой 2 мм. Слой с включе-
нием нитей корда (к = 4-5 мм) 0,39
Примечание. Поверхность плиты - горизонтальная, температура +22 °С, слой воды толщиной до 1 мм.
Рекомендуемые нормами величины коэффициентов сцепления (ДБН В.2.3-4-2000 табл. 1.4) для
загрязнённого влажного покрытия определяют полученные результаты как приемлемые для лёгких условий движения).
В процессе эксплуатации коэффициент сцепления покрытия будет меняться в меньшую сторону тем больше, чем чаще будут блокироваться колёса автомобилей, преодолевающих подъём пандуса. Однако обеспечение сухого состояния покрытия благодаря наличию стеновых ограждений и кровли улучшают условия движения. Кроме того, разница плит по высоте на 2-3 мм создаёт дополнительную шероховатость поверхности покрытия.
Обоснование расчётных нагрузок
Движущей силой, направленной на спуске с уклоном до 1:5 в сторону движения, будет сила, параллельная плоскости качения. На одну плиту, учитывая её размеры, будет действовать сила от одного ведущего колеса расчётного автомобиля Ра , заблокированного, движущегося под уклон и пытающегося сдвинуть плиту по плоскости приклейки к основанию.
При полной массе расчётного автомобиля О = 2400 кг сцепная нагрузка на заднюю ось будет равна О = 0,55x2400 = 1320 кг.
С учётом уклона пандуса i = 0,20 (угол подъёма порядка 10 °)
Ра= Осц Бша и Осц а» Осц /'=1320x0,20=264 кг, т.е. на одно заднее колесо движущая нагрузка составила Рк=132 кг. Соответственно, при уклоне 1:4,5 Ра=1320х0,20=293 кг; Рк=146,5 кг.
Указанная нагрузка должна быть приложена по центру наклеенной на основание испытуемой плиты с последующим приложением сдвигающей нагрузки от колеса расчётного автомобиля, которая, в свою очередь, создаётся автомобилем-буксировщиком.
Испытания фрагмента покрытия в натурных условиях
Методика испытания покрытия из резиновых плит типа «Рездор» включала устройство и последующее испытание фрагмента покрытия в натурных условиях. С этой целью в условиях максимально приближенных к условиям будущей эксплуатации покрытия было выполнено опытное устройство участка покрытия.
Непосредственно на поверхности цементной стяжки с уклоном 1:5 были наклеены плиты с последующей выдержкой до момента испытаний в пять суток. Работы выполнены строго в соответствии с рекомендациями по технологии про-
ведения работ и употреблением материалов, предусмотренных к применению.
Для испытаний использовались следующие приборы и оборудование:
- динамометр ДПУ-0.5-2 (ГОСТ 13837-79) завода «Точприбор» - для измерения тягового усилия на крюке фаркопфа испытательного автомобиля со специальными металлическими тягами;
- испытательный автомобиль РАФ 2302, полной массой 2400 кг, давлением в шинах 3 атм, шины типа БЦ-грузовые «Россава» 185x80, ^=14, износ
- 50%;
- автомобиль-тягач УАЗ 2206 массой 2720 кг.
Методика испытаний включала следующие последовательные операции.
1. Очистка поверхности от пыли, разметка нанесением сетки и маркировкой углов плит с целью фиксирования деформаций плиты при нагруже-нии её сдвигающей тангенциальной нагрузкой.
2. Наезд и установка испытательного автомобиля колёсами заднего моста в исходное положение -каждым колесом на центр плиты с последующей блокировкой колёс заднего моста.
3. Подача автомобиля-тягача в исходное положение - за 2,5 м до крюка фаркопфа испытательного автомобиля задним ходом с нижней по уклону части пандуса.
4. Запасовка и установка динамометра с креплением накидных колец тяг на крюки фаркопфов обоих автомобилей.
5. Буксировка испытательного автомобиля до его смещения с места со снятием показаний по динамометру в момент максимальных и постоянных значений на его шкале.
6. Визуальная оценка возможных деформаций плит во время и после опыта отдельным наблюдателем с замером таковых при необходимости.
7. Возврат автомобилей в исходное положение и выполнение двух серий опытов по три повторно-сти в каждом.
Данные результатов испытаний приведены в табл. 2.
Среднее значение сдвигающего тормозного усилия на ось составляло 400 кг при расчётной эксплуатационной нагрузке 264 (293) кг. При этом деформаций наклеенных плит в продольном и поперечном направлениях не было обнаружено.
Таблица 2 Результаты испытаний плит в натурных условиях
№ испытаний Используемые автомобили Состояние покрытия Нагрузка на заднюю ось, кг Ра, кг (при уклонах) Показания динамометра, кг
1 РАФ 2302; УАЗ 2206 Чистое, сухое воздуха +4°С 1320 (гориз.) 264 (1:5); 293(1:4.5) 350
2 - // - - // - - // - - // - 380
3 - // - - // - - // - - // - 400
4 - // - - // - - // - - // - 420
5 - // - - // - - // - - // - 400
6 - // - - // - - // - - // - 450
Выводы
Резиновые плиты «Рездор» Белоцерковского завода могут быть применены для устройства покрытия въездных пандусов, что подтверждается данными натурных испытаний опытного фрагмента покрытия.
Надёжность и долговечность покрытия может быть гарантрована только при точном соблюдении технологии приклеивания плит и температурных режимов.
Коэффициент сцепления плит с пневматиками автомобильных колёс по данным испытаний несколько ниже аналогичных по нормам ДБН.В.2.3-4-2000 для асфальтобетонных покрытий (0,39 и 0,45).
Особенно опасны начальные нижние участки пандусов, куда колёсами автомобилей снаружи могут наноситься вода, снег, грязь, которые могут образовывать в холодный период года ледяные корки. Желательно устройство тепловых завес или проведение других мероприятий, препятствующих этому.
Торцы крайних рядов плит вверху и внизу пандуса должны быть защищены и укреплены металлическими уголками с высотой полки, равной толщине плиты - 20 мм.
Плиты необходимо укладывать снизу вверх по продольному уклону с расположением замков «ласточкин хвост» по вертикали - вдоль оси пандуса и со смещением соседних вертикальных рядов на '/2 плиты.
Особое внимание следует обратить на подготовку нижней контактной поверхности плит перед их наклейкой - обработка с созданием шероховатой поверхности и обезжиривание растворителем. После наклейки необходимо плиты немедленно пригрузить.
Литература
1. Боровский Б.Е. Безопасность движения авто-
мобильного транспорта. - Л: Ленинград, 1984. - 304 с.
2. Говорущенко Н.Я. Основы теории эксплуата-
ции автомобилей. - К: Вища школа, 1971. -232 с.
3. ДБН В.2.3-42000. Споруди транспорту. Авто-
мобшьш дороги. - К: Держкомбуд, 2000. -115 с.
Рецензент: В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 15 марта 2005 г.
