Обзорная информация Устройство шероховатых поверхностных слоев на покрытиях автомобильных дорог и мостовых сооружений. Обзорная информация. Выпуск 3. Автомобильные дороги и мосты

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное унитарное

предприятие «Информационный центр

по автомобильным дорогам»

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И МОСТЫ

УСТРОЙСТВО ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ НА ПОКРЫТИЯХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ Обзорная информация

Выпуск 3-2005 г .

В данном выпуске обзорной информации рассматриваются вопросы совершенствования методических подходов к применению новой техники и технологий, способов и средств контроля качества при устройстве шероховатых поверхностных слоев па покрытиях автомобильных дорог и мостовых сооружений, в частности, при устройстве шероховатых поверхностных обработок.

Приводятся новые методы анализа и нормирования шероховатых поверхностей на основе применения положений ГОСТ 2789-73 и теоретико-вероятностного подхода к проектированию и устройству покрытий с шероховатой поверхностью.

Использованы материалы исследований, проводимых в Саратовском государственном техническом университете, ГП «Росдоршш» и ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ», и результаты стажировок д-ра техн. наук, професора А.В. Кочеткова по Президентской программе подготовки управленческих кадров в ФРГ и Франции (1999-2000 гг.) и по Программе «Открытый мир» в США в 2002 г.

Обзор подготовили:

д-р техн. наук, профессор, академик Академии транспорта России А.В. Кочетков (ФГУП

СНПЦ «РОСДОРТЕХ»),

инж. П.С. Суслиганов (Федеральное дорожное агентство Министерства транспорта Российской Федерации)

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

2.1. Методы исследования шероховатых структур дорожных покрытий

2.2. Новые методы нормирования и определения параметров шероховатости дорожного покрытия

3. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ С ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

4. УСТРОЙСТВО ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ НА ПОКРЫТИЯХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

4.1. Зарубежный опыт

4.2. Отечественный опыт

5. УСТРОЙСТВО ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ НА МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЯХ

6. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ С ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

7. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ С ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ

В практике дорожного строительства в России и за рубежом широкое распространение получили шероховатые поверхностные слои, совокупно играющие роль защитного укрепляющего слоя, слоя износа, гидроизоляции, слоя с повышенным коэффициентом сцепления, обеспечивающие требуемые эксплуатационные свойства дорожных покрытий и высокий уровень безопасности движения.

Вопросами проектирования и устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью занимались в МАДИ (ГТУ), ГП «Росдорнии», Союздорнии, ОАО «Гипродорнии», Саратовском государственном техническом университете (СГТУ), Каздорнии, ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ», Павловском дорожном учебно-инженерном центре и других учебных и научных организациях.

Широко известны научные результаты работ А.П. Васильева, М.В. Немчинова, В.Ю. Гладкова и других ученых. Ими получены основополагающие и широко применяемые в дорожном хозяйстве научные и инженерные решения по обсуждаемой теме. Существуют устойчивые связи с учеными-дорожниками Франции, ФРГ, США, Финляндии, стран СНГ, проводятся международные семинары и конференции по исследованию шероховатости дорожных покрытий.

Нормативно-техническая литература, регламентирующая принципы назначения и проектирования параметров, характеризующих качественные и количественные свойства поверхностных слоев покрытий, требования к материалам, технологические принципы их устройства, содержания и ремонта, принципы контроля качества поверхностных слоев и эксплуатационного их состояния, достаточно обширна. Она относится в основном к 80-90-м гг. прошлого столетия. За последние пять лет появились новые научно-технические воззрения, эффективные технологии, материалы, методы контроля качества поверхностных структур, в том числе в близких отраслях и технологиях. Поэтому возникла необходимость в создании нового методического документа «Рекомендации по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью» взамен ВСН 38-90.

Актуальность темы обзорной информации заключается в необходимости разработки и применения нового подхода к исследованию, проектированию и применению технологий устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью, обладающей прогнозируемыми эксплуатационными свойствами и возможностью оптимизации затрат на дорожное строительство.

Целью проведенных в СГТУ и ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ» исследований стало повышение эффективности и качества устройства шероховатых поверхностных слоев автомобильных дорог на основе практического опыта, систематизации и анализа основных особенностей процесса, доминирующих влияющих факторов и параметров различной природы, сопоставимости результатов аналитических исследований, вычислительных и натурных экспериментов, определения рациональной расчетной схемы при проектировании устройства шероховатого поверхностного слоя, совершенствования и отработки способа синхронного распределения вяжущего и щебня.

Были проведены широкомасштабные экспериментальные исследования и технологические работы по внедрению процессов устройства одиночной шероховатой поверхностной обработки методом синхронного распределения вяжущего и щебня на битумощебнераспределителях РДТ-126 (машина Чипсилер-26) в Республике Татарстан, Астраханской, Иркутской, Саратовской, Свердловской, Пензенской и других областях, применению литого асфальтобетона на мостовом переходе через р. Волгу у с. Пристанного. Разработаны «Рекомендации по устройству одиночной шероховатой поверхностной обработки техникой с синхронным распределением битума и щебня» (2001 г.), территориальные и отраслевые нормы расхода времени и материалов на выполнение работ по устройству шероховатых поверхностных обработок (2003 г.).

2. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

2.1. Методы исследования шероховатых структур дорожных покрытий

В настоящее время б нашей стране считается нецелесообразным применение механических способов восстановления шероховатости верхних слоев дорожных одежд из-за интенсивного износа и дефектообразования дорожных покрытий. На данном этапе развития дорожной науки и технологии основным способом повышения коэффициента сцепления покрышки колеса автомобиля с покрытием является создание шероховатой поверхности покрытий, обеспечивающей требуемые эксплуатационные свойства дороги, в том числе и при неблагоприятном состоянии покрытия (мокром, грязном, покрытом снегом и т.п.) [ 1, 2, 3, 4, 5- 9].

Все больше концепций по проектированию шероховатых поверхностных слоев дорожных покрытий сводится к тому, что верхний слой покрытия является самостоятельным и важнейшим конструктивным элементом дороги. Он проектируется с целью повышения уровня безопасности, устойчивости и комфортности движения, обеспечения требуемой скорости, интенсивности и пропуска расчетных нагрузок и должен обеспечивать минимальную экологическую нагрузку на окружающую местность, высокую ремонтопригодность и требуемый срок службы, экономичность и простоту содержания, а также иметь эргономичный внешний вид [ 10, 11]. Однако до настоящего времени не сформулирован и не реализован на практике единый методический подход, охватывающий комплексные задачи исследования, нормирования и проектирования поверхностного слоя дорожных покрытий. Существующие методы проектирования и назначения свойств поверхностных слоев покрытий пока обеспечивают решение отдельных задач, чаще всего связанных только с повышением коэффициента сцепления.

«Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью» ( ВСН 38-90 [ 1]) определяют требования к' шероховатости дорожных покрытий, обеспечивающих Обусловленный коэффициент сцепления, согласно СНиП 2.05.02-85 [ 7] в зависимости от условий движения, дорожно-климатической зоны, но которой проходит автомобильная дорога, и степени загрузки дороги движением. В указанных документах не учитываются грузонапряженность дорог, от которой зависит интенсивность изнашиваемости поверхностного слоя; особенности его работы на различных участках покрытий (на кривых малого радиуса, переходно-скоростных полосах, шумовых полосах, различных элементах транспортных развязок, различных полосах движения многополосных дорог); региональные особенности эксплуатации, содержания и ремонта покрытий в различные периоды и т.п.

При выборе модели прогнозирования срока службы поверхностной обработки автомобильных дорог отмечается, что одним из основных условий нормального функционирования дорог является обеспечение на протяжении всего срока эксплуатации определенных сцепных качеств дорожного покрытия. Они характеризуются коэффициентом сцепления, величина которого зависит от интенсивности движения автомобилей и срока службы дорог [ 12].

Как показал опыт, срок службы поверхностной обработки покрытий автомобильных, дорог не укладывается в определенные нормативные сроки. Поэтому оценка состояния дорожного покрытия в условиях длительной эксплуатации представляет собой важную практическую задачу. Делаются попытки на небольшом объеме статистических данных сформировать математические модели, описывающие изменение коэффициента сцепления в зависимости от интенсивности движения во времени. Определяющее значение для получения достоверного прогноза имеет правильный выбор модели [ 13, 14].

Разрабатываемые системы прогнозирования позволяют оценивать параметры полученных регрессионных моделей и из них выбирать наилучшую. Оценка параметров моделей возможна по ограниченной выработке и в реальном времени. В современных публикациях предлагаются регрессионные модели, связывающие коэффициенты сцепления, интенсивность движения и время. По наилучшей модели получают прогнозные значения срока службы дорожного покрытия для выбранных категорий автомобильных дорог. Систему прогнозирования можно использовать в планировании профилактических работ, а также для прогнозирующего контроля сцепных качеств дорожного покрытия [ 13].

Недостатком подобных моделей является отказ от использования эконометрического подхода, при котором имеется возможность учета с помощью регрессионных уравнений первого порядка бинарных и светофорных влияющих факторов и инструментальных переменных, относительных и абсолютных коэффициентов влияния. Не проверяются условия теоремы Гаусса-Маркова на гетеро- и гомоскедастичность, не используется критерий максимума доли объясненной дисперсии и проверки соответствия знаков коэффициентов модели знаку изменения входного фактора модели в реальности, не сокращается количество коррелирующих между собой факторов и факторов, слабо коррелирующих с выходным, отсутствуют коэффициенты приведения размерностей. Выполнение этих условий позволяет создавать математические модели с высоким уровнем адекватности, содержательности и интерпретируемости.

Весной 1999 г. в Лондоне прошел международный семинар, на котором обсуждались свойства поверхности асфальтобетонных покрытий. На семинаре присутствовало свыше 100 участников - представителей научных и деловых кругов [ 11]. В докладах и дискуссиях обсуждались вопросы о едином научно обоснованном подходе к оценке свойств поверхностей асфальтобетонных покрытий. На семинаре была признана необоснованной оценка шероховатости покрытий только по полируемости каменных компонентов. Рекомендовалось принять за основу комплексные свойства поверхности, влияющие на долговечность и качественное состояние покрытий. Кроме того, были рассмотрены используемые теории по данной проблематике. В ряде выступлений были отражены завершенные работы, в которых подробно изучалась динамика изменений свойств поверхности покрытий, сооруженных из разнотипных смесей. Особое место заняли дебаты, касающиеся выработки общеевропейских нормативов к свойствам поверхностей с учетом состава и интенсивности движения транспортных средств.

Во Франции разработан метод исследования и обоснования типа шероховатых структур дорожных покрытий, основанный на анализе параметров движения (интенсивности), расположения "дороги (загородная или городская), шероховатости, типа основания, особых условий прохождения дороги [ 15]. Этот метод изучает несколько больше факторов, чем ВСН 38-90 [ 1], и применяется при строительстве и ремонте дорожных покрытий, однако в нем отсутствует единый системный подход к нормированию и проектированию шероховатости покрытий.

В ряде штатов США и Канады поверхностные слои покрытий назначаются на основе классификации, учитывающей особенности эксплуатации производственно-опытных участков в зависимости от реальной интенсивности и состава движения и применительно к реальным погодно-климатическим условиям [ 16, 17].

Исследования, проводимые в США [ 17, 18], касались и противоположной тенденции улучшения шероховатости-улучшения гладкости покрытия. При движении автомобилей по таким покрытиям достигается экономия топлива (за счет снижения коэффициента сопротивления движению), повышаются долговечность покрытия и ходовых частей автомобиля (шин, колес, подвесок, тормозной системы), комфортность и безопасность движения. Проблема обеспечения гладкой поверхности покрытия с одновременной адгезионной активностью к шинам автомобиля признается в США весьма актуальной.

При проектировании покрытий с шероховатой поверхностью для дорог, проходящих через населенные пункты или вблизи от них, а также на многополосных магистралях и городских дорогах и улицах особую проблему представляет транспортный шум. Для таких участков дорог в зависимости от интенсивности движения поверхность покрытия должна быть относительно бесшумной, чтобы не превышать порог акустической комфортности. Можно отмстить интенсификацию научных изысканий, направленных на установление зависимости параметров поверхности покрытий, интенсивности и состава движения на уровень транспортного шума [ 18, 19, 20- 24].

Известны исследования, проводимые во Франции и Германии [ 24, 25, 26], по созданию малогаумных покрытий типа VIAPHONE и TAPIPHONE, а также специальных шумопоглощаю-щих слоев дорожных одежд. Научные работы, посвященные этой тематике, видимо, необходимо инициировать и в России, по результатам которых можно будет сформулировать требования к дорожным покрытиям по обеспечению допустимого уровня шума.

В ряде зарубежных стран осуществляется коррекция норм проектирования дорог с целью снижения эффекта акваплани-рования, проводимая, например, на основании результатов программы NCHRP. При проектировании свойств шероховатых поверхностей необходимо учитывать способность покрытия к водоотводу и обеспечению устойчивости автомобиля при движении в условиях интенсивных дождевых осадков [ 25].

В Новой Зеландии проводились работы по выявлению влияния осевых нагрузок, скорости и ровности покрытия на интенсивность износа покрытия, в результате сделан вывод о приоритетном влиянии этих факторов на износ покрытий [ 27]. Косвенно износостойкость покрытия оценивается по параметрам прочности материала, его морозостойкости и водостойкости. Предложены некоторые локальные решения этой проблемы в местах усиленного износа покрытия, на разводных мостах, по полосам наката, в зоне трамвайных путей, Представлена программа исследований, создана для испытаний кольцевая дорожка диаметром 18,5 м и шириной 4 м, а также испытательная тележка. Испытания проводились на скоростях 20-40 км/ч до 35 тыс. циклов.

На основании результатов этих исследований можно сделать вывод о необходимости учета при проектировании свойств покрытий не только общей грузонапряженности (млн. тонн брутто в год), но и удельной грузонапряженности (тыс. тонн брутто в сутки), отнесенной на определенный период года (лето, осень, зима, весна), так как в эти периоды резко меняются механические свойства конструкционных элементов покрытия.

В последние годы наметилась тенденция проектирования свойств поверхностного слоя покрытия путем моделирования процессов взаимодействия колеса автомобиля с покрытием с помощью ПЭВМ [ 27, 28, 29].

Разработки нормативных требований к шероховатости дорожных покрытий в Германии велись в последние 10 лет на базе широко поставленных натурных исследований, что обусловлено вниманием к этому вопросу со стороны строительных организаций и эксплуатационных служб [ 10]. Прогнозировалось изменение этого показателя в зависимости от гранулометрии и пород наполнителей асфальтобетонных смесей. Известны результаты исследований на автомагистрали А70 близ г. Бамберга и ряда других городов, где испытывались участки, построенные из асфальтобетонных смесей с наполнителем из изверженных пород различной полируемости и гранулометрии. Получены выводы относительно изменений шероховатости покрытий во времени, разработаны рекомендации по их восстановлению.

Требования к свойствам поверхности дорожных покрытий увязываются с типами неровностей покрытия, начиная от микронеровностей и кончая более значительными неровностями продольного профиля. Качественные показатели дорог в первую очередь связываются с неровностями от 0,5 до 5 см, определяющими сцепление колеса автомобиля с покрытием, транспортным шумом и т.д. В ФРГ для повышения шероховатости покрытий применяют устройство тонких слоев из битумоминеральных смесей по способу холодной укладки [ 30]. Большое внимание уделяется вопросам сцепления тонкослойного покрытия с существующим. В настоящее время рассматривается необходимость разработки нормативов для строительства тонкослойных покрытий, отработана методика измерения коэффициента сцепления между слоями с использованием прибора « Modified Cohesion Test» (США) [ 30].

В созданной в 1951 г. во Франции Центральной лаборатории дорог и мостов основными направлениями деятельности были изучение материалов для дорожных работ, а также испытание мостовых конструкций [ 26]. В Центральной лаборатории дорог и мостов имеется шесть специализированных центров, а также семнадцать региональных лабораторий по всей Франции. В 1975 г. создан крупнейший Исследовательский центр в г. Нанте. На площади в 150 га расположены лаборатории, стенды и полигоны для проведения дорожных исследований. Новые конструкции дорожных одежд проходят проверку на трех кольцевых стендах. Диаметр дорожки кольцевого стенда 35 м, нагрузка создается тележками со спаренными колесами, расположенными на концах четырех стрел, вес тележки от 60 до 150 кН, скорость движения 50-100 км/ч. Стенд позволяет моделировать на реальных конструкциях поведение дорожных одежд под движением транспортных средств. На стенде моделируется годовая интенсивность движения в течение одного месяца.

Для исследования скользкости различных покрытий в Исследовательском центре имеется трек общей длиной 2300 м, включая 500 м опытных участков. Максимальная скорость движения на треке 130 км/ч. На треке проводят исследования по определению коэффициента сцепления шипы колеса автомобиля с дорожным покрытием, сопротивления качению и текстуры дорожных покрытий, влияния окружающей среды на сцепление, скорость стока воды с покрытия и др.

Центральной лабораторией мостов и дорог Франции осуществлялось исследование шероховатости поверхностей дорожных покрытий девяти типов [ 25], по результатам которого были разработаны рекомендации по проектированию оптимальных составов смесей и технологий для повышения сцепных качеств покрытий. Установлено, что одним из основных свойств дорожных покрытий, определяющих срок их службы, является износостойкость. Она зависит от ряда факторов: материала поверхностного слоя, структуры шероховатой поверхности, климатических условий и нагрузки (интенсивности, состава, скорости движения), технологии содержания покрытия. Взаимовлияние всех этих факторов еще недостаточно изучено и требует дальнейшего анализа.

По трем программам исследований цементобетонных дорожных покрытий в шт. Висконсин (США) при строительстве межштатной автомагистрали № 29 сооружено 74 опытных участка с разной длиной, варьированными конструкциями и способами создания шероховатых поверхностей [ 31]. По программе Стратегических научных исследований SHRP создано 29 участков с бетонными и асфальтобетонными типами покрытий протяженностью по 183-213 м с различными конструкциями оснований.

В шт. Пенсильвания (США) осуществлено в рамках программы NCHRP детальное исследование явления аквапланиро-вания на новых и отремонтированных покрытиях с малой шероховатостью. Проведено изучение влияния на это явление геометрических особенностей покрытий, характеристик поверхностей, толщины слоев воды и других факторов. На основе исследований разработан ряд рекомендаций для норм по строительству и ремонту покрытий, предложены изменения к нормам проектирования дорог [ 17, 24].

В Греции проводились исследования по аспектам прогнозирования сцепления протектора колеса автомобиля с дорожным покрытием по результатам измерений микро- и макронеровностей на его шероховатой поверхности [ 17]. В работе [ 17] в графическом и математическом виде представлены выявленные при исследованиях зависимости коэффициентов сцепления для разнотипных покрытий и скоростей движения измерительной аппаратуры в диапазоне до 65 км/ч; показаны значимости изменения этих коэффициентов для влажных покрытий по мере износа поперечного профиля поверхности, увеличения ее полировки.

Для определения коэффициента поперечного сцепления колеса автомобиля с покрытием широкое распространение получила установка « SCRIM» (Великобритания) [ 32]. Замеры производят на влажном покрытии с помощью специального измерительного колеса с гладкой резиновой шиной, расположенного под углом 20° к направлению движения автомобиля. Нагрузка на колесо составляет 200 кг. В зависимости от скорости движения установки измерения производят на участках протяженностью 5; 10 и 20 м. Протяженность участка измерений определяется автоматически по мере увеличения скорости движения установки: до 50 км/ч -5 м, свыше 70 км/ч - 20 м. Установка оборудована емкостью для воды вместимостью 2750 л. Этого количества воды достаточно для испытания 50-70 км покрытия. Результаты регистрируют с помощью специального самопишущего устройства.

Для определения шероховатости поверхности покрытия фирмой WDM Limited (Великобритания) разработано специальное оборудование с использованием лазерной установки [ 32]. Оборудование выполнено в двух вариантах: для ручного применения и прицепное. Ручной прибор позволяет с высокой точностью определять глубину впадин макрошероховатости в 90 раз быстрее, чем методом «песчаного пятна», и исключает недостатки, присущие методу «песчаного пятна». Луч лазера импульсного действия (с частотой пульсации 500 импульсов в 1 с) сканирует поверхность покрытия дороги, отражается, проходит через линзу и принимается фотодиодами. Работу прибора контролирует микро-ЭВМ. Стоимость оборудования 7,7 тыс. фунтов стерлингов. Аналогично работает прицепное оборудование. Отличие состоит в том, что луч лазера пульсирует с частотой 3,5 тыс. импульсов в 1 с. Рабочая скорость установки до 100 км/ч. Для проведения комплексного обследования автомобильных дорог созданы специализированные лаборатории, оснащенные комплектом аппаратуры для автоматизированной обработки данных измерений. Это значительно ускоряет процесс получения необходимой информации и позволяет оперативно осуществлять подготовку решений.

В Канаде разработана и функционирует дорожная лаборатория, обеспечивающая одновременное измерение шероховатости, ровности покрытий. Лаборатория используется при обследовании и паспортизации дорог [ 32].

Многолетние исследования, проводимые в Государственной службе дорожного хозяйства Минтранса России под руководством Л.М. Цинмана, показали, что существенно ограничен срок эксплуатации автомобильной дороги (не позже четырех-шести лет после строительства), когда имеет смысл устраивать шероховатую поверхностную обработку без проведения капитального ремонта.

В качестве передового отечественного опыта исследования текстуры асфальтобетонных покрытий и их сцепных качеств можно назвать совместные работы под руководством профессора П.И. Поспелова, проводимые в МАДИ (ГТУ) и ГП «Росдорнии» [ 33]. В работах были определены зависимости между частью геометрических параметров макрошероховатости и коэффициентом сцепления. Предложена технология применения фотограмметрической съемки для определения состояния покрытий автомобильных дорог, которая позволяет осуществлять мониторинг и инспектирование покрытий в течение всего периода эксплуатации. Однако остался открытым вопрос об уровне содержательности используемых математических моделей и разработке на их основе рекомендаций по практическому применению результатов научных исследований.

Во Франции и в России (Академия навигации и управления движением, СГТУ) в последнее десятилетие интенсифицировались работы по изучению новых видов моделей трения качения [ 34]. Используемый закон Амонтона-Кулона модернизируется к виду замкнутой модели с учетом эффекта предварительного смещения и описания гистерезиса силы трения и зон застоя в виде системы дифференциальных уравнений. Учитывается, что кулоново трение может проявлять себя как вязкоупругое. Фактически создан новый содержательный математический аппарат для нормирования коэффициента сцепления и параметров шероховатости автомобильной дороги.

Известны результаты разработанного ГП «Росдорнии» совместно с Федеральной дорожной администрацией Департамента транспорта США пилотного проекта, который предусматривал устройство ремонтного макрошероховатого слоя покрытия толщиной от 3,5 до 6 см из битумоминеральной открытой (БМО) смеси на автомобильной дороге М7 «Волга» [ 35].

В СибАДИ с 1985 г. проводятся исследования работоспособности тонких макрошероховатых покрытий, устраиваемых на цементобетонном покрытии [ 36]. По заданию Дорожного департамента Ханты-Мансийского автономного округа с целью уточнения технологии и проверки работоспособности в 1996 г. впервые в отечественной практике были проведены экспериментальные работы по укладке тонких макрошероховатых слоев по сборному покрытию из железобетонных плит ПАГ-14. Опытные работы были проведены на автомобильной дороге Приобское-Ханты-Мансийск на участке «Подъезд к причалу». Проведены лабораторные испытания исходных материалов, произведен подбор составов смеси для макрошероховатого покрытия и разработаны предложения по проведению экспериментальных работ. В процессе работ были уточнены составы смесей, технологические режимы уплотнения. На основе проведенных опытных работ, а также наблюдений за экспериментальными участками разработаны для опытного применения «Рекомендации по строительству тонких асфальтобетонных покрытий из горячих смесей с повышенным содержанием щебня по сборному железобетону в условиях ХМАО».

В Казахстане сотрудниками Каздорнии за последние два года переработана нормативно-техническая документация, касающаяся строительства и эксплуатации автомобильных дорог, использованы результаты многолетних исследований, проводимых по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью, перерабатывается государственный стандарт по нормированию коэффициента сцепления.

На Украине проводилось уточнение количества каменных материалов для устройства поверхностных обработок при средних ремонтах [ 37]. Было выявлено, что используемые при этой обработке материалы по количеству вводимых зерен щебня крупностью 10-15 и 15-20 мм не оптимизированы, что обусловливает недостаточное сцепление и интенсивный выброс щебенки при движении автомобилей.

На Украине считается, что для целей контроля за шероховатостью наиболее удобен метод «песчаного пятна», усовершенствованный в СССР еще в 40-х годах прошлого столетия профессором М.С. Замахаевым и довольно широко используемый в настоящее время при строительстве дорог в зарубежной практике.

В исследованиях А.А. Сербиненко (СГТУ) отмечаются возможности применения метода «песчаного пятна» только на этапе строительства автомобильных дорог. Это поясняется отличием формул вычисления объемов для конуса (модели свежеуложенного зерна щебня) и части сферы (полусферы - модели изношенного в процессе эксплуатации зерна щебня). Поэтому при использовании метода «песчаного пятна» для контроля шероховатости эксплуатируемых участков дорог необходимо использовать уточняющие коэффициенты приведения, соответствующие сроку эксплуатации [ 38].

2.2. Новые методы нормирования и определения параметров шероховатости дорожного покрытия

Возможность применения в дорожном хозяйстве положений ГОСТ 2789-73 [ 39] указывалась профессорами А.П. Васильевым, М.В. Немчиновым [ 40, 41, 42, 43] и другими авторами. Однако содержательного анализа применение этого нормативного документа для дорожного хозяйства не проводилось. Вместе с тем были удачно предложены новые параметры, не входившие в ГОСТ 2789-73, - средняя высота выступов шероховатости, а также средний радиус кривизны и средний угол вершин неровностей. Практически российские ученые-дорожники признали необходимость совершенствования знаний о геометрических параметрах шероховатости и уже тогда сделали важнейший шаг к развитию государственного стандарта на шероховатые поверхности.

Реально влияющими на триботехнику из параметров существующего ГОСТ 2789-73 являются средний шаг неровностей и средний шаг местных выступов профиля. Остальные параметры этого стандарта отвечают за распределение рабочей жидкости и ряд особенностей эксплуатации шероховатой поверхности либо не отвечают условию воспроизводимости результатов измерения.

Поэтому интересно обратить внимание на основной способ определения параметров шероховатости, используемый в технологии машиностроения и указанный в учебнике для подготовки рабочих на производстве [ 44]. Согласно этому способу, измерение шероховатости производится контактным способом при помощи профилометра, игла которого с заданным радиусом закругления движется по поверхности покрытия с постоянной скоростью. Количественное значение средних квадратичных отклонений определяется по шкале электроизмерительного прибора.

Эта особенность способа основана на положениях ГОСТ 2789-45 [ 45] (использование средних квадратичных отклонений для точек профиля), но следует заметить, что диаметр закругления указан в 5 раз (15 мкм вместо 3 мкм) большие требуемого по условиям измерения и фактически закругление иглы огибает шероховатую поверхность по высотам выступов. Это позволило в технологии машиностроения при измерении шероховатости определять величину, устойчиво коррелирующую с изменением параметров трения (покоя, качения, скольжения, сопротивления движению).

В дорожном хозяйстве применение параметра средней высоты выступов вполне отвечало возможности нормирования шероховатости для дорожных покрытий, на которых колесо автомобиля полностью контактировало с поверхностью дороги. Однако уже для шероховатой поверхностной обработки контактирование колеса автомобиля происходит по выступам макрошероховатости (зернам щебня), а глубины впадин и степень их заполнения вяжущим, водой или снегом, различными загрязнениями не являются доминирующими влияющими факторами. Поэтому для обеспечения воспроизводимости результатов измерения и слабой зависимости (инвариантности) от выбора уровня сечения профиля необходимо переходить от математического ожидания к дисперсии (разбросу) высот выступов.

Данный подход вполне естественен по аналогии с теорией стрельбы («точно» - среднее и «кучно» - дисперсия), теорией автоматического управления (совокупная дисперсия - квадрат среднего и собственно дисперсия), теорией вероятности и математической статистики (среднее и коэффициент вариации) и широко применяется в различных сферах жизнедеятельности. Более информативным оказывается дальнейшее развитие идеи - переход к анализу статистического распределения высот выступов. Это может быть применено при составлении каталога типовых видов макрошероховатости покрытий автомобильных дорог и при их паспортизации.

Простейшим параметром, характеризующим качество шероховатой поверхностной обработки (шероховатости поверхности), является наибольшая высота выступа Н max представляющая собой расстояние между высшей и низшей точками профиля выбранного участка поверхности. Однако этот показатель считается нехарактерным из-за значительного искажения геометрии поверхности отдельными глубокими рисками (например, трещинами на дороге), случайно образовавшимися. Поэтому уже с 1945 г. использовался ГОСТ 2789-45, в котором в качестве показателя чистоты (шероховатости) поверхности применялось среднее квадратичное отклонение ее неровностей.

Объективные способы оценки шероховатости поверхностей могут быть разделены на две группы: способы, дающие такое изображение профиля поверхности, которое позволяет получить расчетным путем численный показатель степени шероховатости; способы, позволяющие оценивать шероховатость поверхности в виде некоторого суммарного (интегрального) численного показателя, находящегося в закономерной зависимости от шероховатости.

Может быть применен способ оценки шероховатости по величине угла, при котором поверхность не рассеивает падающий на нее свет, а отражает его равномерно (при изношенной поверхности). В зависимости от способов приборы для измерения шероховатости делятся на два основных типа: для непосредственного измерения шероховатости поверхности и для косвенного определения шероховатости поверхности. Например, при непосредственном измерении часто используют профиломер [ 19].

С 1959 г. в СССР действовала стандартная оценка шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-59. Для оценки геометрии поверхности были установлены два параметра: среднее арифметическое отклонение профиля ( Ra) - среднее значение расстояний точек измеряемого профиля от его средней линии и высота неровностей ( Rz) - среднее расстояние между находившимися в пределах базовой длины пятью высшими и пятью низшими точками впадин, измеренное от линии, параллельной средней линии.

ГОСТ 2789-73 [ 39] был введен взамен ГОСТ 2789-59, в мае 1980 г. было введено Изменение № 1. Стандарт распространяется на шероховатость поверхности независимо от материала и способов изготовления или получения поверхности и, соответственно, распространяется на устройство дорожных покрытий с шероховатой поверхностью.

Требования по шероховатости устанавливаются исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества путем указания параметра шероховатости (одного или нескольких) и базовых длин, на которых происходит определение параметров. При необходимости устанавливаются требования к направлению неровностей поверхности, к способу или последовательности способов получения поверхности.

Для номинальных числовых значений параметров шероховатости должны устанавливаться предельные отклонения, которые выбираются из ряда 10, 20, 40 в процентах от номинальных. Требования к шероховатости поверхности отдельных участков могут быть различными. В качестве параметров шероховатости выбираются среднее арифметическое отклонение профиля, высота неровностей по десяти точкам, наибольшая высота профиля, средний шаг неровностей, средний шаг местных выступов профиля, относительная опорная длина профиля. К основным типам направлений неровностей относятся параллельное, перпендикулярное, перекрещивающееся, произвольное, кругообразное, радиальное. Числовые значения базовой длины, согласно ГОСТ 2789-73, выбираются до 25 мм. С учетом требования функциональности назначения поверхности для автомобильной дороги естественно назначать базовую длину, соответствующую размерам отпечатка колеса автомобиля (360 или 180 мм) [ 46].

Вполне очевидно, что увеличение конкретно высоты (средней или максимальной) неровностей не приведет к изменению условий, которые вызовут изменение измеряемых параметров трения. Встает задача поиска такого геометрического параметра шероховатой поверхности, изменение которого будет существенно более коррелироваться с изменением коэффициентов трения.

При назначении параметров макрошероховатости необходимо учитывать, что на изменение коэффициента сцепления влияет не только изменение средней высоты выступов и средней глубины впадин макрошероховатостей, но и изменение разброса (диапазона или статистического распределения) высот выступов. Неопределенность в использовании только средней глубины впадин макрошероховатостей определяется, в частности, разбросом заполнения межзернового пространства вяжущим (обычно 1/3-1/2 высоты зерна). При этом изменение коэффициента сцепления не зависит от высоты вяжущего между зерен щебня.

Чем лучше устроена шероховатая поверхностная обработка, чем больше разброс высот выступов, тем больше при прочих равных условиях площадь контакта с колесом транспортного средства, меньше доля адгезионной составляющей и, как следствие, более длительное сохранение значимых показателей коэффициента сцепления.

Классификация дорожных покрытий по шероховатости поверхности производится по параметрам шероховатости Rаср, приведенным в табл. 1 [ 46, 47].

Таблица 1

Типы шероховатых поверхностей

Средняя глубина впадин макрошероховатости Racp , мм

Нешероховатые (гладкие)

Менее 1,0

Шероховатые

От 1,0 до 3,0 включительно

Среднешероховатые

От 3,0 до 6,0 включительно

Сильношероховатые

От 6,0 до 9,0 включительно

Чрезвычайно (крупно) шероховатые

Более 9,0

Для предупреждения усиления вибрации автомобилей во время движения расстояние между соседними выступами макрошероховатости (шаг шероховатости) рекомендуется выбирать менее 40 мм, если это не оговорено особо (например, для шумовой шероховатой поверхностной обработки). Во избежание увеличения уровня шума от автомобилей крупношероховатые поверхности не рекомендуется применять в пределах населенных пунктов.

Параметры, используемые для оценки степени шероховатости дорожных покрытий, назначаются исходя из требований ГОСТ 2789-73 с некоторыми специфическими дополнениями (рис. 1) [ 46].

Рис. 1. Элементы и параметры шероховатости покрытия в зоне контакта с колесом автомобиля :

 а - вид сбоку; б - вид сверху; К - базовая плоскость поверхности в зоне контакта колеса автомобиля с элементамишероховатости; В, С - соответственно плоскость наибольших выступов и впадин профиля шероховатости в зоне контакта колеса автомобиля с поверхностью покрытия; l - базовая длина, мм; Si. - шаг местных выступов макрошероховатости в пределах базовой длины, мм; di.- шаг контакта колеса автомобиля с поверхностью покрытия в пределах базовой длины, мм; Rai- частная глубина впадинмакрошероховатости (расстояние между проекциями смежных вершины макроэлемента шероховатости и впадины на вертикальную ось), мм; 1,2- соответственно элементы макро- и микрошероховатости; 3 - колесо автомобиля;

Измеряемые параметры шероховатости поверхности представлены на рис. 2.

Рис. 2. Фрагмент профилограммы участка автомобильной дороги с очерченным контуром профиля шероховатости покрытия

Определение параметров макрошероховатости осуществляется по профилограмме, полученной с помощью профиломера. Отмечаются точки выступов и впадин профиля (см. рис. 2.), определяются частные параметры шероховатости.

Средняя глубина впадин шероховатости (раздельно вдоль и поперек) определяется по формуле [ 46]

где Racр - средняя глубина впадин шероховатости, мм;

i - номер впадины;

Rai -частная глубина впадин шероховатости, мм;

nl, -количество местных выступов шероховатости, шт. Средний шаг местных выступов шероховатости (средний шаг шероховатости) определяется как среднее значение шага местных выступов в пределах базовой длины по формуле

где Scр - средний шаг местных выступов шероховатости, мм;

Si - шаг местных выступов шероховатости, мм.

Средний шаг контактов колеса автомобиля с выступами поверхности покрытия вычисляется как

где dcр - средний шаг контактов колеса автомобиля с выступами поверхности покрытия, мм;

di. - шаг контакта с поверхностью покрытия, мм;

dK- количество контактов местных выступов шероховатости с колесом автомобиля, шт.

Средняя высота выступов Р определяется как среднее из высот выступов р i, средняя величина разброса выступов F, мм, определяется как среднее квадратичное (дисперсия). Относительная плотность контактов элементов шероховатости с колесом автомобиля (плотность контактов) вычисляется по формуле

Nk= dср/ Sср

где NK - относительная плотность контактов элементов шероховатости.

Считается, что если Nk > 2,0 - контактирование очень плотное, NK > 1,0 - плотное, Nk < 1,0 - разреженное, Nk< 0,5 -редкое, Nk < 0,25 - очень редкое.

Предполагается, что влияние выпуклости-вогнутости элемента шероховатости относится к степени неопределенности данной классификации по пяти группам и может увеличивать или уменьшать степень активности внутри группы. Для новой поверхностной обработки количество элементов с выпуклостью и вогнутостью считается одинаковым. В процессе износа (приработки) элементы шероховатости приобретают сглаженную выпуклую форму и количество элементов с выпуклостью увеличивается [ 46].

Коэффициент развития профиля шероховатости (Кр) характеризует степень изломанности профиля шероховатости, численно равен отношению длины линии профиля в пределах базовой длины к базовой длине l, рассчитывается по формуле

Kр= Lпр/ l

где Lпр - длина линии профиля, мм.

Чем больше численное значение принимает коэффициент развития профиля шероховатости (Кр), тем более шероховатой считается поверхность покрытия. Для гладких покрытий Кр = 1.

Результаты измерений параметров шероховатости на участке работ обрабатываются статистически. По полученным значениям оценивается качество шероховатого слоя путём сравнения среднего значения измеренных параметров с проектными [ 46].

Используя величины параметров шероховатости поверхности покрытий, можно установить характеристики функционально-эксплуатационных показателей, динамику их изменения в процессе эксплуатации, вид используемого материала, интенсивность и состав нагрузок, а также выбрать технологии их устройства и содержания. Анализируя динамику изменения параметров шероховатости в процессе эксплуатации покрытия, можно устанавливать характеристики износа и долговечности шероховатой поверхности и межремонтные сроки.

Для оценки типа шероховатости покрытий в практических целях достаточно определять четыре основные характеристики   шероховатых структур: среднюю глубину впадин (высоту выступов); средний шаг шероховатости; плотность контактов колеса автомобиля с покрытием; разброс (дисперсию) высот выступов [ 12, 46, 47].

Существующие справочные и нормативные материалы по устройству шероховатых поверхностных обработок в основном ориентированы на задачу сохранения покрытия автомобильной дороги и обеспечение требуемого коэффициента сцепления [ 1, 40, 41, 42, 48, 49]. В целом они слабо связаны с задачами получения комплекса параметров качества и совершенствования   эксплуатационно-функциональных свойств шероховатой поверхности.

Регулярный рельеф макрошероховатости позволяет увеличить срок службы дорожного покрытия по сравнению с традиционной технологией. Это объясняется улучшенными условиями водоотведения. Наибольшее улучшение эксплуатационных свойств происходит при создании регулярного рельефа с параметрами, близкими к параметрам эксплуатационной шероховатости после этапа приработки [ 12].

На поверхности автомобильной дороги может быть создан рельеф макрошероховатости трех видов: иррегулярный (шероховатый), частично регулярный, полностью регулярный. Для первого вида макрошероховатости шероховатость поверхности имеет сложный характер, определяемый технологией и режимами шероховатой поверхностной обработки, свойствами щебня, расходом материалов. Второй тип микрорельефа установлен ГОСТ 24773-81 и ГОСТ 9373-93 [ 50, 51] и характеризуется наличием на поверхностях исходной шероховатости в сочетании с дискретно расположенными элементами регулярного микрорельефа. В качестве таких элементов выступают канавки (кольцевые, параллельные, периодические и др.), лунки и другие углубления, выполняющие определенные функции. Третий тип рельефа макрошероховатости поверхности состоит из одинаковых элементов неровностей, форма, размер и расположение которых подчиняются некой закономерности.

Образование регулярного рельефа производят, используя усложненную кинематику процесса распределения материалов, дополнительные технологические приемы и оборудование (фрезерование покрытия и др.). Формирование регулярного рельефа создает предпосылки для управления фактической площадью контакта, коэффициентом сцепления, условиями водоотведения. Рельефная поверхность обеспечивает повышение износостойкости и расширение функциональных возможностей потребительских свойств автомобильной дороги. Различные типы направлений неровностей - традиционный перпендикулярный, наклонный, наклонный перекрещивающийся и параллельный полосе наката - могут повысить износостойкость в 1,5-2 раза.

В ряде случаев шероховатость поверхности может характеризоваться глубокими рисками (трещинами), профиль поверхности содержит высокий уровень случайной составляющей. Для другого варианта возможен высокий уровень периодической составляющей.

При определении площади поверхности контакта целесообразно использовать метод статического моделирования. Установлено, что распределение зерен по высоте на уровне вяжущего подчиняется нормальному закону. Рост размера зерен щебенок сопровождается увеличением угла между гранями зерна, его ширины и радиусов закругления вершины граней и округления острых кромок. С увеличением размера зерна сокращается количество зерен, участвующих в контактировании с колесом автомобиля [ 12].

М.В. Немчинов отмечает, что при устройстве шероховатых поверхностных обработок из-за особенностей технологии прикатки катками зерна щебня могут ориентироваться плоской стороной вверх с участками до 15-20 мм [ 42].

Состояние слоя шероховатой поверхностной обработки определяет процесс взаимодействия колеса транспортного средства и покрытия автомобильной дороги. С другой стороны, наоборот, процессы взаимодействия определяют состояние дорожного покрытия. Авторами обзорной информации при исследовании профилограмм рельефа поверхности дороги установлено, что величина разновысотности в процессе износа снижается до 3-5 раз [ 12].

Например, проход катком с обрезиненными вальцами приводит к упрочнению связки и образованию слоя с повышенной твердостью при втапливании щебня. Это обеспечивает снижение износа поверхности дороги в среднем на 20-25 % и делает его более равномерным по профилю. Однако наблюдается некоторое снижение коэффициента сцепления, после чего слой получает большую износостойкость. Поскольку величина пластической деформации втапливания щебня неодинакова, то степень увеличения контактных напряжений также различна для разных участков слоя шероховатой поверхностной обработки.

Авторами обзорной информации выдвигается предположение, что величина коэффициента упрочнения связки вяжущее-щебень связана пропорциональной зависимостью с логарифмом линейного износа поверхности автомобильной дороги [ 12]. Технология применения катков с обрезиненными вальцами может быть предложена в качестве основной при устройстве шероховатой поверхностной обработки, где установлены повышенные требования к качеству работ.

При контакте колеса автомобиля и дорожного покрытия с шероховатой поверхностью контактирующие поверхности   соприкасаются по вершинам выступов и давление, передаваемое от колеса к покрытию дороги, воспринимается только некоторой (несущей) частью геометрической поверхности. Вследствие этого удельное давление в местах контактирования превышает расчетное (среднее) и в процессе контактирования происходит ускоренный износ именно выступающих частей (гребешков) поверхности.

Скалывание вершин зерен и их вырывание приводит к уменьшению разновысотности и снижению уровня шероховатости. Оно происходит до определенного предела. В результате наблюдается нивелирование поверхности, заключающееся в удалении и скруглении неровностей. Микрорельеф ее становится более округлым. Радиусы округления возрастают до 30-50 раз, что приводит к увеличению опорной поверхности и фактической площади контакта между шероховатой поверхностью и колесом автомобиля. В процессе эксплуатации происходит усреднение неровностей шероховатой поверхности автомобильной дороги.

Кривая износа поверхности автомобильной дороги во времени строится в конкретной точке в предположении постоянства условий, влияющих на процесс изнашивания. Истирание и вырывание наиболее выступающих зерен щебня шероховатой поверхностной обработки до одного уровня по отношению к уровню вяжущего существенно уменьшают скорость износа поверхности автомобильной дороги. Характер износа будет существенно меняться, если наряду с утратой одних зерен будет наблюдаться локальный износ по вершинам других зерен, в результате чего их разновысотность будет уменьшаться, а плотность по высоте слоя возрастать. Наступает момент, когда на данном контуре при утрате части зерен общее число вершин в данном интервале высоты не только не уменьшается, но и численно возрастает. Это объясняется формой граней зерен щебня. После некоторой начальной приработки вершин зерен нагрузка, приходящаяся на каждое зерно, уменьшается и становится менее разрушающей. Начинается нормальный износ слоя шероховатой поверхностной обработки, связанный с адгезией, диффузией и механическим истиранием зерен и вяжущего. Со временем число зерен щебня с притертыми вершинами по отношению к числу выпадающих из связки зерен непрерывно возрастает, становится избыточным [ 12].

В результате истирания на зернах щебня образуются плоские I вершины, что увеличивает силы трения между зерном и колесом транспортного средства. Это приводит к увеличению коэффициента сцепления, увеличению температуры в зоне контактирования колеса автомобиля с покрытием, уменьшению шероховатости. Из-за разрушения ослабленных участков получается рельеф с неоднородными неровностями и разным шагом шероховатости.

Процесс встречи зерна щебня с колесом автомобиля носит случайный характер, что определяет характер образования рельефа поверхностного слоя дороги как совокупности следов изнашивания на отдельных зернах. Фрикционный характер воздействия колеса приводит к возникновению автоколебаний. При высокой интенсивности движения могут возникать частоты автоколебаний, которые внесут в процесс износа частично детерминированный характер.

Анализ типовых кривых износа поверхности дороги во времени показывает, что в первый период изнашивания происходит приработка поверхности (изменение рельефа ее формы), в результате чего обеспечивается контакт по всей расчетной поверхности трения и изменение геометрии поверхности - ее шероховатости, - которая должна соответствовать нормируемым условиям коэффициента сцепления [ 47].

После периода приработки, - который желательно сокращать, идет период установившегося (нормального) износа. Если в процессе изнашивания не происходит изменения внешних условий, то износ равномерно возрастает с течением времени. Если при достижении определенной степени износа происходит резкое изменение влияющих факторов и параметров различной природы, то это приводит к интенсивному износу с соответствующим выраженным третьим периодом на диаграмме.

Возможен случай, когда контактная поверхность дорожного покрытия разрушается от «усталости» поверхностной обработки, после чего начинается дальнейший износ дорожного покрытия.

В большинстве случаев для шероховатой поверхностной обработки период приработки является длительным (до двух недель), скорость изнашивания не является постоянной, по мере износа увеличивается площадь контакта колеса транспортного средства и покрытия автомобильной дороги по вершинам выступов. Это происходит из-за высокой износостойкости применяемого щебня. Естественно стоит задача увеличить время этапа приработки. При расчете допустимо принять линейную модель по известной методике с учетом модификации, предлагаемой авторами обзорной информации, - введения коэффициента приведения.

Авторами обзорной информации предлагается концепция исследования износа дорожных покрытий с шероховатой поверхностью с помощью энтропийно-информационного подхода [ 12]. Процесс взаимосвязей транспортных средств и дорожного покрытия представляет собой сложный комплекс механо-физико-химических явлений: кинематика и динамика процесса - интенсивность и состав движения, свойства упругой системы дорожного полотна, напряженное состояние полотна и шероховатого поверхностного слоя, деформации и разрушения покрытия, трение, химические, тепловые, гидравлические явления. Рассматривать их на единой методологической основе допускает синэнергетический подход.

Согласно представлениям синэнергетики, взаимодействия в системе дорога - транспорт - окружающая среда являются открытой термодинамически неустойчивой системой, обменивающейся с внешней средой тепловой энергией и веществом, состоящей из множества элементов различной природы, находящихся в определенных связях друг с другом. Состояние системы в каждый момент характеризуется набором ряда параметров, а поведение - в целом определенной последовательностью ее состояний во времени. На поведение системы оказывает влияние и информация, поступающая в :систему из окружающей среды и имеющаяся внутри системы. Соответственно система может быть представлена в виде «черного ящика» с входной информацией об имеющихся заданных и наблюдаемых факторах и параметрах различной природы и f выходной информацией, отражающей термодинамические процессы в системе, которую можно оценить по информационной   энтропии по формуле

где Н - информационная энтропия;

pi - вероятности возможных исходов;

n - число исходов, шт.

Особенности изнашивания шероховатого поверхностного слоя поясняются следующим образом. Работа шероховатого поверхностного слоя является чередой переходов открытой термодинамической системы от устойчивого состояния к неустойчивому, затем к устойчивому и т.д. Эта цепь событий обусловлена сколами и вырыванием отдельных зерен из слоя шероховатой поверхностной обработки. Результат - образование новой диссипативной структуры, изменение коэффициента сцепления, звука при движении транспортного средства. Происходит смена режимов изнашивания для отдельных зерен щебня, представляемая как процесс самоорганизации. Данное описание вполне подходит для режима приживания щебня после устройства шероховатой поверхностной обработки. Достижение системой наиболее организованного (наиболее определенного) состояния сопровождается нарушением функций наиболее слабого звена - зерен щебня шероховатой поверхностной обработки.

Эта ситуация во многом воспроизводится и в циклическом режиме после завершения зимнего периода. Практически временной ряд складывается из четырех составляющих: кусочно-линейного тренда (систематической составляющей), сезонной составляющей и колебаний относительно тренда с большей или меньшей регулярностью (коррелированные составляющие), собственно случайная составляющая. Наиболее информативными для задач диагностики являются колебательные и случайные компоненты.

В процессе исследования особенностей топологии шероховатых поверхностей (исследования корреляционных свойств неоднородных объектов) в современной метрологии первоначально восстанавливается реализация высоты рельефа поверхности и ее первой производной по координате, далее для значений первой производной (текущих значений «наклона») строятся автокорреляционные функции наклона, определяются среднее квадратичное отклонение и длина корреляции флуктуации высоты рельефа, по ассимптотическим характеристикам структурных функций вычисляются D-размерность Хаусдорфа-Безиковича и гипотеза Т [ 52]. Критерием локальных неоднородностей поверхности служит условие превышения величины D-размерность Хаусдорфа-Безиковича над соответствующей топологической размерностью. Также одной из значимых задач является контроль коэффициента изометричности зерен материала, распределенного на покрытии автомобильной дороги (отношение длин наибольшей и наименьшей осей не должно быть более 1,5:1). Далее по этим данным можно определить изометричность распределенного по покрытию материала для всего объема [ 52].

Аналогичный расчет устойчивости зерен каменного материала в поверхностной обработке в зависимости от расхода f вяжущего произведен А.Г. Конториным в 1998 г. для зерна шарообразной формы, как наименее устойчивого из всех   возможных (пирамида, куб) [ 53]. Задача решалась в статической постановке. Для упрощения расчета предполагалось, что вяжущее проявляет только упругие свойства. Внешняя нагрузка задавалась в виде нормальных и касательных напряжений, действующих от колеса расчетного автомобиля. Нагрузка, действующая на отдельное зерно, была представлена в виде сосредоточенных сил: вертикальной и горизонтальной. Горизонтальная сила включает в себя две составляющие: адгезионную и гистерезисную и зависит от размеров зерна с учетом свойств исходной горной породы (микрошероховатости каменного материала) и параметров шины расчетного автомобиля (давления в шине, модуля упругости и коэффициента Пуассона). Определены напряжения на границе зерна и подложки, а также коэффициент запаса устойчивости, представляющий отношение максимального касательного напряжения к предельно допустимому. Напряжения на поверхности зерна зависят от величины приложения нагрузки, размера зерна и коэффициента подложки (отношение толщины подложки, пленки вяжущего к диаметру зерна) [ 53].

На основании результатов экспериментальных исследований микропрофиля дороги А.В. Старцевым получены значения коэффициентов корреляционной связи. Их можно использовать как основу для моделирования воздействий от неровностей опорной поверхности при исследовании устойчивости движения и плавности хода колесных транспортных средств [ 28].

Следует отметить, что в метрологии для оценки полученных данных о профиле часто используются следующие показатели: глубина профиля, отношение длины опорной линии к величине периметра и его изменение по глубине (высоте) профиля, распределение вершин выступов шероховатости по глубине профиля. Длина опорной линии равна длине развертки сечения профиля.

Обычно анализируются графики профилограммы и распределение количества вершин выступов шероховатости по высоте. Распределение количества вершин выступов представлено в виде процентного отношения их количества, попадающего под уровень h, к общему количеству вершин по всей глубине профиля.

Под вершиной идентифицируется фрагмент профиля с вершиной, возвышающейся по отношению к базовой линии (например, к основанию). Для выделения из профилограммы детерминированных составляющих (например, при необходимости, волнистости или погрешностей средств измерения) используется теория случайных функций для учета возможных периодических составляющих - корреляции с параметрами влияющих факторов, вызывающих периодическую составляющую [ 47].

Стандартная процедура обработки результатов измерения в виде числовых рядов предполагает автоматическое исключение случайных выбросов, построение диаграмм и оценку параметров распределений, проверку статистических гипотез, оценку стационарности параметров, определение среднего арифметического, дисперсии, автокорреляционной функции, спектральной плотности, выделение долей детерминированной, коррелированной и собственно случайной составляющих, кроме того, определяется контур плавных границ полосы рассеивания экспериментальных точек. Часто используются алгоритмы скользящего среднего типа ARPSS. В ряде случаев для проверки декоррелированности имеет смысл проверить текущее значение числа знакочередований. Проводится выбор вида математической модели для аппроксимирующих функций, строятся частные и обобщенная математические модели, проводится проверка их адекватности. Определяется доля объясненной дисперсии для моделей и выбирается лучшая из них [ 12].

В упрощенном виде проводится обычный анализ профилограмм с определением установленных параметров и характеристик исследуемого объекта. На следующем этапе выполняются оценка содержательности и интерпретация результатов обработки профилограммы с разработкой рекомендаций для принятия управленческого решения. Сравнение и оценку математических ожиданий, а также определение достоверности полученных результатов осуществляют методами теории вероятности и математической статистики. Для оценки случайности или существенности расхождения средних арифметических значений, вычисленных по данным двух выборок, применяют t-распределение Стьюдента.

В некоторых случаях для оценки нормальности распределения применяется метод статистической группировки и отклонений от выборочных средних внутри групп с объединением отклонений по ряду групп. После подсчета и проверки утверждаются в том, что гипотеза о нормальности отклонений не может или может быть отвергнута. При автоматическом контроле шероховатых поверхностей определяют

параметры гармоник и затуханий.

Исследования шероховатости в расширенном объеме рекомендуется проводить по профилограммам поверхностей с определением корреляционной функции профиля, его спектральной плотности, периодической и случайной составляющей. Спектральный анализ поверхности показывает наличие в нем большого числа гармоник случайных процессов.

Часто имеется высокий уровень периодической составляющей и низкий уровень случайной составляющей профиля поверхности.

Допустимо полагать, что поверхность выделенного элемента участка автомобильной дороги представляется в виде модели последовательно расположенных элементарных режущих профилей, которые имеют вид плоских кривых в вертикальном поперечном сечении. Их огибающая учитывает разновысотность контактирующих зерен и вероятность их перекрытия.

В качестве вывода можно считать в общем случае, что поверхность автомобильной дороги является стационарным нормальным случайным полем, обладающим свойством эргодичности, регулярным и однородным.

Более сложна задача определения параметров периодической составляющей для регулярного рельефа. Анализ многих типовых диаграмм и фотографий шероховатых поверхностей показал наличие этих периодических составляющих, имеющих различную ориентацию, разные масштабы, структуру, длины и амплитуды периодов.

В этих условиях применение гармонического анализа не всегда эффективно. Существуют современные средства исследования подобных сложных структур. К их числу относится отечественный программный комплекс «Катерпиллар- SSA», позволяющий осуществить базисный анализ путем разложения по временной или размерной координате. В некоторых случаях, моделируя шероховатость законом Грамма-Шарле и считая, что это распределение является однородным и изотропным, предполагают, что исследуемый слой обладает трансверсальной изотропией свойств. Численными характеристиками распределения высот выступов, изображенного в виде кривой распределения или записанного в виде закона распределения, являются положение центра группирования отклонений высот выступов, мера рассеивания случайной величины относительно центра группирования отклонений. Если на рассеивание размеров действует одновременно большое количество факторов и ни один из них не оказывает какого-то особого воздействия, то порождаемые отклонения от центра группирования следуют закону нормального распределения [ 12].

Однако часты случаи, когда из общей массы действующих факторов выделяется один, влияние которого доминирует над влияниями всех остальных, вызывая изменение закона отклонений случайной величины. При этом возможны законы равной вероятности, логарифмически-нормальный, закон Симпсона, законы равномерно возрастающего распределения, антимодальные, арксинуса, несимметричные и симметричные одно- и многовершинного "распределения при смешении или композиции разных составляющих, законы Вейбула-Гнеденко, Релея, трапецеидальные и др. В общем случае анализируются величина поля рассеивания, среднее значение отклонений, коэффициент относительного рассеивания, коэффициент относительной асимметрии кривой распределения, величина систематической ошибки.

Нестабильность параметров шероховатости по продольному направлению может достигать 35-50% [ 47].

Проектирование шероховатой поверхностной обработки рекомендуется проводить на основе имитационного стохастического моделирования процессов взаимодействия колеса автомобиля и шероховатого слоя покрытия в режиме реального времени. Моделирование осуществляется на основе трехмерного представления процессов в среде AUTOCAD. Основной компонент модели - шероховатая поверхность дорожного покрытия - представляется как трехмерный каркасный объект, в узлах которого размещены зерна щебня различной формы или конфигурации. Модель является параметрической, каждый параметр может быть изменен с целью поиска оптимального варианта конструкции слоя шероховатой поверхностной обработки. Важнейшим компонентом модели являются создаваемые методом статистического моделирования Монте-Карло модели зерна щебня с различной формой и размерами,

Каждый параметр, характеризующий размер, форму, взаимное расположение зерен, вид вяжущего и контактное взаимодействие с колесом автомобиля, может быть представлен

как случайная величина, распределенная по закону Гаусса или другому закону распределения. Зерна щебня представляются как объекты, построенные по принципу каркасного или

твердотельного моделирования. Они размещаются внутри упругопластической среды-связки, параметры которой могут быть   изменены с целью поиска оптимального состава и вида вяжущего. Для задания формы зерен может быть использован коэффициент формы зерна, равный отношению радиусов вписанной и описанной относительно проекции данного зерна на некоторую плоскость окружностей. Коэффициент позволяет математически точно в численном виде оценить форму зерен от изометрических (К≈1,0) до пластинчатых (К≈3,0-5,0) [ 12].

Для подсистемы колеса транспортного средства задаются интенсивность и состав движения, формы протекторов, тип колес транспортного средства, распределение траекторий движения по поперечному сечению. Моделирование позволяет провести качественный и количественный анализ влияния вида, формы и размеров зерен щебня, вида и состава вяжущего на технико-эксплуатационные свойства шероховатой поверхностной обработки.

Авторами обзорной информации предложена концепция проектирования шероховатых поверхностных слоев покрытий, основанная на обеспечении срока службы за счет плотного заполнения поверхности покрытия зернами щебня и обеспечения коэффициента сцепления подбором и регулированием диапазонов и дисперсии разброса высоты выступов [ 12, 47]. Установлена большая степень коррелированности нормируемого коэффициента сцепления с разбросом высот выступов шероховатой поверхности в сравнении с его средней высотой. Определены основные параметры шероховатости, вызывающие изменение коэффициента сцепления колеса автомобиля с поверхностью дороги.

Основной задачей при устройстве шероховатых поверхностных обработок является создание защитного слоя, который, выполняя функции слоя износа, обеспечивает сохранность и срок службы дорожного покрытия, высокое качество самой шероховатой поверхностной обработки по критерию долговечности за счет плотного прилегания формообразующих выступов друг к другу. Этого достигают путем распределения требуемого для этой цели максимального количества материала, а также дополнительного уплотнения поверхностного слоя, устройства двойной поверхностной обработки. Однако это не обеспечивает требуемых условий водоотведения, а также нормируемого по условиям безопасности движения коэффициента сцепления. Декларируемое в нормативно-методической литературе использование параметра «высота неровностей (глубина впадин)» определяет изменение коэффициента сцепления с колесом автомобиля лишь опосредованно, через изменение размеров фракционированного щебня и активной зоны площадки контактирования.

Одним из вариантов регулирования статистического распределения размеров зерен щебня может быть смешивание фракций щебня с меньшим разбросом в заданном диапазоне. Например, для диапазона щебня размером зерен 15-20 мм предлагается смешивать его в пропорции 1:4 со щебнем размером зерен 18-20 мм. Регулирование статистического распределения размеров зерен кроме требуемого разброса высоты неровностей обеспечит и соответственное распределение шага шероховатости - расстояний между контактными площадками на плоскости. Последний параметр в меньшей степени, но также влияет на изменение коэффициента сцепления.

Регулирование площади контактирования в сторону ее увеличения может быть произведено использованием кубовидного щебня и является самостоятельной задачей. При этом совершенно неочевидно, как будет изменяться коэффициент сцепления в яичных условиях. Указанный подход в целом может быть использован и для оценки влияния микрошероховатости щебня на изменение коэффициента сцепления [ 12, 46, 47].

Решение оптимизационной задачи удешевления стоимости устройства шероховатой поверхностной обработки может быть произведено способом, в котором закон распределения обеспечивается смешиванием фракций щебня из одинаковых пород с «различной твердостью. Например, используются четыре части щебня размером зерен 15-20 мм прочностью 1000 и одна часть щебня размером зерен 18-20 мм прочностью 1400 [ 47].

Авторами обзорной информации предлагается постановка ряда оптимизационных задач по формируемым локальным и обобщенным критериям технико-эксплуатационного состояния поверхностного слоя автомобильной дороги, выбору математических методов и программных инструментариев автоматизации научных исследований. Локальными критериями могут быть оптимизация по лучшим (худшим) вариантам протекторов шин колес автомобилей, водоотведению, шуму, звуковой и регулярной шероховатости, долговечности, коэффициенту сцепления и сопротивлению движению, оптимизации по гистерезису силы трения, уменьшению скачка силы при переходе на юз, учету предварительного смещения, определению соотношения собственных колебаний объектов, участвующих в формировании коэффициентов сцепления. В качестве интегральных параметров предлагаются целевая функция свертки квадратичного типа, критерии функционально-стоимостного анализа, например, себестоимость [ 47].

Новый способ создания шероховатых поверхностных слоев заключается в том, что первоначально подготавливают исходную поверхность к нанесению шероховатого слоя, распределяют материал поверхностного слоя на заданную высоту, при этом обеспечивают требуемую высоту неровностей шероховатого поверхностного слоя, регулируют плотность прилегания формообразующих выступов друг к другу, далее осуществляют уход за состоянием поверхностного слоя, отличающийся тем, что регулирование по обеспечению коэффициента сцепления колеса автомобиля с покрытием дополнительно производят по дисперсии разброса высот выступов в диапазоне фракции выступов, а разброс формообразующих выступов выбирают в соответствии с требуемыми параметрами шероховатости по заданному закону распределения.

Обработка полученной информации осуществляется расчетом по ряду значений шероховатости или автоматизированным способом с помощью разработанной программы «Шероховатость 2003» [ 46].

Предложенный подход к нормированию и определению параметров шероховатости был использован в отраслевых рекомендациях «Устройство дорожных покрытий с шероховатой поверхностью», утвержденных Минтрансом России 05.01.2004 [ 46],

3. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ С ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Для продления срока службы шероховатости дорожных покрытий необходимо применять каменные материалы с устойчивой в процессе эксплуатации собственной шероховатостью, параметры которой определяются петрографическими и физико-механическими свойствами исходных горных пород. Наиболее устойчивый коэффициент трения имеют каменные материалы из горных пород с размером кристаллов 0,3-3 мм, содержащих минералы разной микротвердости [ 54, 55].

Чем крупнее шероховатость поверхности покрытия, тем ускоренней происходит шлифовка каменного материала, образующего выступы шероховатости. На мелкошероховатой поверхности покрытия число выступов на единицу площади больше и соответственно давление на каждый из них от колес автомобилей меньше, что замедляет шлифовку.

Для устройства поверхностных слоев дорожных одежд рекомендуется использование прочного износостойкого трудношлифуемого щебня первого класса прочности (марка не ниже 1200) размером зерен от 5 до 20 мм [ 13, 15]. Для улучшения однородности структуры поверхностного слоя рекомендуется использовать щебень размером зерен 5-10, 10-15, 15-20 мм [ 56]. При использовании смесей минеральных материалов песчаную составляющую рекомендуется применять из дробленого песка. Слабо выяснено влияние формы и степени активности поверхности минеральных материалов на прочностные и эксплуатационные характеристики поверхностных слоев покрытий. Дальнейшие исследования этих закономерностей являются весьма актуальными.

С 1986 г. Центральной лабораторией мостов и дорог Франции велось изучение шероховатости поверхностей дорожных покрытий девяти типов, ее влияние на продольные сцепления с протекторами шин колес автомобилей [ 26] с целью определения требуемых показателей для каменных материалов.

Подробный анализ составов смесей и используемых вяжущих, толщины слоев и ряд особенностей технологии дорожных работ обеспечили разработку рекомендаций по строительству и ремонту дорожных одежд, продлению долговечности создаваемой шероховатой поверхности и нормированию параметров сцепления колеса автомобиля с поверхностью покрытия. По результатам исследований выпущены нормы NF Р 98-160 «Устройство шероховатой поверхностной обработки» (1992 г.), а также «Техническое руководство по шероховатой поверхностной обработке» (1995 г.). Для щебня установлены коэффициенты полируемости (норма Р 18-575), зернистости, угловатости, лещадности, чистоты поверхности (норма Р 18-591). Щебень классифицируется по четырем категориям.

Во Франции в 1999 г. в четырех департаментах были построены экспериментальные участки для изучения вопросов сцепления протекторов колес шин автомобилей с битумными покрытиями разных типов, исходя из варьирования гранулометрических кривых. Определены свойства типов смесей непрерывной и прерывистой гранулометрии, дренирующей смеси по коэффициентам поперечного и продольного трения после прохода 1 млн. тяжеловесных транспортных средств. Получены данные о коэффициентах полируемости, износоустойчивости каменных материалов. Отмечено, что использование каменных материалов разных свойств может благоприятно влиять на коэффициент сцепления.

Хорошо зарекомендовал себя для устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью щебень из карельского габбро-диабаза, обладающего заметно более стабильными свойствами адгезии с вяжущим в сравнении с гранитом и другими материалами [ 46].

В качестве вяжущих материалов для устройства шероховатых поверхностных слоев дорожных покрытий все больше находят применение вспененные битумы и битумы нефтяные дорожные улучшенные (БНДУ), исследования которых в большом объеме проводятся в Павловском дорожном учебно-инженерном центре [ 53, 57].

В качестве положительного примера можно отметить, что ЗАО «Дорпроект» в значительном объеме выпускает весь спектр современных качественных вяжущих материалов марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНДУ 70/100, БНДУ 100/130, полимерно-битумных вяжущих ПБВ 60, ПБВ 90, ПБВ 130, битумные композиции с поверхностно-активными веществами [ 58].

Для улучшения свойств битумов используются модифицирующие добавки [ 59, 60, 61, 62], которые существенно улучшают свойства асфальтобетонных смесей и качество поверхностных обработок на основе полимерно-битумных эмульсий [ 63, 64]. С помощью модификаторов представляется возможным проектировать свойства вяжущих в широком диапазоне. До настоящего времени не сформулированы четкие требования к вяжущим для устройства поверхностных слоев дорожных покрытий в зависимости от погодно-климатических факторов, интенсивности и состава движения транспортных средств, видов применяемых материалов и технологий. Многие качественные характеристики вяжущих определяются опытным путем с учетом региональных факторов, поэтому требуются глубокие всесторонние исследования. Сложность решения проблемы заключается в изменчивости свойств органических вяжущих во времени, в зависимости от температурно-влажностного режима, солнечной радиации и системы композиционных связей в конструктивном слое с другими материалами. Выбор вяжущего и обоснование его свойств на данном этапе необходимо осуществлять методом подбора от свойств готовой конструкции к свойствам вяжущих.

В 1987 г. в Мюнхенском техническом университете проводились исследования с целью установления зависимостей между лабораторными и эксплуатационными показателями битумных вяжущих, используемых для устройства поверхностных обработок. Исследовались как модифицированные полимерами вяжущие, в том числе вяжущие на основе разжиженного битума, с и традиционные битумы без полимерной добавки. На опытном частке протяженностью 5,5 км расход вяжущего составлял 1,1-1,33 кг/м2. Использовался гранитный щебень размером зерен 15-8 мм [ 10].

Важнейшими документами по применению модифицированных вяжущих являются ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия» и «Руководство по применению комплексных органических вяжущих (КОВ), в том числе ПБВ, на основе блоксополимеров типа СБС в дорожном строительстве», принятые в 2003 г. [ 60, 61]. Необходимо приветствовать появление этих методических документов, однако их использование должно происходить на основе лабораторных исследований и проведения технико-экономического анализа.

Совершенно спорным представляется предложение Руководства [ 61] применять при устройстве шероховатых поверхностных обработок для щебня размером зерен до 10 мм около 2,5 л полимерно-битумного вяжущего на 1 м2 покрытия [ 60]. Даже приблизительный подсчет показывает избыточность вяжущего, которая приведет к резкому удорожанию шероховатой поверхностной обработки и ухудшению ее качества.

Известен опыт устройства шероховатых поверхностных слоев с использованием литой асфальтобетонной смеси с добавлением резиновой крошки, разработанный Технологическим центром литых асфальтобетонов (шт. Калифорния, США).

Используется технология горячего перемешивания с применением вяжущих на основе битума марки AR-4000. Количество добавляемого битума составляет 6,7-8,7% от массы минерального материала. Температура приготовления литой смеси не должна превышать 176,5° [ 65]. Отметим, что температура приготовления конкретного вяжущего находится в пределах 180-220°, что соответствует и рекомендациям большинства отечественных ученых в области дорожно-строительных материалов. Применение литых асфальтобетонных смесей этого вида отработано в Бразилии, Португалии, России.

Профессором Н.А. Горнаевым (СГТУ) был создан утвержденный Минавтодором РСФСР к применению для устройства дорожных покрытий [ 66, 67] особый вид удешевленного дорожно-строительного материала - асфальтобетонные смеси с диспергированным вяжущим, приготавливаемые из холодной увлажненной песчано-щебеночной смеси с добавлением минерального порошка и горячего битума. В настоящее время предлагается новый вид диспергированного глобулизированного вяжущего (эмульгирование горячего битума смешением с холодной увлажненной смесью минерального порошка и подобранной фракции песка без применения эмульгаторов). Применение асфальтобетонных смесей с диспергированным вяжущим отличается повышенными сцепными качествами и обеспеченной экологической безопасностью.

Известен опыт применения при строительстве верхнего слоя покрытия щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей (ЩМАС). Этот материал позволяет получить достаточно высокие показатели шероховатости и сцепления покрытия с колесом автомобиля при малых величинах остаточной пористости и водонасыщения в пределах 0,5-3,0%. Такое сочетание свойств становится возможным при строго определенном содержании щебня и асфальтового вяжущего в смеси, присущем только составам ЩМАС [ 55].

Показатели шероховатости покрытия из ЩМАС подчиняются нормальному закону распределения. Например, результаты замеров глубины впадин шероховатости покрытия ЩМАС располагаются в интервале от 0,7 до 1,8 мм и характеризуются средним значением 1,2 мм при стандартном отклонении 0,197 мм.

Проведенные замеры показали, что покрытия ЩМА характеризуются более высокой шероховатостью (1,8 раза) по сравнению с покрытием, устроенным из асфальтобетонной смеси типа А той же крупности. Для ЩМА-15 она составила в среднем 1,2 мм, а для ЩМА-20 - 1,7 мм. В результате увеличивается коэффициент сцепления колеса автомобиля с влажной ; поверхностью и снижается риск аквапланирования, что способствует безопасному движению автомобилей [ 55].

На основе исследований установлено, что при шероховатой поверхности щебеночно-мастичного асфальтобетонного покрытия, как правило, обеспечивается достаточно высокий коэффициент сцепления с колесом автомобиля. Например, отмечалось, что текстура поверхности покрытий ЩМА идеальная и трение с колесом автомобиля хорошее как на только что построенном покрытии, так и после 2-3 лет его эксплуатации при интенсивном движении.

Однако известны данные, что на только что построенном покрытии ЩМА требуемый коэффициент сцепления с колесом автомобиля может не обеспечиваться из-за присутствия на поверхности толстой пленки битумного вяжущего. В связи с этим коэффициент сцепления принято повышать в начальный период обработкой поверхности покрытия: в момент уплотнения верхнего слоя распределять каменные высевки. Например, в Германии каменный материал размером зерен 1-3 мм распределяют на поверхность укатываемого горячего слоя SMA 0/8 с расходом 0,5-1,0 кг/м2 и материал размером зерен 3-5 мм с расходом 1,0-2,0 кг/м2 - на поверхность слоя SMA 0/11. В результате достигаются высокие показатели коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля в начальный период эксплуатации, которые удовлетворяют требованиям, принятым в 2001 г. Эти требования соответствуют контрольным измерениям коэффициента сцепления методом SCRIM при скоростях движения 80, 60 и 40 км/ч. Технология расклинцовки покрытия из ЩМАС может применяться также с целью осветления поверхности при применении высевок из светлого камня [ 55].

Применение литых холодных асфальтобетонных смесей прерывистого состава - новое решение обработки покрытий на участках дорог, характеризующихся повышенной аварийностью. По сравнению с асфальтобетонной смесью, укладываемой очень тонким слоем, и поверхностной обработкой литые холодные асфальтобетонные смеси обладают рядом преимуществ: легкостью укладки, длительным сохранением шероховатого слоя, отсутствием выкрашивания щебня, шумопоглощающими свойствами [ 68, 69].

Разработанная фирмой Jefn Lefebre (Франция) смесь Gripfibre специально предназначена для устройства поверхностной обработки на участках автомобильных дорог, характеризующихся повышенной аварийностью. Эту смесь можно применять на дорогах с различной интенсивностью движения при любом типе основания. Смесь Gripfibre успешно применялась во Франции при устройстве поверхностной обработки участков повышенной аварийности на автомагистрали А20.

Для повышения шероховатости покрытий в последние годы широкое распространение получили искусственные материалы. В США проводятся экспериментальные работы по использованию при устройстве поверхностных обработок керамического щебня (реалайта), который получают спеканием глин (бетонита, алеврита) и песчаника при температуре 933-1044°С в течение 45 мин. Использование такого щебня показало его высокую износостойкость, хорошую приживаемость и адгезию к покрытию [ 70].

Еще в 70-е годы прошлого века на кафедре «Строительство дорог» Саратовского политехнического института В.П. Шлепкиным была разработана технология и получена практическая партия керамического щебня (керамдор), который с успехом можно использовать для устройства поверхностных слоев покрытий в сочетании с другими технологиями, особенно в регионах, бедных прочными каменными материалами [ 71].

Подробно сведения о рекомендуемых материалах и их выборе приведены в «Рекомендациях по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью» (взамен ВСН 38-90) [ 46].

4. УСТРОЙСТВО ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ НА ПОКРЫТИЯХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

4.1. Зарубежный опыт

В мировой практике повышение шероховатости дорожных покрытий осуществляют механическим способом, устройством поверхностных обработок и строительством тонкослойных   покрытий.

Технология работ по строительству покрытий автомобильных дорог с требуемыми эксплуатационными свойствами предусматривает три этапа организации  технологического процесса: подготовительные работы, основные кработы и работы по уходу за поверхностью покрытия. От  продуманности и тщательности выполнения технологических операций, от удачного выбора организационных форм взаимодействия технологических звеньев в процессе работы, от жесткого соблюдения технологических режимов и погодных условий во многом зависят качественные характеристики поверхности покрытия, срок их службы [ 6, 12, 46 ].

При строительстве новых покрытий придание требуемых системных свойств поверхностному слою осуществляется в процессе его формирования. Например, на цементобетонных монолитных покрытиях требуемая шероховатость создается отделочными машинами по свежеуложенному бетону в виде   поперечных бороздок глубиной 1-3 мм [ 46 ].

Из современных технологий устройства шероховатых поверхностей автомобильных дорог в США следует отметить создание специальных равноотстоящих поперечных канавок на цементобетонном и асфальтобетонном покрытиях в результате фрезерования (рис. 3). Это производится на спусках-подъемах автомобильных дорог (например, из тоннелей), перед остановками и перекрестками. Цель обработки - обеспечение требуемого коэффициента сцепления колеса автомобиля с покрытием, а также создание звукового фона как сигнала водителю для снижения скорости движения автомобиля.

а)

б)

Рис. 3. Шероховатая поверхностная обработка на цементобетонном (а) и асфальтобетонном (б) покрытиях (г. Вашингтон, США)

На многих автомобильных дорогах США (например, г. Вашингтон, округ Колумбия; шт. Мэн), шумовая поверхностная обработка устраивается фрезерованием в виде треугольных расширяющихся от краевой линии разметки сегментов размером до 100×300 мм и глубиной до 10 мм. Колесо автомобиля при заезде на шумовую полосу начинает издавать усиливающийся шум, который является сигналом-требованием для возвращения автомобиля за линию краевой разметки. Отметим, что подобные технологии ранее применялись в нашей стране на МКАД.

На затвердевшем цементобетонном покрытии шероховатость создается механическим способом [ 72]. Например, фирмой Noritate (Япония) предложен способ механической обработки цементобетонных покрытий автомобильных дорог с помощью алмазных дисковых пил, обеспечивающих образование шероховатой структуры в широком диапазоне параметров.

Для активизации адгезионной активности покрытий (цементобетонных и асфальтобетонных) на этапе подготовительных работ и для восстановления сцепных качеств покрытий в процессе эксплуатации используются механические и физико-механические способы их обработки.

Во Франции фирма Gailledrat Риге et Fils разработала технологию восстановления поверхности асфальтобетонных и цементобетонных покрытий с использованием дробеструйной обработки [ 73]. Она заключается в обработке поверхности покрытия стальными шариками диаметром 1,0 и 1,4 мм, от ударов которых на размягченных участках асфальтобетонного или цементобетонного покрытия образуются выемки и на поверхность выступают заполнители, создавая макрошероховатость. Одновременно эти заполнители уплотняются без растрескивания, что повышает их микрошероховатость. В зависимости от скорости распределения шариков, их расхода, а также скорости перемещения дорожной машины можно получить необходимую макро- и микрошероховатость покрытия. Начиная с 1987 г. обработано более 1 млн. м2 покрытий. Коэффициент продольного трения, измеренный на скорости 120 км/ч, в среднем превысил 0,35 при глубине бороздок 1-1,2 мм, а коэффициент поперечного трения, измеренный посредством машины марки SCRIM на скорости 60 км/ч, - 0,85. Разработана многотурбинная машина, способная обрабатывать покрытия на ширину от 1,6 до 2,25 м со скоростью 4-6 тыс.м2 в день. Движение транспортных средств возобновляется сразу после окончания работ.

Во Франции для восстановления шероховатости дорожных покрытий используется метод Ruqor, основанный на использовании воды, разбрызгиваемой под высоким давлением (800-900 бар). После прохода дорожной машины со скоростью 5-15 м/мин по ширине обработанной полосы коэффициент сцепления увеличивается на 0,25, а высота выступов - на 1 мм [ 74].

В Великобритании с целью повышения шероховатости цементобетонных покрытий проходит проверку новая технология ремонта « Addaqrip 1000», где со скоростью 305 м/с поверхность покрытия обрабатывается струей сжатого воздуха, нагретого до температуры 1000°С. При этом из покрытия полностью испаряется влага, выгорают органические примеси и выдуваются мелкодисперсные частицы из пор материала, в результате чего покрытие приобретает повышенные адгезионные и сцепные свойства [ 75].

К механическим способам создания определенной структуры поверхности на свежеукатываемом асфальтобетонном покрытии следует отнести предложенный в Австралии способ отпечатывания на покрытии рисунка, имитирующего поверхность кирпичной кладки, булыжника, брусчатки или подобной крупнорельефной структуры [ 76].

В Австрии предложен способ усовершенствовать поверхностную обработку строящихся или ремонтируемых цементо- или асфальтобетонных дорожных покрытий (патент № 405849). На поверхность покрытия наносят углубления механическим способом, создавая волнообразные или пилообразные мелкие неровности специальным оборудованием, обрабатывая стальными щетками или струями воды под высоким давлением [ 75].

В разработанном в ФРГ способе повышения шероховатости поверхности дорожных покрытий предложено использовать мощное лазерное излучение, направляемое под острым углом к поверхности покрытия и удаляющее с этой поверхности примерно миллиметровый слой битума, в результате чего происходит обнажение зерен каменного материала, что способствует повышению коэффициента сцепления [ 77].

В ФРГ также предложены способ и комплект оборудования для придания необходимой шероховатости износившимся асфальтобетонным покрытиям [ 78]. Способ предусматривает проход по покрытию обогревателя с инфракрасным излучением с нагревом его до 140°С и соответствующим размягчением битумного или иного термопластичного вяжущего; распределение щебеночного материала размером зерен 0,8-12 мм (предпочтительно 1-5 мм) в количестве 0,5-2 кг/м2: уплотнение катками для втапливания материала в размягченное вяжущее на глубину 1-10 мм (предпочтительно на 2-6 мм.). Возможен ремонт слоев толщиной 20-30 мм, в которых вновь создаваемый шероховатый слой будет иметь толщину порядка 3-5 мм.

Прогрессивные технологии устройства тонкослойной поверхностной обработки типа « Micro- Surfacing», «Сларри Сил» [ 46, 64] и другие могут быть широко использованы в городских условиях с учетом их малошумности (рис. 4).

Рис. 4. Устройство тонкослойной поверхностной обработки из литой эмульсонно-минеральной смеси типа «Сларри Сил»

Одним из известных методов устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью является укладка тонкослойных покрытий. Фирмой «Кемна» (ФРГ) [79] с начала 60-х годов прошлого столетия было устроено более 20 млн. м2 таких покрытий. Используются технологии устройства тонкослойных покрытий из холодных эмульсионных смесей (микрофлекс), поверхностных слоев, наносимых холодным способом с применением битумных эмульсий и горячим способом с применением битумов. В зависимости от размера зерен минерального материала (мелкие 0-3 мм, средние 2-5 мм, крупные 5-8 и 8-11 мм) разделяют три типа смесей.

Во Франции для повышения шероховатости асфальтобетонных покрытий в течение 10 лет уложено свыше 110 млн. м2 тонкослойных покрытий на дорогах всех категорий. Отмечается низкий транспортный шум при использовании смеси 0-6 мм. Метод укладки асфальтобетонных смесей в сверхтонкие слои менее распространен, что обусловлено необходимостью тщательной подготовки основания дорожной одежды и достаточно высокой стоимостью работ [ 26].

Во Франции устраивать на автомобильных дорогах тонкие и особо тонкие слои износа было решено в 1996 г. [ 80]. Гранулометрический состав уточнен для трех типов смесей и шести видов каменных материалов для опытных участков на автомагистрали А75. Определены кривые рассеивания каменного материала, подобраны варианты смесей, прошедших испытания на опытных участках. Проведен анализ прочностных и сцепных характеристик покрытия. К применению рекомендованы смеси с размером зерен щебня 0-8 мм, характеризуемые улучшенными сцепными свойствами и повышенной долговечностью. Аналогичные исследования проводятся в новом научном центре Франции Totalfina.

Для дорог с высокой интенсивностью движения (1000-1200 авт./сут в одном направлении движения) предпочтительно использовать асфальтобетонные смеси 0-10 мм с модифицированным вяжущим и добавкой волокна. Перспективно использование асфальтобетонных смесей 0-6 мм с учетом устойчивости к воздействию движения транспортных средств и хороших характеристик сцепления колеса автомобиля с покрытием дороги.

Известна технология устройства слоя износа из холодной асфальтобетонной смеси Ralumac 2000 на основе битумной эмульсии, армированной волокном. После укладки смесь достигает глубины исходной текстуры покрытия (15 мм), в то же время ее «самовыравнивающаяся» жидкая часть заполняет любые колесные колеи [ 80].

Следует отметить широкое применение технологий устройства шероховатых поверхностных слоев, основанных на использовании битумных материалов, модифицированных полимерами ( SBS-полимеры, например, кратон, калпрен и др.) [ 81, 82]. Например, сроки эксплуатации шероховатых дорожных покрытий, построенных из литой асфальтобетонной смеси на основе полимерно-битумных вяжущих в Финляндии, достигают двух-трех десятилетий.

Необходимо отметить высокую эффективность применения слоев износа из жесткой литой горячей асфальтобетонной смеси на развязках дорог с высокой интенсивностью движения. Слои износа на транспортных развязках подвергаются значительным напряжениям и нагрузкам, обусловленным наличием виражей относительно малого радиуса, большого количества в транспортном потоке грузовых автомобилей с трехосными полуприцепами, а также эффекта торможения автомобилей на виражах [ 94].

Извертен успешный эксперимент по использованию литой горячей асфальтобетонной смеси, укрепленной стеклорешеткой, На одной из дорожных развязок в департаменте Эр Франции [ 83].

Подробный анализ зарубежного опыта по устройству шероховатой поверхностной обработки синхронным распределением вяжущего и щебня приведен в работах А.П. Васильева (МАДИ-ГТУ) и П. Шамбара (Франция) [ 84].

4.2. Отечественный опыт

Поверхностные обработки представляют собой большую группу типов шероховатых структур поверхностей с широким Диапазоном технологий и свойств. Наиболее распространенной в России технологией поверхностных обработок является традиционная технология - методом поливок, - заключающаяся в раздельном последовательном нанесении на поверхность Обрабатываемого слоя вяжущего и минерального материала [ 2].

Эта технология наиболее освоена и успешно применяется на практике. Разработаны типовые технологические карты, инструкции по устройству поверхностных обработок, пособие по устройству поверхностных обработок, учитывающие новые тенденции в устройстве поверхностных обработок [ 3, 4, 5, 6, 85, 86, 87, 88, 89].

Ростовским инженерно-строительным институтом (РИСИ) предложен способ устройства поверхностной обработки, согласно которому по существующему дорожному покрытию разливают вяжущий материал, например битум, с расходом 1,5-2,0 кг/м2 [ 90]. По битуму распределяют рулонный материал, например, волокнистый геотекстильный полипропиленовый (ТУ 6-06-С-254-88) производственного объединения «Химволокно». Пневмокатком втапливают рулонный материал в битум до выступания его на поверхности рулонного материала. В результате получают поверхностную обработку, обладающую повышенной устойчивостью к высоким летним и низким зимним температурам, водостойкостью и износостойкостью. Это подтверждается результатами наблюдений за эксплуатируемыми участками дорог с армированной поверхностной обработкой. Срок службы такой обработки увеличивается в 2-3 раза.

Другой способ устройства поверхностной обработки дорожных покрытий, предложенный РИСИ, включает розлив вяжущего материала, распределение по нему одномерного щебня с шагом 25-30 мм и последующее уплотнение, причем дополнительно перед уплотнением распределяется песок сплошным слоем [ 91]. На чистое сухое покрытие разливают слой битума с расходом 1 л/м2. Затем распределяют одномерный щебень специальным Распределителем работающим по принципу токовой сеялки. Расстояние между щебенками-шипами, определяющее микрошероховатость покрытий, составляет 25-30 мм. Сразу после россыпи щебня рассыпают песок и уплотняют слой пневмокатком. В результате на покрытии создастся поверхность с прерывистыми выступами, обеспечивающими зацепление колес автомобиля. По мере истирания поверхности шебенок и их «обулыживания» коэффициент сцепления существенно не снижается. Расход эндиционных каменных материалов при этом снижается в 3-4 раза, уменьшается стоимость поверхностной обработки.

Прогрессивной технологией создания поверхностных слоев с заданными параметрами шероховатости, обладающими высокой точностью и экономичностью, считают метод втапливания щебня размером зерен 5-10 мм в верхний слой асфальтобетонного ряокрытия толщиной 8-20 мм в процессе строительства покрытия либо в процессе восстановления слоя износа [ 46] (рис. 5).

Рис. 5. Устройство тонкослойной поверхностной обработки методом втапливания щебня

В 1999-2001 гг. ФГУП СНПЦ и «РОСДОРТЕХ» были разработаны и в 2001 г. утверждены Государственной службой дорожного хозяйства (Росавтодором) Министерства транспорта Российской Федерации «Методические рекомендации по устройству одиночной шероховатой поверхностной обработки техникой с синхронным распределением битума и щебня» [ 6]. По результатам полномасштабных исследований получены данные расхода материалов в зависимости от условий применения, категории автомобильной дороги, которые приведены в табл. 2.

Таблица 2

Категория автомобильной дороги

Расход материалов

Щебень, м3/100м2, размером зерен, мм

Битум, кг/м2

5-10

10-15

15-20

IV - V

0,9-1,1

-

-

0,95

II - III

-

1,2-1,4

-

1,22

I

-

-

1,3-1,5

1,35

Интервал времени между попаданием на поверхность покрытия вяжущего и каменного материала составляет не более 1 с, что обеспечивает высокую степень сцепления каменного материала с вяжущим. При этом каменный материал на 2/3 по высоте погружается в вяжущее [ 92].

В Саратовской области в 1998-1999 гг. устройство шероховатой поверхностной обработки по данной технологии выполнялось машинами Чипсилер-40 и Чипсилер-19.

В 1999 г. на участках дорог Сызрань - Саратов - Волгоград, Энгель - Ершов - Озинки, Саратов - Тепловка - Базарный Карабулак - Балтай и подъезде к г. Саратову от дороги «Каспий» было устроено 77 км шероховатой поверхностной обработки по совмещенной технологии с применением машин типа Чипсилер.

Технологическое сопровождение работ по устройству поверхностной обработки, обучение обслуживающего персонала машин типа Чипсилер выполнено ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ» [ 92].

Шероховатую обработку по совмещенной технологии можно устраивать также с применением битумных катионных эмульсий. Это расширяет строительный сезон, поскольку работы могут проводиться на влажном покрытии и при пониженных температурах по отношению к условиям применения битума (больше 15°С для битума и 5°С для эмульсий). Применение эмульсий позволяет экономить энергоресурсы, так как температура вяжущего при производстве работ составляет 60-70°С. Это значительно меньше, чем при использовании битума (150-160°С) [ 93].

Вместе с тем, вследствие применения чрезвычайно дорогих на сегодняшний день импортных эмульгаторов, стоимость эмульсий в 1,5-2 и более раз выше стоимости битума. Необходимо проведение научных исследований в области создания эффективных отечественных эмульгаторов.

Не доказано, что качество шероховатой поверхностной обработки на эмульсиях значительно выше, чем при использовании битумов. Эмульсии целесообразно применять в районах с увлажненным климатом и коротким летним строительным сезоном. Это относится к I- II дорожно-климатическим зонам. Ограничений по устройству шероховатых поверхностных обработок на эмульсиях в зависимости от категории дорог по существу нет. Как и на битумах, для дорог с более высокими скоростями при применении эмульсий следует применять более крупный щебень для увеличения шероховатости и коэффициента сцепления.

В мировой и отечественной практике применяют двухслойные шероховатые обработки. Как правило, это делается на дорогах низких категорий для повышения их несущей способности.

Технология синхронного распределения материалов при устройстве шероховатых поверхностных обработок на сегодняшний день самая эффективная (наименьшая стоимость работ, наибольшая производительность, более простой и управляемый технологический процесс). Эта технология наиболее подготовлена для широкого внедрения в дорожную практику.

Из способов строительства тонкослойных покрытий наиболее известен метод создания защитного слоя износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил», а также шероховатых тонкослойных покрытий.

Тонкослойные покрытия по способу «Сларри Сил» (рис. 6) устраиваются с применением эмульсии, поэтому их целесообразно применять в 1- II дорожно-климатических зонах в целях расширения строительного сезона, на дорогах III- V категорий и в населенных пунктах [ 64]. Согласно методике назначения толщины износа при производстве работ способом «Сларри Сил», толщина слоя (до 15 мм) назначается пропорционально интенсивности движения в исходном году, срок службы выбирается равным межремонтному сроку, взятому из табл. 2. ВСН 41-88. Готовая поверхность должна обеспечивать коэффициент сцепления 0,45.

Рис. 6. Контроль качества   поверхностного защитного   слоя покрытия, построенного по способу «Спарри Сил»

Недостатком методики расчета [ 64] является неопределенность коэффициентов, зависящих от «погодоустойчивости» покрытия, а также отсутствие оценки вероятности отрыва пластов большого размера шероховатого покрытия от поверхности автомобильной дороги, что реально имеет место для данной технологии. Учитывая нормативы на материалы, можно сопоставить расход материалов практически для всех видов шероховатой поверхностной обработки. Однако необходимо принимать во внимание более сложный гранулометрический состав и повышенные требования к материалам и реализации технологического процесса для способа «Сларри-Сил». Технология устройства защитного слоя износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил» не обеспечивает требуемый высокий коэффициент сцепления колеса автомобиля с покрытием для скоростных дорог. Высок риск для уменьшения коэффициента сцепления при скорости более 90 км/ч, особенно на влажной поверхности (эффект глиссирования).

В качестве примера отметим, что в Воронежском филиале № 2 ОАО «Воронежавтодор» широко применяются технологии устройства слоя износа из литой эмульсионно-минеральной смеси типа «Сларри Сил» с использованием латекса.

В соответствии с Технологическим регламентом ОАО «Воронежавтодор» поверхность покрытия должна быть чистой, без пыли и грязи, допускается влажность покрытия, но без скопления воды, температура поверхности не ниже 15°С. Допускается наличие трещин раскрытием не более 5 мм. Перед устройством слоя износа может осуществляться его подгрунтовка раствором битумной эмульсии марки ЭБК-3. При производстве работ используются смеситель-распределитель Macropaver- MP12, битумовоз для подвоза эмульсии, фронтальный погрузчик, поливомоечная машина, автомобили-самосвалы, автогудронатор. Скорость распределения смеси от 2 до 4 км/ч. Работы должны производиться при температуре окружающего воздуха не ниже 10°С.

В 1999 г. на автомобильной дороге М4 «Дон» был введен в эксплуатацию участок покрытия со слоем износа толщиной 6 мм из литой эмульсионно-минеральной смеси типа «Сларри Сил» (тип П с использованием латекса). В 2003 г. было отмечено удовлетворительное состояние покрытия, износ слоя составил 25%.

В 2000 г. на автомобильной дороге Воронеж - Новый Воронеж (км 10+740 - км 15+500) был введен в эксплуатацию участок покрытия со слоем износа толщиной 12 мм из смеси типа «Сларри Сил» (тип II с использованием латекса). В настоящее время состояние покрытия хорошее.

В 2001 г. на автомобильной дороге Воронеж - Луганск (км 16+00 - км 21+00) был введен в эксплуатацию участок покрытия со слоем износа толщиной 12 мм из смеси типа «Сларри Сил» (тип III с использованием латекса). В настоящее время состояние покрытия хорошее.

В результате обследования этих участков было установлено, что коэффициент сцепления колеса автомобиля с покрытием при вводе участков в эксплуатацию превышал 0,4, после года эксплуатации составил 0,33-0,35, после двух лет эксплуатации-0,3.

По данным ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ», соотношение между стоимостью устройства поверхностной обработки с использованием битума, эмульсии и смесей типа «Сларри Сил»   составляет 1:1,5:1,8. Фактическая экономическая эффективность устройства шероховатой поверхностной обработки с исполь зованием щебня размером зерен 5-10 мм с помощью машин Чипсилер-26 по сравнению с технологиями, выполняемыми и действующим сметным нормам (ГЭСН 2001 г., сборник № 27 составляет 17,5 тыс. р. на 1 км, в том числе 8,0 тыс.р. - экономя от уменьшения расхода битума и щебня, 9,5 тыс. р. - экономия о продления срока службы дорожного покрытия на 1 год.

В России устройству макрошероховатых слоев дорожных покрытий из битумоминеральных открытых смесей БМО-смесей способствовали разработки ГП «Росдорнии» [ 35].

Ниже в качестве примера приведен состав БМО-смеси 65/75 среднезернистой, сыпучей консистенции, средней плотности для устройства тонкого макрошероховатого слоя на дороге II категории, %:

Щебень марки 1200 размером зерен 10-20 мм .... 47

Щебень марки 1200 размером зерен 5-10 мм........23

Отсев от дробления до 5 мм....................................15

Песок природный..................................................…9

Минеральный порошок............................................6

Битум, сверх 100%....................................................5

Приготовление БМО-смесей практически не отличается от приготовления смесей типа А по ГОСТ 9128-97, однако технология устройства слоев имеет свою специфику.

Различают устройство слоев износа и тонких слоев укладываемых толщиной «в одну щебенку», и устройств тонкослойных покрытий толщиной в 1,5-2 раза и более максимального размера щебня смеси.

Устройство слоев выполняется асфальтоукладчикам любого типа при условии, что для слоев износа и тонких конструктивных слоев минимальная толщина распределения составляет не более: 10 мм для мелкозернистых, 15 мм для снеднезернистых и 20 мм для крупнозернистых БМО-смесей. Слои уплотняют только пневмокатками. Количеств проходов катков зависит от массы катка, их количества в звене консистенции смеси, степени уплотнения ее при распределении температуры воздуха и т.д. и ориентировочно может быть принято по табл. 2 работы [ 35].

Устройство макрошероховатых слоев из БМО-смесей при содействии НПО «Росдорнии» было начато в 1983 г. на дороге МКАД - Волоколамск, к 1990 г. было построено около 100 км, причем весьма успешный опыт был получен на дорогах Кранодаравтодора. После значительного перерыва, в 1994 г. на автомобильной дороге М7 «Волга» был вновь построен участок покрытия со слоем из БМО-смеси. Работы выполняли согласно ТУ 218 РСФСР 601-88 и Рекомендациям [ 94] в дополнение к ним. При этом следует отметить, что при устройстве макрошероховатого покрытия впервые в отечественной практике была реализована принципиально новая система организации работ, предусматривающая систематический надзор за строительством и контроль качества выполняемых работ со стороны проектировщика - фирмы-консультанта. Макрошероховатое покрытие толщиной 3,5-5,0 см (включая выравнивающий слой) было устроено на 43-50-м км из БМО-смеси 65/75 средней плотности. Слой простоял проектные три года в хорошем состоянии и до сих пор продолжает успешно эксплуатироваться без ремонта.

В 1998-1999 гг. на участке с 18 по 25-й км той же автомобильной дороги М7 «Волга» был устроен слой износа толщиной 2,5-3,0 см в уплотненном состоянии. Для строительства слоя использовали БМО-смесь 65/75 пластичной консистенции, причем в качестве вяжущего применяли полимерно-битумное вяжущее с эластомерами по ОСТ 218.010-98, разработанному Союздорнии.

В настоящее время слой износа находится в хорошем состоянии [ 35].

Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси находят все более широкое применение в большинстве стран при устройстве верхних слоев дорожных и аэродромных покрытий, обеспечивая устойчивые показатели ровности, шероховатости и сцепления в процессе эксплуатации, в том числе в условиях интенсивного и большегрузного движения транспортных средств [55, 95].

Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси начали применять на дорогах России в 2000 г. В этом же году покрытия из ЩМАС были построены на автомобильных дорогах М4 «Дон» (км 117+600-км 119), Ml «Беларусь» (228 км), Носовихинском шоссе (16 км), ул. Чехова в г. Альметьевске. В 2001 г. экспериментальное строительство верхних слоев покрытий из ЩМАС было продолжено на участках дорог МКАД - Кашира (км 96 -км 105), МКАД - Железнодорожный - Ликино (км 2 - км 7 и км 18 - км 20), в г. Ханты-Мансийске, на мосту через р. Обь в г. Новосибирске и на стоянке воздушных судов в аэропорту Домодедово.

Производственные комиссии отмечали хорошее состояние опытных участков покрытий из ЩМАС, регулярно проводя их обследования на автомагистрали «Дон».

Коэффициент сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием определяли в соответствии с ГОСТ 30413-96 автомобильной установкой типа ПКРС-2У. Результаты замеров коэффициента сцепления колеса с поверхностью покрытий на обследуемых участках автомобильной дороги МКАД - Кашира, по данным Центральной станции испытания автомобильных дорог Союздорнии, представлены в графическом виде на рис. 7.

Рис. 7. Сравнение фрикционных свойств асфальтобетонных покрытий в различные годы обследования:    - ЩМА; -тип А

Наряду с поверхностными обработками все большее распространение получают тонкослойные защитные шероховатые эй износа из горячих смесей, приготавливаемых в стационарных яовиях и укладываемых аналогично асфальтобетонным смесям. 3а рубежом они получили название мастичных, а у нас - макрошероховатых.

ОАО «Асфальттехмаш» предложен способ устройства шероховатого покрытия из вибролитой асфальтобетонной смеси [ 96]. Согласно этому способу, используют высокопористую   асфальтобетонную смесь, содержащую 75-85% по массе щебня, 15-25% минерального порошка, 5,0-6,5% битума сверх 100% минеральной части. Смесь распределяется при температуре 190-210°С непосредственно после укладки основного слоя. Последующее уплотнение проводится для образования шероховатого тонкослойного покрытия толщиной 0,8-2 см. При этом   повышается сцепление основного слоя с шероховатым, улучшается качество дорожного покрытия.

Лучшим техническим решением, подтверждающим основные положения «Рекомендаций по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью» (взамен ВСН 38-90) [ 46], является технология устройства шероховатых тонкослойных покрытий из горячих литых асфальтобетонных смесей на местных материалах, предложенная фирмой «Кубаньдорблагоустройство» [ 97].

На рис. 8 показаны участки шероховатых тонкослойных покрытий автомобильных дорог в Краснодарском крае, эксплуатируемые с 1996 г. и с 2000 г., на рис. 9 - текстура этих покрытий. Транспортно-эксплуатационные показатели участков соответствуют требованиям рабочего проекта, способ конкурентоспособен по отношению к более сложным и дорогостоящим импортным технологиям. По результатам Всероссийского конкурса, проведенного Росавтодором в 2001 г., данная технология была признана лучшей и рекомендована к широкому внедрению [ 88].

а)

б)

P и c . 8. Участки шероховатых тонкослойных покрытий автомобильных дорог в Краснодарском крае, эксплуатируемые с 1996 г. (а) и с 2000 г. (б)

а)

б)

Рис. 9. Текстура шероховатых тонкослойных покрытий автомобильных дорог в Краснодарском крае, эксплуатируемых с 1996 г. (а) и с 2000 г.(б)

На основе обобщения зарубежного опыта в отечественном дорожном хозяйстве предлагаются к применению технологии устройства шероховатых поверхностей на цементобетонных покрытиях методом прикатки щебня [ 98]. Это становится актуальным из-за снижения стоимости дорожного портландцемента в 3-5 раз по сравнению со стоимостью битума. При проведении работ цементобетонная смесь может быть распределена асфальтоукладчиками с последующей прикаткой. Максимальная крупность зерен щебня, распределяемого по поверхности покрытия, не должна превышать 1/3 толщины цементобетонного слоя покрытия (обычно 5-20 мм). Прикатка щебня осуществляется пневмокатком с последующим проходом гладковальцового тяжелого катка. Полученную поверхность покрывают полимерным пропиточным составом. Поверхность покрытия может быть обработана адгезионным составом (например, полимерной мастикой ЭМ-90) [ 98].

Из редких положительных примеров отечественного опыта по летнему содержанию слоя шероховатой поверхностной обработки следует отметить регулярное сметание мусора, оторвавшихся зерен щебня и мойка покрытия отрядом КДМ и поливомоечных машин на федеральной автомагистрали в районе г. Балашихи (Московская область).

Учитывая вышеизложенное, для условий России наиболее перспективными по распространенности технологического оборудования и практики организации технологических процессов являются [ 93]:

- традиционная технология поверхностных обработок методом поливок с раздельным по времени распределением вяжущего и щебня;

- поверхностные обработки с использованием литых асфальтобетонных смесей;

- технология поверхностных обработок с синхронным распределением вяжущего и щебня;

- технология устройства верхних слоев покрытий автомобильных дорог из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей, эта технология может быть реализована на технологическом оборудовании для производства и укладки традиционных укатываемых асфальтобетонных смесей;

- технология устройства верхних слоев покрытий из традиционных асфальтобетонных смесей с запроектированными свойствами поверхности, в том числе с втапливанием щебня одномерных фракций, обработанных органическим вяжущим.

Сведения об основных рекомендуемых технологиях работ по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью даны в Рекомендациях [ 46].

5. УСТРОЙСТВО ШЕРОХОВАТЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ НА МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЯХ

«Рекомендации по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью» (взамен ВСН 38-90) [ 46] распространяются и на устройство дорожных одежд мостового полотна. На покрытиях мостов в большинстве случаев используются технологии, применяемые для устройства шероховатых поверхностных слоев автомобильных дорог. Однако в последнее время этому вопросу стало уделяться большее внимание.

Например, создание эффективных противоскользящих покрытий для разводных пролетов мостов представляет собой серьезную техническую проблему, специфическую не только для г. Санкт-Петербурга с его большим количеством мостов и особыми климатическими условиями. В качестве исходных компонентов для создания износостойких противоскользящих покрытий выбирают эпоксидные смолы, битумы, а также модифицированное сланцевое масло. Разработаны аминные отверждающие компоненты, обеспечивающие необходимые эксплуатационные свойства покрытий. Исследовано влияние гибкоцепных олигомерных фрагментов молекул эпоксидных смол на релаксационные характеристики синтезируемого покрытия [ 99].

Исследования литого асфальтобетона, как объекта новой конструкционно-технологической природы, проходят уже на протяжении последних сорока лет. В настоящее время наиболее известны разработки Ю.Э. Васильева (МАДИ-ГТУ), касающиеся технологии приготовления литой асфальтобетонной смеси с применением серы (капитальный ремонт автодорожного моста в Крылатском в г. Москве), М.С. Мелика-Багдасарова - для литых виброуплотняемых асфальтобетонных смесей, применяемых при ямочном ремонте в г. Москве, использования литых асфальтобетонных смесей на мостах в г. Санкт-Петербурге и при проведении ремонтных работ на автомобильных дорогах в ФУАД «Большая Волга», а также методические рекомендации И.Д. Сахаровой (Союздорнии), «Рекомендации по применению литого асфальтобетона на мостовом переходе через р. Волгу в Саратовской области» (И.Г. Овчинников, В.Н. Макаров, О.Н. Распоров).

Интересен опыт капитального ремонта автодорожного моста в Крылатском в г. Москве, который был произведен в декабре 2002 г. при температуре от -20° до -26°С. Литая серная асфальтобетонная смесь была уложена в два слоя. В настоящее время можно отметить хорошую приживаемость материала к металлическому пролетному строению, устойчивость литого асфальтобетона к трещино- и колееобразованию в условиях повышенной интенсивности движения транспортных средств и особенностей облегченной конструкции пролетного строения.

Фактически литой асфальтобетон является строительным материалом нового поколения, физико-механические характеристики которого не соответствуют государственным стандартам на традиционный асфальтобетон и должны иметь собственные нормативы как на особый дорожно-строительный материал - асфальтобетон с обеспеченными литыми свойствами.

Следует отметить, что наиболее низка стоимость литых асфальтобетонных смесей, применяемых в ФУАД «Большая Волга», и литых серных асфальтобетонных смесей. Стоимость литых асфальтобетонных смесей с применением полимерно-битумных вяжущих на 15-50% дороже стоимости традиционных асфальтобетонных смесей. Типовым приемом существенного удешевления стоимости дорожной одежды служит использование в качестве нижнего слоя покрытия традиционного асфальтобетона с устройством верхнего слоя покрытия из литой асфальтобетонной смеси.

Интересен опыт применения литой асфальтобетонной смеси на основе полимерно-битумного вяжущего для устройства конструкции дорожной одежды первой очереди мостового перехода через р. Волгу у с. Пристанного в Саратовской области [ 100].

Длина наибольшего мостового сооружения составила около 2 км с температурными деформациями пролетного строения до 1 м. Необходимо было учесть обычное для Саратовской области количество переходов через температурный «ноль» - около 60 (до 100), а также диапазон температуры окружающего воздуха для последнего десятилетия от -40° до 40°С и выше. Расчетная интенсивность движения составила 14 тыс. авт./сут.

За основу было взято техническое решение фирмы Lemminkamen (Финляндия) - состав литой асфальтобетонной смеси и конструкция дорожной одежды мостового полотна. Проведенное технико-экономическое обоснование с учетом проектной интенсивности движения показало положительный результат расчета инвестиций проекта именно для этого решения.

При приготовлении литой асфальтобетонной смеси использовались местный песок, карельский габбро-диабаз и битум Саратовского НПЗ.

Технологические работы выполнялись специалистами финской фирмы Lemminkainen с российскими дублерами, которые работы по укладке литой асфальтобетонной смеси в дальнейшем осуществляли самостоятельно. При работе использовались длиннобазовые регулируемые распределители щебня и литой асфальтобетонной смеси фирмы Linnboff (ФРГ) (рис. 10).

Особенностями литого асфальтобетона на основе полимерно-битумных вяжущих являются отсутствие необходимости в уплотнении (плотность равна 1), высокая сопротивляемость трещино- и колееобразованию, высокоциклическим нагрузкам, сдвиго- и морозоустойчивость, прекрасная совместимость с температурными деформациями мостовых металлических пролетов. Литой асфальтобетон органичен в работе с другими видами конструкционных элементов дорожной одежды мостового полотна: обычным асфальтобетоном, гидроизоляцией, деформационными швами, из него наилучшим образом устраиваются направляющие водосточных элементов. Свойства материала и технологии обеспечивают условия удаления воды с поверхности, а также требуемое сцепление колес транспортных средств с дорожным покрытием.

Рис. 10. Укладка литой асфальтобетонной смеси распределителем фирмы Linnhoff (ФРГ)

Полимерно-битумное вяжущее на основе СБС-полимера (кратон) обладает устойчивой высокомолекулярной структурой, великолепно связывает битум даже не самого высокого качества и исключает его вытапливание и избыточное образование на поверхности дорожного полотна, имеет хорошие адгезионные свойства по отношению к выбранному путем экспериментальных исследований каменному материалу - карельскому щебню из габбро-диабаза.

Применение литого асфальтобетона на основе полимерно-битумных вяжущих на мостовых сооружениях регламентировано рекомендациями по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью [ 46, 100].

Устройства дополнительного слоя шероховатой поверхностной обработки не предполагается. Дня обеспечения требуемой шероховатости покрытия рекомендуются распределение на поверхностном слое щебня размером зерен 15-20 мм и его последующая прикатка.

По результатам шестилетней эксплуатации конструкции дорожной одежды мостового перехода через р. Волгу у с. Пристанного в Саратовской области получены следующие результаты.

1. Сохранение требуемых значений коэффициента сцепления.

2. Отсутствие трещин, выкрашиваний, вспучиваний поверхности покрытия.

3. Хорошие условия стока воды, структура материала препятствуют возникновению гололеда за счет упругости материала и механического разрушения пленки гололеда при движении транспортных средств.

4. Минимальные затраты эксплуатационных служб на содержание.

5. Подтверждена высокая водонепроницаемость материала и конструкции.

6. Отсутствие трещин в стыках сопряжений с другими конструкционными элементами.

7. Уменьшение шумообразования.

8. Хорошая адгезия покрытия с материалами дорожной разметки.

9. Отсутствие каких-либо проявлений возможного пережога битума при указанных температурах приготовления смеси.

10. Высокая личная оценка участников дорожного движения при движении по мостовому переходу.

Данный результат получен при условии обеспечения высокой температуры приготовления литой асфальтобетонной смеси (более 200°С) в течение 4 ч без применения минерального масла.

6. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ С ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Из всего многообразия машин и механизмов для устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью выделим наиболее характерные.

В ФРГ в 2000 г. проведены работы по восстановлению шероховатости дорожных покрытий с использованием техники Helmus- Grip-1 на общей площади 1,5 млн. км2. В качестве базовой машины принят укладчик V6 gele S 1600 с основным захватом 2,4 м, скоростью движения 2,5 м/мин, производительностью до 400 м2/ч. Машина снабжена рабочими сегментами шириной по 0,2 м, которые воздействуют на покрытия с частотой до 70 Гц [ 11].

Во Франции предложены способ распределения по поверхности покрытия автомобильной дороги вяжущего и щебня и устройство для его осуществления (заявка 2775699) [ 75]. Согласно этому способу, предлагается параллельно осуществлять распределение по обрабатываемой поверхности вяжущего и щебня или иных материалов при использовании одного подвижного агрегата, на котором монтируются кузов автомобиля-самосвала и емкость для вяжущего. На задней части кузова размещаются устройство для распределения вяжущего и устройство для распределения щебня, действующее при подъеме кузова автомобиля-самосвала вверх.

Для выполнения операций используется лазерное измерительное устройство, которое делает возможным автоматизацию работ.

Согласно заявке 2773182 (Франция), предложено устройство для распыления вяжущих по поверхности покрытия автомобильной дороги в виде ряда форсунок, расположенных на поперечной раме. При отключении крайних форсунок для регулировки ширины распыления меняется давление на входах оставшихся форсунок, регулируется расход вяжущего, улучшается качество распыления [ 75].

В Великобритании предложена дорожная машина для приготовления и укладки смесей в слои износа (заявка 2291087) [ 75]. Предусматривается использование каменных материалов максимальной крупностью 3, 6, 10, 14 или 20 мм. Приготовление смесей осуществляется горячим способом при температуре 150-180°С. Для приготовления смесей холодным способом вместо битума возможно использование битумных эмульсий. При укладке смеси возможно применение предварительного распределения вяжущего для подгрунтовки поверхности основания или ремонтируемого покрытия. Машина может быть использована для укладки слоев износа до 30 мм толщиной за один проход. Конструкция машины включает емкости для каменных материалов, возможных добавок, цистерны для битума и/или битумной эмульсии, воды. На платформе также помещены дозирующие устройства, смеситель, гребенка для подачи на поверхность основания или покрытия вяжущего или воды, а также шнековое распределительное устройство с брусом для выглаживания поверхности.

В разработанном во Франции распределителе каменных материалов по поверхности дороги (заявка 2781825, прототип компоновочной схемы типа Чипсилер) предложена конструкция с емкостью для вяжущего, например, битума или битумной эмульсии [ 75]. Распределитель монтируется на колесном прицепе, на передней консольной части рамы размещается емкость вместимостью 3-8 м3. В металлическом кузове вместимостью от 4 до 12 м3 помещается каменный материал, по дну кузова предусматривается конвейер для его подачи к задней части машины с погрузкой в распределительный бункер вместимостью от 1 до 2 м3. Подача каменного материала производится вплоть до подъема задней части кузова и его опустошения. Перед распределительным устройством для каменного материала по ходу машины помещается гребенка для розлива вяжущего. Мостик оператора для наблюдения за процессом распределения каменного материала и его регулированием размещается на задней части машины.

Напротив, в разработанном во Франции способе одновременного распределения вяжущего и щебня при производстве дорожных работ с помощью комплекта машин (заявка 2775700) [101] предложено организовать работы с применением системы автоматизации. Используются последовательно проходящие по дороге распределители вяжущих материалов и щебня с соответствующим оборудованием и выдерживанием между проходами устройств распределения расчетного расстояния. С помощью автоматики могут назначаться и выдерживаться расчетная скорость движения машин и требуемое расстояние между ними.

Элементы данного способа представляются наиболее подходящими для массового использования в дорожном хозяйстве России как альтернатива применению дорогостоящих технологических машин для устройства шероховатой поверхностной обработки типа Чипсилер, «Кассиопея» фирмы SECMAIR (Франция).

Для устройства синхронной раздельной поверхностной обработки применяется ряд технологических машин, в том числе щебнераспределитель Т-224 Мамонтовского АО НПО «Росрем-дормаш» [ 102], различные виды автогудронаторов, распределители литых асфальтобетонных смесей, асфальтоукладчики.

На рис. 11 показано распределение щебня навесным щебнераспределителем при устройстве раздельной шероховатой поверхностной обработки.

Опыт Кузбасского центра дорожных исследований по устройству поверхностной обработки покрытий показал, что высокое качество работ обусловлено применением гудронатора СДК-ЮО (совместное производство шведской фирмы SOVALKO и Иркутского завода дорожных машин), а наилучшие результаты дает применение щебня размером зерен 10-15 мм, обработанного органическим вяжущим. Гудронатор обеспечивает точность дозировки и равномерность распределения битума, длина розлива вяжущего составляет 5 м и более, ширина полосы розлива от 0,5 до 4,5 м; на покрытии не остается битумных пятен в начале и в конце полосы розлива. Приживаемость щебня, обработанного органическим вяжущим, высока, а равномерность розлива и его точная дозировка позволяют создать коврик поверхностной обработки с ровными краями [ 103].

Рис. 11. Распределение щебня навесным щебнераспределителем при устройстве раздельной шероховатой поверхностной обработки

В Воронежском филиале № 2 ОАО «Воронежавтодор» и в ОАО «Спеццорстройсервис» (г. Москва) при устройстве защитного слоя износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил» применяется специализированная машина Macropaver-12 B с тягачом Volvo мощностью 380 л.с.

Техническая характеристика специализированной машины Macropaver-12 B приведена в табл. 3.

Таблица 3

Наименование показателей

Величина показателей

Вместимость бункера для щебня, м 3

9,2

Вместимость бака для эмульсии, л

3,22

Вместимость бака для воды, л

3,22

Вместимость бака для жидких

добавок, л

560

Вместимость бункера для цемента, кг

340

Вместимость резервуара для

гидравлики, л

625

Производительность смесителя, т/мин

2,7-3,6

Силовая установка

Турбодизель John Deer

водяного охлаждения

мощностью 82 кВт (110 л.с.)

при 2500 об/мин

Производительность эмульсионного

насоса, л/мин

227

Производительность водяного

насоса, л/мин

454

Производительность насоса для

добавок, л/мин

113,5

Ширина распределения смеси, м

2,5-4,3

Погрузка минеральной смеси в бункер машины Macropaver-12 B осуществляется погрузчиком с вместимостью ковша 1,5 м3. Заливка воды в бак производится машиной ПМ-130. Заливка битумной эмульсии в бак распределительной машины осуществляется эмульсовозом ДС-138Б.

Технические характеристики аналогичной распределительной машины Verlegemaschine, применяемой при устройстве защитного слоя износа из смесей типа «Сларри Сил», приведены ниже.

Вместимость бака для эмульсии, л........... 2300

Вместимость бункера для щебня, м3.........11

Ширина распределения смеси, м.............. 2,3-4,0

За рубежом (Франция, Германия, США) серийно выпускается техника, обеспечивающая выполнение работ по устройству шероховатой поверхностной обработки по синхронной технологии. Одной из передовых фирм по выпуску такой техники является предприятие SECMAIR (Франция). В России техника этой фирмы используется с 1997 г. [ 92].

Техника является достаточно сложной и дорогостоящей. Поэтому с целью более быстрого освоения производства современного высокотехнологического оборудования и его удешевления ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ» совместно с фирмой SECMAIR выпускают адаптированную к условиям России машину Чипсилер-26 для устройства шероховатых поверхностных обработок покрытия дорог. Выпуск такой машины организован в г. Саратове на производственной базе ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ».

Машина Чипсилер-26 (рис. 12) представляет собой автопоезд длиной 11,6 м с полной массой 27 т, включающий седельный тягач МАЗ и двухосный полуприцеп СЗАП-9905. На полуприцепе установлено оборудование, состоящее из теплоизолированной емкости вяжущего вместимостью 3500 л и системы нагрева вяжущего до рабочей температуры. В задней части полуприцепа, в рабочей зоне, расположена система распределения вяжущего, обеспечивающая ширину розлива до 3,1 м из 28 плоских форсунок с взаимным перекрытием в три ряда (рис. 13). Форсунки перемещаются по вертикали и горизонтали при настройке на рабочий режим розлива вяжущего. Распределение вяжущего по ширине с заданным расходом выполняется с помощью битумного насоса, управляемого компьютером. На полуприцепе за емкостью для вяжущего установлен кузов для щебня вместимостью 6 м3, оснащенный системой распределения из 14 заслонок и распределительного барабана. Система позволяет производить подачу материалов не только по всей зоне распределения, но и на изменяемой по ширине полосе с шагом 0,25 м, что достигается индивидуальным открыванием заслонок и форсунок.

Рис. 12. Машина Чипсилер-26

Рис. 13. Синхронное распределение вяжущего и щебня

Управление рабочим процессом выполняется либо в автоматическом режиме, либо оператором в ручном режиме [ 92].

Машина Чипсилер-40 (рис. 14) полностью изготовлена фирмой SECMAIR, конструктивно аналогична машине Чипсилер-26. Оборудование смонтировано на полуприцепе Кайзер, а в качестве тягача используется седельный тягач Рено-320. Машина Чипсилер-19 предназначена для выполнения ямочного ремонта дорожных покрытий и устройства шероховатых поверхностных обработок в небольших объемах, конструктивно аналогична машине Чипсилер-26. Монтаж оборудования (кузова для щебня и резервуара для вяжущего меньших размеров) на МАЗ-5551 выполнен в г. Саратове на производственной базе ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ». В состав оборудования дополнительно входят гибкий шланг длиной 5 м для ручного распределения вяжущего и ящик для каменного материала [ 92].

Рис. 14. Машина Чипсилер-40

Основные технические характеристики машин типа Чипсилер приведены в табл. 4.

К технике для синхронного распределения вяжущего и щебня относятся битумощебнераспределители фирм «Шафер» (ФРГ), «Брейнинг», битумощебнераспределитель БЩР-375 (АО Самарский завод «Строймашина»), а также курганский и ульяновский БЩР и др. Например, серийно выпускаемые битумощебнераспределители РДТ-126 внедрены в республике Татарстан, Астраханской, Свердловской, Саратовской, Пензенской, Иркутской и других областях.

Таблица 4

Характеристика

Чипсилер-40

Чипсилер-26

Чипсилер-19

Минимальная мощность двигателя тягача, лх.

370

210

180

Базовое шасси

Двухосный полуприцеп Кайзер

Двухосный полуприцеп СЗАП-9905

МАЗ-5551

Вместимость кузова щебня, м 3

12

6

4

Вместимость резервуара для вяжущего (битума или битумной эмульсии), л

6000

3500

2500

Максимальная ширина распределения материалов, м

3,85

3,10

2,50

Количество форсунок для розлива вяжущего, шт.

40

28

20

Количество индивидуальных заслонок для системы подачи каменных материалов, шт.

20

14

10

Рабочая скорость движения, км/ч

3-6

3-6

3-6

Площадь обработки, м 2 , за один цикл загрузки в зависимости от используемого щебня размером зерен, мм: 10-15 5-10

1600 2000

800 1000

333 444

Площадь обработки, м 2 , за один цикл загрузки в зависимости от расхода битума, л/м 2 : 1,2 0,9

4460 5040

2300 2610

1920 2170

Однако, по мнению авторов обзорной информации, наиболее простой и конкурентоспособной остается удачная технологическая компоновка двух машин для синхронного раздельного распределения вяжущего и щебня с интервалом 1-10 с, выполненная по схеме из отдельных битумо- и щебнераспределителей (например, с навесным прицепом БЦМ-70 интервал 1-2 с) ( рис. 15).

а)

б)

Рис. 15. Синхронное раздельное распределение вяжущего и щебня через интервал времени в 1-10 с (а) и в 1-2 с (б)

компоновка машин соответствует французскому техническому решению [ 101] и не предполагает использования дополнительного перегружателя щебня, что адаптирует их под российские условия и квалификацию дорожных рабочих и резко снижает материальные затраты дорожных предприятий, а также требования к организации технологического процесса. Имеется возможность дополнительной автоматизации и дальнейшего развития идеи агрегатно-модульного принципа построения технологических комплексов и синхронного раздельного распределения вяжущего и щебня. Важнейшим преимуществом таких компоновок является возможность использования технологического оборудования и для других видов дорожных работ. С учетом сокращения объемов финансирования на проведение работ по устройству шероховатых поверхностных обработок прогнозируется, что подобные компоновки дорожных машин станут базовыми для дорожных хозяйств.

В числе многих отечественных дорожных машин незаслуженно забыт ранее серийно выпускаемый битумощебнераспределитель РД-704 (г. Вышний Волочок), представляющий собой прицеп к трактору Т-150, в составе которого емкость для вяжущего вместимостью 10 м3, распределитель щебня и аппарель подъема кузова автомобиля-самосвала со щебнем. Фактически он относится к классу магистральной технологической машины с синхронным распределением материалов, не требующей перегружателей щебня и наличия пунктов предварительного запаса материалов. Выпущена крупная серия таких машин, некоторые до сих пор имеются в дорожных организациях. В настоящее время проблема их применения заключается не в отсутствии системы автоматического регулирования, а в отсутствии финансирования работ по устройству шероховатых поверхностных обработок. Время наладки технологического процесса битумощебнераспределителя РД-704 одинаковое по сравнению с автоматизированными машинами типа Чипсилер.

Однако стоимость битумощебнераспределителя БЩР-126 (машина Чипсилер-26) составляет около 5 млн. р., а ориентировочная стоимость оборудования фирм «Шафер», SECMAIR (машины «Кассиопея») в 2 раза дороже, что существенно снижает их конкурентоспособность на российском рынке.

Можно отметить эффективность применения в отечественном дорожном строительстве единичных экземпляров битумощебнераспределителей (например, в Ульяновской области), самостоятельно конструируемых и изготавливаемых дорожными предприятиями. Их конструкции на порядок дешевле, не предполагают применения специальных перегружателей и приспособлены под местные условия и материалы. К сожалению, этот опыт не получил серьезного анализа и не отражается в информационных изданиях.

Многолетние исследования по анализу устраиваемой шероховатой поверхностной обработки показали, что решающим фактором, влияющим на эффективность и качество, оказывается не увеличение стоимости применяемого оборудования (в большинстве случаев это как раз влияет негативно), а соблюдение порядка организации работ и выполнение требований технологии и качества применяемых материалов. Типичными ошибками являются отказ от проведения технико-экономического обоснования, несоразмерность стоимости оборудования и выполняемых объемов работ, неподготовленность подрядчиков к дорогому содержанию работающего только летний сезон оборудования, необоснованно высокое доверие к импортной технике, иногда не соответствующей заявленным в рекламе показателям и требующей очень высокую квалификацию обслуживающего персонала и дополнительное специализированное оборудование. Более того, условия договоров на применение импортной техники не позволяют проводить рационализацию организации работ и адаптацию технологии под реальные местные условия.

Одним из путей выхода из сложившейся ситуации является политическое решение о включении данной тематики в Межотраслевую программу развития дорожного машиностроения на 2005-2010 гг. и поддержка отечественных разработчиков и производителей дорожной техники, имеющих опыт работы в создании машин для устройства шероховатых поверхностных обработок.

7. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ С ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Проектирование свойств дорожного покрытия с шероховатой поверхностью рекомендуется производить в несколько этапов.

Этап сбора и анализа исходных данных.

- Эксплуатационная стадия дорожного покрытия (новое строительство, реконструкция, усиление покрытия, восстановление слоя износа, повышение сцепных качеств).

- Выбор типа существующего или проектируемого покрытия и его характеристика (ширина, поперечные уклоны, срок службы, вид материала, толщина, прочностные и деформативные характеристики, степень разрушенности и виды разрушений, общая прочность дорожной одежды, ровность, колейность, характеристики шероховатости, прогнозируемый срок службы).

- Обследование участка покрытия (прямые, кривые в плане, уклоны, полосы движения, подходы к мостам и на мостах, на перекрестках, элементы транспортных развязок, шумовые полосы, укрепительные полосы, населенные пункты, железнодорожные переезды).

- Определение характеристик движения (сезонные интенсивности и состав движения, сезонные грузонапряженности, расчетные и фактические скорости на отдельных участках).

- Определение характеристик безопасности движения (прогнозируемый уровень для проектируемых дорог и фактический для существующих).

- Оценка погодно-климатических условий дифференцированно по участкам дороги (температура воздуха по сезонам, минимальные и максимальные температуры и их длительность, виды и интенсивность осадков по сезонам, степень снегозаносимости участков, количество туманов по сезонам, гололедоопасные участки и длительность гололедной опасности). Этап проектирования поверхностного слоя.

- Обоснование эксплуатационных требований к отдельным участкам покрытия (обеспечиваемая скорость, светотехнические характеристики, минимально допустимая шумность, минимально допустимый уровень безопасности движения, обеспечиваемая грузонапряженность).

- Обоснование и формулировка требований, к нижележащему слою (ровность, прочность, шероховатость) и методы удовлетворения этих требований (очистка, мойка, обработка активизирующими растворами, ремонтная профилировка, фрезерование поверхности и т.п.).

- Обоснование конструктивных решений (без усиления покрытия путем придания покрытию определенных адгезионных свойств, посредством устройства тонкослойного поверхностного слоя, обладающего обусловленными качественными характеристиками, однослойной или двухслойной поверхностной обработки для восстановления слоя износа, усиление покрытия путем устройства подстилающих слоев и поверхностного слоя, обладающих требуемыми деформационными и прочностными характеристиками).

- Подбор соответствующих материалов и формулировка требований к ним (минеральный материал, вяжущие, композитные материалы).

- Обоснование технологических режимов и условий устройства запроектированного поверхностного слоя.

Этап проектирования методов организации работ, технологии приготовления, доставки и укладки поверхностного слоя.

- Разработка последовательности организации работ (создание приобъектных складов, транспортно-технологических отрядов, организация диспетчирования, использование систем связи и др.).

- Разработка технологических регламентов приготовления асфальтобетонных смесей на АБЗ, их сертификация.

- Организация контроля доставки асфальтобетонных смесей, вяжущих и каменных материалов к месту производства работ и состояния транспортно-технологических машин.

- Обеспечение охраны труда и техники безопасности при проведении работ.

- Технология подготовительных работ в зависимости от требований к нижележащему слою (рекомендуемые технологические машины, особенности их работы, последовательность технологических операций и рекомендуемая расстановка технологических машин на захватке, технологические условия (температура воздуха, влажность, интенсивность осадков и т.п.) и технологические режимы работы машин (скорость, интенсивность вибрации и т.п.)).

- Технология основных работ (технологические машины, технологические режимы их работы, технологические условия, технологическая последовательность выполнения отдельных технологических операций).

- Технология ухода и формирование структуры поверхностного слоя (регулирование движения, возможное время открытия движения и т.п.).

- Способы и методы операционного контроля качества. Этап составления рекомендаций по результатам

эксплуатации поверхностного слоя.

- Рекомендуемые технологические машины по уходу за покрытием (чистка, мойка), периодичность и особенности выполнения этих работ.

- Рекомендуемые технологии снегоуборки в зависимости от объемов снегоуборки.

- Рекомендуемые технологии борьбы с зимней скользкостью.

- Рекомендуемые технологии по текущему ремонту. Устройство дорожных покрытий с шероховатой поверхностью рекомендуется производить с учетом способа распределения материала, фактической интенсивности движения, необходимости увеличения строительного сезона и результатов технико-экономического анализа и лабораторных испытаний.

Исходя из фактического состояния нижележащего обрабатываемого слоя выбирается способ распределения материала: способ распределения и разравнивания материала по поверхности, при котором материал заполняет и выравнивает неровности нижележащего слоя, образуя неравномерный по толщине слой с ровной верхней поверхностью; способ распределения вяжущего и щебня на поверхности, при котором материал распределяется на предварительно обработанную (пролитую) вяжущим поверхность одинаковой толщиной по всей площади, образуя слой, копирующий неровности нижележащего слоя.

В зависимости от типа покрытия, шероховатости, заданной величины износа поверхности дорожного покрытия, а также условий удаления воды из зоны контакта колес автомобиля с покрытием, определяется необходимая толщина шероховатого слоя покрытия. Параметры шероховатости могут быть выбраны с учетом ориентировочной взаимосвязи с транспортно-эксплуатационными характеристиками покрытия при его неблагоприятном состоянии.

Исходя из необходимой толщины шероховатого слоя, наличия технологических машин и соответствующей производственной базы подбирается технология устройства шероховатых слоев покрытия.

При фактической интенсивности движения свыше 6000 авт./сут целесообразно устройство поверхностного слоя из щебёночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА); устройство поверхностной обработки при синхронном распределении вяжущего и щебня с использованием в качестве вяжущего модифицированного полимерами (типа ДСТ или СБС) битума, вспененного битума или битумной эмульсии с применением щебня, прошедшего очистку в моечной установке и обработанного вяжущим, размером зерен 15-20 (20-25) мм.

При фактической интенсивности движения свыше 1000 до 6000 авт./сут целесообразно устройство поверхностной обработки покрытия при синхронном распределении вяжущего и щебня с применением битума, вспененного битума или битумной эмульсии (без модифицирования полимерами), рекомендуется предварительная обработка щебня вяжущим; устройство шероховатого тонкослойного покрытия из литых асфальтобетонных смесей; устройство поверхностной обработки покрытия с применением литых эмульсионно-минеральных смесей (требуется обеспечение ровности покрытия); устройство поверхностной обработки покрытия при раздельном распределении битума и щебня, обработанного вяжущим (без использования битумных эмульсий или вспенивания битума); повышение шероховатости покрытий путем втапливания щебня, предварительно обработанного вяжущим, в свежеуложенный верхний слой покрытия.

При фактической интенсивности движения до 1000 авт./сут целесообразно устройство поверхностной обработки покрытия при синхронном распределении вяжущего в виде традиционного или вспененного битума и не обработанного органическим вяжущим щебня; устройство поверхностной обработки покрытия при раздельном распределении вяжущего и не обработанного органическим вяжущим щебня с применением традиционного битума (допускается использование щебня, обработанного органическим вяжущим). Применение битумной эмульсии позволяет удлинить строительный сезон и уменьшить энергозатраты. Однако это приводит к удорожанию технологии. Решение о применении битумной эмульсии рекомендуется подтверждать технико-экономическим обоснованием и лабораторными исследованиями.

ВЫВОДЫ

С учетом накопленного за прошедшие три десятилетия опыта использования ГОСТ 2789-73, в частности в дорожном хозяйстве, предлагается провести его изменение путем ввода функционально-ориентированных параметров, непосредственно связанных с коэффициентами трения покоя, скольжения, качения, коэффициентом сцепления, коэффициентом сопротивления движению. Авторами обзорной информации предлагается ввести новый параметр - дисперсию разброса вершин выступов шероховатой поверхности.

На основе широкомасштабных практических исследований шероховатых поверхностных слоев и методов их устройства определены основные доминирующие факторы и параметры различной природы, влияющие на долговечность и качество поверхностных слоев. Выявлена большая степень коррелированности нормируемого коэффициента сцепления колеса автомобиля с покрытием с разбросом диапазона фракции щебня в сравнении с его средней высотой (определяющей высоту неровностей).

Предложено использовать в интерпретации авторов обзорной информации основные положения ГОСТ 2789-73 для проектирования и устройства шероховатых поверхностных слоев автомобильных дорог. Предлагаемая методика дает возможность предложить обоснованный подход и его формализацию для оценки качества устройства шероховатых поверхностных обработок. Методика позволит перейти к следующему этапу проектирования шероховатых поверхностных обработок - направленных регулярных рельефов для шероховатых поверхностных слоев (например, по полосам наката, звуковая шероховатая поверхностная обработка, водоотвод), применить на практике новый способ обеспечения коэффициента сцепления колеса автомобиля с покрытием за счет регулирования величины диапазона и распределения размеров зерен щебня.

Проведенный патентный обзор и технико-экономический анализ показали, что наиболее конкурентоспособной является переналаживаемая компоновка из двух машин для синхронного распределения вяжущего и щебня, выполненная из битумо- и щебнераспределителей, или прицепное съемное оборудование без использования перегружателей щебня. Предполагается, что агрегатно-модульный принцип построения технологических комплексов синхронного распределения вяжущего и щебня станет базовым для реализации принципов конструирования в дорожном машиностроении.

Результаты анкетирования крупнейших дорожных подрядных организаций, осуществляющих устройство шероховатых покрытий поверхностных слоев на покрытиях автомобильных дорог, показали следующее.

1. При производстве работ предпочтение отдается современным технологиям. Однако в большинстве случаев используются региональные технологические регламенты, практически отсутствуют технологические карты и технико-экономическое обоснование.

2. На практике наиболее часто используются битумные катионоактивные эмульсии и бутимы с улучшенными характеристиками.

3. Наиболее эффективной технологией устройства шероховатой поверхностной обработки на сегодняшний день является устройство синхронной раздельной поверхностной обработки покрытий автомобильных дорог с использованием катионоактивных эмульсий.

При производстве работ используются автогудронатор и щебнераспределитель. Например, автомобиль-самосвал со съемным модульным щебнераспределителем. Данная технология апробирована в Северо-Западном федеральном округе.

4. Контроль качества работ проводится в соответствии с нормативно-методическими документами в основном визуально. После устройства поверхностной обработки ограничение скорости движения транспортных средств действует в течение суток.

5. Эксплуатация и содержание шероховатых поверхностей осуществляются без учета специфики этих слоев, что приводит к их преждевременному ремонту.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технические указания по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью: ВСН 38-90 / Минавтодор РСФСР. - М: Транспорт, 1990.

2. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги / Госстрой России. - Введ. 01.01.86. -М.: ГУП ЦПП, 1996.

3. Пособие по устройству поверхностных обработок на автомобильных дорогах (к СНиП 3.06.03-85) / Союздорнии. - М., 1990. 88

4. Рекомендации по строительству макрошероховатых дорожных покрытий из открытых битумоминеральных смесей / НПО «Росдорнии» - М., 1992.

5. Рекомендации по устройству тонкослойных асфальтобетонных покрытий на основаниях из укрепленных грунтов (для опытно-производственных работ) / Минавтодор РСФСР. - М., 1987.

6. Методические рекомендации по устройству одиночной шероховатой поверхностной обработки техникой с синхронным распределением битума и щебня / ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ». - М.: ГП «Информавтодор», 2002.

7. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги / Госстрой России. - Введ. 01.07.87.-М.: ГУП ЦПП, 2001.

8. Вавилов А.В., Котлобай А.Я., Маров Д.В. Рациональное комплектование машин для поверхностной обработки дороги // Наука и техника в дор. отрасли. - 2001. - № 1.

9. Рекомендации по ремонту дорожных покрытий щебнем с обратной пропиткой битумом /Минавтодор РСФСР. - М., 1987.

10. Schellenberger M. Anforderungen an die Griffigkeit von Fahrbahnoberflachen // Tiefbau. - 2001. - № 12.

11. Menzies I. Oberfllcheneigenschaften von AsphaltstraBen -ein Seminar in GroGbritannien //Asphalt (BRD). - 1999. - 34, № 5.

12. Кочетков А., Суслиганов П. Шероховатые поверхности: нормирование, проектирование и устройство // Автомоб. дороги. -2005. -№1.

13. Пушкина Н.Б. Выбор модели прогнозирования срока службы поверхностной обработки автомобильных дорог : Рукопись / Кемеров. гос. ун-т. - Кемерово, 2000.

Рукопись депонирована в ВИНИТИ (№ 102-ВО0).

14. Fundowicz P., Wicher J. Semi-empirical model of tire-pavement contact: Pap. 6th United Engineering Foundation Conference on «Vehicle-Infrastructure Interaction», Zakopane, Sept. 26-Oct. 1, 1999 // Eng.Trans.-2000. -№3.

15. Bagneux cedex / Club D'Echang D'Experiences sur les routes departamentales. - France, 2001.

16. Macheod D.R. Bituminous surface treatments are the answer for low volume roads in Northern Canada // Revue General des Routes et des Aerodromes. - 1999. - Special № 2.

17. Гладкие дорожные покрытия и экономия для транспортных средств // Asphalt ( USA). - 2000. - № 3.

18. Silence et adherence: Viaphone, un enrobe tres urbain // Environ mag. - 1999. - № 1574.

19. Doisy S. Influence des revetements sur le bruit de roulement // Revue General des Routes et des Aerodromes. - 1999. - № 1.

20. Dubois R, Gilis R. Classification sonore des vois principales de Seine-Sain Denis // Revue General des Routes et des Aerodromes. -1999. -MI.

21 .Schallschluckende Strabenbelage // В W Bauwirtschaft: Das Baumagazin fur Fuhrungskrate im Bauwesen. - 2000. - № 7.

22. Huscher S. Anforderungen an die Oberflacheneigenschaften von Fahrbahnen // Bitumen. - 1997. - № 4.

23. Conan S., Marchano J.-P. Viaphone ou le suive d'un revetement silencieux // Revue General des Routes et des Aerodromes. - 1999. -№ 779.

24. Heritier В ., Marie P. TAPIPHONE, moins de bruit sous les pneumatiques // Revue General des Routes et des Aerodromes. - 1999. - №1.

25. Huebner R.S., Anderson D.A., Warner J.S. Proposed design guidelines for reducing hydroplaning on new and rehabilitated pavements: Res. Results Dig. Nat. Coop. Highway Res. Program // Transp. Res. Boazol. - 1999. - № 243.

26. Performances d'adherence des revetements sur les chaussees fracaises. Brosseaud Yves, Delalande Gerard // Revue General des Routes.-2001.-№794.

27. Kokkalis A.G. Prediction of skid resistance from texture measurements // Proc. Inst. Civ. Eng. Transp. - 1998. - 129, № 2.

28. Старцев А.В. Результаты экспериментальных исследований микропрофиля дороги. - Челябинск: Вестник Челяб. агроинж. ун-та, 1997.

29. Onfield J.-N. AIPCR SURF 2000: Facteurs d'influence de l'adherence // Route actual. -2000. - № 986.

30. Dunne Schichten imKalteinbauzurErhaltung von Strasseen // Strasse und Autobahn. - 1990. - № 12.

31. Wisconsin milks concrete for new paving options // ENR: Eng. News-Rec. - 1999. - 242, № 18.

32. Guit L., Moussu L. Les enrobes coules a froid discontinus, une solution innovante pour le traitement des zones accidentogenes II Revue Generate des Routes. - 1999. - № 774.

33. Поспелов П.И., Шевяков А.А. Применение фотограмметрической съемки для определения состояния покрытий автомобильных дорог // Автомоб. дороги. - 2001. - № 1.

34. Журавлев В.Ф. О модели сухого трения в задаче качения твердых тел // ПММ РАН. - 1998. - Т. 62. - Вып. 5.

35. Гладков В.Ю., Панина Л.Г. Макрошероховатые слои дорожных покрытий из битумоминеральных открытых смесей (БМО-смесей) // Автомоб. дороги: Науч.-техн. информ. сб. / Информавтодор. - М., 2001. - Вып. 1.

36. Экспериментальные работы устройства макрошероховатых покрытий по сборному железобетону на автомобильной дороге Приобское-Ханты-Мансийск// В.А. Бец, А.М. Вайсбург, А.Н. Ксенофонтов и др.: Тез. докл. II Междунар. науч.-техн. конф. «Автомобильные дороги Сибири». - Омск: Изд-во СибАДИ, 1998.

37. Уточнения витрат кам'яних матер iал iв при влаштувани i поверхневих обробок / Д.О. Павлюк, О.Г. Булах, В.М. Прокопчук и др. // Автошляховик Украши. - 1998. - № 4.

38. По смежной технологии: использование положений государственного стандарта при устройстве шероховатых поверхностных обработок / А.А. Сербиненко, С.Н. Жилин, А.В. Кочетков, В.Э. Крафт // Автомоб. дороги. - 2003 .-№11.

39. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения / Госстандарт СССР. - Взамен ГОСТ 2789-59; Введ. 01.01.75. - М.: Изд-во стандартов, 1980.

40. Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочник инж.-дорожника / А.П. Васильев, В.И. Баловнев, М.Б. Корсунский и др.; Под ред. А.П. Васильева. - М.: Транспорт, 1989.

41. Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. - М.: Транспорт, 1990.

42. Немчинов М.В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения автомобилей. - М.: Транспорт, 1985.

43. Немчинов М.В. Устройство шероховатых слоев износа // Наука и техника в дор. отрасли. - 2001. - № 2.

44. Мокиенко Н.И. Слесарное дело с основами материаловедения. - 5-е изд. - М.: Высш. шк., 1973.

45. Задачи совершенствования государственного стандарта на шероховатые поверхности/ А.В. Кочетков, А.В. Королев, А.А. Королев, Р.Н. Абуталипов // Динамика технологических систем ДТС-2004: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2004.

46. Рекомендации по устройству дорожных покрытий с шероховатой поверхностью / ФГУП СНПЦ «РОСДОРТЕХ». -2004.

Рекомендованы к применению информационным письмом заместителя Министра транспорта Российской Федерации от 05.04.2004. Опубл. на Интернет-сайте ФГУП «Информавтодор» www. informavtodor. ru.

47. Приборно-методическое обеспечение устройства и контроля качества дорожных покрытий с шероховатой поверхностью / А.В. Кочетков, С.Н. Жилин, П.В. Федотов, В.Э. Крафт // Дороги России XXI века. - 2004. - № 4.

48. ГОСТ 30413-96. Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием / Госстрой России. - Введ. 01.07.97. - М.: ГУПЦПП, 1997.

49. ГОСТ Р 50597-93. Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения / Госстандарт России. - Введ. 01.07.94. - М.: Изд-во стандартов, 1993.

50. Золо tapioв B. O., Резн iк Е.О. Оценка шорсткост i поверхн i органо miнеральних покритт iв методом п iшано i плями // Автошляховик Укра iни. - 1999. - № 4.

51. Программа определения параметров шероховатости автомобильных дорог «Шероховатость-2003»: [Проспект] / ФГУП СНГЩ «РОСДОРТЕХ». - Интернет-сайт www. rtd. ru.

52. Appl. Opt. - 1988. -Vol. 27. - № 8.

53. Брахно А.А., Баринов Е.Н., Ежов С.А. Ресурсосберагаю-щая технология устройства поверхностных обработок с использованием вспененных битумов. - С.-Пб., Павловск, 1997.

54. Юмашев В.М. Исследование шлифуемости каменных материалов, применяемых в покрытиях автомобильных дорог: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М., 1974.

55. Кирюхин Г.Н., Смирнов Е.А. Строительство дорожных и аэродромных покрытий из щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей. - М., 2003. - (Автомоб. дороги и мосты: Обзорн. информ. / Информавтодор; Вып. 2).

56. СТП 009-99. Технология получения и контроля качества щебня узких фракций кубовидной формы для асфальтобетонных покрытий / Корпорация «Трансстрой». - М., 2000.

57. Баринов Е.Н., Беляев Н.Н. Новая ресурсосберегающая технология для устройства высококачественных поверхностных обработок с применением вспененного битума: Сб. докл. науч.-практ. конф. - С.-Пб., 1997.

58. Сертификат соответствия системы сертификации «ДОРСТРОЙ-СЕРТИФИКАЦИЯ» № ДОРС RU.0002. C00240, выд. ООО «Битумное производство» ЗАО «ДОРГТРОЕКТ», 2004.

59. Методические рекомендации по применению полимерно-битумного вяжущего (на основе ДСТ) при строительстве дорожных, мостовых и аэродромных асфальтобетонных покрытий / Союздорнии. - М., 1988.

60. ГОСТ Р 52056-2003. Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия. - Введ. 01.01.2004; Введ. впервые. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003.

61. Руководство по применению комплексных органических вяжущих (КОВ), в том числе ПБВ, на основе блоксополимеров типа СБС в дорожном строительстве / Минтранс России, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М., 2003.

62. Полякова СВ. Общие сведения о результатах применения полимерно-битумных вяжущих в дорожных хозяйствах // Автомоб. дороги: Науч.-техн. информ. сб. / Информавтодор. - М., 2000.-Вып. 4.

63. Рвачева Э.М. Устройство поверхностной обработки с использованием эмульсионно-минеральных смесей литой консистенции // Автомоб. дороги: Науч.-техн. информ. сб. / Информавтодор. - М., 2000. - Вып. 4.

64. Методические рекомендации по устройству защитного слоя износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «Сларри Сил» / Минтранс России, Гос. служба дор. хоз-ва (Росавтодор). - М., 2001.

65. Руденский А.В., Хромов А.С., Марьев В.А. Применение резиновой крошки для повышения качества дорожных битумов и асфальтобетонов // Дороги России XXI века. - 2004. - № 5.

66. Рекомендации по технологии производства и применения холодных асфальтобетонных смесей с диспергированным битумом / Минавтодор РСФСР. - М., 1987.

67. Горнаев Н.А. Технология асфальта с дисперсным битумом. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1997.

68. Cold applied comfort // World Highways. -1999. - September.

69. Des enrobes ultra -minces discontinue. Nouvelles perspectives ches Gean Lefebvre // Revue Generale des Routes et des Aerodromes. - 1991. - № 691.

70. Керамический щебень для дорожных покрытий (США) // Наука и техника в дор. отрасли. - 1997. - № 1.

71. Шлепкин В.П. Технология строительства дорожных одежд из местных малопрочных материалов. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1997.

72. Ремонт цементобетонных покрытий и повышение их шероховатости // Highways. - 1989. - № 12.

73. L'antiglissance: le grenaillag//Revue Generate des Routes et des Aerodromes. - 1989. - № 667.

74. Regeneration superficielles des chaussees par le prosede Rugor // Revue Generate des Routes et des Aerodromes. - 1990. -№ 677.

75. Hayes D. Noritake's new dry cutting road saw blade // Ind. Diamond Rev. - 1999. - 59, № 582.

76. Заяв. 685390 Австралия, МПКбЕ 01 С 019/43. Способ и приспособление для отпечатывания на асфальтобетонном дорожном покрытии имитирующего рисунка в виде кирпичной кладки или мощения булыжником, брусчаткой / Stowell Claude, Zaseybida Norman Jerry; Integrated Concepts Inc. - № 38191/91; Заявл. 01.04.93; Опубл. 22.01.98.

77. Заяв. 19738928 Германия, МПК6Е 01 С 23/06. Способ и устройство для повышения шероховатости поверхности дорожных покрытий и устройство для осуществления - Verfahren und Vorrichtung zur Erhohung der Griffigkeit von Strabenoberflachen bestehend aus mindestens einem Bindemittel und mineralichen Bsstandtsilen / Rochler S. Wiederaann G.; Frsuhofcr - Ges - zur Forderung der angewandten Forschung. - № 19738928; Заявл. 05.09.97; Опубл. 18.03.99.

78. Заяв. 19808085 Германия, МПК6 Е 01 С 11/00. Способ улучшения поверхности проезжей части дорог - Rieselfahiges Granulat fur der. Verkehrsflachenbau und Verfahren zur Verbesserung der Oberflacheneigenschaften von Verkehrsflachen / Kamereit Wilhelm, Blancke Uwe, Hasselmann Rolf, Simons Dieter, Simmleit Norbert; Mannesmann AG; Bomag GmbH; Srabag Straflen- und Tiefbau AG; Wirtgen GmbH. -№ 19808085; Заявл. 20.02.98; Опубл. 16.09,1999.

79. Рекламные материалы фирмы «Кемна». - ФРГ, 2002.

80. Glet Walter. Aspekte bei der Anwendung diinner und sehr diinner Schichten im Asphaltstrassenbau // Bitumen. - 1997. - 59, № 1.

81. Полимерно-битумные вяжущие материалы на основе СБС для дорожного строительства / Гохман Л.М., Гурарий Е.М., Давыдова А.Р., Давыдова К.И. - М., 2002. - (Автомоб. дороги: Обзорн. информ. / ГП «Информавтодор»; Вып. 4).

82. Поверхностная обработка битумными материалами, модифицированными полимерами // Highways. -1989. - Vol. 57. -№ 1945.

83. Milhau J.-P., Lootvoet A., Rubio R. Couchc de roulement en beton bitumineux arme coule" a chaud sur un giratoire a fort trafic / // Revue Generate des Routes. - 2000. - № 784, mai.

84. Васильев А., Шамбар П. Поверхностная обработка с синхронным распределением материалов. - М.: Трансдорнаука, 1999.

85. Инструкция по устройству покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных органическими вяжущими: ВСН 123-77 / Минтрансстрой. - М.: Транспорт, 1977.

86. Технические указания по применению битумных шламов для устройства защитных слоев на автомобильных дорогах: ВСН 27-76 / Минавтодор РСФСР. - М.: Транспорт, 1977.

87. Рекомендации по применению битумных шламов для устройства защитных слоев износа на автомобильных дорогах с интенсивным движением (дополнение к ВСН 27-76) / Гипродорнии. - М., 1982.

88. Пособие по приготовлению и применению битумных дорожных эмульсий (к СНиП 3.06.03-85) / Союздорнии. - М.: Стройиздат, 1989.

89. Методические рекомендации по устройству верхних слоев покрытий автомобильных дорог из крупнозернистых асфальтобетонных смесей / Союздорнии. - М., 1990.

90. А.с. 1794121 СССР, МКИ5 Е 01 С 11/24. Способ поверхностной обработки / А.П.Матросов, И.А.Гуськов; РИСИ. -№ 4900445/33; Заявл. 08.01.91; Опубл. 07.02.93, Бюл. № 5.

91. А.с. 1752842 СССР, МКИ5 Е 01 С 11/24. Способ поверхностной обработки дорожных покрытий / А.П. Матросов; РИСИ. - № 4796591/33; Заявл. 28.02.90; Опубл. 07.08.92, Бюл. № 29.

92. Иванов А.В., Крафт В.Э. Ресурсосберегающая технология устройства шероховатых поверхностных обработок покрытий автомобильных дорог // Автомоб. дороги: Науч.-техн. информ. сб. / Информавтодор. - М., 2000. - Вып. 3.

93. ТУ 5718.030.01393697-99. Смеси асфальтобетонные щебеночно-мастичные и асфальтобетон. Технические условия. - Введ. впервые. - М.: Корпорация «Трансстрой», 1999.

94. Рекомендации по строительству макрошероховатых дорожных покрытий из открытых битумоминеральных смесей / НПО «Росдорнии». - М.: ЦБНТИ концерна Росавтодор, 1991.

95. Методические рекомендации по устройству верхних слоев дорожных покрытий из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА) / Союздорнии. - М., 2002.

96. Пат. № 2160337 РФ, МПК7 Е 01 С 7/35. Способ устройства шероховатого покрытия на основном слое покрытия из вибролитой асфальтобетонной смеси / Ю.В. Чепурной, С.Б. Шастик, М.С. Мслик-Багдасаров и др. -№ 99115143/03; Заявл. 13.07.99; Опубл. 10.11.2000, Бюл. №34.

97. Кочетков А., Суслиганов П. Шероховатые поверхности: нормирование, проектирование и устройство / Автомоб. дороги. -2005.- № 2.

98. Предложения по устройству дорожных покрытий из цементобетона методом прикатки с применением материалов производства ЗАО «МОНОЛИТ-М»: Рекламные материалы. -Воронеж, 2002.

99. Матвеев Г.В., Нестерюк П.Ю., Николаев Г. И. Износостойкие противоскользящие покрытия для разводных пролетов мостов: Тез. докл. 2-й Междунар. науч.-практ. конф. «Защитные композиционные материалы и технологии третьего тысячелетия». - С.-Пб.: Изд-во ПГУПС, 2001.

100. Устройство конструкций дорожной одежды мостового полотна с использованием литого асфальтобетона на основе полимерно-битумных вяжущих/ В.Н. Макаров, О.Н. Распоров, С.Н. Жилин, А.В. Кочетков// Дороги России XXI века. - 2004. - № 4.

101. Заяв. 2775700 Франция, МПК6 Е 01 С 19/21. Способ одновременного распределения вяжущего и щебня при производстве дорожных работ и комплект машин для этих целей = Procede de fonctionnement applique simultanement a un repandeur de liant et a un gravillonneur et dispositif pour sa mise en oeuvre / Serres J. M.; Concept travaus publics Sari. - № 9802942; Заявл. 06.03.98; Опубл. 10.09.99.

102. ТУ 218 РСФСР 287-75. Щебнераспределитель Т-224. - М.: Мамонтовское АО НПО «Росремдормаш», 1975.

103. Никишина И.Г. Опыт устройства поверхностной обработки дорог на объектах ДОДФ // Техника и технология дор. хоз-ва. - 1998. - №3.

Еще бесплатно скачать

Рейтинг:
  • Итоги рейтинга 4.00/5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
4.0/5 (1 голос)

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить