Научно-технический обзор вопросов применения современных макрошероховатых дорожных покрытий и технологий по их устройству (стр. 1 )

УДК 625. 7/.8

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ОБЗОР ВОПРОСОВ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ МАКРОШЕРОХОВАТЫХ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

И ТЕХНОЛОГИЙ ПО ИХ УСТРОЙСТВУ

ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», Министерство образования и науки Российской Федерации, Пермь, Россия, (614990, г. Пермь, Комсомольский просп., д. 29), e-mail: *****@***ru.

В статье рассмотрены вопросы по применению современных макрошероховатых покрытий и технологии их устройства. В настоящее время существуют различные виды шероховатой поверхностной обработки, которые можно устраивать разнообразными методами с использованием разнообразного оборудования. Наиболее распространенным покрытием является - щебеночно-мастичный асфальтобетон. Все большее распространение получили  специальные шероховатые поверхностные покрытия. Современные технологии применения битумощебне-распределителей позволяют синхронно распределять битум и щебень. Существуют также дорожные покрытия с макрошероховатостью, устраиваемые без операции прикатки дорожными катками. Например, покрытия из материала SafeLane™.

Ключевые слова: макрошероховатость, шероховатая поверхностная обработка, дорога, дорожное покрытие, технология устройства покрытия, щебеночно-мастичный асфальтобетон

SCIENTIFIC AND TECHNICAL REVIEW OF QUESTIONS OF APPLICATION OF MODERN MACROROUGH ROAD CARPETS

AND TECHNOLOGIES ON THEIR DEVICE

Yankovsky L. V.

Perm national research polytechnical university, Perm, Russia (614990, Perm, Komsomol avenue, 29), e-mail:  *****@***ru.

In article questions on application of modern macrorough coverings and technology of their device are considered. Now there are different types of a rough surface treatment which can be arranged with various methods with use of the various equipment. The most widespread covering is - stone mastic asphalt. Special rough superficial coverings gained ground. The current technologies of use of bitumoshchebne-distributors allow to distribute bitumen and crushed stone synchronously. There are also road carpets with a macroroughness arranged without operation of a prikatka by road skating rinks. For example, coverings from material SafeLane™.

Keywords: macroroughness, rough surface treatment, road, road carpet, technology of paving, stone mastic asphalt

В настоящее время массово применяется шероховатая поверхностная обработка (ШПО) – технологический процесс по устройству макрошероховатого слоя с целью обеспечения шероховатости, износостойкости, водонепроницаемости и плотности покрытия. Известны технологии устройства макрошероховатости покрытий способами обработки поверхности - шелушение, пропиливание, рельефное уплотнение, формование, втапливание, поливка, устройство тонкого шероховатого по структуре слоя, литые эмульсионно-минеральные смеси, битумоминеральные смеси, полимерные битумоминеральные смеси, крупнозернистый асфальтобетон, резинобитумные смеси и т. п. [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12].

Самый известный способ получения шероховатости верхнего слоя дорожного покрытия - это устройство асфальтобетонного покрытия  по типовой технологии с применением обрезиненных вальцов [11]. В настоящее время в России и за рубежом всё больше начали применять  щебеночно-мастичные асфальтобетоны (ЩМА) [13, 14]. Они обладают повышенными сцепными качествами и повышенной прочностью. Для отечественных условий существуют методические рекомендации для устройства верхнего слоя дорожного покрытия из ЩМА [15, 16, 17, 18, 19].

Регламентируемые СНиП 2.05.02-85 и ее актуализированной редакцией [20] условия применимости марок и типов асфальтобетона, минимальные коэффициенты яркости покрытий и сцепления для различных условий движения, а также предлагаемые СНиП 3.06.03-85 [21] величины норм ровности и параметры шероховатости поверхности покрытий, дают возможность  контролировать целый перечень их важнейших технико-эксплуатационных свойств.

Для уменьшения затрат на работы по устройству шероховатых дорожных покрытий и продления строительного сезона используют крупнозернистую асфальтобетонную смесь, обладающую разреженной структурой макрошероховатости [8, 22, 23, 24, 25, 26, 27].

Влияние применения макрошероховатых дорожных покрытий на изменение коэффициента сцепления (с учетом скорости движения транспортных средств) показано на рисунке 1.

Рис. 1. График коэффициента сцепления ц при различной шероховатости дорожного покрытия (при разной скорости V движения транспортных средств, по данным [28])

Макрошероховатость дорожного покрытия также сильно влияет на изменение показателей безопасности движения, это также подтверждает актуальность настоящей темы исследований. Известно, что при улучшении качества сцепления колес с шероховатым покрытием снижается количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Например, на федеральных автомобильных дорогах в 2010 году произошло 2697 ДТП (вне населенных пунктов 76,5%). В 29,5% случаях это происходило из-за низких сцепных характеристик дорожного покрытия. Пример эффективности применения шероховатых поверхностных обработок представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Пример эффективности применения шероховатых поверхностных обработок по данным ФАУ «РОСДОРНИИ» об аварийности на сети федеральных автомобильных дорог

Существует большая группа типов поверхностных обработок в виде шероховатой по структуре поверхности, которые достигаются применением различными технологиями. Наиболее отработанной является технология способом поливок, которая включает в себя раздельное последовательное нанесение на поверхность устраиваемого слоя вяжущего (битума) и каменного материала (щебня) [29, 30, 31, 32]. Известна также технология устройства ШПО с применением  вспененного битума [33]. Другие методы устройства поверхностных слоев подробно описаны [34].

Для проведения работ применяются нормативно-технические  документы: инструкция по устройству ШПО, типовые технологические карты, пособие по устройству поверхностной обработки. 

Пример макрошероховатого дорожного покрытия из гравия (разнопрочного и разноразмерного материала) представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Устройство макрошероховатых дорожных покрытий из гравия

Типовые примеры состояния эксплуатируемых макрошероховатых дорожных покрытий на сети федеральных и территориальных автомобильных дорог общего пользования приведены на рисунке 4.

 

  а  б

 

  в  г

Рис. 4. Типовые примеры дефектов эксплуатируемых макрошероховатых дорожных покрытий

На рисунке 4 видны дефекты, в том числе в виде участков сегрегации (неоднородного распределения щебня), а также поврежденности в виде выпотевания и областей вырванного щебня, неровных кромок. Зарегистрировано отсутствие плотного прилегания щебенок друг к другу.

Шероховатая поверхностная обработка применяется, в том числе и в качестве профилакти­ческого слоя. Эти слои предохраняют другие конструктивные слои дорожной одежды от преждевременного разрушения и износа, т. к. они подвержены истиранию от движения транспорта, предохраняя дорожную поверхность.

Такой слой требует только периодического обновления для придания дорожной поверхности ее первоначальных свойств. Также этот шероховатый слой дорожного покрытия обеспечи­вает необходимое сцепление и хорошее дренирование воды с поверхности, что приводит к понижению уровня аквапланирования и создает препятствие образованию гололеда [35, 36, 37, 38].

Установлено, что для отечественных условий наиболее распространенными и перспективными являются следующие технологии ШПО [39, 40]:

- технология ШПО методом проливок и с разделенным во времени распределением щебня и вяжущего;

- устройство верхнего слоя дорожного покрытия из ЩМА, который производится на обычном оборудовании приготовления укатываемых асфальтобетонных смесей;

- устройство верхнего слоя покрытия и обычного асфальто­бетона с расчетными свойствами поверхности, с исполь­зованием метода втапливания черного щебня одномерной фракции или многощебеночного пористого асфальтобетона с переменной гранулометрией;

- технология ШПО с синхронным распределением битума и щебня.

Для устройства ШПО с повышенным сроком службы надо применять вяжущие, которые прочно, надолго и однородно присоединялись к поверхности дорожного покрытия.

Такое соединение обеспечивается конструкционной системой «дорожное покрытие - вяжущее – щебень». Каменный материал (щебень) должен быть надежно прикреплен к поверхности основания и связан между собой.

При устройстве ШПО должна быть сформирована стабильная во времени система «дорожное покрытие - вяжущее – щебень», расход вяжущего должен быть достаточным, для того чтобы каждая щебенка была погружена в битум до требуемого уровня и были заполнены все микротрещины, но и не должно быть избыточным, что приведет к выпотеванию.

Должна быть обеспечена точная дозировка расхода каменного материала и вяжущего. Щебень должен быть чистым (рекомендуется - мытым), иметь необходимый размер и форму, количество его должно быть достаточным, для создания нужной текстуры макрошероховатости, но не быть излишним. Материал щебня должен обладать требуемыми высокими физико-механическими свойствами: сопротивлением истиранию, морозостойкостью,  прочностью и др.

Щебеночный массив вместе с вяжущим должен создавать устойчивый монолитный слой, поэтому форма каждой щебенки должна приближаться к кубической. Щебень с яйцевидной формой не может занять устойчивого положения с однородным распределением по поверхности дорожного покрытия. Плоский щебень лещадной формы хрупок и недостаточно плотно укладывается в покрытие [40].