Износ покрытия. Нормативные сроки службы и износ дорожных конструкций

Износ покрытия - уменьшение толщины дорожного покрытия за счет потери материала в процессе истирающего воздействия колес транспортных средств в сочетании с негативным влиянием погодно-климатических факторов.

Износу подвержены все типы дорожных покрытий без исключения (как асфальтированные, так и цементобетонные), однако темпы и величина износа зависят от множества факторов.

Основные причины износа дорожных покрытий

Наибольшее влияние на износ покрытия оказывают движущиеся транспортные средства. Процесс изнашивающего воздействия от транспортных средств выглядит следующим образом. Под нагрузкой, передаваемой на колесо, шина деформируется так, что на участке входа шины в зону контакта с покрытием в ней происходит сжатие, а на выходе - расширение. Путь, проходимый точкой на шине в плоскости контакта, меньше, чем вне его на 5…10 %. Таким образом в плоскости контакта точка шины движется с ускорением, большим по сравнению с тем, как она двигалась до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость в секторах практически одна и та же. Поэтому точка проходит по покрытию путь определенной длины с проскальзыванием вместо одного качения. Под действием этих усиленных касательных напряжений в плоскости следа происходит истирание дорожного покрытия. Наибольшие касательные напряжения и наибольший износ возникают при торможении автомобиля. При движении грузового транспорта износ покрытия оказывается примерно в 2 раза больше, чем при движении легкового.

Большое влияние на процесс износа дорожного покрытия оказывает неоднородность самого материала покрытия, из которого в процессе износа происходит истирание и выбивание зерен минерального заполнителя (песка и щебня), отрыв и удаление мелкозернистой фракции (мельче 0,05 мм) вместе с битумом (если покрытие асфальтированное) или без него, вымывание битумного вяжущего при наличии воды или агрессивных растворов.

Чем прочнее материал покрытия, тем меньше и равномернее происходит его износ. На покрытиях из малопрочных материалов интенсивность износа значительно выше, из-за чего чаще образуется колея и появляются выбоины. Применение в составе асфальтобетонной смеси щебня из изверженных пород взамен осадочных уменьшает износ покрытия на 60 %. Увеличение содержания битума с 5 до 7 % снижает износ на 50…80 %.

Даже в пределах проезжей части износ покрытия может происходить неравномерно, из-за чего по полосам наката образуется колея истирания, глубина которой может варьироваться от несколько миллиметров до 5 см и более. В таких колеях во время дождя создается значительный слой воды, что приводит к снижению сцепных качеств покрытия и возникновению эффекта аквапланирования.

Влияние шипованной резины на износ дорожных покрытий

Применение на транспортных средствах шин с шипами резко увеличивает износ дорожного покрытия. При движении по дорогам покрытым льдом или снежным накатом шины с шипами действительно эффективны. Однако на чистом дорожном покрытии шипованная резина ничего кроме вреда не приносит. С учетом того, что зимняя скользкость на дорогах наблюдается лишь 3–4 недели в году, при этом скользкие участки дороги чередуются со свободными от снега и льда, большую часть зимнего периода шипы контактируют с открытым дорожным покрытием, вызывая его повышенный износ.

В момент соприкосновения колеса с покрытием каждый шип наносит по нему удар с большой скоростью. И хотя сам шип имеет небольшую массу, многократное повторение таких ударов по одному месту приводит к ослаблению материала покрытия. Помимо ударной нагрузки, шипы оказывают большое истирающее воздействие. Происходит это в момент выхода шипа из зоны контакта с покрытием и проскальзывания колеса по поверхности.

При эксплуатации шин с шипами продолжительность износа асфальтированных покрытий сокращается в 2–3 раза. На прямых участках дороги при равномерном (без резких ускорений и торможений) движении транспортных средств имеющих шипованную резину срок службы покрытия сокращается примерно на 20 %. Даже на асфальтированных покрытиях из высокопрочного литого асфальтобетона, при движении автомобилей с шипованной резиной, через 1–2 года по полосам наката образуется колея глубиной до 10 мм. Помимо износа дорожного покрытия, шины с шипами становятся причиной повышенного износа дорожной разметки, срок службы которой уменьшается в 3–4 раза.

Факторы, определяющие интенсивность износа покрытия

Общий износ покрытия зависит от скорости движения, грузонапряженности (преобладании легкового или грузового транспорта), интенсивности движения (числа прошедших транспортных средств), а также качества (в основном прочности) материала покрытия, твердости покрытия и размеров крупнозернистого наполнителя (щебня) в составе асфальтобетонной смеси.

Чем тверже покрытие, тем менее оно подвержено износу. Твердость покрытия оценивают глубиной погружения иглы твердомера. Цементобетонные покрытия обладают абсолютной твердостью, а асфальтированные подразделяют на:

• очень твердые - 0…2 мм погружения иглы;
• твердые - 2…5 мм;
• нормальные - 5…8 мм;
• мягкие - 8…12 мм;
• очень мягкие - 12…18 мм.

Большое влияние на износ покрытия оказывают погодно-климатические условия - влажность и температура.

Способы измерения степени износа дорожного покрытия

Общую степень износа монолитных покрытий (асфальтобетонных и цементобетонных) измеряют при помощи реперов (от фр. repère - метка, знак, исходная точка), а также электромагнитных и лазерных износометров.

При измерении степени износа с помощью реперов, в покрытие, еще на этапе асфальтирования, закладывают стакан-репер из латуни. Дно стакана служит поверхностью, от которой выполняется отсчет. Износ определяется как разность значений текущего и предыдущего замеров.

Также износ может определяться с помощью специальных пластин трапецеидальной формы из известняка или мягкого металла, закладываемых при асфальтировании и истирающихся совместно с ним. Полуразность между длиной ребра пластины на поверхности дорожного покрытия, измеренной после истирания, и первоначальной длиной характеризует износ.

Электромагнитные и лазерные износометры применяются для измерения износа монолитных дорожных покрытий. Стратотест - прибор для измерения толщины покрытия, действие которого основано на принципе отражения электромагнитных волн. Для работы с этим прибором необходимо заранее, еще при асфальтировке, между слоями дорожной одежды укладывать в определенных местах металлическую пленку (фольгу), которая в дальнейшем будет работать в качестве отражателя электромагнитных волн.

Для усовершенствованных (асфальтированных и цементобетонных) покрытий износ измеряют в миллиметрах, а для покрытий переходного типа (чернощебеночных, щебеночных, гравийных и др.) также и по объему потери материала в кубических метрах на километр.

Допустимая величина износа для различных типов дорожного покрытия

В качестве критерия предельного состояния дорожного покрытия по износу может быть принят допустимый износ:

• для асфальтобетонных покрытий - 10…20 мм;
• для щебеночных и гравийных покрытий, обработанных органическими вяжущими - 30…40 мм;
• для щебеночных покрытий из прочного щебня - 40…50 мм;
• для гравийных покрытий - 50…60 мм.

Исходя из величины допустимого износа, при строительстве новой или ремонте старой дороги, в процессе устройства верхнего асфальтируемого слоя дорожного покрытия предусматривается соответствующее увеличение его толщины, либо создание отдельного слоя износа (толщиной 2–3 см), а также устройство тонкого защитного слоя (1–2 см) с применением литых эмульсионно-минеральных смесей.

Асфальтирование, ремонт, профилактика и содержание дорог

ООО «Юнидорстрой» осуществляет , ремонту асфальта, а также профилактике дорожных повреждений (заделка трещин, устройство защитной мембраны, тонкослойная обработка асфальтированного покрытия, создание слоя износа).

Заказать «Обратный звонок»

Постоянное воздействие колес приводит к постепенному накоплению различных дефектов, а затем и к разрушению дорожных одежд или верхнего слоя.

По мере износа толщина дорожных одежд может оказаться меньше требуемой. В этом случае на поверхности покрытия образуются просадки, впадины, колеи, проломы. Гравийные лесохозяйственные дороги изнашиваются, на 2-7 мм в год в зависимости от прочности гравия, щебеночные - на 5-8 мм. Износ крупноскелетного покрытия из средних известняков и однородных горелых пород такой же, как на гравийных дорогах. При использовании котельного шлака, ракушки, неоднородных горелых пород износ значительно выше и для кирпичного щебня доходит до 25 и котельного - до 50-60 мм. При 1 мм износа потеря дорожного материала на 1 км составляет столько кубометров, сколько метров ширины имеет дорога.

Просадки и впадины образуются из-за местного снижения прочности грунта основания обычно вследствие переувлажнения весной и образования пучин в зимнее время. Причинами образования просадок являются недостаточное уплотнение земляного полотна при строительстве и движение тяжелых автопоездов, на воздействие которых дорога при проектировании не рассчитывалась. Колеи образуются на плохо укатанных дорожных одеждах от местного уплотнения, вызванного систематическим движением колес по одному следу. Под воздействием движения колес с колеблющимся на рессорах грузом на покрытии возникают выбоины и волнистости. На развитие неровностей оказывают влияние и климатические факторы, которые способствуют ослаблению связанности и прочности дорожных одежд. Так, вследствие насыщения влагой осенью и замерзания в начале зимы камни слабых пород разрушаются, что приводит к ослаблению дорожных одежд. При воздействии колес на проезжую часть наблюдаются истирание, раздавливание, разбивание, сдвиг частиц и даже вырывание отдельных частиц и разуплотнение покрытия. В результате воздействия всех факторов дорога постепенно разрушается, если не проводят своевременно ремонты.

Проезжая часть неулучшенной грунтовой дороги состоит из того же грунта, что и земляное полотно, но более уплотненного под действием движения. В сухую погоду такое полотно изнашивается с интенсивным образованием пыли, а во время дождя размывается водой, под действием автотранспорта на поверхности образуются колеи. Дороги с проезжей частью из грунта, укрепленного какими-либо добавками, также имеют недостаточную износостойкость, поскольку и на них образуются колеи и выбоины, хотя и в меньшей степени.

Выравнивают поверхность грунтовой дороги грейдерами, а при их отсутствии - металлическими утюгами в виде двух металлических ребер, буксируемых за машиной. При частых и своевременных утюжках летом грунтовую дорогу можно поддерживать в ровном состоянии. Утюжку следует производить в тот момент, когда грунт после увлажнения (дождя) начинает просыхать, но еще свободно срезается и передвигается утюгом, не прилипая к нему. Этот способ позволяет устранить только небольшие неровности. Восстановить поперечный профиль и уничтожить глубокие колеи, ямы и выбоины можно только грейдером. Планировку и профилировку, грейдером выполняют при более сухом состоянии грунта, но влажность должна быть достаточной для свободного срезания и перемещения его по ножу грейдера. При углублении колеи до 3-4 см планировку поверхности дороги целесообразно осуществлять грейдером.

Высокая запыленность воздуха снижает скорость движения и вызывает износ двигателей, трансмиссии и ходовых частей автомобилей. Пыльность дорог в летнее время можно устранить или значительно снизить обработкой грунтовой поверхности различными материалами. Наиболее эффективным и часто применяющимся является хлористый кальций, который разливают в виде 20-30%-ного раствора или распределяют в виде порошка. Расход соли составляет 0,5-1 кг/м 2 при первичной обработке и 0,2-0,5 кг/м 2 при последующих. Срок действия обеспыливания составляет 2-2,5 месяца. Хороший обеспыливающий эффект дает обработка грунтовой поверхности сульфитно-спиртовой бардой к сульфитно-целлюлозными щелочами.

Щелок предварительно нейтрализуют добавкой 0,6% (по весу) извести и разливают в норме 2- 3 л/м 2 . Обработанная поверхность становится более твердой и блестящей. При небольших дождях сульфитный щелок растворяется, но по мере просыхания дороги вновь затвердевает. Он полностью вымывается только при продолжительных дождях. Сульфитноспиртовую барду применяют в виде жидкого 30%-ного концентрата и при первом розливе расходуют в количестве 1,5 л/м 2 (при последующих 1 л/м 2). В порошкообразном виде барду рассыпают из расчета 0,5 л/м 2 . Как и щелок, барда постепенно растворяется в воде, и обеспыливающий эффект снижается. Для обеспыливания можно использовать также сырую нефть. Рекомендуемая норма розлива нефти 2 л/м 2 ; срок обеспыливающего действия 30-60 сут.

Содержание и ремонт гравийных покрытий во многом аналогичны содержанию и ремонту грунтовых дорог. Под действием движения на гравийных дорогах возникают волны, гребенки, колеи, выбоины. Следовательно, и в этом случае основные работы заключаются в восстановлении ровности покрытия. Первую профилировку и планировку гравийных дорог осуществляют весной, как только дорожные одежды оттаивают на 15-20 см, затем рассыпают гравий для возмещения износа; особенно это необходимо при недостаточной толщине дорожных одежд. Тщательную профилировку осуществляют перед окончательным высыханием покрытия для устранения всех колей и неровностей. В течение лета профиль покрытия искажается; для его восстановления гравийную кору вскирковывают, а затем грейдером профилируют.

Ниже приведены некоторые характерные неисправности и способы их устранения.

Зачастую появляются катающиеся на поверхности или выступающие из покрытия крупные камни щебня или гравия. Такое явление наблюдается в тех случаях, когда в верхнем слое гравийного материала имеются крупные частицы - более 25-30 мм. В целях борьбы с катуном сверху укладывают дополнительный тонкий слой одежды из мелкого гравия, желательно из оптимальной смеси.

Расстройство поверхности в сухую погоду свидетельствует о недостатке в гравии связующего материала, т. е. глинистых частиц. Для борьбы с таким явлением лучше всего полить поверхность гравийного материала 3%-ным раствором хлористого кальция, который увеличивает связность и уменьшает пылеобразование. Можно также вскирковать верхний слой и внести в него небольшую добавку (5-7% веса слоя) суглинистого грунта, а затем гравийные одежды снова укатать во влажном состоянии.

Накатка мелкой волнистости на поверхности обычно свидетельствует об избытке мелких частиц или округлого материала в гравийном слое. Для борьбы с таким явлением следует вскирковать слой и добавить в гравий более крупные (10-20 мм) частицы угловатой неокатанной формы или срезать гребни и сделать профилировку поверхности.

Если во время дождя поверхность гравийной дороги затягивается тонкой пленкой глинистого раствора, то это указывает на избыток в гравийном материале мелких грунтовых частиц - пылеватых и глинистых. В этом случае лучше всего вскирковать верхний слой и добавить свежегашеную или негашеную известь в количестве 3% веса обрабатываемого слоя.

Сухие проломы коры свидетельствуют обычно о недостаточной для автопоездов толщине покрытия. Следовательно, необходимо увеличить толщину гравийного слоя. Крупные просадки и волны при достаточной толщине покрытия свидетельствуют о плохом уплотнении насыпи или о наличии в теле насыпи грязевых мешков. В этом случае необходимо проверить достаточность высоты насыпи над уровнем грунтовых вод и обеспеченность водоотвода, а также доуплотнить покрытие укаткой тяжелыми катками на пневматиках. Если крупные просадки и волны появляются вновь, то необходимо сделать в насыпи поперечные прорези для ее просушивания, заложить внутрь прорезей фашины и закрыть их сухим грунтом, восстановить покрытие.

Местные разрушения покрытия с образованием ям свидетельствуют о плохом перемешивании смеси, а на щебеночных дорогах - о плохом расклинивании щебня. В этом случае выполняют ямочный ремонт: из ям удаляют грязь и осуществляют раскирковку гравия или щебня, причем яме придают отвесные стенки. Полученный при раскирковке материал укладывают на дно, а сверху добавляют завезенный гравий требуемого состава. Слой уплотненного материала в яме должен быть на 1-2 см выше покрытия с учетом последующего доуплотнения.

Обеспыливание гравийных дорожных одежд проводят теми же материалами, что и грунтовых дорог. Ремонт дорожных покрытий из укрепленного и стабилизированного грунта большей частью сводится к ремонту поверхностной обработки. В распоряжении ремонтной бригады должен быть передвижной (прицепной) битумный котел для разогрева битума до рабочей температуры. Разрушенный слой поверхностной обработки раскирковывают, удаляют пыль и грязь; выбоину смазывают горячим битумом по норме 0,5-0,8 л/м 2 . После высыхания слоя контакта повторно разливают битум и рассыпают на него мелкий каменный материал для образования слоя поверхностной обработки; технология та же, что и при устройстве новых слоев.

При разрушении слоя грунтоцемента или грунтобитума раскирковывают участок дорожных одежд и придают ямам в плане прямоугольную форму, дно и стенки очищают от пыли и мелочи и заполняют новой грунтоцементной или грунтобитумной смесью. Если в покрытии присутствует грунтоцемент или грунтоизвесть, то необходима передвижная, смонтированная на автомашине бетономешалка для приготовления смеси грунта с цементом или известью; смесью заполняют образовавшиеся ямы и выбоины. При наличии грунтобитума смесь можно приготовлять на месте, но в этом случае требуется передвижной котел для разогрева битума.

Износ (истирание) - основной вид разруше­ния дорожного покрытия, определяет условия и сроки его службы. Износом называют уменьшение толщины покрытия за счет потери им материала в процессе экс­плуатации под воздействием колес автомобилей и при­родных факторов.

Износ покрытия происходит под влиянием касатель­ных сил, действующих в плоскости следа автомобильных колес и вызванных работой шин по преодолению сил трения. Касательные напряжения в плоскости следа вы­зывают истирание дорожного покрытия и покрышки ко­леса автомобиля на всем пути его следования. Такие на­пряжения увеличиваются от комплекса воздействий, вызывающих проскальзывание покрышки колеса в плос­кости следа в условиях нормального ее качения. Кроме того, усилению износа способствуют природные факторы, так как материал покрытия ослабляется при насыщении водой, а зимой под действием ее замерза­ния.

Износ покрытия происходит по всей ширине проез­жей части, но больше всего на полосах наката, где чаще проходят колеса автомобилей в один след. При исследо­ваниях условно принимают величину износа равномер­но распределенной по всей площади покрытия. При этом средняя величина износа h ср мм, составляет h ср =kh н. гдеk- коэффициент неравномерности износа, в сред­нем составляющий величину 0,6-0,7;h„ - определен­ная величина износа в полосе наката, мм.

Для усовершенствованных покрытий износ измеряют в миллиметрах, а для покрытий переходного и простей­шего типа также и по объему потери материала, м 3 /км.

Помимо износа дорожные покрытия подвержены де­формациям и разрушениям, описанным ниже и показан­ным на рис. 25 и 26.

Шелушение - обнажение поверхности покрытия, отделение поверхностных тонких пленок и чешуек мате­риала покрытия, деформированного под воздействием воды и мороза, а также колес автомобилей. Этот про­цесс особенно интенсивно протекает в весенний период при частом нагревании верхних слоев покрытия солнеч­ными лучами днем и замерзании ночью. Шелушение происходит тем интенсивнее, чем выше пористость и меньше прочность материала покрытия. Процесс шелу­шения развивается также от действия хлоридов, приме­няемых при борьбе с гололедом. Особенно вредны они для цементобетонных покрытий с большим содержанием поверхностных пор. Хлориды усиливают шелушение по­крытий косвенно, снижая морозостойкость бетона. Эти воздействия способствуют выделению скрытой теплоты плавления льда на покрытии, в результате чего оно от­таивает, а потом снова замерзает. Для прекращения ше­лушения необходимо уменьшать пористость верхней ча­сти покрытия, обрабатывая ее летом битумом с рос­сыпью мелкого минерального материала.

Выкрашивание - последующий после шелуше­ния процесс разрушения покрытия, при котором от по­крытия отделяются более крупные зерна минерального материала. Выкрашиваются не только покрытия пере ходного типа, но и все усовершенствованные из-за поте­ри связи между зернами материалов. Из пористых цементобетонных покрытий материал выкрашивается в результате усиления процессов шелушения. Из асфальтобетонных покрытий выпадают зерна щебня, плохо сцепленные с битумом (зерна кремния). Причинами вык­рашивания покрытий служит также низкое качество смесей из-за перевозки их в самосвалах (остатки песка попадают в покрытие), недоукатки покрытия в холод­ную и дождливую погоду и т. п. Приостановить этот про­цесс можно путем укладки защитного слоя.

Обламывание кромок - разрушение покры­тий в местах их сопряжения с обочинами, происходящее чаще всего в случаях переезда тяжелых грузовых авто­мобилей через кромки покрытий. На цементобетонных покрытиях, кроме того, кромки обламываются вдоль температурных швов при низком качестве бетона или когда нет связи между плитами. При движении автомо­биля через шов плита прогибается и, если нет хорошей связи между плитами, колесо ударяет о кромку следую­щей плиты. При строительстве дороги кромки покрытия нужно предохранять от обламывания, для чего на обо­чинах устраивают укрепительные (краевые) полосы. На тех дорогах, где таких полос нет, их необходимо делать при ремонтных работах.

Волны - это деформации, образующиеся на покры­тиях с излишней пластичностью. Верхний слой асфаль­тобетонных покрытий под действием касательных сил, особенно при торможении, сдвигается на уклонах и в местах остановок общественного транспорта. Волны, или складки, образуются преимущественно в жаркую солнечную погоду, когда покрытие нагревается до 60° и более. На чрезмерно пластичных грунтовых и гравийных покрытиях, обработанных органическими вяжущими, волны могут достигать таких размеров, что движение по дороге станет невозможным, из-за них автомобили пе­реходят на обочины. Образование волн можно приоста­новить путем россыпи мелкого остроугольного минераль­ного материала с последующей укаткой его тяжелыми катками на металлических вальцах. Разновидностью волн являются наплывы, при которых материал сдвига­ется в поперечном направлении. Например, в местах Ос­тановок общественного транспорта материал смещается на бордюры.

Гребенка - вид разрушения покрытий переход­ного типа, преимущественно гравийных, а иногда - по­крытий облегченных усовершенствованного типа. Гребен­ка имеет вид правильных, более или менее четко выра­женных поперечных выступов, чередующихся с углублениями. Для устранения этого недостатка необ­ходимо провести кирковку покрытия с последующим исправлением дорожного профиля автогрейдерами и укаткой.

Сдвиги - деформации покрытия, возникающие при действии касательных сил от колес автомобилей, особенно в местах их торможения. Сдвиги образуются главным образом при отсутствии надлежащей связи по­крытия с основанием или верхнего слоя покрытия с нижним. Сдвиги сопровождаются трещинами. В местах сдвига, особенно в трещинах, покрытие начинает разру­шаться.

Вмятины - углубления в пластичных покрытиях в виде отпечатков рисунка покрышек автомобилей или следа гусеничных машин, образующиеся в жаркую по­году.

Трещины , образующиеся на цементобетонных по­крытиях, служат обычно признаком недостаточной проч­ности и начала разрушения. Поперечные температур­ные трещины образуются при больших расстояниях между швами и в тех случаях, когда произошло сцеп­ление бетонных плит с основанием и они лишились возможности перемещаться при температурных изме­нениях.

Продольные трещины возникают при неоднородно уплотненном земляном полотне - когда края его, уп­лотненные меньше середины, начинают давать осадки. Косые трещины появляются над местными пустотами- осадками земляного полотна и при недостаточно проч­ных покрытиях.

Поперечные температурные трещины образуются на покрытиях, поверхность которых обработана органическими вяжущи­ми, при резком снижении температуры воздуха осенью и при больших перепадах температуры зимой. Они зако­номерно распределяются на определенных расстояниях друг от друга (6-10 м). Образуются они из-за недоста­точной сопротивляемости материала покрытия темпера­турным напряжениям.

Осевые трещины на асфальтобетонных покрытиях появляются вследствие плохого сопряжения асфальтобе­тонной смеси двух соседних полос, когда горячая смесь примыкает к ранее уложенной холодной полосе. Косые трещины являются развитием поперечных и продольных трещин при недостаточной прочности покрытия.

Сетка трещин возникает на дорожном покры­тии, как правило, при недостаточной прочности основа­ния. Особенно часто сетка трещин образуется в весен­ний период, когда переувлажненный грунт вызывает под нагрузкой большие прогибы основания. Более жесткий материал покрытия не выдерживает таких прогибов, в результате чего и появляются трещины. Ниже изображены все виды вышеперечисленных трещин.

Даже самое качественное дорожное покрытие рано или поздно приходит в негодность. Причин этому множество. Среди них в виде основных можно выделить следующие: атмосферные осадки, водонасыщение , большие перепады температур, высокие транспортные нагрузки и многие другие факторы. А что говорить, когда приготовление асфальтобетонной смеси было проведено с нарушениями или в технологии самого строительства автодороги были допущены ошибки. Естественно в этих случаях качество дорожного покрытия будет невысоким, что станет основной причиной различных деформаций и разрушений автодороги.

Основными видами деформации автодорог являются следующие.

1. Износ или истирание. Представляет собой уменьшение толщины всего дорожного покрытия из-за потери материала вследствие усиленной эксплуатации, а также различных природных факторов. Для снижения износа автодорог применяют новые технологии асфальта , используют различные пластификаторы, замедляющие старение битума , повышающие плотность битума и его устойчивость к истиранию.

2. Шелушение - отделение мелких частиц от верхних дорожных слоёв под действием водонасыщения с последующим замерзанием. При этом слои износа значительно увеличиваются и процесс становится неуправляемым. Кроме того, шелушение автодороги усиливается под действием хлоридов, которые входят в состав специальных смесей для борьбы с гололёдом. Для того чтобы прекратить шелушение проводится обработка поверхности автодороги битумом с подсыпкой минерального материала мелких фракций.

3. Выкрашивание - отделение от дорожного покрытия крупных фракций щебня, которые недостаточно сцеплены с битумом. Причинами это явления являются некачественные смеси, которые перевозятся самосвалами и имеют остатки песка, попадающие в смесь, плохое уплотнение асфальтобетонной смеси особенно в дождь или холод. Замедлить шелушение можно только путём укладки специального защищающего слоя.

4. Обламывание кромок - происходит в местах сопряжения дороги с обочинами. Этот вид деформации чаще всего появляется в местах выезда на обочину тяжёлых грузовиков. Для предотвращения обламывания кромок во время строительства дороги на обочине устраивается специальная укрепительная или, как её ещё называют, краевая полоса.

5. Волны и колеобразование - вид деформации автодороги, возникающий на покрытиях с высокой пластичностью. Причинами могут служить высокое сцепление при сдвиге особенно на уклонах, в местах остановок и стоянок общественного транспорта, при торможении. Часто скорость образования колеи или волн увеличивается в летнее время, когда температура дорожного покрытия достигает 60°С и выше. Повысить сдвигоустойчивость можно только во время строительства путём применения соответствующих асфальтобетонных смесей.

К видам деформации автодорог можно также отнести различные трещины, сдвиги, вмятины, выбоины, гребёнку.

Износ покрытий и его причины. На износ покрытий наибольшее влия­ние оказывает движущиеся автомо­били. Под нагрузкой шина деформи­руется, в зоне контакта с покрытием сжимается, а вне контакта расши­ряется (рис. 5.8).

рис. 5.8. Схема истирания покрытия шиной: А - зона сжатия; Б - зона растяжения

Путь точки на ши­не в плоскости контакта l 1 меньше, чем вне его l , точка перемещается с ускорением, большим по сравнению с движением до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость α в секторах практически одинаковая. Поэтому точка прохо­дит по покрытию путь определенной длины с проскальзыванием вместо одного качения. Под воздействием этих усиленных касательных напря­жений в плоскости следа истираются покрытие и шины. Наибольшие ка­сательные усилия и наибольший из­нос возникают при торможении автомобиля. Износ от грузовых автомобилей примерно в 2 раза больше в сравнении с легковыми. Чем больше прочность, тем меньше и равномернее износ покрытия по ширине.

На покрытиях из малопрочных материалов интенсивность износа значительно выше, чаще образуются колеи и выбоины.

Средний износ по всей площади покрытия (мм)

h ср = Kh н, (5.2)

где К - коэффициент неравномерности износа (в среднем К = 0,6 ÷ 0,7); h н – из­нос в полосе наката, мм.

Износ усовершенствованных покрытий измеряют в миллиметрах, а покрытий переходного типа также и по объему потери материала.

Особенности износа шероховатых покрытий. Их износ проявляется в уменьшении высоты и шлифовании неровностей макрошероховатости.

Уменьшение макрошероховатости покрытий под действием колес авто­мобилей происходит в два этапа. На первом этапе сразу после окончания строительства шероховатость пок­рытия уменьшается за счет погруже­ния щебня в нижележащий слой покрытия. Размер этого погружения за­висит от интенсивности и состава движения, крупности щебня и твер­дости покрытия, которую оценива­ют глубиной погружения иглы твер­домера; асфальтобетонные покры­тия могут быть очень твердые – 0-2 мм, твердые – 2-5 мм, нормальные – 5-8 мм, мягкие – 8-12 мм, очень мягкие – 12-18 мм. Цементобетонные покрытия обладают абсо­лютной твердостью.

По данным канд. техн. наук М. В. Немчинова общее уменьшение макрощероховатости может быть описано уравнением

R ср = ae – b м + c , (5.3)

где м – число прошедших автомоби­лей; а , b, с – коэффициенты, зависящие соответственно от размера щебня, твер­дости покрытия и состава транспорт­ного потока.

Определение износа покрытий рас­четом. Среднее значение уменьше­ния толщины покрытий в год вследствие износа можно определить по формуле проф. М. Б. Корсунского

h = a + bB (5.4)

h = a + bN/1000, (5.5)

где а - параметр, зависящий в основ­ном от погодоустойчивости покрытия и климатических условий; b – показатель, зависящий от качества (в основном прочности) материала покрытия, степе­ни его увлажнения, состава и скорости движения; В- грузонапряженность дви­жения, млн. т брутто в год; N -интен­сивность движения, авт./сут (N ≈ 0,001 В).

Износ покрытия за Т лет с учетом изменения состава и интенсивности потока в перспективе по геометри­ческой прогрессии

(5.6)

где N 1 -интенсивность движения в ис­ходном году, авт./сут; К = 1,05 ÷ 1,07 - коэффициент, учитывающий измене­ния состава потока; q 1 – показатель еже­годного роста интенсивности движения

В последние годы для повышения устойчивости движения автомоби­лей стали применять шины с шипа­ми и цепями. Асфальтобетонные покрытия при эксплуатации с цепя­ми и шипами изнашиваются в 2-3 раза быстрее. Даже на покрытиях из высокопрочного литого асфальтобе­тона на автомобильных магистра­лях ФРГ, где используют шины с шипами, через одну - две зимы обра­зуются колеи по полосам наката глубиной до 10 мм. Поэтому в усло­виях СССР использование шин с шипами и цепями противоскольже­ния на дорогах общего пользования должно быть строго ограничено.

В качестве критерия предельного состояния покрытия по износу мож­но принять размер допустимого из­носа Я и для покрытий: асфальтобетонных -10-20 мм; щебеночных (гравийных), обработанных органи­ческим вяжущим,-30-40 мм; щебе­ночных из прочного щебня - 40-50 мм; гравийных - 50-60 мм.

Измерение износа. Ежегодный из­нос цементо-, асфальтобетонных и других монолитных покрытий изме­ряют при помощи реперов, заклады­ваемых в толщу покрытия, и износомера . При этом способе измере­ния износа в покрытие предвари­тельно закладывают реперы-ста­канчики из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, от которой выполняют отсчет. Износ определя­ют также с помощью пластин (ма­рок) трапецеидальной формы из из­вестняка или мягкого металла, заде­лываемых в покрытие и истира­ющихся совместно с ним.

Для определения износа покрытий можно использовать различного ро­да электрические приборы для изме­рения толщины слоев в слоистых полупространствах. Например, в ФРГ используют электромагнитный прибор стратотест, основанный на отражении электромагнитных волн. Подобный прибор разработан также в Ленинградском филиале Союздорнии.

Похожая информация.