Nawierzchnie dróg charakteryzują się niskim stopniem zużycia. Rodzaje zużycia drogowego

Zużycie (ścieranie)- główny rodzaj zniszczenia nawierzchnia drogi, określa warunki i warunki świadczenia usług. Zużycie to zmniejszenie grubości powłoki na skutek utraty materiału podczas pracy pod wpływem kół samochodowych i czynników naturalnych.

Zużycie powłoki następuje pod wpływem sił stycznych działających w płaszczyźnie toru kół samochodowych i spowodowane pracą opon w celu pokonania sił tarcia. Naprężenia styczne w płaszczyźnie toru powodują ścieranie nawierzchni drogi i opon samochodowych na całej trasie. Naprężenia takie rosną na skutek zespołu czynników powodujących poślizg opony koła w płaszczyźnie toru w normalnych warunkach toczenia. Ponadto czynniki naturalne przyczyniają się do zwiększonego zużycia, ponieważ materiał powłokowy słabnie po nasyceniu wodą, a zimą z powodu jego zamarzania.

Zużycie powłoki następuje na całej szerokości jezdni, ale przede wszystkim na pasach tocznych, gdzie często koła samochodów poruszają się jednym torem. W badaniach tradycyjnie przyjmuje się, że stopień zużycia rozkłada się równomiernie na całej powierzchni powłoki. W tym przypadku średnia wartość zużycia h av mm wynosi h av = kh n. gdzie k jest współczynnikiem nierównomiernego zużycia, średnio 0,6-0,7 h„ jest pewnym zużyciem taśmy tocznej, mm;

W przypadku powłok zaawansowanych zużycie mierzy się w milimetrach, a w przypadku powłok przejściowych i najprostszych także w objętości ubytku materiału, m 3 /km.

Oprócz zużycia nawierzchnie dróg ulegają odkształceniom i zniszczeniom, co opisano poniżej i pokazano na rys. 25 i 26.

Peeling- odsłonięcie powierzchni powłoki, oddzielenie się cienkich warstw powierzchniowych i płatków materiału powłokowego, odkształconych pod wpływem wody i mrozu, a także kół samochodowych. Proces ten jest szczególnie intensywny w okres wiosenny z częstym nagrzewaniem górnych warstw powłoki przez światło słoneczne w ciągu dnia i zamarzaniem w nocy. Złuszczanie zachodzi tym intensywniej, im większa jest porowatość i mniejsza wytrzymałość materiału powłokowego. Proces obierania rozwija się również pod wpływem działania chlorków stosowanych w walce z lodem. Są szczególnie szkodliwe dla nawierzchni z betonu cementowego o dużej zawartości porów powierzchniowych. Chlorki pośrednio zwiększają złuszczanie powłok, zmniejszając mrozoodporność betonu. Wpływy te uwalniają utajone ciepło topnienia lodu na powłoce, powodując jego rozmrożenie, a następnie ponowne zamrożenie. Aby zatrzymać łuszczenie się, należy zmniejszyć porowatość górnej części powłoki, traktując ją latem bitumem z dodatkiem drobnego materiału mineralnego.

Odpryskiwanie- proces niszczenia powłoki następujący po złuszczaniu, podczas którego od powłoki oddzielają się większe ziarna materiału mineralnego. Nie tylko powłoki typu przejściowego wiórowego, ale także wszystkie zaawansowane ze względu na utratę połączenia pomiędzy ziarnami materiałów. Materiał z powłok z porowatego betonu cementowego kruszy się w wyniku wzmożonych procesów łuszczenia. Z nawierzchni asfaltobetonowych wypadają pokruszone ziarna kamienia, słabo związane z bitumem (ziarna krzemu). Przyczyną odpryskiwania powłok jest także niska jakość mieszanek na skutek transportu wywrotkami (resztki piasku dostają się do powłoki), podwalcanie powłoki podczas zimnej i deszczowej pogody itp. Proces ten można zatrzymać poprzez ułożenie warstwa ochronna.

Łamanie krawędzi- niszczenie powłok w miejscach ich styku z poboczami dróg, co najczęściej ma miejsce w przypadku najeżdżania ciężkich samochodów ciężarowych po krawędziach powłok. Na nawierzchniach z betonu cementowego dodatkowo odłamują się krawędzie wzdłuż dylatacji, gdy jakość betonu jest niska lub gdy nie ma połączenia pomiędzy płytami. Kiedy samochód przejeżdża przez szew, płyta ugina się, a w przypadku braku dobrego połączenia pomiędzy płytami, koło uderza w krawędź następnej płyty. Podczas budowy drogi należy zabezpieczyć krawędzie nawierzchni przed zerwaniem, w tym celu na poboczach dróg montuje się listwy wzmacniające (krawędźowe). Na drogach, na których nie ma takich pasów, należy je wykonać podczas prac naprawczych.

Fale- Są to deformacje powstające na powłokach o nadmiernej plastyczności. Wierzchnia warstwa nawierzchni asfaltobetonowych pod wpływem sił stycznych, szczególnie podczas hamowania, przesuwa się na pochyłościach oraz w miejscach postojów komunikacji miejskiej. Fale lub fałdy tworzą się głównie podczas gorącej, słonecznej pogody, kiedy powłoka nagrzewa się do 60° lub więcej. Na zbyt elastycznych nawierzchniach gruntowych i żwirowych traktowanych spoiwami organicznymi fale mogą osiągać takie rozmiary, że jazda po drodze staje się niemożliwa, powodując zjeżdżanie pojazdów na pobocze. Powstawanie fal można zatrzymać, rozsypując drobny materiał mineralny o ostrym kącie, a następnie walcując go ciężkimi wałkami po metalowych wałkach. Rodzajem fali jest zwiotczenie, podczas którego materiał porusza się w kierunku poprzecznym. Przykładowo w miejscach przystanków komunikacji miejskiej materiał zrzucany jest na krawężniki.

Grzebień- rodzaj zniszczenia powłok typu przejściowego, głównie żwirowego, a czasami lekkich powłok typu zaawansowanego. Grzebień ma wygląd regularnych, mniej lub bardziej wyraźnych poprzecznych wypukłości, na przemian z zagłębieniami. Aby wyeliminować tę wadę, konieczne jest wytrawienie powłoki, a następnie korekta profilu drogi za pomocą równiarek samojezdnych i walcowania.

Zmiany- odkształcenia powłoki powstałe pod wpływem sił stycznych od kół samochodów, szczególnie w miejscach ich hamowania. Przesunięcia powstają głównie przy braku odpowiedniego połączenia powłoki z podłożem lub górnej warstwy powłoki z dolną. Przesunięciom towarzyszą pęknięcia. W miejscach ścinania, szczególnie w pęknięciach, powłoka zaczyna się zapadać.

Wgniecenia- wgłębienia w powłokach z tworzyw sztucznych w postaci odcisków wzoru opon samochodowych lub śladów pojazdów gąsienicowych, powstające podczas upałów.

Pęknięcia powstałe na nawierzchniach z betonu cementowego, zwykle są oznaką niewystarczającej wytrzymałości i początku zniszczenia. Poprzeczne pęknięcia temperaturowe powstają przy dużych odległościach pomiędzy szwami oraz w przypadkach, gdy płyty betonowe przylgnęły do ​​podłoża i utraciły zdolność przemieszczania się pod wpływem zmian temperatury.

Pęknięcia podłużne wystąpić, gdy podłoże nie jest równomiernie zagęszczone – gdy jego krawędzie, zagęszczone mniej niż środek, zaczynają wytwarzać opady. Nad lokalnymi pustkami - osadami podłoża i niewystarczająco mocnymi powłokami pojawiają się ukośne pęknięcia.

Temperatura poprzeczna na powłokach, których powierzchnia jest traktowana spoiwami organicznymi, powstają pęknięcia, przy gwałtownym spadku temperatury powietrza jesienią i dużych zmianach temperatury w zimie. Są regularnie rozmieszczone w określonych odległościach od siebie (6-10 m). Powstają na skutek niewystarczającej odporności materiału powłokowego na naprężenia temperaturowe.

Pęknięcia osiowe na nawierzchniach asfaltobetonowych pojawiają się na skutek złego sprzężenia mieszanki asfaltobetonowej dwóch sąsiednich pasów, gdy gorąca mieszanka przylega do wcześniej ułożonego zimnego pasa. Pęknięcia skośne to rozwój pęknięć poprzecznych i podłużnych o niewystarczającej wytrzymałości powłoki.

Sieć pęknięć występuje na nawierzchni drogi, zwykle gdy wytrzymałość podłoża jest niewystarczająca. Szczególnie często sieć pęknięć tworzy się na wiosnę, gdy podmokła gleba powoduje duże ugięcie podstawy pod obciążeniem. Bardziej sztywny materiał powłokowy nie jest w stanie wytrzymać takich ugięć, w wyniku czego pojawiają się pęknięcia. Poniżej przedstawiono wszystkie rodzaje pęknięć wymienione powyżej.

ODM 218.3.082-2016

DOKUMENT METODOLOGICZNY PRZEMYSŁU DROGOWEGO

Przedmowa

1 OPRACOWANE przez federalną państwową instytucję edukacyjną budżetową szkolnictwa wyższego „Moskiewski Stan Samochodowy i Autostradowy Uniwersytet Techniczny(MADI)”.

Zespół autorów: Dr Tech. Nauki V.V.Ushakov, Ph.D. technologia Nauki M.G. Goryachev, Ph.D. technologia Nauki S.V. Ługow, inżynier A. Kudryavtsev.

2 WPROWADZONE przez Departament Badań Naukowo-Technicznych i Wsparcia Informacyjnego Rosavtodor

3 PRZYJĘTE zarządzeniem Federalnej Agencji Drogowej z dnia 02.03.2017 N 142-r

5 WPROWADZONE PO RAZ PIERWSZY

1 obszar zastosowania

1 obszar zastosowania

Zalecenia te są przeznaczone do prowadzenia prac związanych z projektowaniem, budową, przebudową, remontami kapitalnymi, naprawami i konserwacją obiektów autostrady znaczenie federalne.

Zalecenia metodologiczne mają na celu ustalenie częstotliwości prac przy montażu warstw eksploatacyjnych i ochronnych instalowanych podczas budowy, przebudowy, remontów głównych, napraw i utrzymania autostrad.

2. Odniesienia normatywne

1. GOST 33220-2015. Drogi powszechne zastosowanie. Wymagania dotyczące stanu eksploatacyjnego.

2. GOST 9128-2009. Mieszanki asfaltobetonów drogowych, lotniskowych i asfaltobetonów. Warunki techniczne.

3. GOST 31015-2002. Mieszanki betonu asfaltowego i betonu asfaltowego z kruszywa kamiennego. Warunki techniczne.

4. GOST 33133-2014. Drogi publiczne. Lepkie bitumy drogowe naftowe. Wymagania techniczne.

5. GOST R 52128-2003. Emulsje asfaltowe drogowe. Warunki techniczne.

6. GOST 33078-2014. Drogi publiczne. Metody pomiaru przyczepności koła samochodowego do nawierzchni.

3. Skróty

W niniejszych zaleceniach stosowane są następujące skróty:

BMO: Otwarte mieszanki asfaltowo-mineralne.

LEMY: Odlewane mieszanki emulsyjno-mineralne.

SKLEP: Szorstka obróbka powierzchni.

SM: Kruszony beton asfaltowo-kamienny.

SMAS: Mieszanka pokruszonego kamienia i asfaltu.

4. Terminy i definicje

4.1. Autostrada- obiekt infrastruktury transportowej przeznaczony do ruchu pojazdów i obejmujący działki znajdujące się w granicach pasa drogowego autostrady oraz znajdujące się na nich lub pod nimi elementy konstrukcyjne (podtorze, nawierzchnia drogi i tym podobne elementy) oraz obiekty drogowe stanowiące jej technologię część, - drogowe konstrukcje zabezpieczające, sztuczne konstrukcje drogowe, obiekty produkcyjne, elementy budownictwa drogowego.

4.2. Beton asfaltowy- zagęszczona mieszanka asfaltobetonowa.

4.3. Mieszanka asfaltobetonowa- racjonalnie dobrana mieszanka materiałów mineralnych [kruszywo (żwir) i piasek z dodatkiem proszku mineralnego lub bez] z bitumem, pobierana w określonych proporcjach i mieszana w stanie podgrzanym.

4.4. Otwarte mieszanki asfaltowo-mineralne (BMO)- mieszanki o dużej zawartości kruszonego kamienia (55-85%), zapewniające szkieletową strukturę warstwy i powierzchnię o wysokich parametrach chropowatości.

4.5. Górna warstwa powłoki - element konstrukcyjny górna część nawierzchni drogowej, bezpośrednio odbierająca siły od kół pojazdów i bezpośrednio narażona na działanie czynników atmosferycznych. Na powierzchnię powłoki można nakładać warstwy ochronne, które przedłużają jej żywotność oraz przywracają właściwości transportowe i użytkowe.

4.6. Warstwa wyrównująca- warstwę nakładaną na podłoże lub istniejącą powłokę, także po wyfrezowaniu, w celu doprowadzenia ich do wymagań równości, zapewniających parametry technologiczne i użytkowe nowo ułożonych warstw wierzchnich.

4.7. Odzież podróżna- element konstrukcyjny autostrady przejmujący obciążenie od pojazdów i przenoszący je na podłoże.

4.8. Warstwa ochronna- warstwę o grubości nie większej niż 4 cm, mającą na celu zabezpieczenie leżącej pod spodem warstwy nawierzchni asfaltobetonowej przed bezpośrednim uderzeniem kół transport drogowy oraz zespół czynników pogodowych i klimatycznych. Warstwa ochronna nie jest brana pod uwagę przy obliczaniu warstw konstrukcyjnych nawierzchni drogowych i podlega okresowej renowacji w trakcie eksploatacji.

4.9. Warstwa ochronna wykorzystująca technologię konstruowania cienkich, odpornych na zużycie warstw gorących mieszanek bitumiczno-mineralnych- warstwę o grubości 1,5-3,0 cm o podwyższonych właściwościach ciernych i hydroizolacyjnych z gorącej mieszanki bitumiczno-mineralnej nałożonej na wcześniej nałożoną membranę z kationowej emulsji bitumiczno-lateksowej.

4.11. Mieszanka emulsyjno-mineralna odlewana (LEMS)- mieszanina o konsystencji lanej, składająca się z emulsji bitumicznej, masy kamiennej, wypełniacza mineralnego, wody i specjalnych dodatków, dobranych w określonych proporcjach, wymieszanych przy użyciu specjalistycznego sprzętu.

4.12. Warstwa wierzchnia- wierzchnia warstwa zamykająca nawierzchni drogowej, która bezpośrednio pochłania uderzenia kół pojazdów oraz czynniki atmosferyczne i klimatyczne. Podlega okresowej renowacji w trakcie eksploatacji.

W przypadku braku warstwy ochronnej wierzchnia warstwa powłoki pełni rolę warstwy ścieralnej. W takim przypadku warstwę ścieralną uwzględnia się przy obliczaniu warstw konstrukcyjnych nawierzchni drogowych, a jej grubość należy zmniejszyć o wielkość maksymalnej dopuszczalnej nierówności poprzecznej, zgodnie z wymogami obowiązujących dokumentów regulacyjnych i przepisów technicznych.

4.13. Zgrubna obróbka powierzchni (RST)- technologia wykonania warstwy ochronnej poprzez wylanie na powierzchnię powłoki organicznych materiałów wiążących i rozprowadzenie trwałych materiałów kamiennych poprzez zagęszczenie.

4.14. Kruszony kamień lany asfaltobeton (SMA)- zagęszczona mieszanka pokruszonego kamienia i asfaltu.

4.15. Mieszanka kruszywo-kamienno-asfaltowo-betonowa (SCMAS)- racjonalnie dobrana mieszanka materiałów mineralnych (tłuczeń, piasek z przesiewów kruszenia i mączka mineralna), bitumu drogowego (z polimerem lub bez innych dodatków lub bez) oraz dodatku stabilizującego, pobrana w określonych proporcjach i wymieszana w stanie podgrzanym.

5. Postanowienia ogólne

5.2. Jako warstwę ochronną można stosować cienkie, odporne na zużycie powłoki wykonane z gorących mieszanek bitumowo-mineralnych, lanych mieszanek emulsyjno-mineralnych, otwartych mieszanek bitumiczno-mineralnych (BMO) i szorstkiej obróbki powierzchni (RST).

5.3 Szorstka obróbka powierzchni (RST) obejmuje:

- jednorazowa obróbka powierzchniowa polegająca na oddzielnym lub jednoczesnym nałożeniu spoiwa organicznego i materiału mineralnego;

- podwójna obróbka powierzchni.

5.4 Decyzję o montażu warstwy ochronnej należy podjąć na podstawie studium wykonalności, niezależnie od etapu cyklu życia drogi.

5.5 Warstwa ścieralna powinna zostać odtworzona w trakcie eksploatacji autostrady poprzez wymianę na nową warstwę o tej samej grubości, wykonaną z materiałów nie gorszych właściwościami fizyko-mechanicznymi od materiału warstwy odnawianej.

5.6. Cel pracy przy montażu warstw eksploatacyjnych i warstwy ochronne na eksploatowanych odcinkach autostrad musi być poprzedzone sprawdzeniem stanu istniejącej nawierzchni drogowej.

5.7. Na podstawie wyników ankiety zaleca się przygotowawcze (wstępne) prace drogowe. Przygotowawcze prace drogowe mogą obejmować:

Eliminacja drobnych defektów przy niskiej częstotliwości powtarzania (dziury, pęknięcia, fale, zwisy, wgniecenia itp.). Według ODN 218.0.006-2002 „Zasady diagnostyki i oceny stanu dróg” średnia ważona ocena takiego pokrycia wynosi co najmniej 3,5. W takim przypadku dopuszczalne rozmiary wad nie powinny przekraczać rozmiarów określonych w GOST 33220-2015.

Montaż warstwy wyrównującej z mieszanki asfaltobetonowej. Jest przepisywany w przypadku zmniejszenia równości wzdłużnej powłoki do maksymalnych dopuszczalnych wartości, zgodnie z wymaganiami GOST 33220-2015 i.

Eliminacja kolein. Przydzielony zgodnie z „Zaleceniami dotyczącymi identyfikacji i eliminacji kolein na niesztywnych nawierzchniach drogowych”. Kryterium przydziału takich prac jest zmniejszenie równości poprzecznej powłoki do maksymalnie dopuszczalnych wartości.

Wyfrezowanie powierzchni, a następnie ułożenie warstw asfaltobetonowych. Frezowanie na grubość warstwy powłokowej można wykonać przy układaniu warstwy ścieralnej z betonu asfaltowego. Środek ten należy stosować w przypadku zmniejszenia równości wzdłużnej i/lub poprzecznej nawierzchni do wartości maksymalnie dopuszczalnych, ale przy konieczności zachowania wzniesień projektowych lub przy niezadowalającym stanie samej nawierzchni (średnia ważona ocena poniżej 3.5) - patrz tabela 1.

5.8. Częstotliwość prac przy montażu warstw użytkowych i ochronnych ustalana jest na podstawie rzeczywistego średniorocznego dobowego natężenia ruchu w jednostkach fizycznych, ustalonego na podstawie danych punkty automatyczne biorąc pod uwagę natężenie ruchu. W przypadku ich braku rejestrację ruchu należy prowadzić raz w miesiącu, raz w dni powszednie i w weekendy (święta), przez 2 godziny ciągłej obserwacji w przedziale od 10.00 do 18.00. Wynik 2-godzinnego pomiaru przelicza się na natężenie dobowe korzystając ze wzoru:

Gdzie jest dzienne natężenie ruchu, pojazdów;

- natężenie ruchu przy pomiarze 2-godzinnym, auto.

Średnie miesięczne dzienne natężenie ruchu wyznacza się ze wzoru:

Gdzie jest średnie miesięczne dzienne natężenie ruchu, pojazdów;

oraz - dobowe natężenie ruchu odpowiednio w dni powszednie i weekendy (święta), autor;

oraz - odpowiednio liczbę dni powszednich i weekendów (świąt) w danym miesiącu rozliczeniowym.

Średnie roczne dzienne natężenie ruchu wyznacza się ze wzoru:

Gdzie jest średnie roczne dzienne natężenie ruchu, pojazdów;

- suma średniomiesięcznego dziennego natężenia ruchu za rok sprawozdawczy, auto.

Dopuszcza się ustalenie średniorocznego dobowego natężenia ruchu za niepełny rok sprawozdawczy, nie mniej jednak niż na podstawie wyników rozliczeń za dziewięć miesięcy.

5.9. Wyznaczanie natężenia ruchu na najbardziej ruchliwym pasie odbywa się na podstawie danych z systematycznej rejestracji ruchu pojazdów albo na poszczególnych pasach ruchu, albo za pomocą wzoru uwzględniającego liczbę pasów ruchu:

Gdzie jest średnie roczne dzienne natężenie ruchu na najbardziej ruchliwym pasie, pojazdów;

- współczynnik pasma (tabela 1).


Tabela 1 – Wartości współczynników przepustowości

Liczba pasów
Współczynnik przepustowości

5.10. Na podstawie danych o rzeczywistym średniorocznym dobowym natężeniu ruchu na najbardziej ruchliwym pasie ruchu prowadzony jest monitoring w celu zapewnienia zgodności rzeczywistego okresu użytkowania warstwy użytkowej lub warstwy ochronnej z wymogami regulacyjnymi. W przypadku niezgodności identyfikowane są przyczyny niezgodności w celu podjęcia działań mających na celu dotrzymanie wymagań regulacyjnych dotyczących okresów remontowych.

6. Częstotliwość prac przy montażu warstw użytkowych i ochronnych nawierzchni drogowej

6.1. Mieszanki asfaltobetonowe muszą spełniać wymagania GOST 9128-2009.

6.4. Częstotliwość prac przy montażu warstw użytkowych i ochronnych podano w tabelach 2...12.

6,5. Zaleca się prowadzenie prac przy montażu chropowatej nawierzchni na drogach kategorii III-V, gdy natężenie ruchu na najbardziej ruchliwym pasie nie przekracza 5000 pojazdów/dobę.

Częstotliwość pracy pokazano w tabeli 2.


Tabela 2 - Częstotliwość prac przy instalacji szorstkiej obróbki powierzchni

Rzeczywiste natężenie ruchu na najbardziej ruchliwym pasie, poj./dzień	Częstotliwość pracy dla drogowych stref klimatycznych, lata
					środki NIE zostaną pobrane z Twojego konta i nie otrzymamy potwierdzenia płatności. W takim przypadku możesz powtórzyć zakup dokumentu za pomocą przycisku po prawej stronie. Wystąpił błąd Płatność nie została zrealizowana z powodu błędu technicznego, środki z Twojego konta nie zostały spisane. Spróbuj poczekać kilka minut i powtórzyć płatność ponownie.

Żywotność asfaltu może się różnić w zależności od jego składu, charakteru jego ułożenia, miejsca jego ułożenia i zastosowanych technologii. Każda warstwa asfaltu ma swoją żywotność. Na przykład pokrycie gliniane może wytrzymać do 10 lat bez interwencji. Natomiast górne warstwy asfaltu bez naprawy powinny wytrzymać około 3-5 lat. Droga nie jest jednak obiektem naturalnym, lecz bardzo złożonym obiektem inżynierskim, dlatego wymaga stałego monitorowania, diagnostyki i okresowych napraw. Zużycie nawierzchni jest zjawiskiem naturalnym. Wpływają na to różne czynniki, które zazwyczaj dzieli się na wewnętrzne i zewnętrzne. Za wewnętrzne uważa się:

• Błędy przy projektowaniu dróg. Często błędy w obliczeniach i pomiarach geodezyjnych prowadzą do pęknięć, pęknięć, dziur i przedwczesnego zużycia. Błędy takie z reguły są bardzo trudne do skorygowania, a ich wyeliminowanie wymaga najczęściej kosztownych środków generalny remont.
• Stosowanie tanich i niskiej jakości materiałów. Często słyszy się o pozbawionych skrupułów wykonawcach korzystających z materiałów, które nie były uzgodnione w umowie. Tymczasem o zastosowaniu każdego rodzaju materiału w budownictwie drogowym decyduje przeznaczenie trasy, jej przepustowość oraz warunki klimatyczne, w jakich będzie ona pracować. Dlatego użycie materiałów niskiej jakości prowadzi do bardzo szybkiego zużycia nawierzchni. Czasami w ciągu 1-2 lat użytkowania droga przechodzi przez wszystkie etapy zużycia i dochodzi do zużycia krytycznego, wymagającego całkowitego remontu.

• Niewłaściwe układanie dróg i nieprzestrzeganie przepisów SNIP i GOST. Nieprawidłowe ułożenie dróg to kolejna sytuacja, o której często słyszymy. Na przykład, co stało się już anegdotą, układanie gorącego asfaltu w deszczu. Lub dostarczenie gorącego asfaltu na miejsce układania poniżej wymaganej temperatury, co należy uznać za wadę. Nieprzestrzeganie technologii określonych w GOST i SNIP podczas układania jezdni może następnie spowodować przedwczesne zużycie drogi - przedwczesne powstawanie pęknięć, dziur, wiórów, deformację podtorza i górnych warstw drogi. Z reguły takie wady są korygowane poprzez „łatanie” pęknięć i przeprowadzanie napraw łatających. Ale nie zawsze mogą poprawić sytuację, a czasami mogą ją tylko pogorszyć. Zaleca się naprawę dziur w drogach, aby wyeliminować problem na oddzielnym odcinku drogi. Jeżeli powierzchnia jest zbyt duża lub źródło wady zlokalizowane jest w głębokich warstwach, naprawa dziur nie poprawi sytuacji.

Droga to złożony obiekt inżynieryjny, w którym każdy błąd z pewnością będzie miał wpływ na przyszły stan trasy.

Do czynników zewnętrznych powodujących zużycie nawierzchni zalicza się:

• Warunki klimatyczne i pogoda. Im bardziej kontrastowy i zmienny klimat, tym gorsza będzie droga. Prawie cała europejska część Rosji ma trzy kontrastujące pory roku - podobną wiosnę i jesień, obfitującą w deszcze i powodzie, mroźną zimę i gorące lato. Takie warunki drogowe mogą być trudniejsze niż np. regiony południowe oraz kraje, w których głównym problemem dla dróg jest upał. To samo dla regiony północne— głównym zadaniem jest mrozoodporność jezdni. Na obszarach o dużych opadach deszczu i zmianach temperatur wymagania dotyczące asfaltu są wyższe. Mieszanki asfaltowe muszą być w stanie pracować w szerokim zakresie Zakres temperatury. Osiąga się to dzięki specjalnym kompozycjom spoiw polimerowo-bitumicznych.

• Zbyt duże natężenie ruchu. Natężenie ruchu jest jednym z głównych czynników wpływających na zużycie nawierzchni. Obliczenia wpływu pojazdów dokonywane są na podstawie następujących wskaźników – marki samochodów (lekkie, średnie, ciężkie), ładowności, masy całkowitej, pojemności osób, natężenia ruchu w obu kierunkach (liczba samochodów na dobę). Uwzględnia się także stosunek transportu lokalnego do tranzytowego. Natężenie przepływu jest kategorią bardzo dynamiczną, wymagającą stałego monitorowania. Na intensywność przewozów mogą bowiem wpływać różne czynniki, które nie mają nic wspólnego z infrastrukturą drogową. Na przykład organizowanie zawodów sportowych w miejscowość może radykalnie zwiększyć liczbę pojazdów i obciążenie autostrady. Taki sam efekt może mieć budowa magazynów, centrów handlowych, centrów handlowych i innych obiektów infrastruktury miejskiej. Sama infrastruktura drogowa również może mieć wpływ. Naprawa jednej autostrady lub jej krytyczne zużycie może radykalnie zwiększyć natężenie ruchu na innej autostradzie.

Warto dodać, że podział na czynniki zewnętrzne i wewnętrzne jest bardzo warunkowy, gdyż przy projektowaniu drogi czynniki zewnętrzne muszą być obliczane z jak największą dokładnością.

Etapy zużycia drogowego

Jak stwierdzono powyżej, zużycie drogowe- sytuacja jest naturalna. Jeśli droga została zbudowana bez błędów projektowych, a jej ułożenie przeprowadzono w odpowiednich warunkach, wówczas zużycie będzie dość przewidywalne. Z grubsza można wyróżnić trzy etapy zużycia nawierzchni.

Na pierwszy etap wskazują drobne odpryski, pęknięcia i wgniecenia asfaltu. Powłoka staje się mniej szorstka. Zmiany takie, w zależności od rodzaju drogi, jej kategorii i natężenia ruchu, mogą nastąpić albo po 1-2 latach od ułożenia asfaltu, albo po 3-4 latach. Warto zaznaczyć, że pierwszym etapem zużycia jest normalny stan nawierzchni drogi. Na tym etapie droga może istnieć bardzo długo bez większych zmian.

Po przejściu do drugiego etapu zużycia nawierzchnia drogi charakteryzuje się zauważalnymi odkształceniami - dziury, pęknięcia i dziury stają się większe. Pojawiają się zauważalne wgniecenia i nierówności. Na tym etapie wymagana jest punktowa przebudowa drogi – łatanie, renowacja spękań, wzmocnienie.

Trzeci etap to poważne zużycie. Jeśli droga w ogóle zbliża się do trzeciego etapu, oznacza to przede wszystkim jej skrajnie zaniedbany stan. Jazda po takim asfalcie staje się niebezpieczna – mocne dziury, pęknięcia, głębokie dziury, zniszczenie pobocza. Tylko możliwe wyjście W tej sytuacji oznacza to poważny remont drogi.

Sposoby wzmocnienia wierzchniej warstwy asfaltu

Wzmocnienie nawierzchni drogi, a w szczególności wierzchniej warstwy drogi, jako najbardziej narażonej, jest ważnym działaniem wydłużającym żywotność nawierzchni drogowej i opóźniającym konieczność dokonywania napraw punktowych lub większych.

Klasycznym sposobem wzmocnienia asfaltu jest ułożenie nowej warstwy betonu asfaltowego na starej nawierzchni. Może być nie jedna warstwa, ale kilka. Metoda ta jest dość droga, zarówno pod względem finansowym, jak i pracochłonnym. Faktem jest, że, jak pokazuje praktyka, grubość nowej warstwy wzmacniającej powinna wynosić od 12 do 15 cm, aby skutecznie przeciwstawić się odkształceniom powodowanym przez warstwę leżącą poniżej. Jeśli warstwa wzmacniająca będzie mniejsza, nie będzie w stanie wytrzymać starej powłoki, a prace stracą wszelką wykonalność.

Dodatkowy środek ochronny jest montaż tzw. membran, które pełnią funkcję reflektorów pęknięć. Membrany te są mieszaninami na bazie gumy, bitumu i dodatków mineralnych. Popularną metodą jest mieszanie drobnego kruszywa kamiennego z dodatkiem bitumicznym. Warstwę układa się pomiędzy nową i starą powłoką. Istotą tej metody jest mocne przyleganie obu warstw.

Wzmocnienie wierzchniej warstwy geosiatką sprawdziło się. Materiałami na geosiatki są polietylen, poliester, polialkohol winylowy i tym podobne. syntetyczne włókna. Siatka chroni dolne warstwy nawierzchni drogi przed starzeniem i wydłuża ich żywotność. Zmniejsza także możliwość powstawania kolein i wgnieceń, co jest bardzo ważne na drogach o dużym natężeniu ruchu. Ponadto geosiatki w pewnym sensie upraszczają proces układania asfaltu, zmniejszając możliwość wystąpienia błędów technologicznych.

Doświadczenia krajów skandynawskich

Zużycie nawierzchni asfaltobetonowych z oponami kolcowanymi

Artykuł ten ma na celu ułatwienie i przyspieszenie adaptacji do Warunki rosyjskie zagraniczne, przede wszystkim skandynawskie doświadczenia w projektowaniu, budowie, utrzymaniu i eksploatacji autostrad – z uwzględnieniem zużycia nawierzchni drogowych przez opony z kolcami.

Problem kolein jest jednym z najbardziej palących, obok innych „chorób” drogowych, które występują w starszym wieku. Jest to szczególnie istotne dla projektantów, budowniczych, operatorów i właścicieli autostrad, które charakteryzują się dużym natężeniem ruchu i/lub są zlokalizowane w I i II strefie klimatyczno-drogowej oraz na obszarach wysokogórskich.

Uogólnienie wyników badań przeprowadzonych w obcych krajach o zimnym klimacie, a także badanie stanu eksploatacyjnego i technicznego nawierzchni drogowych w Petersburgu wykazało, że istotną przyczyną powstawania kolein na niesztywnej drodze chodniki są zużywane przez opony z kolcami. Opony z kolcami, używane w zimnych (i nie tylko) porach roku, działają podobnie do młyna drogowego, tylko z mniejszym skutkiem.

Roczne zużycie wierzchniej warstwy nawierzchni asfaltobetonowej na drogach o różnym natężeniu ruchu waha się w dość szerokim zakresie – od 5 do 10 mm i więcej.

Niestety działa na terenie Federacji Rosyjskiej dokumenty regulacyjne Zużycie nawierzchni drogowych opon z kolcami praktycznie nie jest brane pod uwagę; nie ma metod przewidywania tego zużycia, a także wymagań dotyczących odporności na zużycie nawierzchni drogowych różnych kategorii technicznych.

Jednocześnie ogromną ilość badań przeprowadzono w krajach skandynawskich (zwłaszcza w Finlandii i Szwecji), północnych stanach USA, Kanadzie i innych krajach. badania naukowe W związku z tym opracowano metody oceny stopnia zużycia i zaproponowano metody ograniczania powstawania kolein.

Trafność i statystyki

Według badań Unhola (1997) w Finlandii samochód osobowy z czterema oponami kolcowanymi przy prędkości 100 km/h na dystansie 100 km w latach 60. XX w. zużył 11 kg materiału powłokowego, w latach 90. zaledwie 2,5 kg . Badania Lampinena (1993) wykazały, że wprowadzanie kolein ogranicza ich występowanie efektywnego systemu zarządzanie stanem nawierzchni drogowej (Pavement Management System), a także poprzez regulację wymagań dla opon z kolcami, ograniczenie prędkości jazdy w okresie zimowym oraz stosowanie wysokiej jakości kruszywa kamiennego do asfaltobetonu.

Zużycie powłok w Szwecji wyniosło 100 g/pojazdokilometr w 1975 r., ale tylko 20 g/pojazdokilometr w 1995 r. (Jacobson, 1997). Badania Gustafsona (1997) wykazały, że w okresie zimowym 1988-1989. Nawierzchnie dróg w Szwecji „straciły” 450 000 ton materiału. Kosztowało to Szwedów około 35 milionów dolarów. Öberg (1997) podaje te same liczby, zauważając, że dodatkowe koszty eliminacji zużycia oznakowania drogowego i czyszczenia znaków drogowych przed zanieczyszczeniem spadły z 4-8 milionów dolarów do 2-4 milionów dolarów.

Jacobson i Hornwall w 1999 r. doszli do wniosku, że 60–90% kolein na ruchliwych drogach jest powodowanych przez opony z kolcami.

Testy na symulatorze DD przeprowadzone przez Szwedzki Instytut Transportu Drogowego (VTI) wykazały, że opony z lekkimi kolcami (1,0 g) powodują o połowę mniejsze zużycie opon z cięższymi kolcami stalowymi (1,8 g) ( Jacobson i Wågberg, 1998). Nawet przy zwiększonym stosowaniu opon z kolcami zużycie opon zostało znacznie zmniejszone (Jacobson i Hornwall, 1999). Szwedzki rząd podjął obecnie decyzję o obowiązkowym używaniu opon z kolcami na śliskich warunkach zimowych (Öberg, 2002).

Według badań Løberga (1997) opony z kolcami zużywają 300 000 ton materiału rocznie na 63 000 km utwardzonych dróg w Norwegii.

W ostatnich latach we wszystkich krajach skandynawskich można zaobserwować stałą tendencję w kierunku zmniejszania zużycia opon z kolcami. Czynniki mające na to wpływ omówiono bardziej szczegółowo poniżej.

Regulacje prawne dotyczące stosowania opon z kolcami w krajach skandynawskich

Opony z kolcami można używać zimą (z pewnymi ograniczeniami sezonowymi) w Danii, Finlandii, Norwegii i Szwecji. W Danii i Szwecji okresy dopuszczalnego użytkowania opon z kolcami są takie same (od 1 października do końca kwietnia). W Finlandii i Norwegii – od 1 listopada do pierwszego poniedziałku po Wielkanocy (z wyjątkiem Norwegii Północnej, gdzie okres ten jest nieco wydłużony). W Finlandii i Szwecji reguluje się liczbę kolców montowanych na jednej oponie, występ kolca i jego wagę. W Norwegii wymagania te są nieco złagodzone. W tabeli 1 przedstawiono zestawienie przepisów obowiązujących w krajach skandynawskich („Przepisy Ordyckie”, 2003)

Patka. 1.Podsumowanie skandynawskich przepisów dotyczących opon z kolcami

Kraj	Dozwolony sezon używania opon z kolcami	Ilość kolców w jednej oponie, szt.	Występ kolca	Siła/waga skoku
Dania	Od 1 października do 30 kwietnia	Bez limitu	Bez limitu	Bez limitu
Finlandia	Od 1 listopada do pierwszego poniedziałku po Wielkanocy	Ilość zależy od rozmiaru opony: opona 13” – max. 90 szt. opona 14 – 15”-max. 110 szt.	PC – 3,2 mmCV – 3,5 mm
Norwegia	Od 1 listopada do pierwszego poniedziałku po Wielkanocy. (W północnej Norwegii od 16 października do 30 kwietnia)	opona 14 – 15”-max. 110 szt. opona 16” lub większa – max. 150 szt.	PC – 3,2 mmCV – 3,7 mm	PC 120N/3,1g C/LT 180N/2,3g.
Szwecja	Od 1 października do 30 kwietnia	Ilość zależy od rozmiaru opony: opona 13” – max. 90 szt. opona 14 – 15”-max. 110 szt. opona 16” lub większa – max. 130 szt.	PC – 3,2 mmCV – 3,5 mm	PC 120N/3,1g C/LT 180N/2,3g.
Islandia	Od 1 listopada do 15 kwietnia

W Finlandii opony z kolcami stosuje się od lat 60. XX wieku, a zimą montuje się je w około 95% samochodów osobowych. Przeciwoblodzeniowe zabezpieczenie nawierzchni drogowych w Finlandii przeprowadza się za pomocą soli drogowej. Łączne użycie soli i opon z kolcami powoduje szereg negatywne konsekwencje dla otaczającej przyrody. Na początku lat 90. rząd fiński przeprowadził szereg: prace eksperymentalne określenie możliwości względnego zmniejszenia liczby samochodów wyposażonych w opony z kolcami i zmniejszenia zużycia soli (lub obu środków w różne kombinacje). Badania wykazały, że biorąc pod uwagę koszty społeczno-ekonomiczne związane ze zwiększonym ryzykiem wypadków drogowych, optymalne jest stosowanie opon z kolcami i spożycie soli na obecnym poziomie.

Jeśli w Finlandii opony z kolcami są używane masowo, w Norwegii w ostatnich latach próbowano ograniczyć to użycie, zwłaszcza w miastach, gdzie drogi są odśnieżone niemal przez całą zimę. Ustalono, że opony z kolcami powodują aż do 17% zanieczyszczeń pyłowych w miastach (Krokeborg, 1998). W Oslo w 1999 roku, w celu ograniczenia stosowania opon z kolcami o 20%, wydano dekret nakładający na nie podatek w wysokości 160 dolarów. Władze norweskie aktywnie promują stosowanie opon zimowych bez kolców i łańcuchów śniegowych (Fridstrom, „Winter Tyres and Chains”, 1998).

Niektórzy badacze donoszą o nieudanej próbie ograniczenia stosowania opon z kolcami w Szwecji („Studded Tyres”, 2001). Zaproponowane ograniczenia nie przyniosły rezultatów, a w ostatnich latach nieznacznie wzrosło wykorzystanie opon z kolcami.

Alternatywy dla opon z kolcami

Główną alternatywą dla kolców są tradycyjne metody zimowego utrzymania dróg. Należą do nich: rozsypywanie piasku na oblodzonej powierzchni (metoda tarcia), leczenie zapobiegawcze powłok do czasu wytworzenia się warstwy lodu lub stopienia warstwy lodu lub śniegu i lodu, jeśli już powstała, solą drogową ( metody chemiczne). Wszystko to negatywnie wpływa środowisko i zdrowie ludzi.

Zagraniczne i krajowe doświadczenia w eksploatacji dróg zimą pokazują, że wprowadzenie zakazu stosowania opon z kolcami, nawet przy zastosowaniu tradycyjnych metod zimowego utrzymania dróg, prowadzi do wzrostu liczby wypadków.

Metoda tarcia to główna alternatywa dla opon z kolcami. Jednakże zwiększone zużycie piasku prowadzi do zwiększonego zapylenia dróg. Badanie chorób układu oddechowego wywołanych pyłem drogowym wykazało, że zwiększenie zużycia piasku nie zapewnia korzyści w porównaniu ze stosowaniem opon z kolcami. Ponadto należy wziąć pod uwagę koszty dystrybucji i usuwania piasku.

Władze fińskie poczyniły pewne postępy w ograniczaniu całkowitej ilości pyłu wytwarzanego przez piasek cierny. W tym celu postawiono wymagania co do jakości materiałów piaskowych oraz zastosowano technologię rozprowadzania piasku na mokro (Valtonen, 2002). Ustalono, że szkodliwość pyłu można ograniczyć stosując piasek wykonany z ciemnego materiału kamiennego o obniżonej zawartości kwarcu, który mniej kruszy się na drodze.

Dalsze badania Tervahuttu (2004) wykazały, że piasek cierny nałożony na jezdnię usuwa znaczną ilość materiału z nawierzchni asfaltobetonowej, powodując zużycie nawierzchni drogi (efekt papieru ściernego), a zużycie to może być bardzo duże. Problem ten jest obecnie badany w Finlandii.

Odnośnie aplikacji sól drogowa lub jej połączenie z piaskiem(mieszanina piasku i soli), wówczas w Finlandii jako środek odladzający zwykle stosuje się chlorek sodu (NaCl). Władze fińskie ustaliły, że na drogach o dużym natężeniu ruchu zmniejszenie spożycia soli zwiększa liczbę wypadków o 5–20%. Na drogach o małym natężeniu ruchu zamiast soli stosuje się piasek.

Stosowanie soli stwarza szereg problemów środowiskowych: zanieczyszczenie źródeł woda pitna, toksyczny wpływ na florę i faunę itp. Ponadto sól powoduje korozję samochodów, stali i konstrukcje betonowe. Jedno z badań wykazało, że szkody spowodowane użyciem soli są 15 razy wyższe niż koszt jej nabycia i dystrybucji

Badania zużycia nawierzchni

Finlandia

W latach 1982 – 1988 Lampinen zbadał dane dotyczące temperatury i opadów oraz zmierzył głębokość kolein na 8 000–10 000 km fińskich dróg. Badając czynniki wpływające na powstawanie kolein, określił ich względne znaczenie. Stwierdzono również, że główna objętość koleiny (70-80%) powstaje w wyniku zużycia opon kolcowanych. Odkształcenia plastyczne materiałów nawierzchni drogowej podczas ruchu pojazdów ciężkich tworzą 10-20% objętości toru. Zwykle jeden ciężki pojazd tworzy ten sam tor, co 3 do 5 samochodów osobowych z oponami z kolcami. W Finlandii od grudnia do lutego 85–90% samochodów osobowych i mniej niż 50% pojazdów ciężkich jest wyposażonych w opony z kolcami. Na podstawie tych danych Lampinen doszedł do wniosku, że możliwe jest częściowe ograniczenie powstawania kolein poprzez uregulowanie wymagań dotyczących opon z kolcami i ograniczenie sezonu ich dozwolonego użytkowania.

W okresie od 1982 do 1988 r Liczba kolein na fińskich drogach stale się zmniejsza. I tak w 1982 r. średnia głębokość kolein wynosiła 9,5 mm, a w 1988 r. już tylko 5,9 mm. Spadek wynika ze zwiększenia objętości ułożenia wierzchniej warstwy nawierzchni, a także wprowadzenia efektywnego systemu zarządzania nawierzchnią (PMS). Zgodnie z wymogami PMS odcinki dróg z najgłębszymi koleinami należy terminowo pokryć nową wierzchnią warstwą nawierzchni. Wyniki pomiarów wykazały, że średnioroczny przyrost kolein (zwiększenie pola przekroju poprzecznego) wyniósł około 487 mm 2 na 1000 pojazdów SSID. Średni roczny wzrost głębokości kolein wyniósł około 0,36 mm na 1000 pojazdów SSID. Jeden samochód osobowy zużywa około 24 g materiału powłokowego na 1 km, a zużycie jednej kolczyka wynosi 100 mikrogramów. Roczne koszty szacuje się na 35 milionów dolarów.

Stwierdzono, że na powstawanie kolein duży wpływ ma rodzaj stadniny (Lampinen, 1993). Zużycie powstaje na skutek uderzenia czopa i skrobania materiału w momencie kontaktu czopa z powłoką (co przypomina pracę młyna drogowego). Energia uderzenia zależy od masy grotu i prędkości pionowej. Prędkość pionowa wynosi 10–15% prędkości pojazdu i zależy od rodzaju opony oraz wielkości występu kolca ponad powierzchnię bieżnika. Siła uderzenia zależy od wielkości występu kołka i jego konstrukcji. Na działanie ścierne wpływa także prędkość i styl jazdy samochodu, tj. ruch po linii prostej lub po łuku, przyspieszanie i hamowanie.

Dalsze badania Lampinena mają na celu udoskonalenie rozmiaru występu i określenie siły kolca. Z rysunku 1.1. Można zauważyć, że im lżejszy kołek, tym mniejsze zużycie. Stwierdzono, że duży wpływ na zużycie ma rodzaj kruszywa kamiennego (kamień kruszony). Wpływ prędkości jazdy na zużycie pokazano na rys. 1.2. Rozmiar występu czopu i siła jego uderzenia mają mniejszy wpływ na zużycie niż rodzaj kruszywa kamiennego, masa czopa i prędkość pojazdu (Sistonen i Alkio, 1986).

Unhola kontynuowała badania Sistonena i Alkio, stosując podobną metodologię badań (metoda „przejechania”). Potwierdził, że o zużyciu powłoki decyduje przede wszystkim ciężar czopu oraz rodzaj kruszywa kamiennego. Potwierdzono również, że wielkość występu i siła szpilki nie mają zauważalnego wpływu na zużycie. Badania przeprowadzono przy prędkości samochodu 100 km/h.

Lampinen zauważył, że odporność powłoki na zużycie wzrasta znacząco wraz ze wzrostem wielkości frakcji gruboziarnistego kamienia i udziału procentowego frakcji większej niż 8 mm. Powierzchnia właściwa wypełniacza mineralnego powinna być jak najmniejsza.

Ryż. 1.1.Wpływ masy kołka na zużycie powłoki przy prędkości pojazdu 100 km/h,SistonenIAlkio, 1986

Ryż. 1.2.Wpływ prędkości i ciężaru jazdy na zużycie powłokicierń2,3 roku

SistonenIAlkio, 1986

Po podsumowaniu danych pochodzących z obserwacji dokonanych podczas badań fińskich dróg w latach 1982–1988 Lampinen zbadał wpływ warunki pogodowe do rujnowania. Proces koleinowania przyspiesza (w porównaniu do suchej powierzchni), gdy wzrasta wilgotność powłoki, a temperatura spada poniżej 0 C 0. Wilgotność powierzchniowa ma większy wpływ na powstawanie kolein niż niska temperatura.

Lampinen uważa, że ​​powstawanie kolein na chodnikach można ograniczyć poprzez zmniejszenie liczby uderzeń kolców (tj. mniej pojazdów z oponami z kolcami i mniej kolców osadzonych w bieżniku). redukcja początkowych kolein dzięki ulepszonej technologii powlekania; udoskonalenie konstrukcji kolców w celu zmniejszenia ich właściwości ściernych (przy zachowaniu właściwości trakcyjnych) oraz opracowanie rodzajów powłok mniej wrażliwych na powstawanie kolein.

W raporcie końcowym „Projektowanie nawierzchni z betonu asfaltowego” sporządzonym przez grupę badaczy wspólnie z Fińską Krajową Kompanią Naftową (Saarela, 1993) stwierdza się, że najbardziej ważna cecha powłoką wpływającą na zużycie opon z kolcami jest odporność betonu asfaltowego na zużycie. Do najważniejszych czynników wpływających na zużycie zalicza się także natężenie ruchu pojazdów oraz wilgotność powierzchni powłoki. W niektórych przypadkach przy projektowaniu należy uwzględnić prędkość pojazdu i zimny klimat.

Do określenia odporności na zużycie powłoki opon z kolcami wykorzystuje się badania laboratoryjne metodą SRK („SRK”). Podczas badania metodą SRK trzy miniaturowe opony z kolcami obraca się w temperaturze 5 C przez dwie godziny na powierzchni mokrej próbki betonu asfaltowego o średnicy 100 mm, stosowanej do projektowania mieszanki asfaltobetonowej według Marshalla. Wskaźnik zużycia ściernego metodą SRK (wartość SRK) szacuje się na podstawie ubytku objętości próbki w cm3 (norma europejska, 2000).

Za pomocą wskaźnika SRK można określić trwałość nawierzchni przy znanym natężeniu ruchu. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na zużycie powłoki jest jakość użytego kruszywa kamiennego (rys. 1.3). Na przykład zastosowanie wysokiej jakości kruszonego kamienia (przy niezmienionych wszystkich innych czynnikach) może zapewnić trwałość warstwy powłokowej 5 lat, złej jakości - 2 lata.

Nie zaleca się wybierania kruszonego kamienia na podstawie jego składu mineralogicznego, ponieważ w tym przypadku, w zależności od procentowej zawartości różnych minerałów, przydatność kruszywa do zastosowania w powlekaniu jest bardzo zróżnicowana. Kamień kruszony należy dobierać na podstawie wyników badań laboratoryjnych. Istnieje kilka metod badania kruszonego kamienia, ale główną metodą badań laboratoryjnych stosowaną obecnie w Finlandii jest test w młynie kulowym, zwany w USA nordyckim testem na ścieranie (Alkio, 2001 G.).

Próbkę kruszywa kamiennego (tłucznia) o masie 1000 g obraca się z prędkością 90 obr/min przez jedną godzinę. w standardowym młynie wraz z 7 kg kulami stalowymi o średnicy 15 mm w obecności około 2 litrów wody. Badaniom poddawany jest kruszony kamień o frakcji 11,2 – 16 mm. Wynik testu (wartość młyna kulowego) ocenia się na podstawie procentu cząstek mniejszych niż 2 mm pozostałych na koniec testu. Rysunek 1.4 przedstawia zależność pomiędzy wynikami testów młyna kulowego i wynikami testu SRK.

Normy stosowania wyników badań młyna kulowego (wartość młyna kulowego = nordycka wartość ścieralności) ustalone przez Fiński Zarząd Dróg podano w tabelach 2.1. i 2,2 (Alkio, 2001). Kruszywo kamienne (kamień kruszony) dzieli się na cztery klasy w zależności od jego wytrzymałości. Najtrwalszy kamień kruszony zalecany jest do stosowania na drogach o natężeniu ruchu SSID > 5000 pojazdów/dobę. przy prędkości powyżej 60 km/h i identyfikatorze SSID > 10 000 pojazdów/dzień. – z prędkością mniejszą niż 60 km/h.

Inna metoda badania kruszywa kamiennego jest powszechnie stosowana w Finlandii (Saarela, 1993). Rdzeń skalny umieszczony pomiędzy dwiema piramidalnymi (kąt 60 0 , promień 5 mm) głowicami ulega zniszczeniu. Głowice wykonane są ze stali o twardości Vickersa większej niż 1200. Wskaźnik wytrzymałości na obciążenie punktowe oblicza się z równania 1.1.

Badania terenowe wykazały, że wielkość kolein jest skorelowana z wartością tego wskaźnika. Ten test jest częścią fińskich specyfikacji nawierzchni asfaltowych.

PLI = (D/50) 0,45 F/D Równanie 1.1

gdzie: PLI = wskaźnik wytrzymałości na obciążenie punktowe, MPa;

B = średnica rdzenia;

F = siła zrywająca, N.

Ryż. 1.3.Względne znaczenie czynników wpływających na zużycie opon z kolcamiSaarela, 1993

Ryż. 1.4.Zależność wyników badań młyna kulowego od wyników badańS.R.K.metoda,Saarela, 1993

Tabela 2.1.Klasyfikacja jakości kruszyw kamiennych(skruszony kamień),Alkio, 2001

Tabela 2.2.Dobór jakości kruszywa mineralnego (kamień kruszony),Alkio, 2001

Klasa	I	II	III	IV
Intensywność (SSID, pojazdów/dzień) na drogach z prędkością > 60 km/h	> 5000	2500-5000	1500-2500	500-1500
Intensywność (SSID, liczba pojazdów/dzień) na drogach przy prędkości jazdy< 60 км/ч	> 10000	5000-10000	2500-5000	500-2500

Kolejnym po jakości kruszywa mineralnego najważniejszym czynnikiem wpływającym na zużycie nawierzchni jest skład mieszanki asfaltobetonowej. Wyniki badań terenowych wykazały, że nawierzchnia z gęstego drobnoziarnistego betonu asfaltowego o maksymalnym uziarnieniu kruszywa 20 mm (AB20) zużywa się o 10% szybciej niż nawierzchnia z SMA o uziarnieniu kruszywa 16 mm (SMA16). ). Z tego powodu na drogach o dużym natężeniu ruchu fińskie Ministerstwo Dróg (FINRA) zaleca stosowanie SMA. Charakterystykę składu mieszanin AB16 i SMA16 zgodnie z fińskimi normami dla betonu asfaltowego 2000 (fińskie specyfikacje asfaltu, 2000) podano w tabeli. 3 i na ryc. 1,5. Na ryc. Rysunek 1.6 przedstawia zależność pomiędzy zawartością procentową cząstek większych niż 8 mm w kruszonym kamieniu a wskaźnikiem zużycia ściernego (wartość SRK), wyznaczonym metodą SRK. Im większy kruszony kamień użyty w mieszance asfaltobetonowej, tym mniejsze zużycie.

Tabela 3.Charakterystyka składu mieszanin AB16 iSMA16 (Fińskie standardyw sprawie betonu asfaltowego, 2000)

Ryż. 1,5.Skład ziarnaAB20 iSMA16 (fińskie normy dotBeton asfaltowy, 1995)

Spoiwo asfaltowe nie ma istotnego wpływu na zużycie. Zastosowanie bardziej lepkiego bitumu nieznacznie zwiększa odporność na zużycie. Na wielkość zużycia nie ma bezpośredniego wpływu wprowadzenie dodatków do lepiszcza bitumicznego. Dodatki są zwykle stosowane w celu poprawy innych właściwości. Jednak w niektórych przypadkach (gdy stosuje się kruszony kamień o większej frakcji niż w typowej gęstej mieszance asfaltobetonowej) wprowadzenie dodatków może zwiększyć odporność na zużycie. Jako dodatki można stosować włókno, naturalny bitum i polimery. Wprowadzenie dodatków polimerowych poprawia odporność na zużycie podczas wyjątkowo mroźnych zim (Saarela, 1993).

Ryż. 1.6.Wpływ udziału procentowego frakcji > 8 mm na zużycie określone metodąS.R.K. (Saarela, 1993).

Wyniki badań terenowych 14 dróg doświadczalnych analizował Kurki (1998). Drogi testowe obejmowały odcinki nawierzchni o różnej charakterystyce: rodzaju kruszonego kamienia, składzie uziarnienia, spoiwie bitumicznym, dodatku klejącym, proszku mineralnym, włóknie, gilsonicie i bitumie naturalnym. Na początku i na końcu każdej drogi doświadczalnej utworzono odcinek kontrolny. Nawierzchnie na obszarach kontrolnych wykonano z gęstego betonu asfaltowego (AB20/IV) o maksymalnym nominalnym uziarnieniu 20 mm. Do wykonania użyto tłucznia z granodiarytu. Jako spoiwo bitumiczne zastosowano bitum resztkowy o penetracji 120, otrzymany po destylacji ciężkiej ropy arabskiej. Za pomocą profilometru mierzono profil poprzeczny nawierzchni oraz głębokość kolein. Stopień zużycia oceniano na podstawie powierzchni (cm2) lub współczynnika zużycia.

Wyniki testu wykazały to w porównaniu ze średnim zużyciem przez trzy zimy: 1990-91, 91-92 i 92-93. zużycie powłok zimą 1996-1997 spadło o 20%. Jest to całkowicie spowodowane przejściem na lekkie skoki. W 1997 r. opony z kolcami montowano w 43% samochodów osobowych, natomiast w 1990 r. kolce nie były w ogóle stosowane. W mroźne zimy zużycie było o około 10% mniejsze niż w ciepłe zimy. W głębi Finlandii, gdzie klimat jest chłodniejszy i bardziej suchy, zużycie było mniejsze niż na obszarach przybrzeżnych.

Zależność pomiędzy obszarem zużycia a głębokością kolein zależy od szerokości drogi. Głębokość koleiny w zależności od obszaru zużycia i szerokości drogi można wyznaczyć z równań 1.2 – 1.5.

Ryż. 1.6. Wpływ udziału frakcji > 8 mm na zużycie określone metodą SRK (Saarela, 1993).
Wyniki badań terenowych 14 dróg doświadczalnych analizował Kurki (1998). Drogi testowe obejmowały odcinki nawierzchni o różnej charakterystyce: rodzaju kruszonego kamienia, składzie uziarnienia, spoiwie bitumicznym, dodatku klejącym, proszku mineralnym, włóknie, gilsonicie i bitumie naturalnym. Na początku i na końcu każdej drogi doświadczalnej utworzono odcinek kontrolny. Nawierzchnie na obszarach kontrolnych wykonano z gęstego betonu asfaltowego (AB20/IV) o maksymalnym nominalnym uziarnieniu 20 mm. Do wykonania użyto tłucznia z granodiarytu. Jako spoiwo bitumiczne zastosowano bitum resztkowy o penetracji 120, otrzymany po destylacji ciężkiej ropy arabskiej. Za pomocą profilometru mierzono profil poprzeczny nawierzchni oraz głębokość kolein. Stopień zużycia oceniano na podstawie powierzchni (cm2) lub współczynnika zużycia.
Wyniki testu wykazały to w porównaniu ze średnim zużyciem przez trzy zimy: 1990-91, 91-92 i 92-93. zużycie powłok zimą 1996-1997 spadło o 20%. Jest to całkowicie spowodowane przejściem na lekkie skoki. W 1997 r. opony z kolcami montowano w 43% samochodów osobowych, natomiast w 1990 r. kolce nie były w ogóle stosowane. W mroźne zimy zużycie było o około 10% mniejsze niż w ciepłe zimy. W głębi Finlandii, gdzie klimat jest chłodniejszy i bardziej suchy, zużycie było mniejsze niż na obszarach przybrzeżnych.
Zależność pomiędzy obszarem zużycia a głębokością kolein zależy od szerokości drogi. Głębokość koleiny w zależności od obszaru zużycia i szerokości drogi można wyznaczyć z równań 1.2 – 1.5.

Głębokość bieżnika (mm) = 0,071 * powierzchnia zużycia (cm2) – 3 szerokość<8 м – 1.2
Głębokość toru (mm) = 0,089* powierzchnia ścieralna (cm2) – 9 10 m >szerokość > 6,5 m – 1,3
Głębokość bieżnika (mm) = 0,077* powierzchnia ścieralna (cm2) – 8 szerokość > 12 m – 1,4
Głębokość bieżnika (mm) = 0,071* powierzchnia zużycia (cm2) – 3. prawy pas
droga wielopasmowa – 1,5

Głębokość koleiny dobrze koreluje ze wskaźnikiem zużycia wyznaczanym metodą SRK. Wynika z tego, że na powstawanie kolein duży wpływ ma jakość kruszywa kamiennego (Kurki, 1998). Zależność pomiędzy głębokością koleiny i SRK pokazano w równaniu 4.1.6

Głębokość toru (mm) = 3,31 SRK + 8,14 (R = 0,80) – 1,6

Na drogach testowych równanie 1.6 zostało użyte do przeliczenia głębokości kolein na SRK. Wyniki badań kruszywa mineralnego porównano następnie z przekształconym SRK. Wyniki porównania potwierdziły, że na drogach testowych wartość młyna kulowego i wskaźnik obciążenia punktowego były dobrze skorelowane ze zużyciem, podczas gdy wynik testu zużycia ściernego w Los Angeles był słabiej skorelowany (Kurki, 1998).

Spoiwo bitumiczne ma znacznie mniejszy wpływ na zużycie powłoki niż kruszony kamień. Utrudnia to ocenę wpływu spoiwa na zużycie. Stwierdzono jednak, że zastosowanie spoiwa polimerowo-bitumicznego zwiększa odporność na zużycie o około 10%. Proszek mineralny nie wpływa na odporność na zużycie. Dodatki klejące zwiększają odporność na zużycie przy stosowaniu niektórych rodzajów kruszonego kamienia. Zaleca się rozważenie kwestii stosowania dodatków klejących jako część projektowanie (dobór) składu mieszaniny (Kurki, 1998).

Kurki opracował model przewidywania SRK na podstawie właściwości materiału. Model (opisany równaniem 1.7) dobrze koreluje z wynikami pomiarów na drogach doświadczalnych.

SRK = G*B* (1,15 BM – 1,25*PLI + 33,01) – 1,7,

gdzie: BM to wskaźnik testu młyna kulowego, PLI to wskaźnik obciążenia punktowego, G to współczynnik korygujący uwzględniający skład ziarna (równanie 1.8), a B to współczynnik korygujący uwzględniający spoiwo bitumiczne (B = 0,9 dla polimeru -modyfikowane spoiwa i 1,0 – dla pozostałych).

G=0,0069*A+0,004*B+0,496 – 1,8,

gdzie: A = procent przejścia przez sito 8 mm, B = procent przejścia przez sito 16 mm.

Wpływ na zużycie natężenia ruchu, prędkości i warunki klimatyczne nie testowany na drogach eksperymentalnych.
Wpływ metod zimowego utrzymania dróg na zużycie badał Leppänen (1995). Zatem traktowanie solą przyspiesza zużycie powłoki opony z kolcami, ponieważ Powierzchnia powłoki poddanej działaniu soli pozostaje mokra dłużej niż powierzchnia nietraktowana. Dlatego mokra powłoka zużywa się bardziej niż sucha. Ponadto zapobieganie śliskości w zimie poprzez sól powoduje problemy z korozją i negatywnie wpływa na jakość wód gruntowych. Wydatek 3,5 mln dolarów na program badawczy dotyczący łącznego wpływu opon z kolcami i soli na zimowe utrzymanie dróg można uznać za uzasadniony, gdyż straty powstałe w wyniku wypadków drogowych znacznie przekraczają tę kwotę.

Szwecja

Według raportu (Jacobson, 1997) zużycie nawierzchni w Szwecji wyniosło 100 g/pojazdokilometr w 1975 r., ale tylko 20 g/pojazdokilometr w 1995 r. Badania wykazały, że zastosowanie powłok o większej zawartości wysoka odporność na zużycie zmniejsza zużycie o 20 g/poj.km, zastosowanie SMA – o 20 g/poj.km, wprowadzenie metody badania młyna kulowego dla kruszonego kamienia (Ball Mill Test) – o 10 g/poj.km oraz wprowadzenie ograniczeń maksymalnej dopuszczalnej masy kolców – o 30 g/pojazdokilometr. Użycie bardziej odpowiedniego kruszonego kamienia zmniejszyło ogólne zużycie o 38%. W przypadku kamienia kruszonego czynniki wpływające na zużycie obejmują procent grubego kruszonego kamienia i maksymalny rozmiar kruszonego kamienia. Do innych czynników wpływających na zużycie nawierzchni zalicza się: stopień zagęszczenia betonu asfaltowego, natężenie ruchu i liczbę kolców na oponie, prędkość pojazdów, szerokość jezdni, wilgotność nawierzchni, rodzaj kołka, wielkość występu i siła kołka. Zużycie mokrej powłoki znacznie przewyższa zużycie suchej (w zależności od rodzaju kruszonego kamienia). Lekkie kołki o masie 0,7–1,0 g zużywają się o połowę mniej niż stalowe kołki o masie 1,8 g (Jacobson, 1997 i Hornwall, 1999).

Gustafson (1997) potwierdził, że w idealnej nawierzchni beton asfaltowy powinien zawierać mocno związany, odporny na zużycie kruszony kamień o możliwie największej zawartości frakcji gruboziarnistej. Jednak taką frakcję należy ograniczyć do wielkości 16 mm, ponieważ zastosowanie większej frakcji zwiększa opory toczenia i zwiększa hałas. Obecnie Szwedzka Krajowa Administracja Dróg (SNRA) przyjęła koncepcję wykorzystania mieszanek kruszonego kamienia i masy uszczelniającej wykonanych z wysokiej jakości kruszywa kamiennego do montażu wierzchniej warstwy powłoki na autostradach o dużym natężeniu ruchu przy prędkościach 90 - 110 km /H.

W swoim artykule Gustafson, powołując się na prace Jacobsona, stwierdza, że ​​roczne zużycie powłok SMA przygotowanych na wysokiej jakości kruszonym kamieniu wynosi obecnie od 0,2 do 2 mm, natomiast przy zastosowaniu nieco gorszej jakości kruszywa zużycie roczne wzrasta. do 3 – 4 mm. Przy dużym natężeniu ruchu zużycie powłoki opony z kolcami wynosi około 50 - 70% całkowitego zużycia. Gustafson powołuje się także na badania Carlssona, według których zużycie powłok wykonanych z wysokiej jakości SMA wynosi około 6 g/pojazdokilometr, a powłok wykonanych ze zwykłego gęstego betonu asfaltowego na lokalnym kruszywach wynosi 37 g /pojazd-km. Gustafson stwierdza, że ​​pod koniec lat 80. głębokie koleiny były raczej regułą niż wyjątkiem, a na początku lat 90. stały się w dużej mierze wyjątkiem w wyniku stosowania powłok odpornych na zużycie, stosowania mniej traumatycznych kołków i wprowadzenia przepisy dotyczące opon z kolcami.

Odporność nawierzchni na zużycie jest uwzględniona w wymaganiach funkcjonalnych stawianych nawierzchniom drogowym w Szwecji (Safwat i Sterjnberg, 2003).

W badaniach laboratoryjnych mieszanek asfaltobetonowych wykorzystuje się próbę Pralla. Wymagana wartość wskaźnika Pralla zależy od określonego natężenia ruchu (SSID) – tab. 4. Doprecyzowano identyfikator SSID poprzez wprowadzenie współczynników korygujących, które uwzględniają względną liczbę samochodów z oponami z kolcami, prędkość jazdy, boczne rozmieszczenie samochodów osobowych (wzdłuż pasów ruchu) oraz metody utrzymania zimowego.

Patka. 4.Szwedzkie wymagania dotyczące wartości indeksu Prall ww zależności od natężenia ruchu (Safwat I Sterjnberga, 2003)

Podczas badania metodą Pralla próbkę cylindryczną (ryc. 1.7.) o średnicy 100 ± 1 mm i grubości 30 ± 1 mm utrzymuje się w temperaturze 5 ± 2 C 0, a następnie poddaje działaniu przez 15 minut kulki stalowe (40 szt.) odbijające się od próbki przy prędkości obrotowej 950 obr./min. Próbkę przemywa się w sposób ciągły wodą w celu usunięcia cząstek zużytego materiału z komory badawczej. Indeks Pralla (wskaźnik zużycia ściernego) to zmniejszenie objętości próbki w cm3. Wyznacza się ją ze stosunku różnicy suchej masy próbki przed i po badaniu do gęstości nasypowej próbki (Norma Europejska 2000).

Ryż. 1.7.Próbka cylindryczna betonu asfaltowego po badaniachMetoda Pralla

Jacobson i Hornwall (1999) zbadali wpływ opon z kolcami na powstawanie kolein na pięciu drogach testowych z warstwami ścieralnymi SMA lub porowatym asfaltem oraz na sześciu drogach kontrolnych z gęstymi warstwami ściernymi asfaltu lub SMA. Przekrój kolein mierzono profilometrem laserowym. Do kompleksowego badania wad powierzchni wykorzystano sprzęt RST (Road Surface Tester) zamontowany na pojeździe. Osiem lat monitorowania (1990 – 1998) wykazało, że zużycie powierzchni opon z kolcami znacznie spadło na przestrzeni tych lat. Jacobson i Hornwall przypisują tę redukcję konstrukcji bardziej odpornych na zużycie powłok, zastosowaniu wysokiej jakości kruszyw kamiennych i zastosowaniu mniej traumatycznej gumy z kolcami. Największy wpływ na odporność powłok na zużycie ma jakość kruszywa kamiennego. Zawartość grubego kruszonego kamienia i użycie lekkich kolców mają nieco mniejszy wpływ. Rodzaj spoiwa asfaltowego (zwykłe lub PBB) nie ma zauważalnego wpływu na odporność na zużycie.

Jacobson i Wågberg (2004) opracowali modele umożliwiające przewidywanie powstawania kolein powodowanych przez opony z kolcami. Modele opierają się na 10 latach prac prowadzonych w latach 90. XX wieku przez Szwedzki Krajowy Instytut Badań Drogowych (VTI). Składają się z trzech części:

• model obliczania wielkości zużycia w zależności od liczby samochodów z oponami kolcowanymi;
• model do obliczania rozkładu zużycia na pasie ruchu (profil zużycia);
• model obliczania kosztów rocznych w oparciu o koszty materiałów i żywotność.

Ustalono, że wielkość zużycia zależy od wartości próby młyna kulowego, wielkości maksymalnej frakcji kruszonego kamienia, składu ziaren oraz porowatości względnej. Opracowano kilka modeli, z których dwa przedstawiono w równaniach 1.9. i 2.1.

S d = 2,179 + KV * 0,167 – HALT4 * 0,047 + HM * 0,287 (R 2 = 0,84) – 1.9

S s = 1,547 + KV * 0,143 – MS * 0,087 (R 2 = 0,71) – 2. 1

Sd i Ss = względne zużycie odpowiednio gęstej mieszanki asfaltobetonowej i SMA;
KV = wartość testowa młyna kulowego;
HALT4 = zawartość kruszonego kamienia większa niż 4 mm;
HM = porowatość względna Marshalla;
MS = maksymalny rozmiar kruszonego kamienia.

W przypadku wykorzystania modelu do obliczenia trwałości użytkowej nawierzchni informacja o rozkładzie zużycia na pasie ruchu (profil zużycia) jest istotna, ponieważ Datę rozpoczęcia prac konserwacyjnych nawierzchni wyznacza głębokość kolein (Jacobson i Wågberg, 2004). Opracowane modele rozkładu zużycia na pasie ruchu opierają się na zbliżonym do normalnego rozkładzie przepływu samochodów osobowych po pasach ruchu. Odchylenie standardowe rozkładu potoku ruchu w kierunku poprzecznym na drogach o szerokich pasach ruchu i drogach z poboczami wynosi około 0,45 m, na drogach o wąskich pasach ruchu oraz wielopasmowych drogach ekspresowych i autostradach – 0,25 m intensywność ruchu odchylenie standardowe zbliża się do 0,20 m.

Połączenie tych dwóch modeli zastosowano w wersji komputerowej służącej do przewidywania głębokości kolein, żywotności i kosztów rocznych. Program zawiera następujące dane:

• Właściwości kruszywa: zawartość frakcji > 4 mm (%), nominalna wielkość frakcji grubej (mm), wartość testowa młyna kulowego dla frakcji grubej.
• Parametry drogi i ruchu.
• Dane o kosztach: kruszony kamień, spoiwo bitumiczne, dodatki, produkcja mieszanki, uruchomienie sprzętu, transport, ułożenie mieszanki, inne możliwe koszty (koszt jednostkowy / m2).

Obliczenia z wykorzystaniem tych modeli pozwalają uzyskać wyjściowy profil zużycia ściernego, żywotność i koszty roczne. Model został potwierdzony danymi terenowymi uzyskanymi na 16 drogach doświadczalnych zimą 1996-1997. Drogi doświadczalne różnych kategorii technicznych, o różnych prędkościach i okresie użytkowania 1-6 lat, posiadały warstwy ścieralne różne rodzaje i jakość. Trafność modelu została potwierdzona badaniami Jacobsona i Wågberga (2004).

Wstępne dane do budowy modeli opierają się na dużym programie badań laboratoryjnych przeprowadzonych na symulatorze drogowym VTI. W raporcie z badania uwzględniono czynniki wymienione w tabeli. 5. i ich wpływ na zużycie powłok. Modele nie uwzględniają trwałości materiałów powłokowych.

Tabela 5.Czynniki badane w symulatorze drogi i ich wpływ (z wyjątkiem natężenia ruchu, zastosowania słupków, rozkładu potoku ruchu na szerokości jezdni oraz stanu nawierzchni (sucha/mokra lub zaśnieżona)

Materiały	Mały	Czasami duży	Duży	Bardzoduży
Skruszony kamień
Jakość				X
Zawartość dużej frakcji				X
Nominalna wielkość frakcji grubej		X
Konstrukcja mieszanki (gęsta lub SMA)				X
Rodzaj spoiwa bitumicznego	X
Produkcja
Kruchość (łuszczenie)		X
Stopień zagęszczenia		X
Czynniki zewnętrzne
Szybkość podróży			X
Warunki klimatyczne	X
Rodzaj kołków, siła uderzenia kołka			X

Norwegia

Według raportu Løberga (1997) na norweskich drogach głębokość kolein powstałych na pasach startowych zależy od projektu mieszanki, jakości konstrukcji nawierzchni, rodzaju pojazdów, prędkości jazdy, warunków klimatycznych i parametrów nawierzchni, a także od jakości nawierzchni. najważniejszy jest kruszony kamień. Norweski Zarząd Dróg dwa razy w roku mierzy 63 000 km dróg. Na podstawie wyników tych pomiarów wyznaczany jest wskaźnik odporności na zużycie każdego odcinka drogi. Jako wskaźnik odporności na zużycie przyjmuje się masę materiału powłokowego (w gramach) zużytego na 1 km przebiegu. Samochód osobowy z czterema oponami z kolcami. Wartość ta zależy od jakości użytego kruszonego kamienia.

Norwegowie uważają, że najważniejszą cechą jest wytrzymałość mechaniczna kruszywa kamiennego mieszanki asfaltobetonowej. Stosują trzy metody pomiaru wytrzymałości mechanicznej, pomiaru udarności, ścierania i wskaźnika zużycia opon z kolcami EN (test SRK). Za najważniejszą cechę uważają wskaźnik zużycia ściernego. Określa się ją na podstawie liczby centymetrów sześciennych materiału kamiennego (kruszonego kamienia), który ulega zużyciu w warunkach określonych w metodologii badań. Wyniki badań laboratoryjnych są zgodne z wynikami pomiarów rzeczywistego koleinowania dróg. Raport Løberga (1997) stwierdza, że ​​nawet w przypadku użycia wysokiej jakości kruszonego kamienia, powłoka nie będzie trwała długo, jeśli prace nie zostaną wykonane prawidłowo.

Norweskie przepisy dotyczące utrzymania dróg przewidują układanie nowej warstwy nawierzchni na odcinkach dróg o głębokości kolein większej niż 25 mm i poziomie koleinowym przekraczającym 10%. Na drogach miejskich z dozwoloną prędkością mniejszą niż 60 km/h dopuszczalne są ślady o głębokości nie większej niż 35 mm.

Metody ograniczania zużycia powłok

Badania wykazały, że intensywność zużycia nawierzchni zależy od szeregu czynników zależnych od parametrów ruchu, geometrii drogi, charakterystyki nawierzchni, wpływów zewnętrznych oraz jakości konstrukcji nawierzchni. Niektóre z tych czynników wpływają na zużycie bardziej niż inne. Stopień wpływu różne czynniki zależy od warunków lokalnych. Poniżej podsumowano te czynniki i ich wpływ na szybkość zużycia oraz przedstawiono zalecenia dotyczące zmniejszania zużycia powłok.

Ruch drogowy

Na powstawanie kolein ma bezpośredni wpływ natężenie ruchu, prędkość jazdy i odsetek samochodów wyposażonych w opony z kolcami. Wraz ze wzrostem tych parametrów proces koleinowania nasila się.

Aby zmniejszyć zużycie powłok bez uszczerbku dla bezpieczeństwa ruchu drogowego, proponuje się następujące środki:

• Zmniejszenie natężenia ruchu na autostradach (reorientacja potoków ruchu, tranzyt itp.)
• Uregulowanie okresu dopuszczalnego używania opon z kolcami i ograniczenie liczby kolców na oponie.
• Ograniczenie prędkości w zimie.

Materiały powłokowe

Badania wykazały, że głównymi czynnikami wpływającymi na szybkość zużycia nawierzchni z oponami kolcowanymi są właściwości materiałów nawierzchni oraz rodzaj mieszanki asfaltobetonowej. Ustalono, że najważniejszymi czynnikami są właściwości kruszonego kamienia. Do głównych cech kruszonego kamienia zalicza się odporność na zużycie ścierne oraz zawartość frakcji gruboziarnistej. Zaleca się stosowanie tłucznia, który przeszedł badania laboratoryjne w młynie kulowym (próba Młyna Kulowego) oraz betonu asfaltowego badanego wg Pralla (próba Pralla). Im wyższa zawartość grubego kruszonego kamienia, tym mniejsze zużycie. Projektując mieszankę asfaltobetonową należy określić przyczepność kruszonego kamienia do spoiwa bitumicznego oraz konieczność wprowadzenia dodatków klejących.

Kolejnym najważniejszym czynnikiem po kruszonym kamieniu jest skład mieszanki asfaltobetonowej. Badania wykazały, że SMA ma większą odporność na zużycie niż gęste mieszanki asfaltobetonowe. Spoiwo bitumiczne ma mniejszy wpływ na zużycie niż kruszony kamień i skład mieszanki. Skali tego wpływu nie da się określić ilościowo. Ustalono, że w niektórych przypadkach zastosowanie spoiwa polimerowo-bitumicznego nieznacznie zmniejsza zużycie.

Czynniki zewnętrzne

Gdy temperatura powietrza na zewnątrz spada poniżej 0 0 C i wzrasta wilgotność powłoki, intensywność koleinowania wzrasta. Na intensywność koleinowania silniejszy wpływ ma wilgotność powłoki niż niska temperatura. Powłoka traktowana środkami odladzającymi pozostaje mokra dłużej niż powłoka nietraktowana. Należy wziąć pod uwagę społeczno-ekonomiczne skutki zimowego utrzymania dróg.

Najważniejsze Czynnik zewnętrzny Aby zmniejszyć zużycie, należy ograniczyć stosowanie opon z kolcami do miesięcy zimowych, kiedy nawierzchnia jest pokryta lodem lub warstwą śniegu i lodu.

Geometria drogi

Intensywność zużycia wzrasta w obszarach przyspieszania i hamowania pojazdów. Sekcje te obejmują krzywe, wzloty i upadki oraz skrzyżowania. Na głębokość koleiny wpływa szerokość pasa. Im węższy pas, tym głębsza koleina.

Intensywność koleinowania opon z kolcami można zmniejszyć poprzez ustawienie zakrętów, zmniejszenie stromości podjazdów i zjazdów, zmniejszenie długości przejściowych pasów ekspresowych i poszerzenie pasów ruchu.

Ważnym czynnikiem jest poprzeczny profil powłoki, który przyspiesza przepływ wody, ponieważ mokry beton asfaltowy powoduje intensywniejsze zużycie opon z kolcami. Konstrukcja podbudowy nawierzchni z materiałów niespoistych przyspiesza odpływ wody z nawierzchni.

Budowa

Ustalono, że bardzo ważny warunek Ograniczenie kolein na drogach to jakość konstrukcji. Na zmniejszenie koleinowania opon z kolcami wpływają następujące czynniki:

• Specyfikacja i zgodność z wymaganą gęstością betonu asfaltowego.
• Zastosowanie odpowiedniego sprzętu do produkcji i montażu odpowiednich mieszanek np. SMA.
• Układanie betonu asfaltowego na suchej powierzchni (bez wody i skorupy lodowej) i z wystarczającą ilością wysoka temperatura powietrze na zewnątrz.
• Intensywne wdrażanie działań związanych z kontrolą i zapewnianiem jakości.

Doświadczenia krajów skandynawskich i innych wskazują na możliwość znacznego zmniejszenia zużycia opon z kolcami.

Na stopień zużycia wierzchniej warstwy pokrycia kołkowego największy wpływ ma jakość kruszywa kamiennego z betonu asfaltowego. Przyjmuje się, że spośród materiałów kamiennych dostępnych w regionie północno-zachodnim najbardziej odporny na działanie gumy nabijanej jest kruszony kamień porfirytowy. Założenie to należy potwierdzić testami.

W zależności od przewidywanego natężenia ruchu pojazdów kruszywo kamienne użyte na projektowanej/naprawianej drodze musi spełniać wymagania tabel 2.1, 2.2 – (doświadczenia fińskie).

Na odcinkach dróg o dużym natężeniu ruchu nie zaleca się stosowania gęstego, drobnoziarnistego betonu asfaltowego w wierzchniej warstwie nawierzchni, zaleca się stosowanie ShMA-20 (SMA 16 według fińskich norm asfaltowych 2011). Dobierając skład mieszanki należy w miarę możliwości dążyć do jak największego udziału cząstek większych niż 8 mm.

Zgodnie z fińskimi doświadczeniami odporność na zużycie kruszonego kamienia należy okresowo monitorować metodami laboratoryjnymi: testem w młynie kulowym, testem obciążenia punktowego oraz metodą Los Angeles (opcjonalnie).

Zaleca się stosowanie funkcjonalnej metody projektowania mieszanek asfaltobetonowych, przyjętej w UE, w szczególności w Finlandii (Fińskie Normy Asfaltowe 2011). W szczególności dla wierzchniej warstwy powłoki właściwości funkcjonalne mieszaniny (SMA) wierzchniej warstwy powłoki obejmują: odporność na zużycie, odporność na ścinanie, wodoodporność, mrozoodporność, starzenie się betonu asfaltowego.

Odporność betonu asfaltowego na zużycie należy okresowo monitorować metodami laboratoryjnymi: testem SRK (doświadczenia fińskie) lub testem Pralla (doświadczenia szwedzkie) lub EN 16697-16 (normy europejskie).

Dokumentacja projektowa powinna zawierać także wymagania funkcjonalne dotyczące odporności warstwy wierzchniej na zużycie, uwzględniając dane zawarte w tabeli. 4 lub zgodnie z fińską normą asfaltową 2011

– regulują sezon dozwolonego użytkowania opon z kolcami. Zainstaluj odpowiednie znaki drogowe;

– rozważyć możliwość ograniczenia dopuszczalnej prędkości w okresie zimowym (na autostradach do 90 – 100 km/h);

– rozważyć możliwość zastosowania technologii uszczelniania kolein bez frezowania powierzchniowego istniejący zasięg. Przykładowo technologia Microsurfacing (wypełnienie torów mieszanką emulsyjno-mineralną modyfikowaną polimerami) czy technologia stosowana na mostach w Petersburgu przez JSC Lemminkäinen Dor Stroy (wypełnienie torów lanym asfaltobetonem z osadzonym kruszonym porfirytem);

– Rozważ użycie programu komputerowego opracowanego w Szwecji do przewidywania zużycia opon z kolcami i kosztów powstawania kolein (Jacobson i Wågberg, 2004).

©A.G. Spector, Główny specjalista Dorservice spółka z ograniczoną odpowiedzialnością

W przypadku korzystania z tego materiału analitycznego w całości lub w części, link do strony
GC „Dorservice” jest koniecznością!

Największy wpływ na zużycie powłok mają poruszające się samochody. Pod obciążeniem przenoszonym na koło opona odkształca się (ryc. 6.7). W tym przypadku na wejściu opony do strefy styku z powłoką w oponie następuje ściskanie, a na wyjściu ze styku następuje rozszerzanie. Droga przebyta przez punkt opony w płaszczyźnie styku l 1, mniej niż poza nim l. Dlatego w płaszczyźnie styku punkt porusza się z przyspieszeniem większym niż poruszał się przed kontaktem z powłoką. Jednocześnie prędkość kątowa a w sektorach jest praktycznie taka sama. Dlatego punkt przechodzi wzdłuż powłoki po torze o określonej długości z poślizgiem, a nie tylko toczeniem.

Ryż. 6.7. Deformacje opon kół przyczyniające się do zużycia powłoki:
A - strefa ściskania, B - strefa rozciągania

Pod wpływem tych zwiększonych naprężeń stycznych w płaszczyźnie toru dochodzi do ścierania powłoki pojazdu i opony. Największe siły styczne i największe zużycie występują podczas hamowania pojazdu. Zużycie podczas jazdy ciężarówkami jest około 2 razy większe niż podczas jazdy samochodem osobowym. Jak więcej siły materiału powłoki, tym mniej i bardziej równomiernie na całej szerokości następuje zużycie powłoki. W przypadku powłok wykonanych z materiałów o niskiej wytrzymałości stopień zużycia jest znacznie wyższy, częściej tworzą się koleiny i dziury. Zastosowanie skał magmowych na kruszywo zamiast skał osadowych zmniejsza zużycie o 60%. Zwiększenie zawartości asfaltu z 5 do 7% zmniejsza zużycie o 50-80%.

Zużycie powłoki w jezdni i grubość powłoki przebiega nierównomiernie, a na powłoce wzdłuż pasów tocznych tworzą się koleiny ścierne, których głębokość może wahać się od kilku milimetrów do 40-50 mm. W takich koleinach podczas deszczu tworzy się znaczna warstwa wody, co prowadzi do zmniejszenia przyczepności nawierzchni i aquaplaningu.

Średnie zużycie na całym obszarze pokrycia godz. średnio, mm, wynosi:

godz. średnio = k× h n, mm, gdzie (6.1)

k- współczynnik nierówności zużycia wynosi średnio 0,6-0,7;

h n- wielkość zużycia paska tocznego, mm.

W przypadku powłok zaawansowanych zużycie mierzy się w mm, a w przypadku powłok przejściowych także w objętości ubytku materiału w m 3 /km.

Cechy zużycia nierównych nawierzchni drogowych. Zużycie chropowatej powierzchni nawierzchni drogowych objawia się spadkiem wysokości oraz szlifowaniem nierównych makrochropowatości. Redukcja makrochropowatości powłok pod wpływem kół samochodowych następuje dwuetapowo (patrz rys. 7.3). W pierwszym etapie, bezpośrednio po zakończeniu budowy, następuje zmniejszenie chropowatości powłoki poprzez zanurzenie pokruszonych ziaren warstwy ścieralnej w leżącą pod spodem warstwę powłoki. Wielkość tego zanurzenia zależy od intensywności i składu ruchu, wielkości kruszonego kamienia i twardości powłoki. Twardość powłoki ocenia się na podstawie głębokości zanurzenia igły twardościomierza i dla nawierzchni asfaltobetonowych dzieli się ją na: bardzo twardą – 0-2 mm; twardy - 2-5 mm; normalny - 5-8 mm; miękki - 8-12 mm; bardzo miękki - 12-18 mm. Powłoki z betonu cementowego są absolutnie twarde.

Określanie zużycia powłoki metodą obliczeniową. Średnie ubytek grubości nawierzchni dróg w ciągu roku na skutek zużycia można wyznaczyć korzystając ze wzoru prof. M.B. Korsuńskiego (należy zauważyć, że badania te przeprowadzono ponad 50 lat temu, a wartości ilościowe ich wyników nie mają dużego zastosowania do współczesnych dróg i samochodów):

H = A + B× B (6.2)

H- roczne zużycie powłoki, mm;

A- parametr zależny głównie od odporności powłoki na warunki atmosferyczne i warunki klimatyczne;

B- wskaźnik zależny od jakości (głównie wytrzymałości) materiału powłokowego, stopnia jego wilgoci, składu i szybkości ruchu;

W- wielkość ruchu, miliony ton brutto rocznie; N» 0,001× W (N- natężenie ruchu, pojazdów/dzień).

Powłoka do noszenia T lat, biorąc pod uwagę zmiany w składzie i natężeniu ruchu w przyszłości w postępie geometrycznym, można wyznaczyć ze wzoru

gdzie (6.3)

h T- zużycie powłoki T lata, mm;

N 1 – natężenie ruchu w roku referencyjnym, poj./dzień;

DO= 1,05-1,07 - współczynnik uwzględniający zmiany w składzie ruchu;

Q 1 - wskaźnik rocznego wzrostu natężenia ruchu, Q 1 > 1,0.

Wartości parametrów A I B podano w tabeli. 6.6.

Tabela 6.6

Powłoki	A, mm	B, mm/milion ton brutto	[H], mm, biorąc pod uwagę nierównomierne ścieranie
Beton asfaltowy	0,4-0,6	0,25-0,55
Kruszony kamień i żwir, poddane obróbce lepkim spoiwem organicznym, odrestaurowane:
podwójna obróbka powierzchni	1,3-2,7	3,5-5,5
obróbka pojedynczej powierzchni	1,4-2,8	4,0-6,0
Skruszony kamień:
wykonany z trwałego kamienia	4,5-5,5	15,0-20,0
z materiałów kamiennych o niskiej wytrzymałości	5,5-6,5	19,0-25,0
Żwir:
wykonane z trwałego żwiru	3,0-4,0	16,0-22,0
ze żwiru o niskiej wytrzymałości	4,0-6,0	20,0-30,0

Notatki 1. Wartości średnie A I B dopuszczone do stosowania na drogach znajdujących się w strefie umiarkowanej wilgotności (III strefa drogowo-klimatyczna) i budowanych z materiałów kamiennych spełniających wymagania norm. 2. Dla dróg o ulepszonej nawierzchni położonych w strefie nadmiernej wilgoci (drogowa strefa klimatyczna II) przyjmuje się górne granice, a dla dróg położonych na obszarach o suchym klimacie (drogowe strefy klimatyczne IV i V) dolne granice wartości są akceptowane. A I B. 3. W przypadku dróg z kruszonym kamieniem i nawierzchnie żwirowe, położone w strefie nadmiernej wilgoci, przyjmują dolne granice, a na obszarach o suchym klimacie - górne granice A I B. 4. Jeżeli szerokość jezdni przekracza 7,0 m, to wartość B zmniejszona o 15%, a jeżeli jest mniejsza niż 6,0 m, to B wzrosnąć o 15%.

W ostatnich latach zaczęto stosować opony z kolcami lub łańcuchami w celu poprawy stabilności pojazdu. Doświadczenie pokazuje, że powoduje to radykalne zwiększenie zużycia nawierzchni drogowych.

W momencie kontaktu z powłoką każdy kolec uderza z dużą prędkością. Kolec ma bardzo małą masę, ale wielokrotne powtarzanie tych uderzeń w jednym miejscu pomaga osłabić wierzchnią warstwę powłoki. Większe działanie ścierne wywiera kolec wyłaniający się ze strefy styku, gdzie opona wraz z kolcem ślizga się po powierzchni powłoki, ścierając ją.

Czas zużycia nawierzchni z betonu asfaltowego podczas pracy opon z łańcuchami i kolcami zmniejsza się 2-3 razy. Nawet na powłokach o wysokiej wytrzymałości wylewany beton asfaltowy Na niemieckich autostradach, po których poruszają się pojazdy wyposażone w opony z kolcami, w ciągu 1-2 lat tworzą się koleiny o głębokości do 10 mm.

Dlatego w warunkach eksploatacji rosyjskich dróg stosowanie opon z kolcami i łańcuchów śniegowych na drogach publicznych powinno być ściśle ograniczone.

Wartość dopuszczalnego zużycia można przyjąć jako kryterium granicznego stanu zużycia nawierzchni drogowej N i: do nawierzchni asfaltobetonowych 10-20 mm; do kruszonego kamienia i żwiru traktowanych spoiwami organicznymi - 30-40 mm; kruszony kamień z trwałego kruszonego kamienia - 40-50 mm, żwir - 50-60 mm.

Na tej podstawie organizacje utrzymania dróg, przyjmując drogi po budowie lub naprawie ze zbrojeniem, muszą wymagać od budowniczych, aby powłoka miała grubość większą niż obliczona na podstawie stanu wytrzymałościowego o wielkość dopuszczalnego zużycia, tj.

h n = h np + N i, mm, gdzie (6,5)

h np- obliczona grubość nawierzchni na podstawie wytrzymałości nawierzchni drogowej, mm.

Pomiar zużycia. Roczne zużycie w ułamkach mm betonu cementowego, asfaltobetonu i innych nawierzchni monolitycznych mierzy się za pomocą wzorców osadzonych w grubości nawierzchni oraz miernika zużycia. W przypadku tej metody pomiaru zużycia w powłoce umieszcza się najpierw miseczki referencyjne wykonane z mosiądzu. Dno kubka służy jako powierzchnia, z której dokonuje się liczenia.

Zużycie określa się także za pomocą trapezowych płytek (znaków) wykonanych z wapienia lub miękkiego metalu, osadzonych w powłoce i razem z nią przetartych. Do określenia zużycia powłok można zastosować różnego rodzaju elektryczne lub penetracyjne przyrządy radarowe stosowane do pomiaru grubości warstw w warstwowych półprzestrzeniach.

Mając dane dotyczące rzeczywistego zużycia powłoki i maksymalnego dopuszczalnego zużycia, określa się współczynnik zużycia powłoki.

ROZDZIAŁ 7. Schematy zmian głównych cech transportowych i eksploatacyjnych autostrad