Največji vpliv na obrabo premazov imajo premikajoči se avtomobili. Pod obremenitvijo, ki se prenaša na kolo, se pnevmatika deformira (slika 6.7). V tem primeru na vstopu pnevmatike v cono stika s prevleko v pnevmatiki pride do kompresije, na izstopu iz stika pa do ekspanzije. pot, prehodna po točki na avtobusu v kontaktni ravnini l 1, manj kot zunaj njega l. Zato se točka v kontaktni ravnini premika s pospeškom, večjim od tistega, s katerim se je gibala, preden je prišla v stik s prevleko. Hkrati je kotna hitrost a v sektorjih praktično enaka. Zato gre konica vzdolž premaza pot določene dolžine z drsenjem namesto samo kotaljenjem.

riž. 6.7. Deformacije kolesnih pnevmatik, ki prispevajo k obrabi prevleke:
A - cona stiskanja, B - cona napetosti

Pod vplivom teh povečanih tangencialnih napetosti v ravnini tira pride do abrazije prevleke vozila in pnevmatike. Največje tangencialne sile in največja obraba nastanejo pri zaviranju vozila. Obraba pri vožnji tovornjakov je približno 2-krat večja kot pri vožnji osebnih vozil. kako več moči materiala prevleke, manjša in bolj enakomerna po širini je obraba prevleke. Na prevlekah iz materialov z nizko trdnostjo je stopnja obrabe veliko višja, pogosteje nastajajo kolesnice in luknje. Uporaba magmatskih kamnin za drobljenec namesto sedimentnih kamnin zmanjša obrabo za 60 %. Povečanje vsebnosti bitumna s 5 na 7 % zmanjša obrabo za 50-80 %.

Obraba prevleke znotraj cestišča in debelina prevleke potekata neenakomerno, na prevleki vzdolž kotalnih trakov nastajajo abrazijske kolesnice, katerih globina je lahko od nekaj milimetrov do 40-50 mm. V takšnih kolesnicah se med dežjem ustvari precejšnja plast vode, kar vodi do zmanjšanja oprijemljivosti površine in akvaplaninga.

Povprečna obraba na celotnem območju pokritosti h povprečje, mm, je:

h povprečje = k× h n, mm, kjer je (6.1)

k- koeficient neenakomernosti obrabe je v povprečju 0,6-0,7;

h n- količina obrabe valjarnega traku, mm.

Pri naprednih nanosih se obraba meri v mm, pri prehodnih pa tudi v volumnu materialne izgube v m 3 /km.

Značilnosti obrabe grobih cestnih površin. Obraba hrapave površine cestnih površin se kaže v zmanjšanju višine in brušenju neenakomernih makrohrapavosti. Zmanjšanje makrohrapavosti premazov pod vplivom avtomobilskih koles poteka v dveh stopnjah (glej sliko 7.3). V prvi fazi, takoj po končani gradnji, se zmanjša hrapavost prevleke zaradi potopitve zrn drobljenca obrabne plasti v podležečo prevlečno plast. Velikost te potopitve je odvisna od intenzivnosti in sestave gibanja, velikosti drobljenca in trdote prevleke. Trdoto prevleke ocenjujemo z globino potopitve igle trdometra in jo za asfaltne betonske tlake delimo na: zelo trdo - 0-2 mm; trda - 2-5 mm; normalno - 5-8 mm; mehka - 8-12 mm; zelo mehka - 12-18 mm. Cementnobetonski premazi so popolnoma trdi.

Ugotavljanje obrabe prevleke z izračunom. Povprečno zmanjšanje debeline cestnih površin na leto zaradi obrabe lahko določimo s formulo prof. M.B. Korsunsky (opozoriti je treba, da so bile te študije izvedene pred več kot 50 leti in kvantitativne vrednosti njihovih rezultatov niso zelo uporabne za sodobne ceste in avtomobile):

h = a + b× B (6.2)

h- letna obraba prevleke, mm;

A- parameter, ki je odvisen predvsem od vremenske odpornosti premaza in podnebne razmere;

b- indikator, odvisen od kakovosti (predvsem trdnosti) premaznega materiala, stopnje njegove vlažnosti, sestave in hitrosti gibanja;

IN- obseg prometa, milijoni bruto ton na leto; n» 0,001× IN (n- intenzivnost prometa, vozila/dan).

Obraba premaza za T let, ob upoštevanju sprememb v sestavi in ​​intenzivnosti prometa v prihodnosti v geometrijski progresiji lahko določimo s formulo

kjer (6.3)

h T- obraba prevleke za T leta, mm;

n 1 - intenzivnost prometa v referenčnem letu, vozil/dan;

TO= 1,05-1,07 - koeficient, ki upošteva spremembe v sestavi gibanja;

q 1 - kazalnik letne rasti intenzivnosti prometa, q 1 > 1,0.

Vrednosti parametrov A in b so podane v tabeli. 6.6.

Tabela 6.6

Premazi	A, mm	b, mm/milijon bruto ton	[h], mm, ob upoštevanju neenakomerne abrazije
Asfaltni beton	0,4-0,6	0,25-0,55
Drobljen kamen in gramoz, obdelan z viskoznimi organskimi vezivi, obnovljen:
dvojna površinska obdelava	1,3-2,7	3,5-5,5
enojna površinska obdelava	1,4-2,8	4,0-6,0
Drobljen kamen:
iz trpežnega kamna	4,5-5,5	15,0-20,0
iz nizke trdnosti kamniti materiali	5,5-6,5	19,0-25,0
Prod:
iz trpežnega gramoza	3,0-4,0	16,0-22,0
iz gramoza nizke trdnosti	4,0-6,0	20,0-30,0

Opombe 1. Povprečne vrednosti A in b sprejeto za ceste, ki se nahajajo v območju zmerne vlage (III cestno-klimatsko območje) in so zgrajene iz kamnitih materialov, ki izpolnjujejo zahteve standardov. 2. Za ceste z izboljšanimi pločniki, ki se nahajajo v območju prekomerne vlage (cestno podnebno območje II), so sprejete zgornje meje, za ceste, ki se nahajajo na območjih s suhim podnebjem (cestna podnebna območja IV in V), pa spodnje meje vrednosti so sprejete. A in b. 3. Za ceste z drobljenim kamnom in prodnate površine, ki se nahajajo v območju prekomerne vlage, sprejmejo spodnje meje in na območjih s suhim podnebjem - zgornje meje A in b. 4. Če širina vozišča presega 7,0 m, potem vrednost b zmanjšana za 15%, če pa je manjša od 6,0 ​​m, potem b povečati za 15 %.

IN zadnja leta Za izboljšanje stabilnosti vozila so začeli uporabljati pnevmatike z žeblji ali verigami. Izkušnje kažejo, da to močno poveča obrabo cestnih površin.

V trenutku stika s premazom vsaka konica udari z visoka hitrost. Konica ima zelo majhno maso, vendar večkratno ponavljanje teh udarcev na enem mestu pomaga oslabiti zgornjo plast prevleke. Večji abrazivni učinek ima konica, ki izhaja iz kontaktne cone, kjer pnevmatika skupaj s konico drsi po površini prevleke in jo odrgne.

Trajanje obrabe asfaltnih betonskih pločnikov pri uporabi pnevmatik z verigami in žeblji se zmanjša za 2-3 krat. Tudi na površinah iz litega asfaltnega betona visoke trdnosti na nemških avtocestah, po katerih se premikajo vozila, opremljena s pnevmatikami z žeblji, po 1-2 letih nastanejo kolesnice vzdolž valjastih pasov do globine 10 mm.

Zato je treba v pogojih obratovanja ruskih cest uporabo pnevmatik z žeblji in snežnih verig na javnih cestah strogo omejiti.

Vrednost dovoljene obrabe lahko vzamemo kot merilo mejnega stanja cestišča za obrabo. N in: za asfaltne betonske tlake 10-20 mm; za drobljen kamen in gramoz, obdelan z organskimi vezivi - 30-40 mm; drobljen kamen iz trpežnega drobljenega kamna - 40-50 mm, gramoz - 50-60 mm.

Na podlagi tega morajo organizacije za vzdrževanje cest pri prevzemu cest po gradnji ali popravilu z ojačitvijo od gradbenikov zahtevati, da ima prevleka večjo debelino od tiste, izračunane iz stanja trdnosti za količino dovoljene obrabe, tj.

h n = h np + N in, mm, kjer je (6.5)

h np- računska debelina pločnika glede na trdnost pločnika, mm.

Merjenje obrabe. Letna obraba v frakcijah mm cementnobetonskih, asfaltnobetonskih in drugih monolitnih vozišč se meri z merilnimi merili, vgrajenimi v debelino vozišča, in merilnikom obrabe. Pri tem načinu merjenja obrabe se v prevleko najprej namestijo referenčne skodelice iz medenine. Dno skodelice služi kot površina, iz katere se šteje.

Obrabo ugotavljamo tudi s trapezoidnimi ploščicami (oznakami) iz apnenca ali mehke kovine, vdelanimi v prevleko in skupaj z njo obrušenimi. Za določitev obrabe premazov lahko uporabimo različne vrste električni ali zemeljski radarski instrumenti, ki se uporabljajo za merjenje debeline plasti v slojevitih polprostorih.

Ob podatkih o dejanski obrabi prevleke in največji dovoljeni obrabi se določi koeficient obrabe prevleke.

POGLAVJE 7. Vzorci sprememb osnovnih prometnih in obratovalnih značilnosti avtoceste

Izkušnje skandinavskih držav

Obraba asfaltno-betonskih vozišč s pnevmatikami z žebljički

Namen tega članka je olajšati in pospešiti prilagajanje ruskim razmeram tujih, predvsem skandinavskih izkušenj pri načrtovanju, gradnji, vzdrževanju in obratovanju avtocest - ob upoštevanju obrabe cestnih površin s pnevmatikami z žeblji.

Problem kolesnic je eden najbolj perečih, poleg drugih cestnih »bolezni«, ki so že v starejši starosti. Posebej je aktualen za projektante, graditelje, upravljavce in lastnike tistih avtocest, za katere je značilna visoka prometna intenzivnost in/ali se nahajajo v cestno-klimatskih pasovih I in II ter v visokogorju.

Če povzamemo rezultate študij, izvedenih v tujih držav s hladnim podnebjem, pa tudi raziskave o operativnem in tehničnem stanju cestnih površin v Sankt Peterburgu so pokazale, da je pomemben vzrok za nastanek kolesnic na netrdnih cestnih pločnikih obraba pnevmatik z žebljički. Pnevmatike z žeblji, ki se uporabljajo v hladnih (in ne samo) sezonah, so po svojem učinku podobne cestnemu mlinu, le z manjšim učinkom.

Letna obraba vrhnje plasti asfaltno betonski tlak na cestah z različne ravni intenzivnost prometa niha v precej širokem razponu - od 5 do 10 ali več mm.

Na žalost deluje v Ruski federaciji regulativni dokumenti Obraba cestnih površin s pnevmatikami z žeblji se praktično ne upošteva, ni metod za napovedovanje te obrabe, pa tudi zahtev za odpornost proti obrabi cestnih površin različnih tehničnih kategorij.

Hkrati je bilo opravljenih ogromno raziskav v skandinavskih državah (predvsem na Finskem in Švedskem), v severnih državah ZDA, Kanadi in drugih državah. znanstveno raziskovanje V zvezi s tem problemom so bile razvite metode za ocenjevanje količine obrabe in predlagane metode za zmanjšanje kolesnic.

Ustreznost in statistika

Po raziskavi Unhola (1997) je na Finskem osebni avtomobil s štirimi pnevmatikami z žebljički pri hitrosti 100 km/h na 100 km v šestdesetih letih prejšnjega stoletja obrabil 11 kg premaznega materiala, v devetdesetih letih pa le 2,5 kg. . Raziskava, ki jo je izvedel Lampinen (1993), je pokazala, da se je kolotečenje zmanjšalo z uvedbo učinkovitega sistema za upravljanje pločnikov, pa tudi z ureditvijo zahtev za pnevmatike z žeblji, kar je zmanjšalo hitrost vožnje v zimsko obdobje ter uporabo visokokakovostnih kamenih agregatov za asfaltbeton.

Obraba prevleke na Švedskem je bila leta 1975 100 g/vozilo-km, leta 1995 pa le 20 g/vozilo-km (Jacobson, 1997). Raziskava Gustafsona (1997) je pokazala, da je v zimskem obdobju 1988-1989. Cestne površine na Švedskem so "izgubile" 450.000 ton materiala. To je Švede stalo okoli 35 milijonov dolarjev, navaja iste številke, pri čemer ugotavlja, da so dodatni stroški za odpravo obrabe cestnih oznak in čiščenja prometnih znakov padli s 4-8 milijonov dolarjev na 2-4 milijone dolarjev.

Jacobson in Hornwall sta leta 1999 ugotovila, da 60–90 % kolesnic na prometnih cestah povzročajo pnevmatike z žeblji.

Testi na simulatorju DD, ki jih je izvedel Švedski inštitut za cestni promet (VTI), so pokazali, da pnevmatike z lahkimi čepki (1,0 g) povzročijo polovico manjše obrabe kot pnevmatike s težjimi jeklenimi čepki (1,8 g), (Jacobson in Wågberg, 1998). Tudi s povečano uporabo pnevmatik z žebljički se je obraba pnevmatik znatno zmanjšala (Jacobson in Hornwall, 1999). Švedska vlada se je zdaj odločila, da bo uporaba pnevmatik z žebljički obvezna v zimskih spolzkih razmerah (Öberg, 2002).

Po raziskavi Løberga (1997) pnevmatike z žeblji letno obrabijo 300.000 ton materiala na 63.000 km asfaltiranih cest na Norveškem.

V zadnjih letih so v vseh skandinavskih državah opazili stalen trend zmanjševanja obrabe pnevmatik z žebljički. Dejavniki, ki prispevajo k temu, so podrobneje obravnavani spodaj.

Regulativna ureditev uporabe pnevmatik z žebljički v skandinavskih državah

Pnevmatike z žeblji je dovoljeno uporabljati pozimi (z nekaterimi sezonskimi omejitvami) na Danskem, Finskem, Norveškem in Švedskem. Na Danskem in Švedskem so obdobja dovoljene uporabe pnevmatik z žebljički enaka (od 1. oktobra do konca aprila). Na Finskem in Norveškem - od 1. novembra do prvega ponedeljka po veliki noči (z izjemo severne Norveške, kjer je to obdobje nekoliko podaljšano). Na Finskem in Švedskem so regulirani število čepov, nameščenih na eno pnevmatiko, štrlina čepa in njegova teža. Na Norveškem so te zahteve nekoliko zmanjšane. V tabeli 1 je povzetek predpisov, ki veljajo v skandinavskih državah (»ordski predpisi«, 2003)

Tab. 1.Povzetek skandinavskih predpisov o pnevmatikah z žebljički

Država	Dovoljena sezona za uporabo pnevmatik z žebljički	Število žebljev na eni pnevmatiki, kos	Izboklina konice	Sila konice/teža
Danska	Od 1. oktobra do 30. aprila	Neomejeno	Neomejeno	Neomejeno
Finska	Od 1. novembra do prvega ponedeljka po veliki noči	Količina je odvisna od velikosti pnevmatike: 13” pnevmatika – max. 90 kosov. pnevmatika 14 – 15“-max. 110 kosov.	PC – 3,2 mmCV – 3,5 mm
Norveška	Od 1. novembra do prvega ponedeljka po veliki noči. (Na severu Norveške od 16. oktobra do 30. aprila)	pnevmatika 14 – 15“-max. 110 kosov. pnevmatika 16” ali več – maks. 150 kosov.	PC – 3,2 mmCV – 3,7 mm	PC 120N/3,1g C/LT 180N/2,3g.
Švedska	Od 1. oktobra do 30. aprila	Količina je odvisna od velikosti pnevmatike: 13” pnevmatika – max. 90 kosov. pnevmatika 14 – 15“-max. 110 kosov. pnevmatika 16” ali več – maks. 130 kosov.	PC – 3,2 mmCV – 3,5 mm	PC 120N/3,1g C/LT 180N/2,3g.
Islandija	Od 1. novembra do 15. aprila

Na Finskem se pnevmatike z žebljički uporabljajo od leta 1960 in so pozimi nameščene na približno 95 % osebnih avtomobilov. Obdelava cestnih površin proti zmrzovanju na Finskem se izvaja s soljo za posipanje cest. Kombinirana uporaba soli in pnevmatik z žebljički povzroča številne negativne posledice za okolje. V zgodnjih devetdesetih letih prejšnjega stoletja je finska vlada izvedla vrsto eksperimentalno delo ugotoviti možnost relativnega zmanjšanja števila avtomobilov s pnevmatikami z žebljički in zmanjšanja porabe soli (ali obeh ukrepov v različne kombinacije). Raziskave so pokazale, da je ob upoštevanju socialno-ekonomskih stroškov, povezanih s povečanim tveganjem za prometne nesreče, uporaba pnevmatik z žebljički in poraba soli na trenutni ravni optimalna.

Če so na Finskem pnevmatike z žebljički zelo razširjene, so na Norveškem v zadnjih letih poskušali to uporabo omejiti, predvsem v urbanih naseljih, kjer so ceste skoraj vso zimo zasnežene. Ugotovljeno je bilo, da pnevmatike z žeblji povzročijo do 17 % onesnaženosti s prahom v mestih (Krokeborg, 1998). V Oslu so leta 1999, da bi zmanjšali uporabo gum z žebljički za 20 %, izdali odlok o obdavčitvi le-teh v višini 160 dolarjev. Norveški organi dejavno spodbujajo uporabo zimskih pnevmatik brez žebljev in snežnih verig (Fridstrom, »Zimske pnevmatike in verige«, 1998).

Nekateri raziskovalci poročajo neuspešen poskus zmanjšati uporabo pnevmatik z žeblji na Švedskem (»Pnevmatike z žeblji«, 2001). Predlagane omejitve niso dale rezultatov, v zadnjih letih pa se je raba pnevmatik z žebljički nekoliko povečala.

Alternative pnevmatikam z žebljički

Glavna alternativa konicam so tradicionalni načini zimskega vzdrževanja cest. Ti vključujejo posipanje peska po ledeni površini (metoda trenja), preventivno zdravljenje obloge, dokler ne nastane ledena plast, ali taljenje ledu ali snežno-ledene plasti, če je že nastala, s soljo za ceste ( kemične metode). Vse to negativno vpliva na okolje in zdravje ljudi.

Tuje in domače izkušnje pri upravljanju cest pozimi kažejo, da uvedba prepovedi pnevmatik z žebljički, tudi pri uporabi tradicionalnih metod zimskega vzdrževanja, vodi do povečanja števila nesreč.

Metoda trenja je glavna alternativa pnevmatikam z žebljički. Vendar pa povečana poraba peska vodi do povečanega prahu na cestah. Študija bolezni dihal, ki jih povzroča cestni prah, je pokazala, da večja poraba peska ne daje prednosti v primerjavi z uporabo pnevmatik z žebljički. Poleg tega je treba upoštevati stroške distribucije in odstranjevanja peska.

Finske oblasti so dosegle določen napredek pri zmanjševanju skupne količine prahu, ki nastane zaradi tornega peska. V ta namen so bile postavljene zahteve glede kakovosti peščenih materialov in uporabljena je bila tehnologija distribucije mokrega peska (Valtonen, 2002). Ugotovljeno je bilo, da lahko škodljivost prahu zmanjšamo z uporabo peska iz temnega kamnitega materiala z zmanjšano vsebnostjo kremena, ki se na cestišču manj drobi.

Nadaljnja študija, ki jo je izvedel Tervahuttu (2004), je pokazala, da frikcijski pesek, nanešen na cestišče, odstrani znatno količino materiala z asfaltno-betonskega pločnika, kar povzroči obrabo površine cestišča (učinek brusnega papirja), ta obraba pa je lahko zelo velika. To težavo trenutno preiskujejo na Finskem.

Glede prijave sol za posipanje cest ali njena kombinacija s peskom(mešanica peska in soli), potem se na Finskem kot material za odmrzovanje običajno uporablja natrijev klorid (NaCl). Finske oblasti so ugotovile, da na cestah z velikim prometom zmanjšanje porabe soli poveča število nesreč za 5-20 %. Na cestah z nizkim prometom se namesto soli uporablja pesek.

Uporaba soli ustvarja vrsto okoljske težave: vir onesnaženja pitne vode, toksični učinki na floro in favno itd. Poleg tega sol povzroča korozijo avtomobilov, jeklenih in betonskih konstrukcij. Neka študija je pokazala, da je škoda zaradi uporabe soli 15-krat večja od stroškov njenega pridobivanja in distribucije.

Študije obrabe pločnikov

Finska

V letih 1982-1988 Lampinen je preučeval podatke o temperaturi in padavinah ter izmeril globino kolesnic na 8.000 do 10.000 km finskih cest. S preučevanjem dejavnikov, ki vplivajo na nastanek kolesnic, je ugotovil njihov relativni pomen. Ugotovljeno je bilo tudi, da glavnina kolesnice (70-80%) nastane zaradi obrabe pnevmatik z žebljički. Plastične deformacije materialov cestnih pločnikov med premikanjem težkih vozil ustvarijo 10-20% prostornine tira. Običajno eno težko vozilo tvori isti tir kot 3 do 5 osebnih avtomobilov s pnevmatikami z žebljički. Na Finskem je od decembra do februarja 85–90 % osebnih avtomobilov in manj kot 50 % težkih vozil opremljenih s pnevmatikami z žeblji. Lampinen je na podlagi teh podatkov prišel do zaključka, da je možno delno zmanjšati kolesnice z ureditvijo zahtev za pnevmatike z žebljički in omejitvijo sezone njihove dovoljene uporabe.

V obdobju od 1982 do 1988 Kolozarije na finskih cestah se vztrajno zmanjšujejo. Tako je bila leta 1982 povprečna globina kolesnice 9,5 mm, leta 1988 pa le še 5,9 mm. Zmanjšanje je posledica povečanja obsega polaganja vrhnjega sloja vozišč ter uvedbe učinkovitega sistema urejanja vozišča (PMS). Po zahtevah PMS je treba odseke cest z najglobljimi kolesnicami pravočasno prekriti z novo pokrivno plastjo vozišča. Rezultati meritev so pokazali, da je povprečno letno povečanje kolotečnosti (povečanje površine prečnega prereza) okoli 487 mm 2 na 1000 SSID vozil. Povprečno letno povečanje globine kolesnice je bilo približno 0,36 mm na 1000 vozil SSID. En osebni avtomobil obrabi približno 24 g premaznega materiala na 1 km, obraba enega čepa pa je 100 mikrogramov. Letni stroški so ocenjeni na 35 milijonov dolarjev.

Ugotovljeno je bilo, da na kolotečnico močno vpliva vrsta čepa (Lampinen, 1993). Obraba je posledica udarca čepa in strganja materiala, ko čep zapusti stik s prevleko (spominja na delovanje freze). Energija udarca je odvisna od mase konice in navpične hitrosti. Navpična hitrost znaša 10–15 % hitrosti vozila in je odvisna od vrste pnevmatike in velikosti štrline čepa nad tekalno površino. Moč udarca je odvisna od velikosti izbokline konice in njene zasnove. Na abrazivni učinek vplivata tudi hitrost in način vožnje avtomobila, t.j. gibanje v ravni liniji ali krivulji, pospeševanje in zaviranje.

Nadaljnje raziskave Lampinena so usmerjene v izboljšanje velikosti štrline in določitev sile konice. Iz slike 1.1. Vidi se, da lažji kot je čep, manjša je obraba. Ugotovljeno je bilo, da na obrabo močno vpliva vrsta kamnitega agregata (drobljenec). Vpliv hitrosti vožnje na obrabo je prikazan na sl. 1.2. Velikost štrline čepa in sila njegovega udarca imata manjši vpliv na obrabo kot vrsta kamnitega agregata, masa čepa in hitrost vozila (Sistonen in Alkio, 1986).

Unhola je nadaljeval raziskavo, ki sta jo izvedla Sistonen in Alkio, z uporabo podobne testne metodologije (metoda prevoženja). Potrdil je, da je obraba prevleke odvisna predvsem od teže čepa in vrste kamenega agregata. Potrjeno je bilo tudi, da velikost štrline in sila čepa nimata opaznega vpliva na obrabo. Študije so bile izvedene pri hitrosti avtomobila 100 km/h.

Lampinen je opozoril, da se odpornost proti obrabi prevleke znatno poveča z večanjem velikosti frakcije grobega drobljenega kamna in deleža frakcije, večjega od 8 mm. Specifična površina mineralnega polnila mora biti čim manjša.

riž. 1.1.Vpliv mase čepa na obrabo prevleke pri hitrosti vozila 100 km/h,SistoneninAlkio, 1986

riž. 1.2.Vpliv potovalne hitrosti in teže na obrabo prevleketrn2,3 leta

SistoneninAlkio, 1986

Potem ko je Lampinen povzel podatke iz teh opazovanj med raziskavo finskih cest v letih 1982–1988, je raziskal vpliv vremenske razmere oblikovati kolotečino. Ko se vlažnost premaza poveča in temperatura pade pod 0 C 0, se proces kolotiranja pospeši (v primerjavi s suho površino). Površinska vlaga bolj vpliva na nastanek kolesnic kot nizka temperatura.

Lampinen meni, da je kolesnice na pločnikih mogoče zmanjšati z zmanjšanjem števila udarcev žebljev (tj. manj vozil s pnevmatikami z žeblji in manj žebljički, vdelanimi v tekalno plast); zmanjšanje začetnih kolesnic zaradi izboljšane tehnologije premazovanja; izboljšanje zasnove čepov za zmanjšanje njihovih abrazivnih lastnosti (ob ohranjanju vlečnih lastnosti) in z razvojem vrst premazov, ki so manj občutljivi na kolesnice.

V končnem poročilu »Načrtovanje asfaltno-betonskih tlakov«, ki ga je izvedla skupina raziskovalcev skupaj s Finsko nacionalno naftno družbo (Saarela, 1993), je navedeno, da je najbolj pomembna lastnost premaz, ki vpliva na obrabo pnevmatik z žebljički, je odpornost proti obrabi asfaltnega betona. Med najpomembnejšimi dejavniki, ki vplivajo na obrabo, sta tudi intenzivnost prometa vozil in vlažnost površine premaza. V nekaterih primerih je treba pri načrtovanju upoštevati hitrost vozila in hladno podnebje.

Za določitev odpornosti proti obrabi prevleke pnevmatik z žebljički se uporabljajo laboratorijski testi z uporabo SRK (metoda "SRK"). Pri testiranju z metodo SRK se tri miniaturne pnevmatike z žebljički vrtijo pri temperaturi 5 C dve uri na površini mokrega vzorca asfaltnega betona s premerom 100 mm, uporabljenega pri načrtovanju mešanice asfaltnega betona po Marshall. Indeks abrazivne obrabe po metodi SRK (SRK-vrednost) je ocenjen z izgubo prostornine vzorca v cm 3 (evropski standard, 2000).

Z indikatorjem SRK lahko določimo življenjsko dobo pločnika pri znani intenzivnosti prometa. Najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na obrabo prevleke, je kakovost uporabljenega kamnitega agregata (slika 1.3). Na primer, uporaba visokokakovostnega drobljenega kamna (z vsemi drugimi dejavniki enakimi) lahko zagotovi življenjsko dobo prevlečnega sloja 5 let, slabe kakovosti - 2 leti.

Drobljencev ni priporočljivo izbirati glede na mineraloško sestavo, saj je v tem primeru glede na odstotek različnih mineralov primernost lomljenca za uporabo v oblogah zelo različna. Drobljen kamen je treba izbrati na podlagi rezultatov laboratorijskih testov. Obstaja več metod testiranja drobljenega kamna, vendar je glavna laboratorijska metoda testiranja, ki se trenutno uporablja na Finskem, test s krogličnim mlinom, imenovan Nordic Abrasion Test v ZDA (Alkio, 2001).

Vzorec kamnitega agregata (drobljenca) z maso 1000 g vrtimo eno uro s hitrostjo 90 obratov na minuto. v standardnem mlinu skupaj s 7 kg jeklenih kroglic s premerom 15 mm v prisotnosti približno 2 litrov vode. Preizkušen je drobljen kamen frakcije 11,2 – 16 mm. Rezultat preskusa (vrednost krogličnega mlina) se oceni z odstotkom delcev, manjših od 2 mm, ki ostanejo na koncu preskusa. Slika 1.4 prikazuje razmerje med rezultati preskusa krogličnega mlina in rezultati testa SRK.

Standardi za uporabo rezultatov preskusa krogličnega mlina (vrednost krogličnega mlina = nordijska vrednost obrabe), ki jih je določila finska uprava za ceste, so podani v tabelah 2.1. in 2.2 (Alkio, 2001). Kamniti agregat (drobljenec) glede na trdnost delimo v štiri razrede. Najtrpežnejši drobljenec se priporoča za uporabo na cestah z intenzivnostjo prometa SSID > 5000 vozil/dan. pri hitrosti nad 60 km/h in SSID > 10.000 vozil/dan. – pri hitrosti manj kot 60 km/h.

Na Finskem se običajno uporablja druga metoda za testiranje kamnitega agregata (Saarela, 1993). Skalno jedro, postavljeno med dvema piramidastima (kot 60 0 , polmer 5 mm) glavama se uniči. Glave so izdelane iz jekla s trdoto po Vickersu nad 1200. Indeks trdnosti točkovne obremenitve se izračuna iz enačbe 1.1.

Terenski testi so pokazali, da je velikost kolotečnosti v korelaciji z vrednostjo tega indeksa. Ta preskus je del finskih specifikacij za asfaltne obloge.

PLI = (D/50) 0,45 F/D Enačba 1.1

kjer je: PLI = indeks trdnosti točkovne obremenitve, MPa;

B = premer jedra;

F = pretržna sila, N.

riž. 1.3.Relativni pomen dejavnikov, ki vplivajo na obrabo pnevmatik z žebljičkiSaarela, 1993

riž. 1.4.Razmerje med rezultati preskusa krogličnega mlina in rezultati preskusaS.R.K.metoda,Saarela, 1993

Tabela 2.1.Klasifikacija kakovosti kamenega agregata(drobljen kamen),Alkio, 2001

Tabela 2.2.Izbira kakovosti mineralnega polnila (drobljenec),Alkio, 2001

Razred	jaz	II	III	IV
Intenzivnost (SSID, vozila/dan) na cestah s hitrostjo > 60 km/h	> 5000	2500-5000	1500-2500	500-1500
Intenzivnost (SSID, vozila/dan) na cestah pri hitrosti vožnje< 60 км/ч	> 10000	5000-10000	2500-5000	500-2500

Naslednji najpomembnejši dejavnik za kakovostjo kamenega agregata, ki vpliva na obrabo vozišča, je sestava asfaltbetonske mešanice. Rezultati terenskih preizkusov so pokazali, da se tlak iz gostega drobnozrnatega asfaltbetona z največjo velikostjo lomljenca 20 mm (AB20) obrabi 10 % hitreje kot tlak iz SMA z velikostjo lomljenca 16 mm (SMA16). ). Zaradi tega finsko ministrstvo za ceste (FINRA) na cestah z velikim obsegom prometa priporoča uporabo SMA. Značilnosti sestave mešanic AB16 in SMA16 po finskih standardih za asfaltbeton 2000 (Finski standardi za asfalt, 2000) so podane v tabeli. 3 in na sl. 1.5. Na sl. Na sliki 1.6 je prikazana povezava med deležem delcev, večjih od 8 mm, v lomljencu in indeksom abrazivne obrabe (SRK-vrednost), določenim z metodo SRK. Večji kot je drobljen kamen, uporabljen v mešanici asfaltnega betona, manjša je obraba.

Tabela 3.Značilnosti sestave mešanic AB16 inSMA16 (finski standardio asfaltnem betonu, 2000)

riž. 1.5.Sestava zrnAB20 inSMA16 (finski standardi oAsfaltni beton, 1995)

Bitumensko vezivo nima bistvenega vpliva na obrabo. Uporaba bolj viskoznega bitumna nekoliko poveča odpornost proti obrabi. Vnos aditivov v bitumensko vezivo nima neposrednega vpliva na količino obrabe. Dodatki se običajno uporabljajo za izboljšanje drugih lastnosti. Vendar pa lahko v nekaterih primerih (ko se uporablja drobljen kamen večje frakcije kot v tipični gosti mešanici asfaltnega betona) uvedba aditivov poveča odpornost proti obrabi. Vlakna, naravni bitumen in polimeri se lahko uporabljajo kot dodatki. Vnos polimernih dodatkov izboljša odpornost proti obrabi v ekstremno mrzlih zimah (Saarela, 1993).

riž. 1.6.Vpliv odstotka frakcije > 8 mm na obrabo, določeno z metodoS.R.K. (Saarela, 1993).

Rezultate terenskih raziskav 14 eksperimentalnih cest je analiziral Kurki (1998). Te testne ceste so vključevale odseke pločnika z različne lastnosti: vrsta drobljenca, zrnata sestava, bitumensko vezivo, lepilni dodatek, mineralni prah, vlakna, gilsonit in naravni bitumen. Na začetku in koncu vsake poskusne ceste je bil postavljen kontrolni odsek. Tlačne obloge v kontrolnih območjih so bile izvedene iz gostega asfaltnega betona (AB20/IV) z največjo nominalno velikostjo delcev 20 mm. Uporabljen je bil drobljen kamen iz granodiarita. Kot bitumensko vezivo je bil uporabljen ostanek bitumna s penetracijo 120, pridobljen z destilacijo težke arabske nafte. S profilometrom sta bila izmerjena prečni profil vozišča in globina kolesnice. Količina obrabe je bila ocenjena s površino (cm2) ali koeficientom obrabe.

Rezultati testa so pokazali, da je v primerjavi s povprečno obrabo v treh zimah 1990-91, 91-92 in 92-93. obraba premazov pozimi 1996-1997 se je zmanjšala za 20%. To je v celoti posledica prehoda na svetlobne konice. Leta 1997 so bile pnevmatike z lahkimi žeblji nameščene na 43 % osebnih avtomobilov, leta 1990 pa lahkih žebljev sploh ni bilo. V mrzlih zimah je bila obraba približno 10 % manjša kot v toplih zimah. V notranjosti Finske, kjer je podnebje hladnejše in bolj suho, je bila obraba manjša kot na obalnih območjih.

Razmerje med površino obrabe in globino kolesnice je odvisno od širine ceste. Globino kolesnice, odvisno od območja obrabe in širine ceste, lahko določimo iz enačb 1.2 – 1.5.

riž. 1.6. Vpliv odstotka frakcije > 8 mm na obrabo, določeno z metodo SRK (Saarela, 1993).
Rezultate terenskih raziskav 14 poskusnih cest je analiziral Kurki (1998). Te testne ceste so vključevale odseke vozišča z različnimi lastnostmi: vrsta drobljenca, zrnata sestava, bitumensko vezivo, lepilni dodatek, mineralni prah, vlakna, gilsonit in naravni bitumen. Na začetku in koncu vsake poskusne ceste je bil postavljen kontrolni odsek. Tlačne obloge v kontrolnih območjih so bile izvedene iz gostega asfaltnega betona (AB20/IV) z največjo nominalno velikostjo delcev 20 mm. Uporabljen je bil drobljen kamen iz granodiarita. Kot bitumensko vezivo je bil uporabljen ostanek bitumna s penetracijo 120, pridobljen z destilacijo težke arabske nafte. S profilometrom sta bila izmerjena prečni profil vozišča in globina kolesnice. Količina obrabe je bila ocenjena s površino (cm2) ali koeficientom obrabe.
Rezultati testa so pokazali, da je v primerjavi s povprečno obrabo v treh zimah 1990-91, 91-92 in 92-93. obraba premazov pozimi 1996-1997 se je zmanjšala za 20%. To je v celoti posledica prehoda na svetlobne konice. Leta 1997 so bile pnevmatike z lahkimi žeblji nameščene na 43 % osebnih avtomobilov, leta 1990 pa lahkih žebljev sploh ni bilo. V mrzlih zimah je bila obraba približno 10 % manjša kot v toplih zimah. V notranjosti Finske, kjer je podnebje hladnejše in bolj suho, je bila obraba manjša kot na obalnih območjih.
Razmerje med površino obrabe in globino kolesnice je odvisno od širine ceste. Globino kolesnice, odvisno od območja obrabe in širine ceste, lahko določimo iz enačb 1.2 – 1.5.

Globina profila (mm) = 0,071 * površina obrabe (cm2) – 3 širina<8 м – 1.2
Globina koloteka (mm) = 0,089* površina obrabe (cm2) – 9 10 m >širina > 6,5 m – 1,3
Globina koloteka (mm) = 0,077* površina obrabe (cm2) – 8 širina > 12 m – 1,4
Globina profila (mm) = 0,071* površina obrabe (cm2) – 3. desni pas
večpasovnica – 1,5

Globina kolesnice dobro korelira z indeksom obrabe, določenim z metodo SRK. Iz tega sledi, da na nastanek rutnice močno vpliva kakovost kamnitega agregata (Kurki, 1998). Razmerje med globino kolesnice in SRK je prikazano v enačbi 4.1.6

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

Na testnih cestah je bila za pretvorbo globine kolesnice v SRK uporabljena enačba 1.6. Rezultate testa mineralnih agregatov smo nato primerjali s pretvorjenim SRK. Primerjalni rezultati so potrdili, da sta bila na testnih cestah vrednost Ball Mill in indeks točkovne obremenitve v dobri korelaciji z obrabo, medtem ko je bil rezultat preskusa abrazivne obrabe v Los Angelesu manj koreliran (Kurki, 1998).

Bitumensko vezivo ima bistveno manjši vpliv na obrabo premaza kot drobljen kamen. Zaradi tega je težko oceniti vpliv veziva na obrabo. Vendar pa je bilo ugotovljeno, da uporaba polimer-bitumenskega veziva poveča odpornost proti obrabi za približno 10%. Mineralni prah ne vpliva na odpornost proti obrabi. Lepilni dodatki povečajo odpornost proti obrabi pri uporabi nekaterih vrst drobljenega kamna. Priporočljivo je obravnavati vprašanje uporabe lepilnih dodatkov kot sestavni del načrtovanja (izbire) sestave zmesi (Kurki, 1998).

Kurki je razvil model za napovedovanje SRK na podlagi lastnosti materiala. Model (opisan z enačbo 1.7) dobro korelira z rezultati meritev na eksperimentalnih cestah.

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

kjer je: BM testni indeks krogličnega mlina, PLI je indeks točkovne obremenitve, G je korekcijski faktor, ki upošteva sestavo zrn (enačba 1.8) in B je korekcijski faktor, ki upošteva bitumensko vezivo (B = 0,9 za polimer -modificirana veziva in 1 ,0 – za vse ostale).

G = 0,0069 * A + 0,004 * B + 0,496 – 1,8,

kjer je: A = odstotek prehoda skozi sito 8 mm, B = odstotek prehoda skozi sito 16 mm.

Vpliv intenzivnosti prometa, hitrosti in podnebnih razmer na testnih cestah na obrabo ni bil raziskan.
Vpliv metod zimskega vzdrževanja cest na obrabo je proučeval Leppänen (1995). Tako obdelava s soljo pospeši obrabo prevleke pnevmatike z žebljički, ker Površina premaza, obdelanega s soljo, ostane mokra dlje kot neobdelana površina. Zato se mokra prevleka bolj obrabi kot suha. Poleg tega preprečevanje zimske drsnosti z obdelavo s soljo povzroča težave s korozijo in negativno vpliva na kakovost podtalnice. Izdatek v višini 3,5 milijona dolarjev za raziskovalni program o skupnem učinku pnevmatik z žeblji in soli pri zimskem vzdrževanju cest se lahko šteje za upravičenega, ker izgube zaradi prometnih nesreč znatno presegajo ta znesek.

Švedska

Po poročilu (Jacobson, 1997) je obraba pločnikov na Švedskem leta 1975 znašala 100 g/vozilo-km, leta 1995 pa le 20 g/vozilo-km. Raziskave so pokazale, da uporaba premazov z večjo odpornostjo proti obrabi zmanjša obrabo za 20 g/vozilo-km, uporaba SMA - za 20 g/vozilo-km, uvedba preskusne metode s krogličnim mlinom za preskušanje drobljenega kamna (Ball Mill). Test) - za 10 g/km vozila in uvedbo omejitve največje dovoljene mase čepov - za 30 g/km vozila. Uporaba primernejšega drobljenca je zmanjšala celotno obrabo za 38 %. Pri drobljencu dejavniki, ki vplivajo na obrabo, vključujejo odstotek grobega drobljenca in največjo velikost drobljenca. Drugi dejavniki, ki vplivajo na obrabo vozišč, so še: stopnja zbitosti asfaltnega betona, intenzivnost prometa in število žebljev na pnevmatiki, hitrost vozil, širina cestišča, vlažnost voziščne površine, obremenitev vozišča, obremenitev vozišča, obremenitev vozišča, obremenitev vozišča. vrsta čepa, velikost štrline in sila čepa. Obraba mokrega premaza bistveno presega obrabo suhega (odvisno od vrste drobljenca). Nosite lahki premazičepi, ki tehtajo 0,7–1,0 g, so polovica teže jeklenih čepov, ki tehtajo 1,8 g (Jacobson, 1997 in Hornwall, 1999).

Gustafson (1997) je potrdil, da v popolna pokritost Asfaltni beton mora vsebovati proti obrabi odporen drobljen kamen, trdno vezan z vezivom z največjo (možno) vsebnostjo grobe frakcije. Vendar pa je treba takšno frakcijo omejiti na velikost 16 mm, ker uporaba večje frakcije poveča kotalni upor in poveča hrup. Trenutno je Švedska nacionalna uprava za ceste (SNRA) sprejela koncept uporabe mešanic drobljenega kamna in kita, izdelanih iz visokokakovostnega drobljenega kamna, za vgradnjo zgornjega sloja premaza na avtocestah z velikim obsegom prometa pri hitrostih 90 – 110 km. /h

Gustafson v svojem članku ob sklicevanju na delo Jacobsona navaja, da se letna obraba SMA premazov, pripravljenih na kakovostnem drobljencu, trenutno giblje od 0,2 do 2 mm, medtem ko se pri uporabi nekoliko manj kakovostnega drobljenca letna obraba poveča. na 3-4 mm. Pri visoki intenzivnosti prometa je obraba prevleke pnevmatike z žeblji približno 50 - 70% celotne obrabe. Gustafson se sklicuje tudi na študije, ki jih je opravil Carlsson, po katerih je obraba premazov iz visokokakovostnega SMA približno 6 g/km vozila, obraba premazov iz navadnega gostega asfaltnega betona na lokalnem drobljencu pa 37 g. /vozilo-km. Gustafson navaja, da so bile globoke kolesnice v poznih osemdesetih letih prejšnjega stoletja prej pravilo kot izjema, v zgodnjih devetdesetih letih pa so postale večinoma izjema zaradi uporabe premazov, odpornih proti obrabi, uporabe manj travmatičnih čepov in uvedbe predpisi o pnevmatikah z žebljički.

Odpornost proti obrabi je vključena v funkcionalne zahteve za cestne tlake na Švedskem (Safwat in Sterjnberg, 2003).

Pri laboratorijskih preskušanjih asfaltnobetonskih mešanic se uporablja Prallov test. Zahtevana vrednost Prall indeksa je odvisna od podane intenzivnosti prometa (SSID) - tab. 4. SSID je pojasnjen z uvedbo korekcijskih faktorjev, ki upoštevajo relativno število avtomobilov s pnevmatikami z žeblji, hitrost vožnje, bočno razporeditev osebnih avtomobilov (po pasovih) in metode zimskega vzdrževanja.

Tab. 4.Švedske zahteve za vrednost Prallovega indeksa vodvisno od intenzivnosti prometa (Safwat in Sterjnberg, 2003)

Pri testiranju po Prallovi metodi vzorec cilindrični(Sl. 1.7.) s premerom 100 ± 1 mm, debelino 30 ± 1 mm vzdržujemo pri temperaturi 5 ± 2 C 0 in nato 15 minut obdelujemo z jeklenimi kroglicami (40 kosov), ki se odbijajo vzorec pri hitrosti vrtenja 950 vrt/min. Vzorec se nenehno izpira z vodo, da se iz preskusne komore odstranijo delci obrabljenega materiala. Prallov indeks (indikator abrazivne obrabe) je zmanjšanje prostornine vzorca v cm 3. Določi se iz razmerja med razliko v suhi masi vzorca pred in po preskušanju ter nasipno gostoto vzorca (evropski standard 2000).

riž. 1.7.Cilindrični vzorec asfaltnega betona po testiranjuPrallova metoda

Jacobson in Hornwall (1999) sta preučevala učinek pnevmatik z žebljički na kolotečnico na petih testnih cestah z obrabno plastjo SMA ali poroznega asfalta in šestih kontrolnih cestah z gostim asfaltom ali obrabno plastjo SMA. Prerez kolotečnic smo izmerili z laserskim profilometrom. Za celovit pregled površinskih napak je bila uporabljena oprema RST (Road Surface Tester), nameščena na vozilu. Osem let spremljanja (1990 - 1998) je pokazalo, da se je obraba površin pnevmatik z žebljički v teh letih bistveno zmanjšala. Jacobson in Hornwall pripisujeta to zmanjšanje konstrukciji premazov, ki so bolj odporni proti obrabi, uporabi visokokakovostnih kamnitih agregatov in uporabi manj travmatične gume s čepi. Na obrabno obstojnost premazov ima največji vpliv kakovost kamnitega agregata. Nekoliko manj vplivata vsebnost grobega drobljenca in uporaba lahkih konic. Vrsta bitumenskega veziva (običajni ali PBB) nima opaznega vpliva na odpornost proti obrabi.

Jacobson in Wågberg (2004) sta razvila modele za napovedovanje kolesnic, ki jih povzročajo pnevmatike z žeblji. Modeli temeljijo na 10-letnem delu, ki ga je v devetdesetih letih prejšnjega stoletja opravil švedski nacionalni inštitut za raziskovanje cest (VTI). Sestavljeni so iz treh delov:

• model za izračun količine obrabe glede na število avtomobilov s pnevmatikami z žebljički;
• model za izračun porazdelitve obrabe po voznem pasu (profil obrabe);
• model za izračun letnih stroškov glede na materialne stroške in življenjsko dobo.

Ugotovljeno je bilo, da je količina obrabe odvisna od vrednosti krogličnega testa, velikosti največjega deleža drobljenca, zrnate sestave in relativne poroznosti. Razvitih je bilo več modelov, od katerih sta dva predstavljena z enačbami 1.9. in 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 in Ss = relativna obraba goste asfaltnobetonske mešanice oziroma SMA;
KV = preskusna vrednost krogličnega mlina;
HALT4 = delež drobljencev večji od 4 mm;
HM = Marshallova relativna poroznost;
MS = največja velikost drobljenega kamna.

Pri uporabi modela za izračun življenjske dobe pločnika je pomembna informacija o porazdelitvi obrabe po voznem pasu (profil obrabe), ker datum začetka dela tekoča popravila pločnik je določen z globino kolesnice (Jacobson in Wågberg, 2004). Razviti modeli porazdelitve obrabe po prometnem pasu temeljijo na porazdelitvi toka osebnih vozil po prometnih pasovih blizu normalne. Standardni odklon porazdelitve prometnega toka v prečni smeri na cestah s širokimi pasovi in ​​na cestah z bankinami je približno 0,45 m, na cestah z ozkimi pasovi in ​​večpasovnimi hitrimi cestami - 0,25 m na cestah z zelo velikim prometom intenzivnost gibanja standardni odklon se približa 0,20 m.

Kombinacija teh dveh modelov se uporablja v računalniški različici, ki se uporablja za napovedovanje globine kolesnice, življenjske dobe in letnih stroškov. Program vsebuje naslednje podatke:

• Lastnosti drobljenca: vsebnost frakcije > 4 mm (%), nominalna velikost grobe frakcije (mm), testna vrednost v krogličnem mlinu za grobo frakcijo.
• Cestni in prometni parametri.
• Podatki o stroških: lomljenec, bitumensko vezivo, dodatki, izdelava mešanice, mobilizacija opreme, transport, polaganje mešanice, drugi možni stroški (cena na enoto / m2).

Izračun s temi modeli nam omogoča, da dobimo izhodni profil abrazivne obrabe, življenjsko dobo in letne stroške. Model je bil potrjen s terenskimi podatki, pridobljenimi na 16 poskusnih cestah v zimi 1996-1997. Eksperimentalne ceste različnih tehničnih kategorij z različnimi hitrostmi z življenjsko dobo 1-6 let so imele obrabne plasti različnih vrst in kakovosti. Veljavnost modela sta s testiranjem potrdila Jacobson in Wågberg (2004).

Izhodiščni podatki za izdelavo modelov temeljijo na obsežnem programu laboratorijskih raziskav, izvedenih na cestnem simulatorju VTI. Raziskovalno poročilo vključuje dejavnike, navedene v tabeli. 5., in njihov vpliv na obrabo prevlek. Modeli ne upoštevajo trajnosti premaznih materialov.

Tabela 5.Dejavniki, ki se preučujejo v simulatorju ceste, in njihov vpliv (razen obsega prometa, uporabe čepov, porazdelitve prometnega toka po širini cestišča in površinskih razmer (suho/mokro ali zasneženo)

Materiali	majhna	včasih velik	Velik	Zelovelik
Drobljen kamen
Kakovost				X
Vsebina velike frakcije				X
Nazivna velikost glavna frakcija		X
Zasnova mešanice (gosta ali SMA)				X
Vrsta bitumenskega veziva	X
Proizvodnja
Krhkost (luskavost)		X
Stopnja zbitosti		X
Zunanji dejavniki
Hitrost potovanja			X
Podnebne razmere	X
Vrsta čepov, sila udarca čepa			X

Norveška

Po poročilu Løberga (1997) je na norveških cestah globina kolesnic, ki nastanejo na vzletno-pristajalnih stezah, odvisna od zasnove mešanice, kakovosti konstrukcije vozišča, vrste vozil, hitrosti vožnje, podnebnih razmer in parametrov vozišča, s kakovostjo tlaka drobljen kamen je najpomembnejši. Norveška uprava za ceste dvakrat letno izmeri 63.000 km cest. Na podlagi rezultatov teh meritev se določi indeks odpornosti proti obrabi vsakega cestnega odseka. Teža prevlečnega materiala (v gramih), obrabljenega na 1 km vožnje, se vzame kot pokazatelj odpornosti proti obrabi. osebni avtomobil s štirimi pnevmatikami z žebljički. Ta vrednost je odvisna od kakovosti uporabljenega drobljenega kamna.

Norvežani menijo, da je mehanska trdnost drobljenega agregata mešanice asfaltnega betona najpomembnejša lastnost. Za merjenje mehanske trdnosti uporabljajo tri metode, merijo udarno trdnost, obrabo in stopnjo obrabe pnevmatike z žeblji EN (test SRK). Indikator abrazivne obrabe se jim zdi najpomembnejša lastnost. Določeno je s številom kubičnih centimetrov kamnitega materiala (drobljenca), ki se obrabi pod pogoji, določenimi s preskusno metodologijo. Rezultati laboratorijskih preiskav so skladni z rezultati meritev dejanske kolotnosti na cestah. Løbergovo poročilo (1997) navaja, da tudi če se uporabi visokokakovosten drobljen kamen, premaz ne bo dolgo zdržal, če delo ni pravilno izvedeno.

Norveški predpisi o vzdrževanju cest predvidevajo polaganje novega sloja pločnika na cestnih odsekih z globino kolesnice nad 25 mm in stopnjo kolotnosti nad 10 %. Na mestnih cestah z dovoljeno hitrostjo manj kot 60 km/h so dovoljeni tiri z globino največ 35 mm.

Metode za zmanjšanje obrabe prevleke

Raziskave so pokazale, da je intenzivnost obrabe vozišča odvisna od številnih dejavnikov, ki so odvisni od prometnih parametrov, geometrije cestišča, značilnosti vozišča, zunanjih vplivov in kakovosti izvedbe vozišča. Nekateri od teh dejavnikov bolj vplivajo na obrabo kot drugi. Stopnja vpliva različnih dejavnikov je odvisna od lokalnih razmer. V nadaljevanju so povzeti ti dejavniki in njihov vpliv na stopnje obrabe ter podana priporočila za zmanjšanje obrabe prevleke.

Promet

Na nastanek kolesnic neposredno vplivajo intenzivnost prometa, hitrost vožnje in odstotek avtomobilov z žebljički. Ko se ti parametri povečajo, se proces kolotečenja stopnjuje.

Za zmanjšanje obrabe premazov brez ogrožanja prometne varnosti so predlagani naslednji ukrepi:

• Zmanjšanje prometne gostote na avtocestah (preusmeritev prometnih tokov, tranzit itd.)
• Ureditev obdobja dovoljene uporabe pnevmatik z žebljički in omejitev števila žebljev na pnevmatiki.
• Omejitev hitrosti pozimi.

Premazni materiali

Raziskave so pokazale, da so glavni dejavniki, ki vplivajo na stopnjo obrabe vozišč z žeblji, lastnosti materialov vozišča in vrsta mešanice asfaltnega betona. Ugotovljeno je, da so najpomembnejši dejavniki lastnosti drobljenega kamna. Glavne značilnosti drobljenega kamna so odpornost proti abrazivni obrabi in vsebnost grobe frakcije. Priporočljiva je uporaba drobljenca, ki je opravil laboratorijske teste v krogličnem mlinu (Ball Mill test) in asfaltbeton testiran po Prallu (Prall test). Večja kot je vsebnost grobega drobljenca, manjša je obraba. Pri načrtovanju mešanice asfaltnega betona je treba določiti oprijem drobljenega kamna na bitumensko vezivo in potrebo po dodajanju lepilnih dodatkov.

Naslednji najpomembnejši dejavnik za drobljenim kamnom je sestava mešanice asfaltnega betona. Študije so pokazale, da ima SMA večjo odpornost proti obrabi kot goste asfaltne betonske mešanice. Bitumensko vezivo manj vpliva na obrabo kot drobljenec in sestava zmesi. Obsega tega vpliva ni mogoče količinsko opredeliti. Ugotovljeno je bilo, da v nekaterih primerih uporaba polimer-bitumenskega veziva nekoliko zmanjša obrabo.

Zunanji dejavniki

Ko zunanja temperatura zraka pade pod 0 0 C in se poveča vlažnost prevleke, se intenzivnost kolesnic poveča. Na intenzivnost kolesnic močneje vpliva vsebnost vlage v premazu kot nizka temperatura. Premaz, obdelan s sredstvi za odmrzovanje, ostane moker dlje kot neobdelan. Upoštevati je treba socialno-ekonomski vpliv zimskega vzdrževanja cest.

Najpomembnejši zunanji dejavnik pri zmanjševanju obrabe je omejitev uporabe gum z žebljički na tiste zimske mesece, ko so površine prekrite z ledom ali snežno-ledenimi plastmi.

Geometrija ceste

Intenzivnost obrabe se poveča na področjih pospeševanja in zaviranja vozil. Ti odseki vključujejo ovinke, vzpone in padce ter križišča. Na globino kolesnice vpliva širina voznega pasu. Ožji kot je vozni pas, globlja je kolesnica.

Intenzivnost kolesnic pri gumah z žebljički lahko zmanjšamo s postavitvijo ovinkov, zmanjšanjem strmine vzponov in spustov, zmanjšanjem dolžine prehodnih hitrih pasov in razširitvijo prometnih pasov.

Pomemben dejavnik je prečni profil nanosa, ki pospešuje pretok vode, saj moker asfaltni beton intenzivneje obrablja pnevmatike z žebljički. Konstrukcija voziščne podlage iz nekohezivnih materialov pospešuje odtok vode s površine.

Gradnja

Ugotovljeno je bilo, da zelo pomemben pogoj Zmanjšanje kolesnic na cestah je kakovost gradnje. Naslednji dejavniki vplivajo na zmanjšanje kolesnic pnevmatik z žebljički:

• Specifikacija in skladnost z zahtevano gostoto asfaltnega betona.
• Uporaba ustrezne opreme za proizvodnjo in vgradnjo ustreznih mešanic, na primer SMA.
• Polaganje asfaltnega betona na suho površino (brez vode in ledene skorje) in z zadostno visoka temperatura zunanji zrak.
• Intenzivno izvajanje aktivnosti nadzora in zagotavljanja kakovosti.

Izkušnje skandinavskih in drugih držav kažejo na možnost občutnega zmanjšanja obrabe pnevmatik z žebljički.

Na stopnjo obrabe vrhnjega sloja prevleke za stebre najbolj vpliva kakovost kamnitega agregata za asfaltbeton. Domneva se, da je od kamnitih materialov, ki so na voljo v severozahodni regiji, drobljen porfiritni kamen najbolj odporen na učinke gume s čepi. To predpostavko je treba potrditi s testiranjem.

Odvisno od predvidene intenzivnosti prometa vozil, mora kamniti agregat, uporabljen na cesti, ki se projektira/popravlja, izpolnjevati zahteve iz tabel 2.1, 2.2 - (finske izkušnje).

Na odsekih cest z visoko intenzivnostjo prometa ni priporočljivo uporabljati zgornji sloj Prevleka je gosta, drobnozrnat asfaltni beton; priporočljivo je uporabiti ShMA-20 (SMA 16 po finskih standardih za asfalt 2011). Pri izbiri sestave mešanice si po možnosti prizadevajte za čim večji odstotek delcev, večjih od 8 mm.

Glede na finske izkušnje je treba odpornost proti obrabi drobljenega kamna redno spremljati z laboratorijskimi metodami: preskus s krogličnimi mlini, preskus rock točkovno obremenitev (Point Load Test), kot tudi losangeleško metodo (neobvezno).

Priporočljivo je uporabiti funkcionalno metodo za načrtovanje mešanice asfaltnega betona, sprejeto v EU, zlasti na Finskem (Finski standardi za asfalt 2011). Zlasti za zgornjo plast prevleke funkcionalne lastnosti mešanice (SMA) zgornje plasti prevleke vključujejo: odpornost proti obrabi, strižno odpornost, vodoodpornost, odpornost proti zmrzovanju, staranje asfaltnega betona.

Odpornost asfaltnega betona proti obrabi je potrebno občasno kontrolirati z laboratorijskimi metodami: SRK test (finske izkušnje) ali Prall test (švedske izkušnje) ali EN 16697-16 (evropski standardi).

Projektna dokumentacija mora vsebovati tudi funkcionalne zahteve za odpornost proti obrabi zgornjega sloja ob upoštevanju podatkov v tabeli. 4 ali v skladu s finskim standardom za asfalt 2011

– urediti sezono dovoljene uporabe pnevmatik z žebljički. Namestite ustrezno prometni znaki;

– razmisliti o možnosti znižanja dovoljene hitrosti pozimi (na avtocestah na 90 – 100 km/h);

– razmisliti o izvedljivosti uporabe tehnologij tesnjenja kolesnic brez površinskega rezkanja obstoječega vozišča. Na primer tehnologija Microsurfacing (polnjenje tirov z emulzijo - mineralna mešanica modificiran s polimeri) ali tehnologija, ki jo na mostovih v Sankt Peterburgu uporablja Lemminkäinen Dor Stroy JSC (polnjenje tirov liti asfaltni beton z vgradnjo porfiritnega drobljenca);

– za predvidevanje obrabe pnevmatik z žebljički in stroškov za odpravo kolesnic razmislite o izvedljivosti uporabe pnevmatike, razvite na Švedskem računalniški program(Jacobson in Wågberg, 2004).

©A.G. Spector, glavni specialist Dorservice LLC

Pri uporabi tega analitičnega gradiva v celoti ali delno, povezava do spletnega mesta
GC "Dorservice" je obvezen!

Tudi najbolj kakovostno cestišče prej ali slej propade. Razlogov za to je veliko. Med njimi je mogoče identificirati glavne, kot sledi: padavine, nasičenost z vodo, velike temperaturne spremembe, velike transportne obremenitve in številni drugi dejavniki. Kaj reči kdaj priprava mešanice asfaltnega betona je bila izvedena s kršitvami ali pa so bile storjene napake v sami tehnologiji gradnje ceste. Seveda bo v teh primerih kakovost cestišča nizka, kar bo glavni vzrok za različne deformacije in uničenje cestišča.

Glavne vrste deformacij ceste so naslednje.

1. Obraba ali odrgnina. Predstavlja zmanjševanje debeline celotne cestišča zaradi izgube materiala zaradi povečane uporabe ter raznih naravni dejavniki. Za zmanjšanje obrabe cest uporabljajo nove tehnologije asfaltiranja, uporabljajte različne plastifikatorje, ki upočasnjujejo staranje bitumna, narašča gostota bitumna in njegovo odpornost proti obrabi.

2. Luščenje - ločevanje drobni delci od zgornje plasti ceste pod vplivom nasičenosti z vodo, ki ji sledi zmrzovanje. Ob istem času obrabne plasti močno poveča in proces postane neobvladljiv. Poleg tega se luščenje ceste poveča pod vplivom kloridov, ki so del posebnih mešanic za boj proti ledu. Da bi preprečili luščenje, je cestišče obdelano z bitumnom z dodatkom finega mineralnega materiala.

3. Lopljenje - ločevanje velikih frakcij drobljenega kamna, ki niso dovolj oprijete z bitumnom, od površine ceste. Vzroki za ta pojav so nekakovostne mešanice, ki jih prevažajo tovornjaki prekucniki in v mešanico vdrejo ostanki peska, slaba zbijanje mešanice asfaltnega betona predvsem v dežju ali mrazu. Luščenje lahko upočasnimo le s polaganjem posebne zaščitne plasti.

4. Lomljenje robov - nastane na stičišču ceste in robov. Ta vrsta deformacije se najpogosteje pojavi na mestih, kjer se težki tovornjaki umikajo na rob ceste. Da bi preprečili lomljenje robov med gradnjo ceste, je ob cestišču nameščen poseben ojačitveni ali, kot ga imenujemo tudi robni trak.

5. Valovi in kolesnice- vrsta deformacije ceste, ki se pojavi na površinah z visoko plastičnostjo. Razlogi so lahko visoki strižni oprijem zlasti na klancih, na postajališčih in parkiriščih javni prevoz, pri zaviranju. pogosto hitrost nastajanja kolesnic ali valov poveča v poletni čas ko temperatura površine cestišča doseže 60°C in več. Spodbujati strižna odpornost možno le med gradnjo z uporabo ustreznih asfaltnobetonskih mešanic.

Vrste deformacij cestišča vključujejo tudi različne razpoke, zamike, udrtine, luknje in grebene.

Obraba cestnih površin je za Ruse resen problem. Nelagodje med vožnjo, okvare, nevarnost - vse to potegne za seboj obrabo cestišča.

Noben premaz ni popoln. Tako ali drugače ga je treba občasno zamenjati. Čeprav je življenjska doba ruskih cest veliko krajša od tujih, saj je njihova kakovost slabša.

Razlogov za to je veliko obraba cest. Glavna je nenehno gibanje vozil, zlasti velikih. Slabša kot je kakovost cestišča, bolj na stopnjo obrabe vpliva število prevoženih vozil. Ceste, prevlečene z bitumenskimi mešanicami, kot je asfalt, lahko v vročem vremenu postanejo mehke. Posledica so valovi in ​​valovi zaradi vpliva transporta. Pozimi lahko zaradi mraza cestna površina, nasprotno, razpoka.

kje cestno površino stiki s cestišči, možna je poškodba roba vozišča; to velja za primere, ko ojačitveni trakovi niso nameščeni.

Beton in kamnite strukture vreme stran od časa. Voda, ki pride v pore in razpoke kamna, lahko zmrzne in se razširi, kar povzroči zidarstvo lahko propade.

Obrabi se ne moremo izogniti, ne glede na to, kako kakovosten je premaz. Če je zgrajena brez uporabe veziv, lahko delce v suhem vremenu izbijejo kolesa, v deževnem vremenu pa jih izperejo z vodo. Tiste obloge, ki so zgrajene z uporabo veziv organske snovi, se obrabijo zaradi obrabe površine zaradi premikajočih se vozil.

Za pravilno in pravočasno obnovitev cestne površine je potrebno izračunati stopnjo njene obrabe. Na primer, obrabo prevleke v enem letu lahko ugotovimo s formulo a+BT, kjer je a obraba pod vplivom dežja in drugih atmosferski pojavi, B je parameter obrabe, T pa je intenzivnost obremenitve, merjena v milijonih bruto ton na leto, brez zime.

Če je koeficient trdnosti znan, je možno enostavno določiti cestne konstrukcijske ukrepe v skladu z zahtevami za promet. Kakovostnejši premaz traja dlje in zahteva redkejša popravila.

Obstajajo znane napake na cestišču, kot so luknje in razpoke. Pogosto so valovi, ko se gladina asfalta močno spremeni, ali dolge, globoke vdolbine, ki jih tvorijo tovornjaki. Voznik mora skrbno spremljati cesto in, če je mogoče, izbrati načine za izogibanje problematičnim območjem.

Obraba cestnih površin in njeni vzroki [dod. V. 29]

Največji vpliv na obrabo premazov imajo premikajoči se avtomobili. Pod obremenitvijo, ki se prenaša na kolo, se pnevmatika deformira (slika). V tem primeru na vstopu pnevmatike v cono stika s prevleko v pnevmatiki pride do kompresije, na izstopu iz stika pa do ekspanzije. Pot, ki jo prepotuje točka na vodilu v kontaktni ravnini?1, je manjša kot zunaj nje?. Zato se točka v kontaktni ravnini premika s pospeškom, večjim od tistega, s katerim se je gibala, preden je prišla v stik s prevleko. Hkrati je kotna hitrost a v sektorjih praktično enaka. Zato gre konica vzdolž premaza pot določene dolžine z drsenjem namesto samo kotaljenjem.

Pod vplivom teh povečanih tangencialnih napetosti v ravnini tira pride do abrazije prevleke vozila in pnevmatike. Največje tangencialne sile in največja obraba nastanejo pri zaviranju vozila. Obraba pri vožnji tovornjakov je približno 2-krat večja kot pri vožnji osebnih vozil. Večja kot je trdnost prevleke, manjša in bolj enakomerna je obraba prevleke po širini. Na prevlekah iz materialov z nizko trdnostjo je stopnja obrabe veliko višja, pogosteje nastajajo kolesnice in luknje. Uporaba magmatskih kamnin za drobljenec namesto sedimentnih kamnin zmanjša obrabo za 60 %. Povečanje vsebnosti bitumna s 5 na 7 % zmanjša obrabo za 50-80 %.

Obraba prevleke znotraj cestišča in debelina prevleke potekata neenakomerno, na prevleki vzdolž kotalnih trakov nastajajo abrazijske kolesnice, katerih globina je lahko od nekaj milimetrov do 40-50 mm. V takšnih kolesnicah se med dežjem ustvari precejšnja plast vode, kar vodi do zmanjšanja oprijemljivosti površine in akvaplaninga.

Povprečna količina obrabe na celotnem območju pokrivanja je.