Введение к работе
Актуальность темы. Освоение лесных массивов связано с транспортировкой (вывозкой) деревьев и сортиментов по лесовозным автодорогам с верхних складов на деревоперерабатывающие предприятия и к другим потребителям и поскольку лесозаготовки выполняются преимущественно в зимнее время, возникает необходимость обеспечения безопасного проезда автопоездов по лесовозным дорогам. При этом с целью обеспечения круглогодичного безопасного движения лесовозных автопоездов на лесовозных автодорогах особое внимание необходимо уделять современным дорожно-строительным материалам и технологиям. Одним из наиболее перспективных материалов для строительства дорожных покрытий является щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА), который обеспечивает высокий коэффициент сцепления с колесом автомобиля, высокое сопротивление постоянной деформации, долговечность, и снижение расходов на обслуживание. Особенностью структуры ЩМА является наличие щебеночного каркаса, в котором все пустоты между щебнем заполнены смесью битума с дробленым песком, минеральным порошком и стабилизирующей добавкой. Наибольший интерес представляет исследование возможности использования в составе смеси противоморозных добавок, в качестве которых могут быть смеси хлористых солей ( и ), взамен части дробленого песка. Применение антигололедных щебеночно-мастичных асфальтобетонов (АЩМА) в покрытиях лесовозных дорог в условиях температур ниже -7 C может снизить адгезию льда и снежных отложений, а также уменьшить стоимость зимнего содержания дорог. Это будет способствовать борьбе с зимней скользкостью на лесовозных дорогах.
Цель работы. Разработать технологии строительства покрытий лесовозных автомобильных дорог из щебеночно-мастичных асфальтобетонов с пониженной адгезией льда и способ очистки их поверхностей от снежно-ледяных отложений.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является конструкция лесовозной автомобильной дороги. Предметами исследования являются покрытия из щебеночно-мастичных асфальтобетонов с противоморозными добавками.
Методы исследования. Математическая статистика, теория планирования эксперимента, испытание строительных материалов, математическое моделирование. Прикладные программные пакеты MS Excel, MS Word, Curve Expert, AutoCad.
Научная новизна:
- щебеночно-мастичные асфальтобетоны для покрытий лесовозных автомобильных дорог, отличающиеся уменьшенным льдообразованием;
- разработанные устройство (патент РФ № 2357038) и методика для изучения коэффициента сцепления колес автомобиля с покрытием из органических бетонов, отличающиеся возможностью изучения в лабораторных условиях, и результаты экспериментальных исследований для АЩМА;
- обоснована возможность сохранения антигололедных, физико-механических и эксплуатационных свойств покрытий из АЩМА при отрицательных температурах воздуха (ниже -7 C) и длительном воздействии агрессивной среды (воды);
- разработан способ очистки ото льда покрытий лесовозных дорог (положительное решение по заявке № 2011147881/13 на получение патента на изобретение РФ), отличающийся тем, что покрытие устраивается из АЩМА и перед механическим удалением льда производится вибрирование его поверхности.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
-
Результаты изучения адгезии льда с поверхностью ЩМА при присутствии противоморозных добавок, позволяющие прогнозировать силы межслойного сцепления.
-
Результаты экспериментальных исследований прочностных и физико-механических свойств АЩМА в зависимости от количества противоморозных добавок, позволяющие использовать их в качестве материала для верхнего слоя покрытия лесовозной дороги.
-
Методика исследования коэффициента сцепления колес автомобиля с покрытием, позволяющая прогнозировать изменение его значений на стадии проектирования составов органических бетонов и результаты ее использования при анализе составов АЩМА.
-
Способ очистки покрытия лесовозных дорог от снежно-ледяных отложений, защищенный положительным решением по заявке
№ 2011147881/13 на получение патента на изобретение РФ, позволяющий осуществить процесс более качественно и с меньшей трудоемкостью.
Практическая значимость заключается в разработке составов, технологий производства и укладки АЩМА в покрытие лесовозной автодороги. При использовании АЩМА в покрытиях лесовозных дорог уменьшается прочность сцепления ледяных отложений с поверхностью покрытия и сокращаются затраты на удаление прослойки льда с поверхности покрытия.
Достоверность результатов исследований. Достоверность результатов исследования подтверждается: экспериментами с погрешностью не более 5 %; доверительной вероятностью не менее 95 % у полученных закономерностей изменения свойств АЩМА при различном содержании противоморозных добавок. Построенные закономерности для свойств антигололедных асфальтобетонов согласуются с опубликованными экспериментальными данными по теме диссертации автора А. Н. Котухова, по патенту на изобретение РФ авторов С. В.Гриневича, Л. Б. Каменецкого и др.
Личное участие автора в получении результатов. Автором проводились исследования: дорожно-строительных материалов, разработка составов АЩМА; предложены технологии приготовления и содержания лесовозных дорог с покрытием из АЩМА. Автором произведены обработка данных и обобщение результатов исследований; разработана методика по определению коэффициента сцепления колес с поверхностью лесовозных дорог. Автором теоретически обоснована норма расхода антигололедных добавок для асфальтобетонов, построена математическая модель, позволяющая определить оптимальные технологические режимы по предлагаемому способу очистки, и выполнен расчет экономической эффективности.
Реализация результатов исследования. Результаты исследования внедрены в производство при устройстве выравнивающего (ремонтного) слоя покрытия толщиной 5 см на автомобильной дороге «Вятка» на участке с км 35+360 по км 35+410. Площадь экспериментального участка составила 400 м2, объем выпущенной смеси – 26 т. За опытным участком установлено наблюдение. Автором разработаны рекомендации по производству и укладке АЩМА, которые были одобрены в научно-техническом совете ОАО «Марийскавтодор».
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на конференциях: научно-технические конференции Марийского государственного технического университета (Йошкар-Ола, 2009…2012); всероссийская научная конференция «Информационные ресурсы и национальная безопасность в эпоху глобальных трансформаций: Пятнадцатые Вавиловские чтения» (Йошкар-Ола, 2011); международная научно-практическая конференция «Новые дороги России» (Пенза, 2011); международная научно-практическая конференция «Перспективные разработки науки и техники» (Польша, Пшемысль, 2011); международная научно-практическая конференция «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе» (Пермь, 2012); всероссийские научно-практические конференции «Актуальные проблемы строительного и дорожного комплекса» (Йошкар-Ола, 2010, 2011, 2012); международная конференция «Проблемы архитектуры и строительства» (Казань, 2012); международная научная конференция «Актуальные вопросы науки и образования» (Москва, 2012); международная научно-практическая конференция «Инновационные ресурсы и национальная безопасность в эпоху глобальных трансформаций» (Йошкар-Ола, 2012).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 14 работах общим объемом 17,38 п.л. (авторский вклад – 6,79 п.л.), в т.ч. две монографии в соавторстве, одна статья в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ (0,63 п.л.), десять статей – в материалах международных и всероссийских конференций (1,63 п.л.). Получено положительное решение по заявке №2011147881/13 на получение патента на изобретение РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 158 наименований и 8 приложений. Основное содержание работы изложено на 118 стр., в том числе 23 рисунка и 23 таблицы.
