Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 11
1.1. Критерии оценки состояния дорожного покрытия
и вопросы обоснования межремонтных сроков службы 11
1.2. Методы расчета и конструирования дорожных одежд 31
1.3. Структурные и физико-механические свойства
асфальтобетонной смеси и асфальтобетона 50
1.4. Развитие теории долговечности строительных материалов и конструкций 67
1.5. Основные выводы по главе
Цель и задачи исследования 79
2. Общая методика исследования 81
2.1. Система и функциональная схема исследования 81
2.2. Применяемые теоретические методы и подходы 85
2.3. Обоснование допущений и ограничений 92
2.4. Основные выводы по главе 2 99
3. Термодинамическая концепция жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия (имитационная модель) 100
3.1. Процесс строительства дорожного асфальтобетонного покрытия 101
3.1.1. Рациональные технологии строительства 102
3.1.2. Зависимость вариации энтропии от изменения тепловой и механической энергии 116
3.2. Процесс эксплуатации дорожного асфальтобетонного покрытия 123
3.2.1. Зависимость межремонтных сроков службы асфальтобетонного покрытия от вариации энтропии в процессе строительства 129
3.2.2. Определение значения коэффициента пластичности дорожного покрытия 132
3.2.3. Алгоритм определения термодинамических потенциалов дорожного асфальтобетонного покрытия 136
3.2.4. Функциональная связь между теплоемкостью и модулем упругости материала дорожного покрытия 140
3.2.5. Некоторые закономерности процесса деформирования дорожного покрытия 145
3.2.6. Зависимость термодинамических функций дорожного покрытия от величины теплоемкости его материала 150
3.3. Результаты и выводы по главе 3 154
4. Экспериментальное определение удельной теплоемкости материала дорожного асфальтобетонного покрытия в течение его жизненного цикла 155
4.1. Методика обеспечения надежности результатов экспериментального исследования 155
4.2. Анализ теплофизических свойств материала дорожного асфальтобетонного покрытия по результатам научных публикаций 160
4.3. Постановка и проведение эксперимента по определению удельной теплоемкости образцов материала дорожного асфальтобетонного покрытия 165
4.4. Выводы по главе 4 193
5. Анализ имитационной модели. построение методики мониторинга состояния дорожного асфальтобетонного покрытия и прогнозирование сроков ремонтных работ 194
5.1. Структура имитационной модели 194
5.2. Тезаурус (основная совокупность формул) имитационной модели 196
5.3. Анализ имитационной модели и построение методики мониторинга функционального состояния дорожного асфальтобетонного покрытия с целью назначения обоснованных сроков и видов ремонтных работ 207
5.4. Выводы по главе 5 218
6. Разработка рекомендаций по практическому применению термодинамической теории жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия при его проектировании, строительстве и эксплуатации 219
6.1. Проектирование 219
6.2. Строительство 227
6.3. Эксплуатация 228
6.4. Оценка экономической эффективности проектирования, строительства и ремонтов дорожного асфальтобетонного покрытия 233
6.5. Выводы по главе 6 236
Общие выводы и результаты 237
Список литературы
- Развитие теории долговечности строительных материалов и конструкций
- Применяемые теоретические методы и подходы
- Зависимость межремонтных сроков службы асфальтобетонного покрытия от вариации энтропии в процессе строительства
- Постановка и проведение эксперимента по определению удельной теплоемкости образцов материала дорожного асфальтобетонного покрытия
Развитие теории долговечности строительных материалов и конструкций
Темой одной из первых научно-исследовательских работ, выполненной сотрудниками Центрального научно-исследовательского института (Цдорнии), являлось изучение износа и срока службы дорожных покрытий [26]. В порядке учета опыта эксплуатации автомобильных дорог в 1931-1932 гг. было осуществлено объединение и систематизация данных об износе покрытий. В результате исследований Н. Н. Ивановым [156] была установлена зависимость годового износа щебеночных покрытий от грузонапряженности движения с учетом качества применяемых каменных материалов и сделан вывод, что для обеспечения оптимального срока службы покрытия необходимо назначать минимальную толщину дорожной одежды, обеспечивающую прочность дорожной конструкции в соответствии с требованиями движения. К этой толщине рекомендовалось прибавлять дополнительный слой, работающий на износ, - слой износа покрытия. Также при учете опыта содержания дорог 1932 г. была разработана первая шкала оценки эксплуатационного качества покрытия по степени деформации его поверхности, в зависимости от скорости движения. Для оценки состояния необработанных органическими вяжущими щебеночных шоссе А. К. Бируля в 1934 г. разработал пятибалльную систему оценки; впоследствии с некоторыми изменениями она была использована и для шоссе обработанных органическими вяжущими. Пятибалльная система оценки в ее последнем варианте в 1938 г. связывала визуальную характеристику состояния покрытия автомобильной дороги с показателями скорости автодвижения, вы-боинообразованием (площадь, глубина, объем), показателями толчкомера [66]. На основании этих данных делался вывод о необходимости ремонтных работ.
В связи с возросшей к сороковым годам двадцатого века интенсивностью автомобильного движения на основных магистралях дорожной сети, необходимо было решить вопрос о требуемом для автомобильного движения качестве дорожных покрытий, чтобы установить в дальнейшем систему мероприятий по их содержанию и ремонту. Разработка основных принципов для научного обоснования эксплуатации дорог привела к выдвижению максимально допустимой скорости автомобильного движения как основного эксплуатационного показателя дороги. Поскольку максимально возможные скорости движения на прямом горизонтальном пути в основном зависят от степени ровности покрытия, то важнейшим показателем, определяющим эксплуатационные качества дорожных покрытий является степень их ровности. Вследствие этого главнейшей задачей содержания и ремонта покрытий было выдвинуто обеспечение и поддержание их поверхности ровной. В связи с такими соображениями шкалу оценки эксплуатационных качеств покрытий нужно было связать с допустимыми максимальными скоростями движения расчетного автомобиля и оценку качества покрытия отнести к некоторому расчетному состоянию. Теперь всякое состояние (качество) покрытия необходимо было определить степенью приближения его к расчетному, которое обеспечивалось на сдаваемом в эксплуатацию покрытии. Падение значения этой степени ниже максимально допустимого вызывает необходимость назначения ремонта.
В 1941 г. А. К. Бируля предлагает степень соответствия покрытия расчетному состоянию выразить коэффициентом службы, который равен отношению максимально обеспечиваемой скорости движения в данный момент к расчетной скорости, назначенной для дороги [27]. Автор указывает, что «для каждой дороги должна быть установлена минимально допустимая величина коэффициента службы, ... для дорог высокого значения это минимальное значение коэффициента службы не должно быть менее единицы». Помимо коэффициента службы А. К. Бируля рассматривает величину, зависящую от конструкции, климатических условий, состава и интенсивности движения, качества строительных работ. Под этой величиной понимается величина работоспособности покрытия, которая измеряется суммарным весом пропущенных экипажей (количество брутто тонн движения) с учетом в будущем коэффициентов воздействия, характерных для транспортных средств разного типа.
В 1947-1950 гг. сотрудники Союздорнии совместно с Ленинградским филиалом, Харьковским автомобильно-дорожным институтом (ХАДИ) и Дорожной научно-исследовательской станцией Грузинского Ушосдора провели систематические исследования службы дорожных покрытий. На основе этих исследований были разработаны предварительные количественные показатели межремонтных сроков службы и работоспособности дорожных одежд. Была дана рекомендация, что в дальнейших исследованиях виды работ по содержанию и ремонту дорог целесообразно классифицировать по техническим и экономическим характеристикам [352]. В одной из первых статей о сроках службы покрытий в 1950 г. Н. Н. Иванов и М. Я. Телегин определяют главнейшие факторы, от которых зависит срок службы [160]: 1) состав, интенсивность и скорость движения; 2) прочность конструкции дорожной одежды с учетом грунтовых, гидрологических и климатических условий; 3) тип дорожного покрытия; 4) качество материалов покрытия; 5) качество дорожно-строительных работ; 6) система ремонтных работ и их качество. Авторы пишут, что многочисленность факторов и многообразие возможных их сочетаний затрудняют решение поставленного вопроса об определении сроков службы дорожных покрытий, «тем более что некоторые из этих факторов изменяются с течением времени». В статье также показано, что срок службы покрытия, даже при одинаковой интенсивности движения, может изменяться. При этом особенно сильно отражается на сроке службы покрытия его недостаточная прочность и качество материалов.
Впервые нормы межремонтных сроков службы были разработаны в начале пятидесятых годов и утверждены в 1956 г [355]. Работы по содержанию и ремонту автомобильных дорог стали разделять на следующие виды: капитальный ремонт, средний ремонт, текущий ремонт и содержание. Все эти виды дополняли друг друга и представляли систему мероприятий, направленных на обеспечение безопасности движения автомобильного транспорта с установленными скоростями и нагрузками, поддержание работоспособности и долговечности дорожных сооружений, систематическое улучшение состояния дорог и сооружений путем повышения технических нормативов до норм, соответствующих категории, установленной для каждой дороги [353, 354, 252, 336]. Главным конструктивным элементом дороги является дорожная одежда, по состоянию которой определялась необходимость среднего или капитального ремонта.
В результате исследований М. Я. Телегина, М. Б. Корсунского и других закономерность износа дорожных покрытий с некоторым приближением может быть выражена в виде линейной зависимости [352]: h = a + abN, (1.1) где h - годовой износ покрытия, мм; N - интенсивность движения в тыс. авт./сутки; а - коэффициент, количественное значение которого зависит от природных условий; Ъ - коэффициент, количественное значение которого зависит от конструкции и прочности слоя износа покрытия; а - коэффициент, учитывающий влияние состава и скорости движения. Авторы приводят таблицу значений коэффициентов аи b для различных типов покрытий в зависимости от климатических условий. Срок службы между средними ремонтами по износу определяют как отношение расчетной толщины слоя износа к годовому износу покрытия. Если увеличивается интенсивность движения, то возрастает износ покрытия, что приводит к уменьшению срока службы между средними ремонтами.
Применяемые теоретические методы и подходы
К концу 50-х годов прошлого века многие ученые дорожной отрасли высказывают мнение, что для вопросов строительства и эксплуатации покрытий все большее значение приобретает физико-химическая механика (П. А. Ребин-дер, см. п. 1.3.) с ее закономерностями в отношении образования и разрушения структур при различных температурах с учетом таких кинетических факторов, как длительность и повторность нагружения, время релаксации (лат. relaxatio -уменьшение напряжения, ослабление), самопроизвольное изменение материалов во времени [83, 294]. Ученые к тому времени приходят к заключению, что при современном развитии науки при научном исследовании дорожных одежд и их верхних слоев дорожных покрытий, лежащих, с одной стороны, на грунте земляного полотна, а с другой - подвергающихся систематическому воздействию быстроходных тяжелых автомобилей, уже нельзя основываться на механике грунтов и дорожных конструкций, исходящих из действия статических внешних сил и сопротивления, основанного на длительном приложении нагрузок как это практиковалось еще недавно [165, 166, 167, 220].
В результате обширной дискуссии по вопросу развития теории прочности дорожных одежд и многочисленных работ был сделан вывод, что одежды с капитальными покрытиями, к которым предъявляются повышенные требования в отношении долговечности и сохранения ровной поверхности для обеспечения движения с высокими скоростями [62], должны рассчитываться на работу в течение всего года в стадии обратимых деформаций [357]. Это позволило при расчете таких конструкций использовать законы теории упругости и полученные в середине пятидесятых годов двадцатого века решения Б. И. Когана задачи о напряженно-деформированном состоянии слоистого упругого полупространства [201 - 203]. Появилась возможность вычислять все компоненты напряжений и перемещений в любом слое дорожной конструкции. Кроме того, в расчетах стали использовать модули упругости материалов, которые представляют более стабильные характеристики, чем модули деформации в расчетах по методу Союздорнии. Однако с середины шестидесятых годов прошлого века существовал ряд мнений относительно того, какие критерии должны быть положены в основу расчета дорожных одежд нежесткого типа. В основном эти мнения сводились к следующему [224]:
1. За критерий предельного состояния принимается величина упругого вертикального смещения поверхности одежды, по достижении которой в условиях повторного нагружения нарушается монолитность верхних слоев конструкции (асфальтобетонных покрытий).
2. В качестве критерия предельного состояния для одежд с капитальными покрытиями принимается достижение местного равновесия при сдвиге в материале одного из конструктивных слоев одежды, после чего возникают пластические смещения, и в процессе повторного нагружения на одежде начинают накапливаться остаточные деформации.
3. Критерием предельного состояния является величина наибольших растягивающих напряжений (или относительных удлинений) при изгибе в монолитных слоях конструкции (асфальтобетон), по достижении которых нарушается сплошность конструктивного слоя в процессе повторного нагружения.
Характерно, что всеми перечисленными критериями учитывается работа дорожной конструкции в условиях повторно прикладываемых нагрузок. При использовании первого критерия, предлагаемого Н. Н. Ивановым, условие прочности выражается неравенством [169] тр ф, (1.27) где Еф - фактический модуль упругости дорожной одежды, вычисляемый на основе решения задачи теории упругости для многослойного полупространства, либо с помощью номограммы метода Союздорнии; тр - требуемый модуль упругости одежды, который определяется из выражения [166] Етр=фр/А, (1.28) здесь р - удельное давление от расчетного автомобиля; ф - коэффициент, учитывающий особенности конструкции и другие факторы, не принятые во внимание при установлении расчетной величины Я; Л - допустимое относительное упругое вертикальное смешение одежды под колесом расчетного автомобиля, которое с учетом усталостных явлений, возникающих при повторном воздействии нагрузок, не должно превышать для асфальтобетонных покрытий 0,0025 при интенсивном движении.
Н. Н. Иванов также отмечает [167], что нельзя пользоваться модулем деформации, поскольку он, как и Калифорнийский показатель несущей способности CBR, рассчитан на статическое давление, а не на кратковременное. Расчет по второму критерию, предложенный А. М. Кривисским основывается на условии достижения предельного равновесия по сдвигу, которое для среды, обладающей сцеплением, может быть выражено как [221, 222] (2cos p) [(CTJ -сгз)-(сгі + тз)sin# ] = &, (1-29) где CTJ и 73 - максимальное и минимальное главные напряжения в наиболее напряженной точке рассматриваемого элемента конструкции, вычисленные на основе решений теории упругости для слоистых сред; ер - угол внутреннего трения; с - сцепление; к - комплексный коэффициент, учитывающий особенности расчетной схемы, условия повторных движущихся нагрузок. Для практического использования расчетные зависимости номограммированны. Расчет по третьему критерию, разработанный М. Б. Корсунским, сводится к удовлетворению неравенства [214, 215] ar RmT, (1.30) где 7Г - наибольшее растягивающее напряжение (или относительное удлинение) при изгибе в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом на основании решений теории упругости для слоистых сред; Rmr - допустимое растягивающее напряжение (или удлинение) в материале слоя, с учетом повторного приложения нагрузок. Также для практического использования расчетные зависимости номограммированны.
Несколько отличается от рассмотренных методов расчета, метод предложенный А. К. Бируля [32]. Хотя здесь тоже в качестве критерия предельного состояния принимается вертикальное обратимое смещение поверхности покрытия, однако вычисляется оно исходя из величины предельного накопленного относительного прогиба, принятого в методе расчета Союздорнии (например, для асфальтобетонных покрытий - 0.035), но с введением четырех коэффициентов: запаса на недопущение остаточных деформаций, на неоднородность, динамичность и особенности работы конструкции, которые в общей сложности уменьшают указанную величину прогиба приблизительно в десять раз. Кроме того, при вычислении величины вертикального смещения используется решение Б. И. Когана для системы с закономерно уменьшающимся по глубине z модулем упругости вида [202, 203] E(z) = E0ePz, (1.31) здесь Е0 - начальное значение модуля упругости, /3 - полярная координата, компонента функции нагрузки нормальной к поверхности. График изменения E(z) представляется ступенчатой ломаной линией. Количество ступеней соответствует числу различных слоев одежды, которое колеблется от одного до пять. При значительном числе слоев точное решение задачи о напряженном состоянии становится практически непригодным, так как оно представляется функцией большого числа параметров (каждый слой характеризуется тремя параметрами: толщиной Щ, модулем упругости Ej и коэффициентом Пуассона //,-).
Зависимость межремонтных сроков службы асфальтобетонного покрытия от вариации энтропии в процессе строительства
Продолжительность техногенных процессов, определяющих жизненный цикл дорожного асфальтобетонного покрытия во времени можно разделить на три основных этапа: строительство покрытия; завершение строительства и начальный период эксплуатации; последний этап - процесс эксплуатации.
Энергетическое состояние рассматриваемых техногенных систем будем анализировать посредством аппарата термодинамических функций или, иначе, потенциалов Гиббса. Эти функции связаны соотношениями (2.1) - (2.3), указанными в п. 2.2. Считаем, что на этапе строительства дорожного асфальтобетонного покрытия имеет место следующая кинетика изменения потенциалов Гиббса. Внутренняя энергия асфальтобетонного покрытия на данном этапе не изменяется, сохраняется потенциал удобообрабатываемой асфальтобетонной смеси. Уменьшается величина TS: температура - за счет остывания, энтропия -вследствие совершенной механической работы по укладке и укатке смеси. Растет величина свободной энергии, по указанным выше причинам, согласно уравнению (2.2). Не изменяется произведениеpV, если считать, что изменение давлений при строительстве покрытия обратно пропорционально изменению его объема. Соответственно не меняется величина энтальпии (2.3). Но возрастает энергия Гиббса, поскольку увеличивается свободная энергия по закону (2.1).
На этапе завершения строительства и начального периода эксплуатации в силу синергетических и инерционных свойств материал дорожного асфальтобетонного покрытия сохраняет те же кинетические тенденции, что и на этапе строительства: энтропия продолжает снижаться, обуславливая рост свободной энергии и энергии Гиббса.
На последнем этапе - процессе эксплуатации свободная энергия снижается, несмотря на постоянную подкачку диссипативной энергией в результате контакта дорожного покрытия с колесами транспортных средств. Растет величина TS, за счет возрастания энтропии, снижается величина произведения/?V, вследствие уноса материала покрытия, соответственно уменьшается величина энтальпии, свободной энергии и энергии Гиббса (2.1) - (2.3). Описанную кинетику процессов на трех этапах жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия можно представить следующей таблицей 3.1.
В рамках первого этапа - процесса строительства имеют место необратимые процессы, приводящие к искусственному понижению энтропии. При строительстве материал покрытия необходимо рассматривать как объект далекий от равновесия из-за необратимых неравновесных процессов.
Будем рассматривать асфальтобетонное покрытие при строительстве автомобильных дорог как закрытую неизолированную систему, то есть систему, которая может обмениваться энергией с окружающей средой, но не веществом [137]. Исходя из второго закона термодинамики, изменение экстенсивной величины энтропии dS в процессе устройства асфальтобетонного покрытия и его последующего старения можно представить как сумму dS/dt = dSe jdt + dSt /dt, (3.1) где dSe jdt - поток энтропии, обусловленный взаимодействием с окружающей средой (external); dSt /dt - производство энтропии, вследствие процессов, протекающих внутри системы (internal); t - время. То есть, изменение энтропии происходит в результате процессов внутри системы (производство энтропии) и на границе с внешней средой (поток энтропии). Производство энтропии в соответствии со вторым началом термодинамики неотрицательно. И. Пригожий утверждает [282], что «на поток энтропии второе начало не налагает никаких условий». Если поток энтропии отрицательный, то отдельные процессы развития системы могут проходить при общем понижении энтропии. Согласно традиционным трактовкам это означает, что в ходе развития системы неупорядоченность будет уменьшаться за счет оттока энтропии [256, 280]. Поскольку приращение энтропии, обусловленное изменениями внутри системы, никогда не имеет отрицательного значения, то уменьшение энтропии системы в про цессе строительства происходит за счет того, что поток энтропии имеет отрицательный знак. Отрицательный поток энтропии создается принудительно за счет совершаемой работы и объясняется уменьшением объема асфальтобетонной смеси в процессе уплотнения, упорядочиванием формируемой текстуры, остыванием смеси. Производство же энтропии на этапе укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси, вследствие относительной кратковременности процессов (по сравнению со сроком службы покрытия), вполне резонно считать равным нулю dSi=0. (3.2)
Тогда процесс устройства асфальтобетонных покрытий описывается следующей системой уравнений [137]: rdSe 0; (3.3) dSj=0. Вероятность того события, что асфальтобетонная смесь самопроизвольно станет дорожным покрытием, с заданными технологическими параметрами, практически равна нулю и, чтобы достичь необходимого значения величины энтропии, необходимо принудительно снижать ее уровень. С точки зрения статистического подхода (закон возрастания энтропии - закон возрастания неупорядоченности [49, 198]) можно сделать вывод, что собственно процесс строительства - это движение системы от более вероятного состояния к менее вероятному, а процесс дальнейшего существования покрытия, наоборот -движение от менее вероятного к более вероятному состоянию системы.
Постановка и проведение эксперимента по определению удельной теплоемкости образцов материала дорожного асфальтобетонного покрытия
Для исследования приращения энергии в рассматриваемой системе применим метод термодинамических потенциалов, предложенный Дж. В. Гиббсом [78, 79]. Его сущность состоит в том, что для термодинамической системы подбираются такие функции состояния, изменение которых при вариации состояния системы адекватно линейной комбинации изменений отдельных ее параметров.
Под энергетическим балансом термодинамической системы будем понимать совокупность значений в рассматриваемый момент времени трех функций состояния, называемых характеристическими или термодинамическими потенциалами: G - энергия Гиббса; F - энергия Гельмгольца или свободная энергия; Н -энтальпия.
Дорожное покрытие - это термодинамическая, инженерно-геологическая система, состояние которой характеризуется температурой Т, давлением/?, объемом V, внутренней энергией U и энтропией S. Согласно первому началу термодинамики внутренняя энергия U определяется разностью между количеством теплоты Q, которую тело получает и работой А, которую тело совершает (знак «-») или которая совершается над рассматриваемым телом (знак «+»): U = Q±A. (3.89)
Третий этап, эксплуатация покрытия, характеризуется необратимыми процессами, определяющими увеличение энтропии, то есть увеличение хаоса и разрушение внутренних структурных связей. Закон сохранения энергии, интерпретируемый формулой (3.89), имеет место при любых температурных и эксплуатационных режимах дорожного покрытия, следовательно, часть кинетической энергии транспортного средства преобразуется при контакте с дорожным покрытием в тепловую энергию.
Тепловая энергия в свою очередь реализуется во внутреннюю энергию дорожного покрытия и на совершение работы по его деформации. С течением времени внутренняя энергия, растрачиваясь на упруго-пластичные восстановительные процессы, начинает изменяться. И здесь наряду с восстановительными процессами, интенсивностью и грузонапряженностью движения значи тельное влияние на изменение запасов внутренней энергии оказывает перепад внешних температур.
Исходя из формулы (2.3) изменение внутренней энергии U ведет к изменению энтальпии Н, допуская, что произведение pV - const. Учитывая тот факт, что процессы старения асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог сопровождается ростом его энтропии [136] можно заключить, что будут убывать как свободная энергия материала F, так и энергия Гиббса G, поскольку рассматриваемые величины связаны зависимостями (2.2) и (2.1): Из формул (2.1) и (2.2) следует также, что G = F + pV. (3.90) Формулу (3.89) с учетом диссипативности системы «дорожное покрытие - транспортное средство», запишем в виде [138] U = (l + k)A, (3.91) где к - коэффициент диссипативности, равный k = Q/A, (3.92) то есть отношению количества теплоты Q к величине работы А, совершаемой над поверхностью покрытия в результате трения и пластической деформации.
Коэффициент диссипативности к зависит от температуры окружающего воздуха Т и состояния асфальтобетонного покрытия, например, характеризующимся коэффициентом пластичности , представляющим отношение полного прогиба конструкции при нагружении к упругому. Формально эту зависимость, которая устанавливается экспериментально, запишем как к = к{?,%). (3.93)
В силу второго закона термодинамики к 1, поэтому дополнительная внутренняя энергия, получаемая дорожным покрытием, вследствие его контакта с транспортным средством, всегда меньше той диссипативной работы, которую совершает над покрытием автомобильной дороги транспортное средство. В процессе эксплуатации автомобильной дороги первоначальный уровень внутренней и свободной энергии покрытия постепенно изменяется, из-за регулярной подпитки со стороны транспортных средств и температурных колебаний, расходуясь на компенсационную работу по восстановлению упруго вязкопластичных деформаций, возникающих опять же в результате контакта с транспортным средством и температурных колебаний.
При старении дорожного покрытия, а, следовательно, и убывании величины свободной энергии, коэффициент диссипативности возрастает [141]. Деструктивные процессы, сопровождающие старение дорожного покрытия, приводят к изменению его удельной теплоемкости (здесь учитывается эволюция материала дорожного покрытия в процессе эксплуатации [227]). Поэтому, несмотря на увеличение коэффициента диссипативности, эффективность теплообмена системы «дорожное покрытие - транспортное средство» по мере старения покрытия снижается. В результате уменьшается интенсивность подпитки внутренней и свободной энергии дорожного покрытия, ухудшается кумуляция тепловой энергии и, в конечном счете, снижается уровень свободной энергии и энергии Гиббса, характеризующий энергетический баланс дорожного покрытия.
Аналитически определим величину внутренней энергии, которую дорожное покрытие кумулирует в результате контакта с транспортным потоком. Для этого получим алгоритм, позволяющий находить величину работы, совершаемой над дорожным покрытием в процессе рассматриваемого контакта.
