Введение к работе
Актуальность темы. Срок службы и транспортно-эксплуатационное состояние дорожных покрытий в значительной степени зависит от своевременности и качества устройства износостойких слоев Для обеспечения длительной сохранности дорожного покрытия и создания безопасных условий движения автотранспорта в настоящее время одним из наиболее эффективных способов является устройство шероховатой поверхностной обработки (ШПО) Дополнительные затраты, связанные с устройством на покрытии износостойкого слоя поверхностной обработки, окупают себя снижением расхода топлива за счет увеличения безопасной скорости движения транспортных средств Кроме этого, значительно увеличивается межремонтный срок службы дорожного покрытия вследствие защитного эффекта слоя поверхностной обработки от вредного воздействия погодных и климатических факторов, а так же истирающего действия колес автотранспорта
На всем протяжении срока службы слоя шероховатой поверхностной обработки происходит постепенное снижение ее работоспособности Одной из наиболее распространенных причин непродолжительной службы слоев поверхностной обработки является невысокое качество применяемых органических вяжущих, что в первую очередь выражается в низкой устойчивости щебня против отрыва его от покрытия Кроме указанного, на дорогах с тяжелым интенсивным движением срок службы слоя поверхностной обработки резко снижается вследствие втапливания зерен щебня в асфальтобетонное покрытие Как следствие, срок службы поверхностных обработок нередко составляет всего 1-2 года
Таким образом, в настоящее время одной из наиболее острых проблем в дорожной отрасли является увеличение срока службы слоев шероховатой поверхностной обработки Недолговечность износостойких слоев приводит к необходимости затрачивать значительные материальные и финансовые средства на восстановление транспортно-эксплуатационного состояния дорожных покрытий
Решение проблемы долговечности слоев поверхностных обработок возможно за счет применения органических вяжущих нового поколения -модифицированных битумов Более высокие качественные показатели модифицированных битумов обеспечивают улучшение структуры слоя ШПО, повышению устойчивости щебня против отрыва от покрытия, увеличение сопротивления слоя против втапливания в покрытие.
В этой связи актуальность темы определяется необходимостью повышения долговечности слоев поверхностной обработки дорожных покрытий за счет применения модифицированных битумов (органических вяжущих нового поколения), современными требованиями по улучшению эксплуатационных свойств и увеличению межремонтных сроков дорожных покрытий, необходимостью экономного расходования материальнЪ5" технических ресурсов
Цель и задачи исследования. Целью исследования является научно обоснованное повышение долговечности слоев шероховатой поверхностной обработки дорожных покрытий автомобильных дорог путем применения битумно-полимерных вяжущих с разработкой конкретных технологических решений
В качестве основной гипотезы при проведении исследований было принято следующее положение повышение долговечности слоев поверхностной обработки может быть достигнуто путем повышения качества органических вяжущих за счет применения различных модификаторов битумов, с дифференцированием их области применения на базе детального анализа по оценке влияния модификаторов на сохранность слоя поверхностной обработки с разработкой конкретных технологических решений, обеспечивающих повышение работоспособности износостойких слоев и экономию материальных и финансовых ресурсов.
Поставленная научная гипотеза позволила сформулировать следую
щие задачи исследований 9
1 Обосновать целесообразность применения конкретных видов модифицированных вяжущих взамен традиционньа битумов при устройстве слоев шероховатой поверхностной обработки дорожных покрытий и исследовать влияние различных видов модифицированных вяжущих на сохранность слоя
2. Исследовать втапливаемость щебня слоя поверхностной обработки
в покрытие из асфальтобетонной смеси на основе традиционных и моди
фицированных битумов
-
Разработать математические модели, описывающие сохранность слоя поверхностной обработки дорожного покрытия, а так же характеризующие твердость различных типов асфальтобетонных покрытий в зависимости от вида применяемого модификатора.
-
Разработать методику определения расхода вяжущего для устройства поверхностной обработки дорожного покрытия, а так же вид и количество модификатора вяжущего
5 Определить нижние границы расходов вяжущего, фракции применяемого щебня, вид и количество модификатора в вяжущем для устройства поверхностной обработки дорожных покрытий.
Научная новизна:
-
Выявлены наиболее эффективные модификаторы битумов и исследовано влияние различных видов модифицированных вяжущих для устройства слоев поверхностной обработки дорожных покрытий на сохранности слоя
-
Разработана оригинальная металлическая форма, позволяющая воссоздать натурные условия асфальтобетонного пространства при моделировании процесса втапливания щебня в асфальтобетонное покрытие
-
Разработаны математические модели, описывающие сохранность слоя шероховатой поверхностной обработки дорожного покрытия, атак же
характеризующие твердость различных типов асфальтобетонных покрытий в зависимости от вида применяемого модификатора и других условий
4. Разработана методика определения расхода вяжущего для устройства поверхностной обработки дорожного покрытия, а так же вида и количества модификатора вяжущего
5 Определены нижние границы расхода вяжущих, фракции применяемого щебня, вид и количество модификатора в вяжущем для устройства шероховатой поверхностной обработки дорожных покрытий
Практическое значение работы состоит в решении актуальной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение, и заключающейся в разработке конкретных технологических решений, обеспечивающих повышение эффективности устройства износостойких слоев поверхностных обработок и экономию материальных и финансовых ресурсов
Реализация результатов научных исследований: научные рекомендации и технические решения по вопросу применения модифицированных и улучшенных битумов при устройстве поверхностных обработок включены в региональный документ «Стратегия развития автомобильных дорог Воронежской области на период до 2016 года», разработанный по распоряжению Администрации Воронежской области № 2087-р от 12 12 2005 г
В 2007 году при проведении работ в Чеховском районе Московской области на автомобильной дороге «Москва - Харьков», на участке км 56+800 - км 84+100, была использована разработанная методика определения оптимального количества вяжущего и фракции применяемого щебня для поверхностной обработки дорожного покрытия.
Результаты теоретических исследований в области модификации битумов полимерами включены в состав учебных дисциплин «Технология строительства автодорог», для студентов ГОУ ВПО ВГАСУ, обучающихся по направлению 270205 «Транспортное строительство» Основные положения, выносимые на защиту:
-
Научное обоснование применения наиболее эффективных модификаторов битумов при устройстве шероховатой поверхностной обработки дорожного покрытия с точки зрения сохранности слоя
-
Оригинальные методы испытаний, позволяющие моделировать натурные условия асфальтобетонного пространства при исследовании процесса втапливания щебня в асфальтобетонное покрытие
-
Математические модели, описывающие сохранность слоя шероховатой поверхностной обработки дорожного покрытия, а так же характеризующие твердость различных типов и видов асфальтобетонных покрытий в зависимости от вида применяемого модификатора
-
Разработанная методика определения расхода вяжущего для устройства поверхностной обработки, а так же вида и количества модификатора вяжущего
5 Обоснование нижней границы расхода вяжущих, фракции применяемого щебня, вида и количества модификатора в вяжущем для устройства шероховатой поверхностной обработки дорожных покрытий
Апробация работы; Основные положения диссертационной работы представлены на- научно-практических конференциях ВГАСУ (Воронеж, 2004-2007 гг.), международных научно-технических конференциях «Актуальные вопросы строительства» (Саранск, Мордов ун-т, 2005-2006 гг), «Строительство - 2007» в Ростовском государственном строительном университете, а также на заседаниях кафедры строительства автодорог ВГАСУ (2004-2007 гг)
Публикации: по теме диссертации опубликовано 6 научных работ общим объемом 16 страниц, из них лично автору принадлежит 12 страниц, в том числе «Программа автоматизированной обработки данных передвижной лаборатории, диагностирующей автомобильные дороги «ResearchJLab_Engine» Имеет государственную регистрацию разработки в «Национальном информационном фонде неопубликованных документов», предъявленной в отраслевой фонд алгоритмов и программ Номер государственной регистрации 50200600496 от 14 апреля 2006 г. (извещение № 454-И от 20 04 2006 г )
Статья «Исследование сохранности слоев шероховатых поверхностных обработок на основе модифицированных и улучшенных битумов» опубликована в журнале «Дороги и мосты» №8 - 2006 - С. 33-36 (Лично автором выполнено 2с)
Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы, приложений и изложена на 155 страницах, в тч. 114 страниц машинописного текста, 58 рисунков, 23 таблицы, 2 приложения Список литературы включает 115 наименований.
