Введение к работе
Актуальность темы. Низкий коэффициент сцепления колес автомобилей с покрытием приводит к увеличению количества дорожно-транспортных происшествий.
Для повышения шероховатости покрытия могут применяться различные способы, которые можно подразделить на две основные Группы, а именно: механический способ повышения шероховатости и устройство нового слоя покрытия, современное технико-эксплуатационное состояние сети автомобильных дорог в Российской Федерации может быть оценено как неудовлетворительное. В этих условиях использование механических способов повышения шероховатости нецелесообразно. Более перспективным в настоящее время является устройство новых слоев, которые наряду с повышением шероховатости обеспечивают защиту покрытия от быстрого разрушения.
Вторую группу способов мо:кно, в свою очередь, подразделить также на две подгруппы: это тонкоолойные покрытия и поверхностные .обработки (пропитки).
Однако в связи с резким сокращением в последнее время ассигнований на дорожное строительство в Российской Федерации способ устройства тонкослойных покрытий применяется Есе реже из-за своей относительной дороговизны. За рубежом' по причине высокой стоимости ведения работ также отказываются от устройства тонкослойных покрытий, при этом все чаще используют поверхностную обработку для восстановления шероховатости дорожного покрытия при его ремонте. Такая же тенденция наблюдается и в России.
Для обеспечения в слое поверхностной обработки высокого ка-
чества сцепления каменного материала с вяжущими приходится использовать поверхностно-активные вещества (ПАВ). Однако из-за их высокой стоимости значительно возрастает и общая стоимость строительных работ.
Поэтому большой интерес представляют способы, обеспечивающие высокое качество поверхностных обработок при небольших капиталовложениях.
К таким способам по праву может быть отнесена технология устройства поверхностных обработок с использованием вспененных битумов. Новая технология устройства поверхностных обработок с использованием вспененных битумов обеспечивает возможность снижения расхода нефтяных дорожных битумов, повышения производительности оборудования, качества и долговечности слоев износа, устроенных методом поверхностной обработки, улучшения условий труда и охраны окружающей среды.
Цель работы - разработка и научное обоснование рациональной технологии устройства поверхностных обработок с использованием вспененных битумов.
Основная научная гипотеза предусматривает положение о том, что процесс пенообразования в горячем битуме идет только при наличии полярной жидкости - воды "(при нагреве вода переходит из стабильного жидкого состояния в парообразное). В состав битума, входят ПАВ; их роль выполняют асфальтогеновые и карбоновые кислоты и их ангидриды. При образовании пены они, как наиболее активные, концентрируются на поверхности раздела фаз "битум - газ" за
счет диффузии их из глубины битума на межфазную поверхность, в дальнейшем.\ при взаимодействии пены со щебнем или какой-либо другой поверхностью (старым покрытием, кислыми и основными каменными материалами), они вступают в контакт с ней. Именно благодаря этому активному слою ориентированных молекул ПАВ вспененный битум обладает более высокой адгезионной активностью по сравнению с обычным битумом. Технический эффект от вспенивания битума аналогичен введению в него дополнительных ПАВ.
Научная новизна. Применение предложенной теории взоимодейс-твия при описании процесса пенообразозания битума позволяет более точно объяснить этот процесс, дополнив тем самым классическую теорию пенообразования битума. Сформулированные теоретические представления, подтвержденные экспериментальными исследованиями, позволили разработать новую технологию устройства поверхностных обработок, а также подготовить технологические карты и рекоменда-,ции по использованию вспененных битумов при их устройстве. ' Для оценки качества устройства поверхностных обработок разработан и запатентован "Способ определения прочности сцепления каменных материалов с вяжущим". На его основе был изготовлен прибор оперативного контроля качества сцепления битума с каменным материалом при устройстве поверхностных обработок (патент РФ Jo 2020482 от 30.09.94).
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждается:
- изучением явлений и процессов, лежащих в основе предлагае-
мых решения, с параллельным использованием различных методов исследования, позволяющих с разных сторон изучать одни и те же явления;
соответствием результатов лабораторных и опытно-экспериментальных работ, выполненных с использованием современных методов исследований. Степень достоверности лабораторных экспериментов составляет 90%;
применением современных методов исследований, таких как мьогофакторное математическое планирование эксперимента с " обработкой полученных результатов на ЭВМ,- теорий вероятности и математической статистики;
проверкой результатов исследований в ходе устройства поверхностных обработок на автомобильных дорогах III -IV технических категорий.
Практическая ценность работы заключается в разработке и обосновании новой технологии устройства поверхностных обработок, обеспечивающей возможность снижения расхода нефтяных дорожных битумов до 15-20% (масс). - качество и долговечность слоев износа. устраиваемых методом поверхностной обработки, улучшение условий труда и охраны окружающей среды.
Резализация результатов работы.
Основные результаты исследований реализованы:
- в практику работы дорожных организаций при устройстве по
верхностных обработок в г. Угличе (Ярославская обл.). Объем работ
по устройству поверхностных обработок превышает 190 тыс.м2 дорож-
ных покрытий, а экономический эффект -2.5 млн.р на 1 км дороги;
в ряде нормативно технических изданий, включая "Технологическую карту по устройству поверхностных обработок с применением вспененных битумов", утвержденную 25.08.95 Ярославским областным управлением автомобильных дорог "Яруправтодор", "Технологическую карту на устройство поверхностной обработки (Методические рекомендации)", разработанную в 1993 г. ДУЙЦ, .(Павловск);
одним патентом и одним положительным решением на изобретение.
Апробация работы. Работа над темой, апробация и внедрение ее результатов были начаты в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете и проводились по плану НИР.' В период 1992-1994 гг. были обоснованы положения технологии устройства поверхностных обработок с использованием вспененных битумов. В это же время проведены лабораторные исследования, позволившие в дальнейшем разработать технологические карты и рекомендации, а также изготовить необходимое оборудование для использования вспененного битума при устройстве поверхностных обработок и подгрунтовок с учетом особенностей конструкции битумораспредели-тельных машин.
Первое опытное строительство и апробация оборудования для вспенивания битума, установленного на автогудронаторе, ' проводились в Пригородном ДРСУ-3 Ленинградской обл. Полномасштабное строительство поверхностных обработок и подгрунтовок с использованием вспененного битума велось в Ярославской обл. В работе были учтены выявленные ранее недостатки, обнаруженные при первом опыт-
нон строительстве. В процессе внедрения в производство теоретических разработок в 1993-1995 гг. выпущено два нормативно-техни- ' ческих документа: "Технологическая карта по устройству поверхностных обработок с применением вспененных битумов" (Ярославль; Павловск, ДУИЦ, 1995, 40с.) и "Технологическая карта на устройство поверхностной обработки (Методические рекомендации)" {Павловск, ДУИЦ, 1993. 31с). В них рассмотрена и обоснована техноло-ги^зская последовательность операций -по устройству поверхностных обработок с использованием вспененного битума.
Основные положения диссертационной работы и практические результаты обсуждались на научных конференциях, проводившихся в Санкт-Петербурге (СПбГАСУ) в 1993 г., Владимире (ВНТО AT и ДХ) в 1992 г., Омске на Всеросийсксй международной научно-технической конференции "Автомобильные дороги Сибири" в 1994 г, и в Минске (БГПА) в 1992 г. Кроме того, диссертационная работа неоднократно обсуждалась на заседаниях кафедры "Автомобильные дороги" Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.
По материалам диссертации опубликовано.6 статей, . 2 технологические карты (методические указания по ведению работ с использованием вспененных битумов) и получен один патент.
Объем работы. Диссертация состоит из введения. Четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, включая 7 таблиц и 31 рису- нок.. Она содержит список литературы из 103 наименований и 8 листов приложений.'.
