Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время дорожная разметка является эффективным средством организации движения транспортных средств, способствующим повышению безопасности дорожного движения, снижению количества дорожно-транспортных происшествий и уменьшению их последствий, увеличению скоростей движения и пропускной способности автомобильных дорог. По данным ООН, наличие разметки на дорожном покрытии позволяет снизить количество дорожно-транспортных происшествий почти на 20%.
Одним из приоритетных направлений развития химии и технологических процессов в области дорожно-строительных материалов является производство разметочных материалов на основе полимеров.
Свойства разметки и срок ее службы во многом определяются качеством используемых разметочных материалов и технологией их нанесения. Применяемые материалы во многих случаях не обладают требуемыми функционально-эксплуатационными свойствами, вследствие этого они либо плохо видны в темное время суток, либо быстро изнашиваются, в результате чего разметка на автомобильной дороге практически отсутствует в течение нормативного срока эксплуатации. Необходимо, чтобы разметка не только была нанесена на дорожное покрытие, но и обладала качествами, позволяю-щими сохранять ее свойства в самых различных условиях эксплуатации.
Такая задача может быть решена на основе составления и управления рецептурами и технологическими процессами производства разметочных мате-риалов. Применение полимеров обеспечивает требуемые показатели одно-родности и долговечности разметки как композиционного материала, соот-ветствие требованиям нормативных документов. Поэтому задача выбора и управления рецептурами материалов для разметки, обеспечивающих высокие эксплуатационные качества и снижение аварийности на автомобильных дорогах, разработка методов научного сопровождения их производства являются актуальными.
Работа выполнялась в рамках Подпрограммы «Автомобильные дороги» Федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России на 2002-2010 годы».
Цель работы: разработка технологии долговечных полимерных композиционных материалов на основе термопластов для дорожной разметки, адаптированных к условиям применения.
Для достижения поставленной цели в задачи исследований входило:
- изучение процессов физико-химического взаимодействия между термопластом и поверхностью асфальтобетона с различной степенью износа;
- определение основных факторов, влияющих на срок службы дорожной разметки из термопластов;
- установление зависимости эксплуатационных свойств термопласта от природы и количества модифицирующих добавок - синтетических восков, присутствующих на рынке Российской Федерации; выбор из их числа наиболее эффективных и экономически выгодных марок;
- разработка рекомендаций по оптимизации рецептур разметочных термопластов.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
Проведен анализ механизма взаимодействия в термодинамической системе «композиционный термопластичный материал разметки – асфаль-тобетонное покрытие», рассмотрены особенности процессов смачивания, химического и физического взаимодействия в динамических условиях.
Установлено, что состояние поверхности, гранулометрический состав асфальтобетона, шероховатость и пористость его гидрофильных компонентов оказывают существенное влияние на адгезию термопласта к асфальтобетону. Доказано наличие адсорбции расплава термопласта в поры и микротрещины минеральных материалов, образование химических связей между полимерной частью термопласта и близкими по строению компонентами битума.
Установлено доминирующее влияние характеристик ингредиентов на функциональную устойчивость дорожной разметки.
Показано, что регулирование концентрации технического воска и гранулометрического состава наполнителей в композиции позволяет обеспечить повышение технологичности и срока службы дорожной разметки.
Основные положения, выносимые на защиту:
- результаты исследований процессов взаимодействия термопласта и асфальтобетона с различной топографией поверхности дорожного покрытия;
- методы направленного регулирования рецептуры и режимов нанесения термопласта на асфальтобетонное покрытие в зависимости от состояния поверхности последнего;
- результаты модификации термопластов добавками синтетических восков, обеспечивающие повышение функциональных характеристик дорожной разметки;
- новые рецептуры долговечных разметочных термопластов, позволяющие формировать их функционально-эксплуатационные характеристики в зависи-мости от дорожно-климатических условий автомобильной дороги, состава и интенсивности движения.
Практическая значимость работы: В результате работы определены требования к долговечным термопластам для дорожной разметки; выполнен подбор ингредиентов композиций (связующих, технологических добавок); проведены комплексные испытания экспериментальных составов. На осно-вании полученных результатов разработана нормативно-техническая докумен-тация (технические условия, технологические регламенты).
Выпущены опытные партии долговечных термопластов, которые испытаны в натурных условиях и внедрены на федеральной и территориальной сети автомобильных дорог.
Достоверность научных положений и результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается хорошим согласованием результатов теоретических исследований с результатами практических и эксперименталь-ных работ, соответствием методических подходов в близких и смежных отрас-лях науки и техники. Работа выполнена с применением комплекса современ-ных взаимодополняющих независимых методов исследований, а также стан-дартных методов испытаний.
Апробация результатов работы. Основные научные положения и результаты работ докладывались и получили одобрение на Всероссийском научно-техническом семинаре «Совершенствование конструктивно-технологи-ческих решений при строительстве мостовых сооружений» (Саратов, 2005), Международной научно-практической конференции «Разметка автомобильных дорог: инновации, техника, оборудование и материалы» (Саратов, 2007), на круглом столе «Применение инноваций в строительстве, ремонте и содержании конструкционных элементов мостовых сооружений (Санкт-Петербург, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Приме-нение прогрессивных технических решений при строительстве автомобильных дорог» (Саратов, 2010), научно-технических конференциях Саратовского государственного технического университета, заседаниях научно-технического совета Саратовского комплексного дорожного отдела ФГУП «РОСДОРНИИ», кафедр «Мосты и транспортные сооружения» и «Строительство дорог и организация движения», кафедры «Материаловедение» Энгельсского технологического института СГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 монография, получено 2 патента на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической части и четырех глав с результатами эксперимента, общих выводов и списка использованной литературы.
