8.2 Виды разрушений дорог с грунтовым покрытием. Износ дорожного покрытия

6.4. Износ дорожных покрытий и его причины

Наибольшее влияние на износ покрытий оказывают движущиеся автомобили. Под нагрузкой, передаваемой на колесо, шина деформируется (рис. 6.7). При этом на участке входа шины в зону контакта с покрытием в шине происходит сжатие, а на выходе из контакта - расширение. Путь, проходимый точкой на шине в плоскости контакта l1, меньше, чем вне егоl. Поэтому в плоскости контакта точка движется с ускорением, большим по сравнению с тем, как она двигалась до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость а в секторах практически одна и та же. Поэтому точка проходит по покрытию путь определённой длины с проскальзыванием вместо одного качения.

Рис. 6.7. Деформации шины колеса, способствующие износу покрытия: А - зона сжатия, Б - зона растяжения

Под действием этих усиленных касательных напряжений в плоскости следа происходит истирание покрытия и шины автомобиля. Наибольшие касательные усилия и наибольший износ возникают при торможении автомобиля. Износ при движении грузовых автомобилей примерно в 2 раза больше, чем при движении легковых. Чем больше прочность материала покрытия, тем меньше и равномернее по ширине износ покрытия. На покрытиях из малопрочных материалов интенсивность износа значительно выше, чаще образуются колеи и выбоины. Применение изверженных пород для щебня взамен осадочных уменьшает износ на 60 %. Увеличение содержания битума с 5 до 7 % снижает износ на 50-80 %.

Износ покрытия в пределах проезжей части и толщины покрытий происходит неравномерно и на покрытии образуются колеи истирания по полосам наката, глубина которых может колебаться от нескольких миллиметров до 40-50 мм. В таких колеях во время дождя создается значительный слой воды, что проводит к снижению сцепных качеств покрытия и аквапланированию.

Средняя величина износа по всей площади покрытия hср, мм, составляет:

hср=khн, мм, где (6.1)

k- коэффициент неравномерности износа, в среднем равен 0,6-0,7;

hн- величина износа в полосе наката, мм.

Для усовершенствованных покрытий износ измеряют в мм, а для покрытий переходного типа также и по объему потери материала в м3/км.

Особенности износа шероховатых дорожных покрытий. Износ шероховатой поверхности дорожных покрытий проявляется в уменьшении высоты и в шлифовании неровностей макрошероховатостей. Уменьшение макрошероховатости покрытий под действием колёс автомобилей происходит в два этапа (см. рис.7.3). На первом этапе сразу после окончания строительства шероховатость покрытия уменьшается за счёт погружения зёрен щебня слоя износа в нижележащий слой покрытия. Величина этого погружения зависит от интенсивности и состава движения, размера щебня и твёрдости покрытия. Твердость покрытия оценивают глубиной погружения иглы твердометра и для асфальтобетонных покрытий делят на: очень твёрдые - 0-2 мм; твёрдые - 2-5 мм; нормальные - 5-8 мм; мягкие - 8-12 мм; очень мягкие - 12-18 мм. Цементобетонные покрытия обладают абсолютной твёрдостью.

Определение износа покрытий расчётом. Среднее значение уменьшения толщины дорожных покрытий в год вследствие износа может быть определено по формуле проф. М.Б. Корсунского (следует отметить, что указанные исследования выполнялись более 50 лет тому назад и количественные значения их результатов мало применимы к современным дорогам и автомобилям):

h=a+bB (6.2)

или

где (6.3)

h- годовой износ покрытия, мм;

а- параметр, зависящий в основном от погодоустойчивости покрытия и климатических условий;

b- показатель, зависящий от качества (в основном прочности) материала покрытия, степени его увлажнения, состава и скорости движения;

В- грузонапряжённость движения, млн. брутто-тонн в год;N0,001В(N- интенсивность движения, авт./сут).

Износ покрытия за Тлет с учётом изменения состава и интенсивности движения в перспективе по геометрической прогрессии можно определить по формуле

где (6.3)

hT- износ покрытия заТлет, мм;

N1- интенсивность движения в исходном году, авт./сут;

К= 1,05-1,07 - коэффициент, учитывающий изменение в составе движения;

q1- показатель ежегодного роста интенсивности движения,q1> 1,0.

Значения параметров аиbприведены в табл. 6.6.

Таблица 6.6

Покрытия	а, мм	b, мм/млн. брутто-тонн	[h], мм, с учётом неравномерности истирания
Асфальтобетонные	0,4-0,6	0,25-0,55	10
Щебеночные и гравийные, обработанные вязкими органическими вяжущими, восстанавливаемые:
двойной поверхностной обработкой	1,3-2,7	3,5-5,5	25
одиночной поверхностной обработкой	1,4-2,8	4,0-6,0	12
Щебеночные:
из прочного камня	4,5-5,5	15,0-20,0	40
из слабопрочных каменных материалов	5,5-6,5	19,0-25,0	50
Гравийные:
из прочного гравия	3,0-4,0	16,0-22,0	50
из слабопрочного гравия	4,0-6,0	20,0-30,0	70

Примечания. 1. Средние значения а и b принимают для дорог, расположенных в зоне умеренного увлажнения (III дорожно-климатическая зона) и построенных из каменных материалов, удовлетворяющих требованиям стандартов. 2. Для дорог с усовершенствованными покрытиями, расположенных в зоне избыточного увлажнения (II дорожно-климатическая зона), принимают верхние пределы, а для дорог, расположенных в районах с сухим климатом (IV и V дорожно-климатические зоны), - нижние пределы значений а и b. 3. Для дорог с щебёночными и гравийными покрытиями, расположенных в зоне избыточного увлажнения, принимают нижние пределы, а в районах с сухим климатом - верхние пределы а и b. 4. Если ширина проезжей части превышает 7,0 м, то значение b уменьшают на 15 %, а если она меньше 6,0 м, то b увеличивают на 15 %.

В последние годы для повышения устойчивости движения автомобилей стали применять шины с шипами или цепями. Опыт показывает, что это резко увеличивает износ покрытий на дорогах.

В момент соприкосновения с покрытием каждый шип наносит удар с большой скоростью. Шип имеет очень маленькую массу, но многократное повторение этих ударов по одному месту способствует ослаблению верхнего слоя покрытия. Большее истирающее воздействие оказывает шип, выходящий из зоны контакта, где шина вместе с шипом проскальзывает по поверхности покрытия, истирая его.

Продолжительность износа асфальтобетонных покрытий при эксплуатации шин с цепями и шипами сокращается в 2-3 раза. Даже на покрытиях из высокопрочного литого асфальтобетона на автомагистралях ФРГ, по которым движутся автомобили, оснащённые шинами с шипами, через 1-2 года образуются колеи по полосам наката глубиной до 10 мм.

Поэтому в условиях эксплуатации дорог России использование шин с шипами и цепями противоскольжения на дорогах общего пользования должно быть строго ограничено.

В качестве критерия предельного состояния дорожного покрытия по износу может быть принята величина допустимого износа Ни: для асфальтобетонных покрытий 10-20 мм; для щебёночных и гравийных, обработанных органическими вяжущими - 30-40 мм; щебёночных из прочного щебня - 40-50 мм, гравийных - 50-60 мм.

Исходя из этого дорожно-эксплуатационные организации при приёмке дорог после строительства или ремонта с усилением должны требовать от строителей, чтобы покрытие имело толщину больше расчётной из условия прочности на величину допустимого износа, т.е.

hn=hnp+Ни, мм, где (6.5)

hnp- расчетная толщина покрытия из условия прочности дорожной одежды, мм.

Измерение износа. Ежегодный износ в долях мм цементобетонных, асфальтобетонных и других монолитных покрытий измеряют при помощи реперов, закладываемых в толщу покрытия, и износомера. При этом способе измерения износа в покрытие предварительно закладывают реперы-стаканчики из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, от которой выполняют отсчёт.

Износ определяют также с помощью пластин (марок) трапецеидальной формы из известняка или мягкого металла, заделываемых в покрытие и истирающихся совместно с ним. Для определения износа покрытий могут быть использованы различного рода электрические или георадарные приборы, применяемые для измерения толщины слоев в слоистых полупространствах.

Располагая данными о фактическом износе покрытия и предельно допустимом износе, определяют коэффициент изношенности покрытия.

studfiles.net

Износ дорожных покрытий… / Всё об асфальтировании. Асфальтирование в Киеве

Износ дорожных покрытий: причины и факторы, определяющие его интенсивность

Износ покрытия — уменьшение толщины дорожного покрытия за счет потери материала в процессе истирающего воздействия колес транспортных средств в сочетании с негативным влиянием погодно-климатических факторов.

Износу подвержены все типы дорожных покрытий без исключения (как асфальтированные, так и цементобетонные), однако темпы и величина износа зависят от множества факторов.

Основные причины износа дорожных покрытий

Наибольшее влияние на износ покрытия оказывают движущиеся транспортные средства. Процесс изнашивающего воздействия от транспортных средств выглядит следующим образом. Под нагрузкой, передаваемой на колесо, шина деформируется так, что на участке входа шины в зону контакта с покрытием в ней происходит сжатие, а на выходе — расширение. Путь, проходимый точкой на шине в плоскости контакта, меньше, чем вне его на 5…10 %. Таким образом в плоскости контакта точка шины движется с ускорением, большим по сравнению с тем, как она двигалась до входа в контакт с покрытием. В то же время угловая скорость в секторах практически одна и та же. Поэтому точка проходит по покрытию путь определенной длины с проскальзыванием вместо одного качения. Под действием этих усиленных касательных напряжений в плоскости следа происходит истирание дорожного покрытия. Наибольшие касательные напряжения и наибольший износ возникают при торможении автомобиля. При движении грузового транспорта износ покрытия оказывается примерно в 2 раза больше, чем при движении легкового.

Большое влияние на процесс износа дорожного покрытия оказывает неоднородность самого материала покрытия, из которого в процессе износа происходит истирание и выбивание зерен минерального заполнителя (песка и щебня), отрыв и удаление мелкозернистой фракции (мельче 0,05 мм) вместе с битумом (если покрытие асфальтированное) или без него, вымывание битумного вяжущего при наличии воды или агрессивных растворов.

Чем прочнее материал покрытия, тем меньше и равномернее происходит его износ. На покрытиях из малопрочных материалов интенсивность износа значительно выше, из-за чего чаще образуется колея и появляются выбоины. Применение в составе асфальтобетонной смеси щебня из изверженных пород взамен осадочных уменьшает износ покрытия на 60 %. Увеличение содержания битума с 5 до 7 % снижает износ на 50…80 %.

Даже в пределах проезжей части износ покрытия может происходить неравномерно, из-за чего по полосам наката образуется колея истирания, глубина которой может варьироваться от несколько миллиметров до 5 см и более. В таких колеях во время дождя создается значительный слой воды, что приводит к снижению сцепных качеств покрытия и возникновению эффекта аквапланирования.

Влияние шипованной резины на износ дорожных покрытий

Применение на транспортных средствах шин с шипами резко увеличивает износ дорожного покрытия. При движении по дорогам покрытым льдом или снежным накатом шины с шипами действительно эффективны. Однако на чистом дорожном покрытии шипованная резина ничего кроме вреда не приносит. С учетом того, что зимняя скользкость на дорогах наблюдается лишь 3–4 недели в году, при этом скользкие участки дороги чередуются со свободными от снега и льда, большую часть зимнего периода шипы контактируют с открытым дорожным покрытием, вызывая его повышенный износ.

В момент соприкосновения колеса с покрытием каждый шип наносит по нему удар с большой скоростью. И хотя сам шип имеет небольшую массу, многократное повторение таких ударов по одному месту приводит к ослаблению материала покрытия. Помимо ударной нагрузки, шипы оказывают большое истирающее воздействие. Происходит это в момент выхода шипа из зоны контакта с покрытием и проскальзывания колеса по поверхности.

При эксплуатации шин с шипами продолжительность износа асфальтированных покрытий сокращается в 2–3 раза. На прямых участках дороги при равномерном (без резких ускорений и торможений) движении транспортных средств имеющих шипованную резину срок службы покрытия сокращается примерно на 20 %. Даже на асфальтированных покрытиях из высокопрочного литого асфальтобетона, при движении автомобилей с шипованной резиной, через 1–2 года по полосам наката образуется колея глубиной до 10 мм. Помимо износа дорожного покрытия, шины с шипами становятся причиной повышенного износа дорожной разметки, срок службы которой уменьшается в 3–4 раза.

Факторы, определяющие интенсивность износа покрытия

Общий износ покрытия зависит от скорости движения, грузонапряженности (преобладании легкового или грузового транспорта), интенсивности движения (числа прошедших транспортных средств), а также качества (в основном прочности) материала покрытия, твердости покрытия и размеров крупнозернистого наполнителя (щебня) в составе асфальтобетонной смеси.

Чем тверже покрытие, тем менее оно подвержено износу. Твердость покрытия оценивают глубиной погружения иглы твердомера. Цементобетонные покрытия обладают абсолютной твердостью, а асфальтированные подразделяют на:

очень твердые — 0…2 мм погружения иглы;
твердые — 2…5 мм;
нормальные — 5…8 мм;
мягкие — 8…12 мм;
очень мягкие — 12…18 мм.

Большое влияние на износ покрытия оказывают погодно-климатические условия — влажность и температура.

Способы измерения степени износа дорожного покрытия

Общую степень износа монолитных покрытий (асфальтобетонных и цементобетонных) измеряют при помощи реперов (от фр. repère — метка, знак, исходная точка), а также электромагнитных и лазерных износометров.

При измерении степени износа с помощью реперов, в покрытие, еще на этапе асфальтирования, закладывают стакан-репер из латуни. Дно стакана служит поверхностью, от которой выполняется отсчет. Износ определяется как разность значений текущего и предыдущего замеров.

Также износ может определяться с помощью специальных пластин трапецеидальной формы из известняка или мягкого металла, закладываемых при асфальтировании и истирающихся совместно с ним. Полуразность между длиной ребра пластины на поверхности дорожного покрытия, измеренной после истирания, и первоначальной длиной характеризует износ.

Электромагнитные и лазерные износометры применяются для измерения износа монолитных дорожных покрытий. Стратотест — прибор для измерения толщины покрытия, действие которого основано на принципе отражения электромагнитных волн. Для работы с этим прибором необходимо заранее, еще при асфальтировке, между слоями дорожной одежды укладывать в определенных местах металлическую пленку (фольгу), которая в дальнейшем будет работать в качестве отражателя электромагнитных волн.

Для усовершенствованных (асфальтированных и цементобетонных) покрытий износ измеряют в миллиметрах, а для покрытий переходного типа (чернощебеночных, щебеночных, гравийных и др.) также и по объему потери материала в кубических метрах на километр.

Допустимая величина износа для различных типов дорожного покрытия

В качестве критерия предельного состояния дорожного покрытия по износу может быть принят допустимый износ:

для асфальтобетонных покрытий — 10…20 мм;
для щебеночных и гравийных покрытий, обработанных органическими вяжущими — 30…40 мм;
для щебеночных покрытий из прочного щебня — 40…50 мм;
для гравийных покрытий — 50…60 мм.

Исходя из величины допустимого износа, при строительстве новой или ремонте старой дороги, в процессе устройства верхнего асфальтируемого слоя дорожного покрытия предусматривается соответствующее увеличение его толщины, либо создание отдельного слоя износа (толщиной 2–3 см), а также устройство тонкого защитного слоя (1–2 см) с применением литых эмульсионно-минеральных смесей.

www.unidorstroy.kiev.ua

17 Износ дорожного покрытия

Прочность дорожной одежды и ее транспортно-эксплуатационное состояние тесно связаны с износом покрытия. Вот почему в процессе контроля технического состояния дорожных одежд часто прибегают к измерению фактической толщины дорожного покрытия, определению его износа.

Износ — процесс уменьшения толщины покрытия в результате потери материала под действием движения транспортных средств и природных факторов.

Износ цементобетонных, асфальтобетонных и других монолитных покрытий (в долях миллиметра) измеряют при помощи реперов и износомера (рис).

Прибор для змерения износа покрытия конструкции: 1 — индикатор; 2 — компас; 3 — опорная площадка с тремя ножками; 4 — место для пробки; 5 — металлический стаканчик — репер

При этом способе измерения в покрытие предварительно закладывают реперы — стаканчики из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, от которой выполняют отсчеты при определенном для данного репера положении стрелки компаса. Во избежание засорения стаканчик закрывают резиновыми пробками. Износ покрытия определяют как разность значений замеров — предыдущего и проведенного в данный момент.

Износ устанавливают также с помощью пластин (марок) трапецеидальной формы из известняка или мягкого металла, заделываемых в покрытие и истирающихся совместно с ним. Полуразность между длиной ребра пластины L1 на поверхности покрытия, измеренной после истирания, и первоначальной длиной L и характеризует износ (рис. 3.19). Истирание покрытия за данный отрезок времени определяется по формуле

Нп=Н-Н0,

где Н — первоначальная толщина; Н0 — оставшаяся толщина покрытия.

Марка из известняка для измерения износа: а — разрез; б — план; в — схема для расчета износа

Для измерения толщины слоев в слоистых полупространствах могут быть использованы электрические и лазерные приборы.

18 Физическая сущность шероховатости

Шероховатость поверхности покрытия является качественной характеристикой его состояния и представляет собой отклонение покрытия дорожной одежды от истинно плоской поверхности в пределах диапазона длин волн до 500 мм и амплитуды между пиками до 50 мм. Шероховатость подразделяется на микро-, макро- и мегатекстуру.

Микротекстура покрытия является профильной характеристикой шероховатости, при которой поверхность ощущается на ощупь более-менее шероховатой, но шероховатость обычно слишком мала для зрительного восприятия. Это относится к свойствам поверхности (остроконечность и шероховатость) одиночной щебенки или других частиц поверхности, непосредственно контактирующих с шинами. Микротекстура определяется как отклонение покрытия дорожной одежды от истинно плоской поверхности в пределах диапазона длин волн менее 0,5 мм и амплитуды 0,001...0,5 мм.

Адгезия высокочувствительна к микротекстуре. И микротекстура действует на трение положительно, т.е. более высокая степень шероховатости означает более высокий уровень трения. На сухой дороге в общем и целом доминирует эффект адгезии — это означает, что основной определяющей поверхность характеристикой является микротекстура.

Макротекстура покрытия является профильной характеристикой шероховатости покрытия с длиной волн того же порядка, что и размер контакта элементов протектора шины на месте соприкосновения шины с дорогой, и представляет собой неровности поверхности дорожного покрытия, сформированные частицами каменного материала. Покрытие проектируется с некоторой макротекстурой для обеспечения оттока воды на месте контакта шины с дорогой. Требуемую величину макротекстуры получают путем подбора соотношения заполнителя и вяжущего для верхнего слоя покрытия или определенной технологией обработки поверхности покрытия. Макротекстура определяется как отклонение покрытия дорожной одежды от истинно плоской поверхности в пределах диапазона длин волн 0,5...50 мм и амплитуды 0,1...20 мм.

На мокрой дороге макротекстура формирует каналы и свободные пространства для отвода воды, где вода может оставаться, не мешая адгезии. На низкой скорости движения достаточно времени для выталкивания воды из областей сцепления шины с дорогой, независимо от макротекстуры, и в таких случаях этот показатель не так важен. Однако на высокой скорости движения времени для выталкивания воды из областей сцепления шины с дорогой недостаточно, поэтому макротекстура должна быть «глубокой» для отвода избыточной воды, препятствующей сцеплению шины с дорогой. Из этого следует, что чем выше скорость, тем больше должно быть значение макротекстуры.

Если макротекстура не обеспечивает водоотвод, дорога может стать очень опасной для высокоскоростного движения в условиях мокрой погоды.

Однако в целом для обеспечения минимального сопротивления качению шероховатость должна быть на низком уровне.

Мегатекстура покрытия также является профильной характеристикой шероховатости покрытия с длиной волн того же порядка, что и размер контакта шины с дорогой. Часто существует в виде выбоин или «волнистости». Мегатекстура обладает сцепными свойствами, аналогичными таковым макротекстуры.

На сопротивление качению, а следовательно, и на потребление топлива и выбросы выхлопных газов транспортным средством влияет шероховатость более длинных волн, чем те, которые оказывают влияние на трение. Когда шероховатость выходит на высокий уровень мегатекстуры, сопротивление качению также повышается и обладает приблизительно 10% -ным влиянием на потребление топлива.

Мегатекстура отрицательно влияет на шум (внешний и внутренний).

Шероховатость дорожного покрытия является как желательным, так и нежелательным

Расчетной характеристикой шероховатости является вычисленная глубина текстуры

ЕТD = 0,2 + 0,8МРD,

где MPD — средняя глубина профиля, мм.

studfiles.net

2) Виды деформации дорожного покрытия.

Износ (истирание) — основной вид разрушения дорожного покрытия, определяет условия и сроки его службы. Износом называют уменьшение толщины покрытия за счет потери им материала в процессе эксплуатации под воздействием колес автомобилей и природных факторов.

Износ покрытия происходит под влиянием касательных сил, действующих в плоскости следа автомобильных колес и вызванных работой шин по преодолению сил трения. Касательные напряжения в плоскости следа вызывают истирание дорожного покрытия и покрышки колеса автомобиля на всем пути его следования. Такие напряжения увеличиваются от комплекса воздействий, вызывающих проскальзывание покрышки колеса в плоскости следа в условиях нормального ее качения. Кроме того, усилению износа способствуют природные факторы, так как материал покрытия ослабляется при насыщении водой, а зимой под действием ее замерзания.

Износ покрытия происходит по всей ширине проезжей части, но больше всего на полосах наката, где чаще проходят колеса автомобилей в один след. При исследованиях условно принимают величину износа равномерно распределенной по всей площади покрытия. При этом средняя величина износа hср мм, составляет hср=khн. где k — коэффициент неравномерности износа, в среднем составляющий величину 0,6—0,7; h„ — определенная величина износа в полосе наката, мм.

Для усовершенствованных покрытий износ измеряют в миллиметрах, а для покрытий переходного и простейшего типа также и по объему потери материала, м3/км.

Помимо износа дорожные покрытия подвержены деформациям и разрушениям, описанным ниже и показанным на рис. 25 и 26.

Шелушение — обнажение поверхности покрытия, отделение поверхностных тонких пленок и чешуек материала покрытия, деформированного под воздействием воды и мороза, а также колес автомобилей. Этот процесс особенно интенсивно протекает в весенний период при частом нагревании верхних слоев покрытия солнечными лучами днем и замерзании ночью. Шелушение происходит тем интенсивнее, чем выше пористость и меньше прочность материала покрытия. Процесс шелушения развивается также от действия хлоридов, применяемых при борьбе с гололедом. Особенно вредны они для цементобетонных покрытий с большим содержанием поверхностных пор. Хлориды усиливают шелушение покрытий косвенно, снижая морозостойкость бетона. Эти воздействия способствуют выделению скрытой теплоты плавления льда на покрытии, в результате чего оно оттаивает, а потом снова замерзает. Для прекращения шелушения необходимо уменьшать пористость верхней части покрытия, обрабатывая ее летом битумом с россыпью мелкого минерального материала.

Выкрашивание — последующий после шелушения процесс разрушения покрытия, при котором от покрытия отделяются более крупные зерна минерального материала. Выкрашиваются не только покрытия пере ходного типа, но и все усовершенствованные из-за потери связи между зернами материалов. Из пористых цементобетонных покрытий материал выкрашивается в результате усиления процессов шелушения. Из асфальтобетонных покрытий выпадают зерна щебня, плохо сцепленные с битумом (зерна кремния). Причинами выкрашивания покрытий служит также низкое качество смесей из-за перевозки их в самосвалах (остатки песка попадают в покрытие), недоукатки покрытия в холодную и дождливую погоду и т. п. Приостановить этот процесс можно путем укладки защитного слоя.

Обламывание кромок — разрушение покрытий в местах их сопряжения с обочинами, происходящее чаще всего в случаях переезда тяжелых грузовых автомобилей через кромки покрытий. На цементобетонных покрытиях, кроме того, кромки обламываются вдоль температурных швов при низком качестве бетона или когда нет связи между плитами. При движении автомобиля через шов плита прогибается и, если нет хорошей связи между плитами, колесо ударяет о кромку следующей плиты. При строительстве дороги кромки покрытия нужно предохранять от обламывания, для чего на обочинах устраивают укрепительные (краевые) полосы. На тех дорогах, где таких полос нет, их необходимо делать при ремонтных работах.

Волны — это деформации, образующиеся на покрытиях с излишней пластичностью. Верхний слой асфальтобетонных покрытий под действием касательных сил, особенно при торможении, сдвигается на уклонах и в местах остановок общественного транспорта. Волны, или складки, образуются преимущественно в жаркую солнечную погоду, когда покрытие нагревается до 60° и более. На чрезмерно пластичных грунтовых и гравийных покрытиях, обработанных органическими вяжущими, волны могут достигать таких размеров, что движение по дороге станет невозможным, из-за них автомобили переходят на обочины. Образование волн можно приостановить путем россыпи мелкого остроугольного минерального материала с последующей укаткой его тяжелыми катками на металлических вальцах. Разновидностью волн являются наплывы, при которых материал сдвигается в поперечном направлении. Например, в местах Остановок общественного транспорта материал смещается на бордюры.

Гребенка — вид разрушения покрытий переходного типа, преимущественно гравийных, а иногда — покрытий облегченных усовершенствованного типа. Гребенка имеет вид правильных, более или менее четко выраженных поперечных выступов, чередующихся с углублениями. Для устранения этого недостатка необходимо провести кирковку покрытия с последующим исправлением дорожного профиля автогрейдерами и укаткой.

Сдвиги — деформации покрытия, возникающие при действии касательных сил от колес автомобилей, особенно в местах их торможения. Сдвиги образуются главным образом при отсутствии надлежащей связи покрытия с основанием или верхнего слоя покрытия с нижним. Сдвиги сопровождаются трещинами. В местах сдвига, особенно в трещинах, покрытие начинает разрушаться.

Вмятины — углубления в пластичных покрытиях в виде отпечатков рисунка покрышек автомобилей или следа гусеничных машин, образующиеся в жаркую погоду.

Трещины, образующиеся на цементобетонных покрытиях, служат обычно признаком недостаточной прочности и начала разрушения. Поперечные температурные трещины образуются при больших расстояниях между швами и в тех случаях, когда произошло сцепление бетонных плит с основанием и они лишились возможности перемещаться при температурных изменениях.

Продольные трещины возникают при неоднородно уплотненном земляном полотне — когда края его, уплотненные меньше середины, начинают давать осадки. Косые трещины появляются над местными пустотами— осадками земляного полотна и при недостаточно прочных покрытиях.

Поперечные температурные трещины образуются на покрытиях, поверхность которых обработана органическими вяжущими, при резком снижении температуры воздуха осенью и при больших перепадах температуры зимой. Они закономерно распределяются на определенных расстояниях друг от друга (6—10 м). Образуются они из-за недостаточной сопротивляемости материала покрытия температурным напряжениям.

Осевые трещины на асфальтобетонных покрытиях появляются вследствие плохого сопряжения асфальтобетонной смеси двух соседних полос, когда горячая смесь примыкает к ранее уложенной холодной полосе. Косые трещины являются развитием поперечных и продольных трещин при недостаточной прочности покрытия.

Сетка трещин возникает на дорожном покрытии, как правило, при недостаточной прочности основания. Особенно часто сетка трещин образуется в весенний период, когда переувлажненный грунт вызывает под нагрузкой большие прогибы основания. Более жесткий материал покрытия не выдерживает таких прогибов, в результате чего и появляются трещины. Ниже изображены все виды вышеперечисленных трещин.

На рисунке: а) обломы кромок; б) продольные трещины; в) поперечные трещины; г) косые трещины; д) сетка трещин

На асфальтобетонных покрытиях трещины могут образовываться из-за частого приложения повышенных нагрузок, вызывающих значительные прогибы, при недостаточно прочных основаниях. Многие трещины образуются над швами основания, которые они как бы воспроизводят.

Трещины на асфальтобетонных покрытиях во многих случаях считают основным видом их разрушения и более опасным, чем износ покрытия; при сильном развитии трещин даже на недостаточно изношенных покрытиях необходимо перекрыть их новым слоем асфальтобетона. Надо учитывать, однако, что укладка тонких слоев не устраняет трещин. Уже через год после укладки тонкого слоя покрытия (4—5 см) на нем образуются трещины, дублирующие трещины нижнего слоя. По исследованиям профессора Н. Н. Иванова, трещины на покрытии могут не появляться, если укладывать слой асфальтобетона не менее 12—15 см. В зарубежных странах асфальтобетонные покрытия укладывают слоями большей толщины (до 0,5 м).

Колеи образуются в основном на покрытиях переходного типа на сравнительно узких проезжих частях при движении автомобилей след-в-след и при ослабленном основании. Колеи бывают резко выражены на покрытиях переходного типа, где они появляются вследствие просадки всего основания. Колеи образуются в основном на покрытиях переходного типа на сравнительно узких проезжих частях при движении автомобилей след-в-след и при ослабленном основании. Колеи бывают резко выражены на покрытиях переходного типа, где они появляются вследствие просадки всего основания.

На усовершенствованных покрытиях (например, асфальтобетонных) колеи искажают поперечный профиль в местах наката. Такие колеи, образующиеся на асфальтобетонных покрытиях также при большем уплотнении асфальтобетона, измеряются долями миллиметра. При широком применении автомобильных шин с шипами противоскольжения (например, в ФРГ и Италии) в полосах наката под ударами шипов образуются глубокие колеи. В некоторых случаях колеи на всю толщину верхнего слоя образуются в течение одной зимы. Поэтому встревоженные дорожники-эксплуатационники этих стран добиваются запрещения применения шин с шипами.

Выбоины - разрушения покрытий в виде углублений со сравнительно крутыми краями, образующиеся в покрытиях вследствие местного разрушения материала покрытия. Причинами образования выбоин считают некачественное выполнение строительных работ (недоуплотнение материала в данном месте и др.), применение некачественного, более слабого, чем на остальной площади, материала, загрязненного примесями, а также, появление неровностей, вызывающих повышенное, динамическое воздействие колес автомобилей.

Выбоины и причины их возникновения необходимо устранять немедленно после их обнаружения, иначе разрушение ослабленного участка может захватить большую площадь покрытия, затронуть основание и вызвать большие ремонтные работы.

studfiles.net

23.Износ дорожных покрытий

Износ – процесс уменьшения толщины покрытия в результате потери материалом под действием разл климатических факторов. Износ монолитных покрытий (в долях мм) измеряют при помощи реперов (или марок). Марки закладывают в покрытие, изготавливают их из известняка.

При определении износа реперами их тоже закладывают в покрытие. Репером служит стаканчик из латуни. Дно стаканчика служит поверхностью, по кот определяют отсчет. Сверху стаканчик закрывают резиновой пробкой.

24.Коррозия металла и других конструкций

В рез-те возд Ме с окружающей средой происх его разрушение т.е. коррозия. Различают коррозию химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия возникает при воздействии на металл сухих газов, растворов масел и т.д. К химической коррозии относят окисление метала при высоких температурах.

Электрохимическая коррозия возникает при воздействии на металл щелочей и кислот, при этом металл отдает свои ионы электролиту. Углекислый газ усиливает коррозию, т.к. при увлажнении на пов-ти металла образуются кислоты. Когда коррозия происходит на отдельных участках её называют местной. Металлы разрушаются одинаково по всей пов-ти – называют равномерной. Межкристаллическая - разрушение происходит по границам зерен металла межкристаллической решетки.

25.Основы дорожной диагностики. Задачи диагностики.

Диагностика - это научно и практически обоснованная система оценки технического и эксплуатационного состояния а.д. с целью принятия управленческих решений.

Оценка технико-эксплуатационного состояния автомобильных дорог базируется на теории прочности и надежности дорожной конструкции, методах и средствах обнаружения дефектов в земляном полотне, дорожной одежде, искусственных сооружениях, в элементах инженерного и архитектурного обустройства. Под дефектами следует понимать любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам.

При выборе системы диагностирования необходимо четко сформулировать цели диагностики а.д.: 1) определение технического состояния дороги; 2) прогнозирование технического состояния, в кот. окажется дорога по истечении определенного периода времени; 3) выявление первопричин возникновения тех или иных дефектов и их генезис (происхождение).

Способы определения показателей качества включают: визуальный осмотр, измерения линейных величин, неразрушающий контроль качества, контроль качества по кернам и образцам, опосредованные методы контроля.

Задачи диагностики транспортно-эксплуатационного состояния:

-определить техническое состояние а/д;

-оценка транспортно-эксплуатационного состояния дорог с определением участков, подлежащих ремонту, и выявление причин этого несоответствия требованиям;

-прогнозирование изменения состояния автомобильных дорог и разработка рекомендаций по повышению их транспортно-эксплуатационного состояния с определением видов и объемов работ;

-планирование дорожных работ с учетом полного и ограниченного финансирования;

Основные диагностические характеристики дорог: прочность дорожной одежды; индекс неровности покрытия; шероховатость поверхности покрытия; сцепные качества покрытия; цветовая однородность; инженерная обустроенность; снеговая защищенность; дефектность покрытия.

studfiles.net

8.2 Виды разрушений дорог с грунтовым покрытием

Основными видами разрушений дорожного покрытия являются:

износ (истирание), представляющий собой уменьшение толщины дорожного покрытия за счет потери им материала в процессе эксплуатации под воздействием колес и природно-климатических факторов. Износ происходит по всей поверхности дорожного покрытия, но больше всего на полосах наката, где проходят колеса автомобилей. Для усовершенствованных дорожных покрытий износ измеряют в миллиметрах, на которые уменьшилась толщина верхнего слоя покрытия, а для дорожных покрытий переходного и простейшего типа определяют также объем потери материалов, м3/км:
шелушение обнажение поверхности дорожного покрытия за счет отделения поверхностных тонких пленок и чешуек материала покрытия, разрушенного воздействием воды и мороза. Такой вид дефекта наиболее характерен для жестких дорожных одежд, где происходит отслоение цементного раствора с поверхности дорожного покрытия с последующим оголением крупного заполнителя. Такие разрушения в основном происходят при частом замораживании и оттаивании дорожного покрытия, особенно при использовании хлоридов для предупреждения гололеда;
выкрашивание разрушение дорожного покрытия за счет потери им отдельных зерен гравийного и щебеночного материала. Такое разрушение происходит на дорожных покрытиях всех типов в результате потери связи между зернами материала. Причиной выкрашивания могут быть плохое перемешивание материала и его укладка в дождливую или холодную погоду;
обламывание кромок разрушение дорожных покрытий (особенно нежестких) в местах сопряжения их с обочинами при переезде тяжелых автомобилей через кромку. Обломанные кромки проезжей части могут быть причиной дорожно-транспортных происшествий;
гребёнка разрушение гравийных и щебеночных покрытий под действием движения тяжелых грузовых автомобилей. Гребенка представляет собой частое повторение выступов и впадин;
сдвиги деформации, которые происходят при действии касательных сил от колеса автомобиля. Сдвиги являются причиной отсутствия связи верхнего слоя дорожного покрытия с нижним;
вмятины углубления в пластических дорожных покрытиях, появляющиеся при прохождении по ним гусеничных машин или автомобилей в жаркую погоду;
трещины деформации, обычно вызываемые резкими температурными изменениями. Сетка трещин появляется на дорожном покрытии как результат недостаточной прочности основания или покрытия;
колеи, которые образуются на щебеночных или гравийных покрытиях при узкой проезжей части в результате многократного прохода автомобиля по одной полосе, а также на асфальтобетонных покрытиях в результате выдавливания колесами автомобиля из-за недостаточной сдвигоустойчивости асфальтобетона;
выбоины углубления со сравнительно крутыми краями, образовавшиеся в результате местного разрушения материала дорожного покрытия. Причиной появления выбоин является, как правило, плохое качество строительных работ;
повреждение кромок швов разрушение кромок швов в виде сколов и выкрашивание бетона в зоне до 15... 20 см от шва.

При строительстве конструктивных слоев из песка, щебеночных и гравийных материалов необходимо контролировать и обеспечивать в допустимых пределах однородность материалов по составу и строительно-техническим свойствам в местах их заготовки и укладки; однородность влажности и толщины слоев при их уплотнении; требуемые влажность, близкую к оптимальной, плотность и ровность конструктивных слоев из указанных материалов; исключение движения автомобилей по неуплотненным слоям из щебеночного и гравийного материалов.

При строительстве конструктивных слоев из материалов, обработанных органическими вяжущими, следует обеспечивать чистоту, ровность и прочность нижележащего слоя; однородность слоя по составу, физико-механическим свойствам и температуре при укладке; требуемую среднюю температуру смеси при уплотнении, плотность, толщину и ровность слоя.

При строительстве конструктивных слоев дорожной одежды из материалов, обработанных неорганическими вяжущими (цемент и др.) необходимо обеспечивать однородность состава и физико-механических (в том числе прочностных) свойств исходных для бетона материалов; однородность состава, подвижность (удобоукладываемость) и физико-механические свойства цементобетонной смеси; стабильность технологических режимов работы комплекта бетоноукладочных машин; требуемый средний уровень подвижности смеси; толщину укладываемого слоя и его ровность при уплотнении; стабильность влажности бетона в процессе его твердения; исключение движения автомобилей по бетону в начальный период его твердения.

При строительстве дорожных одежд необходимо создать условия для того, чтобы исключить или уменьшить в ходе строительства деструктивные процессы (процессы разрушения) и способствовать по возможности процессу структурообразования. Например, не допускать раскалывания щебенок и округление их углов (перекат) при уплотнении; не допускать возникновения температурно-усадочных трещин посредством эффективного ухода за бетоном; замедлять процессы старения битума. Целесообразно повышать в пределах имеющихся возможностей начальные эксплуатационные качества (повышать средние значения и снижать коэффициенты вариации показателей прочности, ровности, шероховатости) верхнего слоя покрытия, осуществлять оперативный контроль качества выполнения технологических операций с корректировкой по результатам контроля параметров технологических процессов с целью поддержания стабильного оптимального технологического режима работы машин.

Для повышения качества дорожного строительства целесообразно использовать отдельные положения теории надежности технических систем. Под надежностью автомобильной дороги понимают вероятность того, что дорога в течение заданного периода эксплуатации обеспечит требуемый объем транспортной работы с установленными эксплуатационными показателями движения. В наибольшей степени отдельные положения теории надежности развиты применительно к обеспечению прочности дорожных одежд.

studfiles.net

Реферат

Федеральное агентство по образованию и науке

Пермский государственный технический университет

Автодорожный факультет

Кафедра «Строительство автомобильных дорог»

по курсу «Основы Научных Исследований».

Тема реферата: «Деформации и разрушения дорожных покрытий»

Выполнил студент гр. САД-07-2 Петровых А.М.

Проверил преподаватель кафедры Тимофеева Л.В.

Пермь 2009г.

Содержание:

Введение.
Виды деформации дорожного покрытия.
Определение износа покрытия.
Характеристика асфальтобетонных покрытий.
Оценка прочности и устойчивости асфальтобетонных покрытий.
Ремонт, усиление, армирование асфальтополотна.
Заключение.
Список используемой литературы.

1) Введение.

Как известно каждому человеку, дороги - это одна из важных транспортных сетей района, города, государства. Вы только представьте, что было бы без автомобильных дорог. Невозможность быстро добраться до другого города, невозможность добраться до другого государства, отсутствие транспортных развязок, отсутствие возможности перевоза груза – это довольно таки большие проблемы. Так как современному человеку дороги необходимы для жизни. А городу и государству дороги необходимы для возможности импортировать необходимые товары и экспортировать те, которые производятся внутри государства. Для поддержания экономики. Не будет автомобильных дорог, не будет нормальной экономики. Но это не единственная проблема, которая касается дорог. Главной головной болью дорожных организаций является увеличение износостойкости дорожного покрытия к воздействию внешних факторов, таких как атмосферные осадки, перепады температуры, постоянная нагрузка транспортного потока автомобилей. Так же на асфальтобетонное покрытие оказывает отрицательное воздействие большегрузный транспорт, ввиду своего огромного веса и большого веса, который давит через покрышки на асфальт. В настоящее время существуют различные разработанные технологии по строительству дорог, по производству дорожных покрытий. Которые применяются по всему миру. Но хочется заметить, что те дороги, которые строят в Германии, Франции, Лос-Анджелесе, по качеству намного превосходят Российские дороги.

Спросите почему? Ответ не так уж и сложно сформулировать. В России достаточно сложный климат. Наше государство расположено в 6 климатических зонах, а это означает, что перепады температур у нас очень высокие. Летом температура воздуха поднимается до отметки 40 градусов по Цельсию, а зимой так вообще опускается до минус 35. Не многие дороги смогут выдержать такую температурную нагрузку на протяжении долгого времени. А если и выдержат, то придут в негодность через 1 год эксплуатации. Так как в России сервисное обслуживание дорог очень плохое, оно не соответствует ГОСТам. Плюс к этому, ремонт дорожного покрытия производится любое время года, а по правилам ремонт нужно проводить в теплое время года, но никак не зимой в минус 20 градусов.

Многие организации строят дороги во время больших осадков, что также чревато последствиями, а именно разрушениями асфальтополотна, что приведет к уже большим последствиям, таким как аварийные ситуации на дорогах, дорожно-транспортные происшествия. Как можно догадаться из вышесказанного, строительство, обслуживание, предотвращение деформаций дорожного полотна – это достаточно актуальные проблемы современного государства, а именно Российской Федерации. Рассматривая эту тему дальше, хочется раскрыть тему деформаций покрытий, как они появляются, и как их предотвращают.

Как я уже сказал, дорожное покрытие должно выдерживать движение автотранспорта расчетной интенсивности и воздействие природных факторов, характерных для данной местности. В поперечном профиле поперечном профиле покрытие имеет вид двух плоскостей, сопряженных плавной кривой с определенными величинами уклонов. В продольном профиле и плане проектная линия должна представлять сочетание плавных кривых специального очертания (клотоид), по возможности без прямых участков.

Технические правила требуют, чтобы поверхность покрытия была ровной, но не гладкой, шероховатой и нескользкой, а материал покрытия — однородный по всей площади по качеству, составу и степени уплотнения. Он должен иметь заданную прочность и хорошо сопротивляться воздействию природных условий (температурные изменения, модификация воды и др.).

Покрытие как самый верхний слой дорожной одежды особенно сильно подвергается истирающим и другим воздействиям колес автомобилей и природных факторов.

В настоящие время из числа усовершенствованных дорожных покрытий наибольшее распространение получили асфальтобетонные, создающие максимальные удобства для движения транспортных средств и пассажиров. Эти покрытия применяют на автомобильных дорогах любой грузонапряженности. Асфальтобетонным покрытиям присущи многие положительные свойства.

Основные из них:

Достаточная механическая прочность, благодаря чему асфальтобетонные покрытия хорошо воспринимают усилия, возникающие при прохождения транспортных средств.

Способность к допускаемым упругим и пластических деформациями, улучшающие условия работы асфальтобетонных покрытий.

Хорошее сцепления автомобильных шин с асфальтобетонным покрытием, обеспечивающее безопасность движения.
Возможность получения ровной поверхности при сравнительно небольшой, жесткости покрытия, чем обеспечивается бесшумное и скоростное движения автомобилей.
Высокая демпфирующая способность (способность к поглощению колебаний), благодаря чему асфальтобетонные покрытия разрушаются от вибрации меньше, чем, например, цементобетонные покрытия. В условиях современного интенсивного движения транспорта эта особенность асфальтобетонных покрытий приобретает большое значение;

Опыт эксплуатации асфальтобетонных покрытий показывает, что они часто выходят из строя значительно раньше срока, определяемого износом, вследствие возникновения различных деформаций и разрушений при неправильных технологических операций: наплывов, волн, трещин, выкрашивания, сдвигоустойчивость. Возникновения этих разрушений в основном снижает срок службы и вызывает увеличение затрат на ремонтные работы.

Из чего же состоит дорожное покрытие, какие бывают деформации, я расскажу дальше.

studfiles.net