Использование щебеночно-мастичного асфальтобетона ЩМА-15 для укрепления дорожных одежд на остановочных пунктах городского общественного пассажирского транспорта

Использование щебеночно-мастичного асфальтобетона ЩМА-15 для укрепления дорожных одежд на остановочных пунктах городского общественного пассажирского транспорта

При движении транспортных средств, а так же под воздействием природных факторов в дорожном покрытии возникают различные виды деформаций и разрушений, которые снижают межремонтные сроки эксплуатации дорог и приводят к дорожно-транспортным происшествиям. Движение по деформированным покрытиям приводит к колебаниям колес, кузова и других частей автомобиля. В результате чего, механизмы подвергаются повышенному износу, водитель и пассажиры испытывают дискомфорт. Работы по очистке дорог значительно усложняются.

Наиболее распространенным дефектом покрытий, является образование колеи. В городах таким видам деформации наиболее подвержены остановочные пункты общественного пассажирского транспорта.

При движении автобуса по проезжей части возникают вертикальные силы, вызывающие деформацию дорожного покрытия, и касательные, возникающие в зоне контакта шины колеса с дорожным покрытием и вызывающие относительное смещение верхних слоев. Касательные силы наиболее значительны при разгоне и торможении автобусов.

Деформации подвержены все слои дорожной одежды. Частицы минеральных материалов (особенно не обработанные вяжущими), взаимодействуя друг с другом истираются, раскалываются и измельчаются. Между мелкими частицами (фракцией меньше 3 мм) вода поднимается по капиллярам и удерживается в них длительное время. Зерна с водой образуют пластичную массу, которая действует как смазка и увеличивает размеры прогиба одежды под колесами автомобилей.

Под воздействием внешних факторов (погодные условия, движение транспортных средств и др.) изменяется удельное давление на покрытие. В летнее время темное дорожное покрытие прогревается до температуры выше 60? C. При нагреве шин увеличивается давление в камере, что приводит к уменьшению площади следа и дополнительному росту давления на покрытие.

В процессе эксплуатации остановочных пунктов происходит многократное воздействие колёс автобусов на дорожное покрытие. В результате в слоях дорожной одежды возникает накопление пластических деформаций с образованием углублений и гребней выпора вдоль полос наката.

Для того, чтобы обеспечить дорожному покрытию способность сопротивляться оказываемым на него воздействиям на остановках общественного транспорта необходимо предусматривать дорожные одежды с покрытиями и основаниями повышенной прочности и сдвигоустойчивости.

Это возможно достичь за счет повышения общего модуля упругости всей дорожной одежды, применения в покрытии асфальтобетона повышенной прочности и сдвигоустойчивости, применением дорожных одежд с цементно-бетонным покрытием (монолитным или сборным), уложенных на основаниях из подобранных щебеночных и гравийных материалов, укрепленных неорганическими и органическими вяжущими или фракционированного щебня.

Ниже представлены сравнительные лабораторные исследования устойчивости к накоплению остаточных деформаций щебеночно-мастичного асфальтобетона ЩМА-15 по ГОСТ 31 015–2002 «Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия», и мелкозернистого асфальтобетона типа Б по ГОСТ 9128–2013 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия».

По данным исследований немецких ученых Korner M. и Veldkamp L.J.T. [1], применение щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси дает возможность устраивать покрытия различной толщины, минимизировать объем работ, что положительно отражается на стоимости дороги.

Для приготовления щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси использовался щебень из гравия фр. от 10 до 15 мм (59, 04%), щебень из гравия фр. от 5 до 10 мм (7, 5%), песок из отсевов дробления щебня (14, 06%), минеральный порошок (акт.) (13, 121%), битум марки БНД 60/90 с адгезионной добавкой (Адгезол № 6 0, 5% от массы битума) (5, 623%), полимерный модификатор РТЭП (0, 281%), стабилизирующая добавка «Topcel» (0, 4% от мин. мат.) (0, 375%). Для приготовления асфальтобетонной смеси типа Б использовался тот же каменный материал.

Для проведения испытаний из подобранных смесей были изготовлены образцы путем уплотнения смеси в цилиндрических формах диаметром 20 см при tC=140−160C до получения необходимой плотности.

Далее образцы испытывались на накопление остаточных деформаций на приборе динамических испытаний (ПДИ), позволяющем проводить испытания дорожно-строительных материалов под воздействием расчетных динамических нагрузок и температурно-влажностных факторов. Общий вид прибора изображен на рис. 1.

щебеночный мастичный асфальтобетон деформация.

Рис. 1. Общий вид прибора динамических испытаний (ПДИ)

Результаты испытаний на накопление остаточных деформаций щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси ЩМА-15 и асфальтобетонной смеси типа Б на приборе динамических испытаний (ПДИ) приведены на рис. 2.

Рис. 2 — Результаты испытаний на накопление остаточных деформаций щебеночно-мастичной асфальтобетонной смеси ЩМА-15 на приборе динамических испытаний (ПДИ)

Рис. 3 — Результаты испытаний на накопление остаточных деформаций асфальтобетонной смеси типа Б на приборе динамических испытаний (ПДИ)

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая щебеночно-мастичная асфальтобетонная смесь ЩМА-15 показала высокий уровень физико-механических свойств. Проведенные исследования показали, что величина остаточной деформации асфальтобетона типа Б после приложения одинаковой нагрузки более чем в два раза превышает величину остаточной деформации состава ЩМА-15, что свидетельствует о его высокой устойчивости к накоплению пластических деформаций.

Таким образом, высокая прочность и сдвигоустойчивость асфальтобетонной смеси ЩМА-15 позволяет сделать вывод об устойчивости к образованию пластических деформаций и образованию колеи, а так же целесообразности ее использования на остановочных пунктах общественного пассажирского транспорта в целях укрепления дорожной одежды. Использование ЩМА-15 позволяет увеличить межремонтные сроки эксплуатации, а так же общий срок службы асфальтобетонных покрытий.

• 1. Scherockman J., Walker D. Construction factors for long — Lasting Asphalt pavements. Asphalt. 2004. № 1. pp. 14−16.
• 2. Grдtz B. Langzeitwirkung von dыnnen Schichten bezыglich der Erhaltung relevanter Oberflдchenmerkmale. Bitumen. 1998. № 2. pp. 67−70.
• 3. Arand W. Prognostizierung des Haftverhaltens von Asphalten mittels Spaltzugfestigkeitsabfall. Asphalt (BRD). 1998. № 6. pp. 18−19.
• 4. Randy West, David Timm, James R. Willis, et al Phase IV NCAT Pavement Test Track Findings. NCAT Final Report 12−10, National Center for Asphalt Technology, Auburn University, 2012. pp.34−36
• 5. Timm, D.H. and Priest, A.L., «Phase II NCAT Test Track Results, «NCAT Report 06−05, National Center for Asphalt Technology, 2006. pp. 24−25.
• 6. В. П. Матуа, Д. В. Чирва, С. А. Мирончук Современные методы оценки устойчивости дорожно-строительных материалов к накоплению остаточных деформаций. Ростов-на-Дону, c. 48−60
• 7. Рекомендации по выявлению и устранению колей на нежёстких дорожных одеждах. — М.: Информавтодор, 2002. — 179 с.
• 8. Поздняков М. К., Быстров Н. В. Зарубежный опыт оценки сдвигоустойчивости асфальтобетона. Сборник статей и докладов ежегодной научной сессии Ассоциации исследователей асфальтобетона. М. 2009. с. 7 — 17.
• 9. Д. С. Черных, Д. А. Строев, Д. В. Задорожний, С. В. Горелов Оценка влияния количества асфальтогранулята и технологии его подачи на свойства приготавливаемых асфальтобетонных смесей // Инженерный вестник Дона, 2013, № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2197.