Задачи исследований. Исследовать причины колееобразования дорожной одежды нежёсткого типа для лучшего понимания процесса разрушения асфальтобетона и более точного проектирования конструктивных решений автомобильных дорог.
Материалы и методы. Прикладные поисковые и научно-исследовательские методы исследований процессов и явлений (анализ, системный подход, обобщение) и их синтез с использованием актуальных и верифицированных информационных материалов.
Результаты. Определены основные виды (формы) формирования колейности автомобильных дорог с асфальтобетонным покрытием. Наличие колеи является одним из наиболее распространенных дефектов асфальтобетонных покрытий. Также установлено, что в условиях роста интенсивности и величины транспортной нагрузки наблюдается увеличение размеров колейности, вплоть до необратимых деформаций конструктивных слоев дорожной одежды.
Выводы. Формирование колейности на проезжей части является серьезным негативным фактором влияния на безопасность и долговечность эксплуатации автомобильной дороги. В свою очередь, причиной колееобразования асфальтобетонных покрытий являются многочисленные и разнообразные факторы, связанные с эксплуатационными нагрузками, природно-климатическими воздействиями, особенностями износа поверхности транспортными средствами. Выявление причин формирования, анализ причин и механизмов образования колейности является необходимым инструментом совершенствования способов профилактики и борьбы с рассматриваемым дефектом покрытий автомобильных дорог.
Ключевые слова : автомобильная дорога, дорожная одежда, асфальтобетон, дефекты, колейность, причины колееобразования, оценка состояния, методы исследований, устойчивость к образованию колеи.
Research problems. Investigate the reasons for the wheel formation road clothing at a non-rigid type in order to better understand the process for destruction in asphalt concrete and more accurate design of design solutions for roads.
Materials and methods: Applied search and research methods for the research processes and phenomena (analysis, systematic approach, generalization) and their synthesis using relevant and verified information materials.
Results. The main types (forms) of forming the gauge in roads with asphalt concrete pavement have been established. The presence at gauge is one of the most common defects in asphalt concrete surfaces. It was also established that in conditions of increasing intensity and transport load, an increase in gauge sizes is observed, up to irreversible deformations in structural layers road clothing.
Conclusions. The formation of gauge on the roadway is a serious negative factor in the impact on the safety and durability at the road. In turn, the reason for the gauge formation in asphalt concrete surfaces is numerous and various factors associated with operational loads, natural and climatic effects, and features for surface wear by vehicles. Identification the causes at formation, analysis for the causes and mechanisms gauge formation is a necessary tool for improving methods at the prevention and combating the considered defect in road pavements.
Keywords: highway, pavement, asphalt concrete, defect, rutting, reasons for formation, status assessment, research methods, resistance to rutting formation.
Применение искусственных покрытий из асфальтобетона является широко распространенным конструктивным решением устройства дорожной одежды нежёсткого типа для различных географических, природно-климатических и эксплуатационных условий. Тем не менее, к настоящему времени проблемы прогноза, профилактики и устранения причин формирования различного рода дефектов и повреждений дорожной одежды являются актуальными для автодорожной отрасли в мировом масштабе [1,2].
Явление колейности, как дефекта дорожной одежды, отличается сложной природой (причиной) проявления, наличием последовательных этапов процесса (кривой) деградационного развития, зависимостью количественных показателей (глубины колеи) от интенсивности приложения транспортной нагрузки (Рисунок 1) [3].
Рис. 1. Кривая процесса образования и деградационного развития колеи дорожного покрытия нежёсткого типа
Для выявления особенностей причин и последствий образования колейности используются разнообразные теоретические (аналитические, численно-аналитические) и экспериментальные методы исследований, как собственно, асфальтобетона, так и конструктивных решений дорожных одежд автомобильных дорог, находящихся в конкретных условиях эксплуатации.
Выявляемые по результатам исследований закономерности формирования и развития деградационного процесса рекомендуются для уточнения и модификации действующих критериев прочности асфальтобетона и методических основ (механико-эмпирической процедуры оценки устойчивости к колееобразованию) проектирования параметров дорожных одежд нежёсткого типа [3,4].
На рисунке 2 приведены основные виды (схемы) формирования колейности, выявленные в дорожных покрытиях автомобильных дорог различных категорий [1,5].
|
|
|
|
|
|
а) деформирование верхнего слоя покрытия |
б) деформирование нижнего слоя покрытия |
в) деформирование слоев искусственного и естественного оснований |
г) неравномерный износ поверхности покрытия |
Рис. 2. Основные виды (схемы) формирования колейности автомобильных дорог с покрытиями нежесткого типа
Наиболее распространенной причиной формирования колейности является переход в вязко-пластичное состояние верхнего (однослойного или двуслойного) или нижнего (двуслойного) слоев искусственного покрытия дорожной одежды (см. Рисунок 1а,1б). Основной отличительной особенностью рассматриваемых видов колейности является образование накатов (сдвигов) асфальтобетона вдоль обеих сторон колеи дорожной одежды. Причина проявления колейности рассматриваемого вида связана с недостаточным сопротивлением асфальтобетона сдвигу при многократных приложениях циклической нагрузки, в условиях образования и развития пластических деформаций.
Нарушения установленного напряженно-деформированного состояния слоев искусственного и естественного оснований дорожной одежды способны привести к формированию колеи заглубленного типа (см. Рисунок 1в), без образования накатов (сдвигов) асфальтобетона. Причиной образования колейности рассматриваемого вида является формирование и развитие пластических деформаций во всех конструктивных элементах дорожной одежды, при многократных приложениях циклической нагрузки, отдельных превышений расчетных значений нагрузки, формирования колейности при возведении слоев искусственного и грунтового оснований.
Формирование колеи дорожного покрытия вследствие локального абразивного износа поверхности искусственного покрытия (например, при многократном приложении воздействий от шипованной структуры колес транспортных средств, см. Рисунок 1г) также не сопровождается образованием накатов (сдвигов) асфальтобетона. Причиной формирования колейности рассматриваемого вида является нерациональное решение шипованной структуры колес при многократных приложениях циклической нагрузки в определенный период времени года. В свою очередь, устойчивость асфальтобетона к истиранию определяется пористостью, качеством битума и его сцепления с минеральным материалом, гранулометрическим составом и формой зёрен песка, некоторыми технологическими факторами.
Анализ показателей эксплуатационной пригодности автомобильных дорог показывает, что прогноз возможности проявления колейности (и других типов дефектов и повреждений дорожных одежд) является сложной задачей. Корректное решение задачи требует обязательного учета интенсивности, состава и скорости движения транспортных средств, особенностей проектных (высотных и плановых) решений участков спусков и подъёмов, пересечений и технологических стыков автодорог. Формирование и накопление остаточных пластических деформаций может происходить в дорожных одеждах с применением асфальтобетона высокого качества [6].
Для детального изучения причин и механизмов колееобразования необходима более совершенная методическая основа, включающая системные теоретические и экспериментальные исследования процессов образования и деградационного развития колеи, как для отдельных материалов дорожной одежды, так и для образцов, отобранных из автомобильной дороги.
Литература:
1. Полякова С. В. и другие. Передовой зарубежный опыт. Оценка эксплуатационных характеристик асфальтобетона: информационный сборник. ― Казань: Бук. 2019. ― 154 с.
2. Пермяков В. Б. и другие. Анализ негативных факторов и накопление дефектов в асфальтобетонных слоях дорожных одежд в течение жизненного цикла // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. ― 2010. № 2 (14). ― С.261−265.
3. Мозговой В. В. и другие. Экспериментальная оценка устойчивости асфальтобетонного покрытия к образованию колейности. В книге «Дорожная техника и технологии: каталог-справочник». ― СПб.: ООО «Славутич». 2010. ― С.114−128.
4. Александрова Н. П., Александров А. С., Чусов В. В. Модификация критериев прочности и условий пластичности при расчетах дорожных одежд // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. ― 2015. № 1 (41). ― С.47−51.
5. Поздняков М. К. Исследование сопротивляемости асфальтобетона колееобразованию // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. ― 2009. № 3. ― С.16−20.
6. Хафизов Р. Э. и другие. Современные методы оценки эксплуатационных свойств дорожных асфальтобетонов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. ― 2017. № 1 (39). ― С.279−284.
