Нормативные сроки службы и износ дорожных конструкций. Причины износа дорожного полотна

ОДМ 218.3.082-2016

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)".

Коллектив авторов: д-р техн. наук В.В.Ушаков, канд. техн. наук М.Г.Горячев, канд. техн. наук С.В.Лугов, инж. А.Кудрявцев.

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Росавтодора

3 ПРИНЯТ распоряжением Федерального дорожного агентства от 03.02.2017 г. N 142-р

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1. Область применения

1. Область применения

Настоящие рекомендации предназначены для выполнения работ по проектированию, строительству, реконструкции, капитальному ремонту, ремонту и содержанию участков автомобильных дорог федерального значения.

Методические рекомендации направлены на установление периодичности проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоёв, устраиваемых в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта, ремонта и содержания автомобильных дорог.

2. Нормативные ссылки

1. ГОСТ 33220-2015 . Дороги автомобильные общего пользования. Требования к эксплуатационному состоянию.

2. ГОСТ 9128-2009 . Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

3. ГОСТ 31015-2002 . Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебёночно-мастичные. Технические условия.

4. ГОСТ 33133-2014 . Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования.

5. ГОСТ Р 52128-2003 . Эмульсии битумные дорожные. Технические условия.

6. ГОСТ 33078-2014 . Дороги автомобильные общего пользования. Методы измерения сцепления колеса автомобиля с покрытием.

3. Сокращения

В настоящих рекомендациях применены следующие сокращения:

БМО: Битумоминеральные открытые смеси.

ЛЭМС: Литые эмульсионно-минеральные смеси.

ШПО: Шероховатая поверхностная обработка.

ЩМА: Щебёночно-мастичный асфальтобетон.

ЩМАС: Щебёночно-мастичная асфальтобетонная смесь.

4. Термины и определения

4.1. Автомобильная дорога - объект транспортной инфраструктуры, предназначенный для движения транспортных средств и включающий в себя земельные участки в границах полосы отвода автомобильной дороги и расположенные на них или под ними конструктивные элементы (дорожное полотно, дорожное покрытие и подобные элементы) и дорожные сооружения, являющиеся ее технологической частью, - защитные дорожные сооружения, искусственные дорожные сооружения, производственные объекты, элементы обустройства автомобильных дорог.

4.2. Асфальтобетон - уплотнённая асфальтобетонная смесь.

4.3. Асфальтобетонная смесь - рационально подобранная смесь минеральных материалов [щебня (гравия) и песка с минеральным порошком или без него] с битумом, взятых в определенных соотношениях и перемешанных в нагретом состоянии.

4.4. Битумоминеральные открытые смеси (БМО) - смеси с повышенным содержанием щебня (55-85%), обеспечивающие каркасную структуру слоя и поверхность с высокими параметрами шероховатости.

4.5. Верхний слой покрытия - конструктивный элемент верхней части дорожной одежды, непосредственно воспринимающий усилия от колес транспортных средств и подвергающийся прямому воздействию атмосферных факторов. На поверхности покрытия для продления срока его службы и восстановления транспортно-эксплуатационных качеств могут быть устроены защитные слои.

4.6. Выравнивающий слой - слой, устраиваемый на основании или существующем покрытии, в том числе после фрезерования, с целью приведения их в соответствие с требованиями к ровности, для обеспечения технологических и эксплуатационных параметров вновь устраиваемых вышерасположенных слоёв.

4.7. Дорожная одежда - конструктивный элемент автомобильной дороги, воспринимающий нагрузку от транспортных средств и передающий ее на земляное полотно.

4.8. Защитный слой - слой толщиной не более 4 см, предназначенный для защиты нижележащего слоя асфальтобетонного покрытия от непосредственного воздействия колес автомобильного транспорта и комплекса погодно-климатических факторов. Защитный слой не учитывается при расчете конструктивных слоёв дорожных одежд и подлежит периодическому восстановлению в процессе эксплуатации.

4.9. Защитный слой по технологии устройства тонких износостойких слоёв из горячих битумоминеральных смесей - слой толщиной 1,5-3,0 см с повышенными фрикционными и гидроизоляционными свойствами из горячей битумоминеральной смеси, уложенной по предварительно нанесенной мембране из битумно-латексной катионной эмульсии.

4.11. Литая эмульсионно-минеральная смесь (ЛЭМС) - смесь литой консистенции, состоящая из битумной эмульсии, каменного материала, минерального наполнителя, воды и специальных добавок, подобранных в определенных пропорциях, смешанных при помощи специализированного оборудования.

4.12. Слой износа - верхний замыкающий слой дорожной одежды, непосредственно воспринимающий воздействие колес автомобильного транспорта и погодно-климатических факторов. Подлежит периодическому восстановлению в процессе эксплуатации.

При отсутствии защитного слоя, верхний слой покрытия, выполняет функции слоя износа. В этом случае слой износа учитывается при расчете конструктивных слоёв дорожных одежд и его толщина должна быть уменьшена на величину максимально допустимой поперечной неровности по требованию действующих нормативных документов технического регулирования.

4.13. Шероховатая поверхностная обработка (ШПО) - технология устройства защитного слоя путём розлива по поверхности покрытия органических вяжущих материалов и распределения прочных каменных материалов с уплотнением.

4.14. Щебёночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) - уплотнённая щебёночно-мастичная асфальтобетонная смесь.

4.15. Щебёночно-мастичная асфальтобетонная смесь (ЩМАС) - рационально подобранная смесь минеральных материалов (щебня, песка из отсевов дробления и минерального порошка), дорожного битума (с полимерными или другими добавками или без них) и стабилизирующей добавки, взятых в определенных пропорциях и перемешанных в нагретом состоянии.

5. Общие положения

5.2. В качестве защитного слоя могут быть использованы тонкие износостойкие покрытия из горячих битумоминеральных смесей, литые эмульсионно-минеральные смеси, битумоминеральные открытые смеси (БМО) и шероховатые поверхностные обработки (ШПО).

5.3 К шероховатым поверхностным обработкам (ШПО) относятся:

- одиночная поверхностная обработка, выполненная раздельным или синхронным нанесением органического вяжущего и минерального материала;

- двойная поверхностная обработка.

5.4 Решение об устройстве защитного слоя должно приниматься на основе технико-экономического обоснования вне зависимости от стадии жизненного цикла автомобильной дороги.

5.5 Слой износа следует восстанавливать в процессе эксплуатации автомобильной дороги путем его замены на новый слой той же толщины из материалов, не уступающих по своим физико-механическим характеристикам материалу восстанавливаемого слоя.

5.6. Назначению работ по устройству слоёв износа и защитных слоев на эксплуатируемых участках автомобильных дорог должно предшествовать обследование состояния существующего дорожного покрытия.

5.7. По результатам обследования назначают подготовительные (предварительные) дорожные работы. Подготовительные дорожные работы могут включать:

Устранение мелких дефектов с малой частотой повторения (выбоин, трещин, волн, наплывов, вмятин и т.п.). Согласно ОДН 218.0.006-2002 "Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог" средневзвешенный балл такого покрытия не менее 3,5 . При этом допустимые размеры дефектов не должны превышать размеров, установленных ГОСТ 33220-2015 .

Устройство выравнивающего слоя из асфальтобетонной смеси. Назначается в случае снижения продольной ровности покрытия до предельно-допустимых значений, в соответствии с требованием ГОСТ 33220-2015 и .

Устранение колеи. Назначается согласно "Рекомендациям по выявлению и устранению колей на нежёстких дорожных одеждах" . Критерием для назначения подобных работ является снижение поперечной ровности покрытия до предельно-допустимых значений.

Фрезерование покрытия с последующей укладкой асфальтобетонных слоёв. Фрезерование на толщину слоя покрытия может выполняться при устройстве слоя износа из асфальтобетона. Такое мероприятие следует применять в случае снижения продольной и/или поперечной ровности покрытия до предельно-допустимых значений, но при требовании сохранения проектных отметок или неудовлетворительном состоянии самого покрытия (средневзвешенном балле менее 3,5) - см. табл.1.

5.8. Периодичность проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоёв назначают исходя из фактической среднегодовой суточной интенсивности движения в физических единицах, устанавливаемой по данным автоматизированных пунктов учёта интенсивности дорожного движения. В случае их отсутствия учёт движения следует выполнять ежемесячно по разу в будние и выходные (праздничные) дни по 2 часа непрерывного наблюдения в интервале с 10.00 до 18.00 ч. Результат 2-часового замера переводят в суточную интенсивность по формуле:

Где - суточная интенсивность движения, авт.;

- интенсивность движения 2-часового замера, авт.

Определение среднемесячной суточной интенсивности движения проводят по формуле:

Где - среднемесячная суточная интенсивность движения, авт.;

и - суточные интенсивности движения в будний и выходной (праздничный) дни соответственно, авт.;

и - количество будних и выходных (праздничных дней) в данный месяц учёта соответственно.

Определение среднегодовой суточной интенсивности движения проводят по формуле:

Где - среднегодовая суточная интенсивность движения, авт.;

- сумма среднемесячных суточных интенсивностей движения за отчётный год, авт.

Допускается устанавливать среднегодовую суточную интенсивность движения за неполный отчётный год, но не менее чем по результатам учёта за девять месяцев.

5.9. Определение интенсивности транспортного потока по наиболее загруженной полосе движения осуществляется на основе данных систематического учёта движения транспортных средств или по отдельным полосам движения, или по формуле с учётом количества полос движения:

Где - среднегодовая суточная интенсивность движения по наиболее загруженной полосе, авт.;

- коэффициент полосности (таблица 1).


Таблица 1 - Значения коэффициента полосности

5.10. По данным о фактической среднегодовой суточной интенсивности движения по наиболее загруженной полосе производят контроль за соответствием фактического срока службы слоя износа или защитного слоя нормативным требованиям. В случае не соответствия, выявляют причины несоответствия для принятия мер по выполнению нормативных требований к межремонтным периодам.

6. Периодичность проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоёв дорожного покрытия

6.1. Асфальтобетонные смеси должны соответствовать требованиям ГОСТ 9128-2009 .

6.4. Периодичность проведения работ по устройству слоёв износа и защитных слоев указана в табл.2…12.

6.5. Работы по устройству шероховатой поверхностной обработки рекомендуется выполнять на дорогах III-V категорий при интенсивности транспортного потока по наиболее загруженной полосе не более 5000 авт./сут.

Периодичность проведения работ приведена в таблице 2.


Таблица 2 - Периодичность проведения работ по устройству шероховатой поверхностной обработки

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 l 1 , меньше, чем вне его l . 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 h ср , мм, составляет:

h ср = k ×h н , мм, где (6.1)

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

h н - 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 м 3 /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)

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 Т лет с учётом изменения состава и интенсивности движения в перспективе по геометрической прогрессии можно определить по формуле

где (6.3)

h T - износ покрытия за Т лет, мм;

N 1 - интенсивность движения в исходном году, авт./сут;

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

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

Значения параметров а и b приведены в табл. 6.6.

Таблица 6.6

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 Н и : 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.

h n = h np + Н и , мм, где (6.5)

h np - 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.

ГЛАВА 7. Закономерности изменения основных транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог

Даже самое качественное дорожное покрытие рано или поздно приходит в негодность. Причин этому множество. Среди них в виде основных можно выделить следующие: атмосферные осадки, водонасыщение , большие перепады температур, высокие транспортные нагрузки и многие другие факторы. А что говорить, когда приготовление асфальтобетонной смеси было проведено с нарушениями или в технологии самого строительства автодороги были допущены ошибки. Естественно в этих случаях качество дорожного покрытия будет невысоким, что станет основной причиной различных деформаций и разрушений автодороги.

Основными видами деформации автодорог являются следующие.

1. Износ или истирание. Представляет собой уменьшение толщины всего дорожного покрытия из-за потери материала вследствие усиленной эксплуатации, а также различных природных факторов. Для снижения износа автодорог применяют новые технологии асфальта , используют различные пластификаторы, замедляющие старение битума , повышающие плотность битума и его устойчивость к истиранию.

2. Шелушение - отделение мелких частиц от верхних дорожных слоёв под действием водонасыщения с последующим замерзанием. При этом слои износа значительно увеличиваются и процесс становится неуправляемым. Кроме того, шелушение автодороги усиливается под действием хлоридов, которые входят в состав специальных смесей для борьбы с гололёдом. Для того чтобы прекратить шелушение проводится обработка поверхности автодороги битумом с подсыпкой минерального материала мелких фракций.

3. Выкрашивание - отделение от дорожного покрытия крупных фракций щебня, которые недостаточно сцеплены с битумом. Причинами это явления являются некачественные смеси, которые перевозятся самосвалами и имеют остатки песка, попадающие в смесь, плохое уплотнение асфальтобетонной смеси особенно в дождь или холод. Замедлить шелушение можно только путём укладки специального защищающего слоя.

4. Обламывание кромок - происходит в местах сопряжения дороги с обочинами. Этот вид деформации чаще всего появляется в местах выезда на обочину тяжёлых грузовиков. Для предотвращения обламывания кромок во время строительства дороги на обочине устраивается специальная укрепительная или, как её ещё называют, краевая полоса.

5. Волны и колеобразование - вид деформации автодороги, возникающий на покрытиях с высокой пластичностью. Причинами могут служить высокое сцепление при сдвиге особенно на уклонах, в местах остановок и стоянок общественного транспорта, при торможении. Часто скорость образования колеи или волн увеличивается в летнее время, когда температура дорожного покрытия достигает 60°С и выше. Повысить сдвигоустойчивость можно только во время строительства путём применения соответствующих асфальтобетонных смесей.

К видам деформации автодорог можно также отнести различные трещины, сдвиги, вмятины, выбоины, гребёнку.

Срок службы асфальта в зависимости от его состава, характера укладки, места укладки и использованных технологий может различаться. Каждый слой асфальта имеет свой срок. К примеру, земляное покрытие может держаться без вмешательства до 10 лет. В то время как верхние слои асфальта без ремонта должны просуществовать около 3-5 лет. Однако дорога — это не естественное сооружение, а весьма сложная инженерная конструкция, и поэтому требует постоянного контроля, диагностики и периодического ремонта Износ дороги — это закономерное явление. На него оказывают влияние разные факторы, которые обычно разделяют на внутренние и внешние. К внутренним принято относить:

• Погрешности во время проектирования дорог. Нередко к трещинам, заломам, ямам и преждевременному износу приводят ошибки в расчётах, геодезических замерах. Такие ошибки как правило, очень тяжело исправимы, чаще всего для их устранения необходимы дорогостоящие меры в частности капитальный ремонт.
• Использование дешёвых и низкокачественных материалов. Привычно слышать о недобросовестных подрядчиках, использующих материалы, о которых не было условлено в соглашении. Между тем использование каждого вида материалов в строительстве дороги, обусловлено назначением трассы, её пропускной способностью, климатическими условиями, в которых ей предстоит функционировать. Поэтому использование низкокачественных материалов приводит к очень быстрому износу дороги. Порой за 1-2 года использования дорога проходит все стадии износа и подходит к критическому, требуя полного капитального ремонта.

• Неправильная укладка дороги и несоблюдение правил СНИП и ГОСТ. Неправильная укладка дороги — ещё одна ситуация, о которой приходится нередко слышать. Например, ставшая уже анекдотической, укладка горячего асфальта в дождь. Или поставка горячего асфальта к месту укладки ниже требуемой температуры, что должно считаться браком. Несоблюдение технологий, указанных в ГОСТ и СНИП при укладке дорожного полотна могут впоследствии стать причиной раннего износа дороги — преждевременного образования трещин, ям, сколов, деформации земляного полотна и верхних слоёв дороги. Как правило, такие дефекты исправляются “латанием” трещин, проведением ямочного ремонта. Но они не всегда могут исправить ситуацию, а иной раз и вовсе способны только усугубить. Ямочный ремонт целесообразен для устранения проблемы на отдельном участке дороги. Если участок чересчур большой или источник дефекта располагается в глубинных слоях, ямочный ремонт дела не поправит.

Дорога — это сложная инженерная конструкция, где любая ошибка непременно скажется на будущем состоянии трассы.

К внешним факторам, приводящим к износу дороги относят:

• Климатическая обстановка и погода. Чем более контрастный и переменчивый климат, тем хуже придётся дороге. Почти на всей европейской части России в году три контрастных сезона – похожие между собой весна и осень, изобилующие дождями и паводками, морозная зима и жаркое лето. Такие условия для дороги могут оказаться сложнее, чем, например, в южных регионах и странах, где основная проблема для дороги — это жара. То же и для северных регионов — основная задача морозоустойчивость дорожного полотна. В зонах с большим количеством осадков, перепадами температур, требования к асфальту выше. Асфальтовые смеси должны иметь возможность работать в широком температурном диапазоне. Это достигается особыми составами полимерно-битумных вяжущих.

• Чрезмерно интенсивный транспортный поток. Интенсивность движения — один из главных факторов, способствующих износу дороги. Расчёты воздействия транспортных средств берутся на основе следующих показателей — марки автомобилей (легкие, средние, тяжелые) грузоподъёмности, общего веса, вместимости людей, интенсивности движения в обоих направлениях (количества автомобилей в сутки). Также в расчёт берется соотношение местного и транзитного транспорта. Интенсивность потока — очень динамичная категория, за которой нужен постоянный контроль. Так как на интенсивность транспорта могут повлиять разные факторы, не имеющие никакого отношения к дорожному хозяйству. Например, проведение спортивных соревнований в населённом пункте может резко увеличить количество транспорта и нагрузку на трассу. Строительство складов, торговых баз, торговых центров и иных объектов городской инфраструктуры может сказаться тем же образом. Повлиять могут и сами объекты дорожного хозяйства. Ремонт одной трассы или её критический износ могут резко увеличить интенсивность транспортного потока на другой трассе.

Стоит добавить, что разделение на внешние и внутренние факторы весьма условное, так как при проектировке дороги внешние факторы должны просчитываться с максимально возможной точностью.

Стадии износа дорожного полотна

Как было сказано выше, дорожный износ — ситуация закономерная. Если дорога строилась без ошибок в проектировании, а её укладка велась при должных условиях, то и износ будет вполне предсказуемым. Можно условно выделить три стадии износа дорожного полотна.

На первую стадию указывают незначительные сколы, трещины, вмятины на асфальте. Покрытие становится менее шероховатым. Такие изменения в зависимости от типа дороги, её категории и интенсивности транспортного потока могут возникнуть как спустя 1-2 года после укладки асфальта, так и спустя 3-4 года. Стоит отметить, что первая стадия износа — это нормальное состояние дорожного полотна. В этой стадии дорога может просуществовать очень долго без серьёзных изменений.

При переходе на вторую стадию износа дорожное полотно характеризуют заметные деформации — ямы, трещины и выбоины становятся объёмнее. Появляются ощутимые вмятины и неровности. На этой стадии требуется точечная реконструкция дороги — ямочный ремонт, санация трещин, армирование.

Третья стадия — это сильный износ. Если дорога вообще подходит к третьей стадии, это говорит в первую очередь о её крайне запущенном состоянии. Передвижение по такому асфальту становится опасным — сильные выбоины, трещины, глубокие ямы, разрушение обочины. Единственно возможный выход из этой ситуации — это капитальный ремонт дороги.

Способы укрепления верхнего слоя асфальта

Укрепление дорожной одежды и в частности верхнего слоя дороги, как наиболее уязвимого – важное мероприятие, которое продлевает срок службы полотна, и отодвигает необходимость проведения точечного или капитального ремонта.

Классическим способом укрепления асфальта является — укладка поверх старого покрытия нового слоя асфальтобетона. Слой может быть не один, а несколько. Такой способ довольно затратный, как в финансовом, так и в трудовом отношении. Дело в том, что, как показывает практика, толщина нового укрепляющего слоя должна быть от 12 до 15 см, для того, чтобы эффективно сопротивляться деформациям, которые провоцирует нижележащий слой. Если армирующий слой будет меньше, то он не сможет противостоять старому покрытию и работы потеряют всякую целесообразность.

Дополнительной защитной мерой служит установка так называемых мембран, которые служат в качестве отражателей трещин. Эти мембраны представляют собой смеси на основе резины и битума, а также минеральных добавок. Популярный способ — смешение мелкофракционного щебня с битумной добавкой. Слой прокладывается между новым и старым покрытием. Суть такого способа в прочном сцеплении обоих слоёв.

Хорошо зарекомендовало себя армирование верхнего слоя георешёткой. Материалом для георешёток служит полиэтилен, полиэфир, поливинилалкоголь и подобные синтетические волокна. Сетка предохраняет нижние слои дорожного полотна от старения и продлевает срок их службы. Она также снижает возможность образования колей и вмятин, что весьма актуально на дорогах с высокой интенсивностью движения. Кроме того, георешётки в некотором роде упрощают процесс укладки асфальта, снижая возможность технологических ошибок.

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.

Асфальтирование, ремонт, профилактика и содержание дорог

ООО «Юнидорстрой» осуществляет , ремонту асфальта, а также профилактике дорожных повреждений (заделка трещин, устройство защитной мембраны, тонкослойная обработка асфальтированного покрытия, создание слоя износа).