Повышение сцепных качеств дорожных покрытий

 

Важнейшей задачей службы эксплуатации автомобильных дорог является поддержание высоких сцепных качеств дорожных покрытий. Сцепные качества дорожных покрытий меняются в течение эксплуатации автомобильных дорог, поэтому наряду с обеспечением шероховатости нового дорожного покрытия применяют методы, позволяющие повысить шероховатость находящихся в эксплуатации дорожных покрытий.

Высокие сцепные качества новых дорожных покрытий обеспечиваются применением каркасного (многощебенистого) асфальтобетона (содержание щебня 50...65 %). На таком дорожном покрытии коэффициент сцепления более 0,5.

В последние годы широкое распространение получило строительство шероховатого покрытия с втапливанием щебня, обработанного битумом, в мелкозернистый асфальтобетон. Достоинствами этого метода являются простота осуществления и достижение необходимого коэффициента сцепления сразу после укладки асфальтобетонной смеси. При этом длительное время не требуется устройство поверхностной обработки.

Для втапливания используется гранитный щебень размером 18 или 12 мм, обработанный битумом. Расход щебня - 12 кг/м².

Мелкозернистый асфальтобетон, в который втапливается щебень, имеет следующий состав, % по массе: щебень размером 9,5...15 мм - 30; песок - 51,7...54,7; минеральный порошок - 7,9...9,9; битум - 7,4... 8,4.

При устройстве такого дорожного покрытия применяется следующая технология. Сначала укладывают мелкозернистую асфальтобетонную смесь. Следом за укладчиком движется самоходный распределитель щебня, затем катки разной массы, уплотняющие смесь и втапливаемый щебень.

В США предложена дренирующая шероховатая дорожная одежда, состоящая из трех конструктивных слоев:

нижнего водонепроницаемого, укладываемого с большим поперечным уклоном для отвода воды, и двух дренирующих, уложенных без поперечного уклона.

Достоинствами такого покрытия являются быстрое удаление воды из зоны контакта шины с дорожным покрытием, предупреждение аквапланирования; высокая шероховатость дорожного покрытия; отсутствие брызг при проезде грузовых автомобилей.

Резкое снижение аварийности на влажном дорожном покрытии (в 5 раз) достигается в случае, когда слой износа укладывают из смеси, содержащей 76 % каменного материала размером до 9 мм и 15 % битумной эмульсии.

В некоторых странах для получения высокого коэффициента сцепления дорожного покрытия сразу же после укладки в горячий асфальтобетон втапливают дробленый песок.

Разработаны битумные шламы, укладываемые в качестве верхнего слоя износа и обеспечивающие коэффициент сцепления 0,4...0,6. Коэффициент сцепления увеличивается при втапливании в шлам щебня размером 5...10 или 10...15 мм. Битумные шламы можно применять только при интенсивности движения не более 3000 авт./сутки.

Повышение коэффициента сцепления обычного асфальтобетонного покрытия может быть достигнуто путем введения в асфальтобетонную смесь добавок из полимерных материалов.

Мероприятия по повышению сцепных качеств дорожных покрытий можно подразделить на периодически повторяемые и повседневные.

К периодически повторяемым мероприятиям относятся текущий ремонт, удаление волн и гребенки, возобновление слоев износа с выравниванием поперечного профиля, шероховатую поверхностную обработку, укрепление обочин, устройство твердых покрытий на съездах, въездах и пересечениях. К повседневным мероприятиям относятся регулярная очистка дорожного покрытия, россыпь каменной мелочи в жаркое время по выступающему битуму, борьба с гололедом и снежными заносами.

Для повышения коэффициента сцепления дорожных покрытий, находящихся в эксплуатации, чаще всего проводят поверхностную обработку, которая предназначается для повышения не только коэффициента сцепления, но и прочности всей дорожной одежды. Применяется одиночная и двойная поверхностная обработка.

Поверхностную обработку выполняют следующим образом. На отремонтированное и тщательно очищенное дорожное покрытие разливают органическое вяжущее (битум или деготь) в количестве 0,5...0,8 л/м². Затем рассыпают щебень, обработанный битумом, и уплотняют его. Температура разлива битума 60... 80 °С. Наилучшую шероховатость обеспечивает применение одноразмерного щебня кубовидной формы размером 5...10; 10...15; 15...20 мм. Работы должны выполняться только в сухую погоду. Температура воздуха должна быть не ниже +15 °С. Осенью работы заканчиваются за 15 - 20 дней до наступления дождливого и холодного периода. Движение после устройства обработки открывается через 7...8 ч.

В течение 10 - 15 суток после устройства поверхностной обработки скорость движения ограничивается до 30...40 км/ч. Это связано с тем, что при движении автомобилей происходят окончательное уплотнение и формирование дорожного покрытия.

Самым опасным оказывается появление свободных щебенок, вырываемых автомобилями, проезжающими с большой скоростью. Отлетающие щебенки могут попасть в ветровое стекло. Поэтому необходимо строго контролировать выполнение водителями введенного ограничения скорости движения. Особенно важно это в холодную погоду, когда вероятность вырывания щебенки наибольшая.

Резкое снижение коэффициента сцепления наблюдается в осенне-зимний и ранневесенний периоды при образовании на поверхности дорожного покрытия гололеда.

Ухудшение состояния дорожного покрытия приводит к резкому увеличению тормозного пути (рис. 12.2).

Для борьбы с зимней скользкостью дорожного покрытия применяются разные методы. Наиболее широко используется россыпь песка с размером частиц 0,2...5 мм, имеющих кубическую форму и острые грани. Могут применяться также топливные дробленые металлургические шлаки, высевки и др. Для предупреждения смораживания частиц песка, предупреждения сбрасывания его с дорожного покрытия автомобилями и сдувания ветром добавляют гигроскопические соли (хлорид натрия или хлорид кальция). Расход соли 30...40 кг на 1 м³ песка. Такая смесь песка с солью хорошо удерживается на проезжей части.

Радикальным методом борьбы с зимней скользкостью является предотвращение образования на дорожном покрытии корки снега и льда или полное ее удаление. С этой целью в ряде стран широко применяют растворы солей. Однако существует мнение об их вредном влиянии на окружающую природную среду и ускорение коррозии кузова автомобиля.

Обогрев дорожного покрытия является наиболее энергоемким и дорогостоящим методом удаления льда, поэтому его применяют обычно на городских дорогах (на путепроводах, эстакадах, где раньше появляется гололед).

В Швейцарии предложен новый материал Verglimit, препятствующий образованию гололеда. Этот материал выпускается в виде многослойных гранул, которые в количестве 5...6 % по массе добавляют в асфальтобетонную смесь. Размер гранул до 5 мм. В каждой грануле имеется хлорид кальция.

Под действием колес проходящих автомобилей происходит истирание гранул и высвобождение хлорида кальция, который препятствует появлению корки льда на дорожном покрытии.

 

Рис. 12.2. Зависимость тормозного пути от скорости движения при разном состоянии дорожного покрытия:   1 - сухое покрытие; 2 - грязное покрытие; 3 - обледенелое покрытие

 

Материал может быть применен только при интенсивности движения не менее 5 000 авт./сутки и износе дорожного покрытия примерно 1 мм/год. На бетонном покрытии материал Verglimit не дает эффекта. Этот материал особенно эффективен с точки зрения охраны окружающей природной среды, так как количество хлорида кальция, приходящегося на единицу площади, значительно меньше, чем при использовании других методов борьбы со скользкостью, а, следовательно, и меньше его влияние на окружающую природную среду.

Очень эффективным и экономичным является противогололедный реагент, не оказывающий коррозионного воздействия на кузов автомобиля.

Во многих странах для повышения сцепления при движении по обледенелому дорожному покрытию применяют шины с шипами. Однако после нескольких лет эксплуатации большинством стран принято решение о запрете широкого применения таких шин, так как ими были вызваны серьезные разрушения дорожных покрытий. Применение шин с шипами разрешено только на автомобилях скорой медицинской помощи и специальных автомобилях.

При выполнении работ, направленных на повышение сцепных качеств дорожного покрытия, большое внимание должно уделяться вопросам организации дорожного движения в месте производства работ с целью обеспечения безопасности как рабочих, так и проезжающих автомобилей.