Совершенствование методов нормирования макрошероховатых дорожных по

ностных обработок, учитывающее новые тенденции в устройстве поверхностных обработок. Аналитический обзор, касающийся других методов устройства поверхностных слоев дорожных покрытий, подготовлен Л.А. Горелышевой [24]. В последние годы осваиваются прогрессивные ресурсосберегающие технологии поверхностнойобработкина вспененномбитуме[5, 71].

Для условий России наиболее перспективными, по распространенности технологического оборудования и практики организации технологических процессов, являются [92]:

–традиционная технология поверхностной обработки методом поливок с раздельным по времени распределением вяжущего и щебня;

–технология устройства верхних слоев дорожных покрытий из щебеночно-мастичного асфальтобетона, она реализуется на технологическом оборудовании для производства и укладки обычных укатываемых асфальтобетонов;

–технология устройства верхних слоев покрытий и обычного асфальтобетона с проектированными свойствами поверхности, в том числе с использованием способа втапливания черного щебня одномерных фракций или пористого многощебеночного асфальтобетона с прерывистой гранулометрией;

–технология шероховатой поверхностной обработки с синхронным распределением битума и щебня.

Шероховатая поверхностная обработка используется для создания профилактического слоя, который закрывает и предохраняет основные конструктивные слои дорожных покрытий от преждевременного разрушения, слоя износа, подверженного стиранию. Такому слою требуется только периодическое обновление для придания структуре автомобильной дороги ее первоначальных качеств. В то же время шероховатая обработка может привести к созданию верхнего слоя дорожного покрытия с характеристиками шероховатости, обеспечивающими сцепление

ихорошее дренирование поверхностных вод, что ведет к значительному понижению порога аквапланирования и создает сопротивление формированию гололеда.

11

Чтобы устроить поверхностную обработку, необходимо использовать вяжущее, которое прочно и надолго соединяется с поверхностью покрытия или основания. Это соединение называется парой «вяжущее – основа»; каменный материал должен быть прикреплен к покрытию или основанию, а каждая щебенка должна быть прочно соединена с соседними [51].

Другое взаимодействие называют парой «вяжущее – щебень», в этом случае количество вяжущего должно быть достаточным, чтобы покрыть пленкой каждую щебенку на необходимую высоту и заполнить все микротрещины дорожного покрытия, но не быть избыточным, чтобы не выступать на поверхность щебеночного слоя.

Реализуется равномерность дозировки и распределения вяжущего, каменный материал должен быть чистым, обладать высокими физико-механическими свойствами (прочностью, морозостойкостью, сопротивлением истиранию и др.), иметь определенные формы и размеры, количество каменного материала должно быть достаточным, чтобы создать нужную структуру поверхности, но не быть излишним, чтобы избежать необходимости удаления его. Каждая щебенка должна занять стабильное положение, все они вместе должны создавать монолитный слой с шероховатой поверхностью.

Форма щебенок должна быть ближе к кубической, чтобы обеспечить их устойчивое положение на поверхности покрытия. Следует учитывать, что яйцевидная форма щебенок не имеет стабильного положения. Плоские плитки и щебенки в виде вытянутой иглы хрупки и плохо укладываются в покрытие [51]. Размеры щебня порядка 10–15 и 15–20 мм вызывают высокий уровень шума в салоне автомобиля, поэтому такую щебенку не применяют в городских условиях.

Различают несколько вариантов шероховатой поверхностной обработки, каждый из которых имеет свою сферу эффективного применения (рис. 1.2) [51].

Однослойная поверхностная обработка с однократным распределением вяжущего и щебня применяется для создания шероховатой поверхности и слоя износа дорожной одежды с

12

достаточной прочностью. Это самый распространенный вид шероховатой поверхностной обработки, наиболее подходящий для всех видов движения. Чаще всего она устраивается из щебня фракций 5–10, 10–15 мм, такая конструкция относится к макрошероховатым [75].

Рис. 1.2. Варианты шероховатой поверхностной обработки

Однослойная поверхностная обработка с двойным распреде-

лением щебня. На слой нанесенного вяжущего рассыпают крупную фракцию щебня (например, 10–15 или 15–20 мм), прикатывают ее катком, а затем рассыпают более мелкую фракцию щебня (например, 5–10 мм) и уплотняют. Эта обработка применяется на автомобильных дорогах с интенсивным движением и высокой скоростью движения, она способствует улучшенной герметичности покрытия, устранению мелких неровностей и деформаций, лучше распределяетусилияот колес автомобилей [34].

При устройстве двухслойной поверхностной обработки на первый слой разлитого вяжущего рассыпают крупную фракцию щебня и затем уплотняют. Далее распределяют второй слой вяжущего, рассыпают более мелкую фракцию щебня и окончательно уплотняют покрытие. Эта обработка применяется на дорожных покрытиях с недостаточной прочностью, при наличии

13

сетки трещин, ямочности, колей, при высокой интенсивности движения, т.е. в тех случаях, когда необходимо не только создать шероховатый слой износа и защитный слой, но и улучшить ровность, несколько повысить прочность и сдвигоустойчивость покрытия [51].

Поверхностная обработка типа «сэндвич». На покрытие рассыпают щебень более крупной фракции, затем распределяют вяжущее, рассыпают щебень мелкой фракции и уплотняют его. Структура получаемого слоя поверхностной обработки сравнима с результатом однослойной поверхностной обработки, устроенной путем розлива вяжущего и двойной россыпью щебня [14].

Существует два способа устройства поверхностной обработки: традиционный – с раздельным распределением материалов, а также способ с синхронным распределением вяжущего

ищебня. Основным отличием новой технологии устройства поверхностной обработки является синхронное, практически одновременное распределение вяжущего и россыпь щебня [55].

При устройстве поверхностной обработки традиционными методами разрыв во времени между распределением вяжущего

ироссыпью щебня лимитируется временем остывания горячего битума и может достигать 1 ч. При синхронном распределении вяжущего и щебня разрыв между этими операциями не превышает 1 с, что значительно сказывается на повышении качества поверхностной обработки при использовании в качестве вяжущего горячего битума или битумной эмульсии [33, 39, 77].

Повышение качества покрытия при использовании в роли вяжущего горячего битума объясняется тем, что битум не успевает остыть и сохраняет жидкую консистенцию и высокую клеящую способность. В результате битум хорошо проникает в микропоры щебня и покрытия, обволакивает каждую щебенку

ипрочно приклеивает их к покрытию и одну к другой. Уплотнение устраиваемого слоя также происходит при горячем состоянии битума, что обеспечивает максимальный эффект уплотне-

ния (рис. 1.3) [51].

14

Рис. 1.3. Уплотнение слоя шероховатой поверхностной обработки

Синхронное распределение вяжущего и щебня благоприятно сказывается на формировании сопряжения между вяжущим и щебнем, что гарантирует высокие эксплуатационные характеристики поверхностной обработки, уменьшает риск неудачи работ из-за разницы температур основания и вяжущего, а также из-за наличия сухих тонкодисперсных фракций при устройстве поверхностной обработки с использованием эмульсий.

Опыт показывает, что высокий уровень качества поверхностной обработки с синхронным распределением вяжущего и щебня позволяет добиться срокаслужбыдо 10 лет.

Выпускаемые битумощебнераспределители (БЩР) могут работать при движении передним ходом или при движении зад-

ним ходом (рис. 1.4) [51, 135].

Рис. 1.4. Принципы работы БЩР: а – задним ходом; б – передним ходом

Из всего многообразия машин, механизмов и технологий для устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью выберем из отраслевого обзора [39] наиболее характерные. Напри-

15

мер, во Франции предложен способ распределения по поверхности покрытия автомобильной дороги вяжущего и щебня иустройство для его осуществления (заявка 2775699). Предложено параллельное распределение по обрабатываемой поверхности вяжущего и щебня или иных материалов при использовании одного подвижного агрегата, который монтируется на кузове автомобилясамосвала с емкостью для вяжущего. На задней части кузова размещается устройство для распределения вяжущего и устройство для распределения щебня, действующее при подъеме кузова авто- мобиля-самосвала вверх. Для автоматизации технологического процесса используется лазерное измерительноеустройство.

В разработанном во Франции распределителе каменных материалов по поверхности дороги (заявка 2781825, прототип компоновочной схемы типа «Чипсилер») предложена конструкция с емкостью для вяжущего, например битума или битумной эмульсии. Распределитель монтируется на колесном прицепе, на передней консольной части рамы размещается емкость вместимостью 3–8 м3. В кузове вместимостью 4–12 м3 помещается каменный материал, на дне кузова предусматривается конвейер для его подачи к задней части машины с погрузкой в распределительный бункер вместимостью 1–2 м3. Подача каменного материала производится вплоть до подъема задней части кузова и его опустошения. Перед распределительным устройством для каменного материала по ходу машины помещается гребенка для розлива вяжущего. Мостик оператораразмещается на задней частимашины [55].

В разработанном во Франции способе одновременного распределения вяжущего и щебня при производстве дорожных работ с помощью комплекта машин (заявка 2775700) предложено организовать работы с применением системы автоматизации. Используются последовательно проходящие по дороге распределители вяжущих материалов и щебня с соответствующим оборудованием и выдерживанием между проходами устройств распределения расчетного расстояния. С помощью автоматики могут назначаться и выдерживаться расчетная скорость движения машин и требуемое расстояние между ними [55].

16

А.У. Табыловым [93] было проведено обоснование повышения эффективности и расширения функциональных возможностей применения щебнераспределителей для устройства дорожных покрытий с шероховатой поверхностью для создания шумовых краевых полос путем оснащения машин дополнительным рабочим органом.

1.2.Особенности конструкции

иработы битумощебнераспределителей

Битумощебнераспределитель (bitumen and aggregates spreader) – машина (самоходная или прицепная) для синхронного последовательного распределения по поверхности покрытия органического вяжущего (битума или битумной эмульсии) и узкой фракции щебня при устройстве поверхностной обработки. Они предназначены для розлива битума, равномерного однослойного распределения щебня мелких фракций по поверхности дорожного покрытия и его прикатки при строительстве и ремонте покрытий автомобильных дорог [51, 135].

Наиболее простой и конкурентоспособной остается технологическая компоновка машин для синхронного распределения вяжущего и щебня, выполненная по схеме из отдельных битумо- и щебнераспределителей или с прицепным распределителем щебня (например, с навесным прицепом БЦМ-70).

Другие компоновки БЩР ведущих мировых производителей представлены c учетом информационного обзора материалов Интернета (сайтов фирм [29, 31, 111, 112, 135]) на рис. 1.5–1.8.

Можно отметить тенденцию освоения совместного производства БЩР мировых производителей в России и Китае на примере БЩР-375 производства ОАО «Строммашина» и Breining (Fayat Group), Германия. Современный БЩР Breining-SP6 этой фирмы представленна рис. 1.9.

Установка для поверхностной обработки дорожного покрытия VYKO-6 предназначена для сплошного, точечного, или од- ной-тремя полосами распределения на поверхности дороги точ-

17

но установленной дозы на 1 м2 битумной эмульсии, а заодно и распределения и укатки поверх слоя эмульсии тонкого слоя щебня (рис. 1.10). Установка представляет собой прицеп на собственной тележке. Геометрический объем бункера для щебня –

5, или 6, или 1,2 м3. Объем бака – 3000, или 8000, или 1800 л.

Дозировка эмульсии на поверхность 0,25–2,00 кг/м2. Рабочая ширина 2300 мм, имеется шесть секций, размещение сопел по 100 мм. Режимы работы: точечный ремонт, сплошное нанесение тонкого покрытия, ручное нанесение и ремонт покрытия. Изолированный бак оснащен технологическим контуром эмульсии, насосом и гидравлическим приводом.

Рис. 1.7. БЩР OB-Sealer фирмы Breining (Fayat Group),

Германия

18

Рис. 1.8. Прицепной БЩР-375

Рис. 1.9. БЩР Breining-SP6 фирмы Breining

Рис. 1.10. Установка для поверхностной обработки VYKO-6

19

Одной из передовых фирм по выпуску техники, обеспечивающей выполнение работ по устройству шероховатой поверхностной обработки по синхронной технологии, является фирма SECMAIR (Франция). В странах СНГ техника этой фирмы используется с 1997 г. [14].

Машина «Чипсилер-40» предназначена для устройства шероховатых поверхностных обработок в больших объемах. Она представляет собой автопоезд длиной 13 м и массой 35 т, с тягачом «Рено 320» и двухосным полуприцепом «Кайзер», на котором установлено основное оборудование (рис. 1.11). Результат шероховатой поверхностной обработки показан на рис. 1.12.

Рис. 1.11. БЩР «Чипсилер-40»

Рис. 1.12. Результат шероховатой поверхностной обработки

20