Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор существующих технологий ремонта и содержания автомобильных дорог и их взаимосвязи с эксплуатационными, технико-экономическими и природоохранными показателями 11
1.1. Анализ параметров качества дорожных одежд и содержания автомобильных дорог 11
1.2. Анализ существующих технологий ремонта автомобильной дороги... 15
1.3. Ремонт и содержание земляного полотна 16
1.4. Ремонт и содержание дорожных одежд 18
1.5. Ремонтные работы на водопропускных и водоотводных сооружениях 26
1.6. Содержание автодорог в зимний период 30
1.7. Общие требования к техническому уровню и эксплуатационному состоянию автомобильных дорог 35
1.8. Выводы по первой главе 41
1.9. Цель и задачи исследования 42
2. Влияние прогрессивных технических решений ремонта и содержания автомобильных дорог на их эксплуатационные и технико-экономические показатели 44
2.1. Виды разрушений дорожных покрытий 44
2.2. Математическое моделирование выбора видов и начала ремонта, содержания участков дорог с применением теории массового обслуживания 52
2.3. Моделирование применения прогрессивных технологий содержания автомобильных дорог 57
2.4. Общая характеристика современных технологий и материалов для ремонта и содержания автомобильных 64
2.5. Технология устройства слоев износа с синхронным распределением вяжущего и каменных материалов 73
2.6. Повышение транспортно-эксплуатационных показателей дорог за счет применения катионоактивных битумных эмульсий 79
2.7. Технология ямочного ремонта покрытия машиной инжекторного типа "Дзу-Сил"... 83
2.8. Применение армирующих материалов для повышения трещиностойкости шлаковых асфальтобетонных покрытий 85
2.9. Выводы по второй главе 91
3. Разработка и исследование экологических критериев автомобильной дороги в процессе ее эксплуатации 93
3.1. Общая характеристика экологических критериев автомобильных дорог на стадии их эксплуатации и ремонта 93
3.2. Математическое моделирование взаимодействия отработанных газов автотранспортных средств с биосферой придорожной полосы 95
3.3. Методика измерения загрязненности атмосферы в зависимости от метеорологических параметров 100
3.4. Анализ результатов исследования загрязненности атмосферного воздуха при динамичных метеорологических процессах 101
3.5. Экологическое состояние почвенного покрова в придорожной полосе магистрали "Дон" 109
3.6. Влияние процессов устройства слоев износа из эмульсионно-минеральных смесей на окружающую среду 123
3.7. Взаимодействие антигололедных реагентов с окружающей средой...125
3.8. Выводы по третьей главе 126
4. Методологические основы определения интегральных затрат на содержание федеральных автомобильных дорог в условиях их дефицитного финансирования 128
4.1. Определение критерия целесообразности проведения дорожно- ремонтных работ 128
4.2. Вероятностная модель определения интегральных затрат на ремонт и содержание автомобильных дорог 132
4.3. Определение экономической эффективности проведения дорожно-ремонтных работ 145
4.3.1. Существующее распределение финансирования отдельных видов дорожно-ремонтных работ 145
4.3.2. Алгоритм расчета экономической эффективности дорожно-ремонтных работ 147
4.3.3. Порядок планирования дорожно-ремонтных работ 153
4.4. Основы расчета стоимости ремонта и содержания автомобильных дорог 158
4.4.1. Основы расчета укрупненных показателей нормативных затрат на проведение ремонтных работ и содержание автомобильных дорог 159
4.5. Выводы по 4 главе 164
Общие выводы 165
- Общие требования к техническому уровню и эксплуатационному состоянию автомобильных дорог
- Моделирование применения прогрессивных технологий содержания автомобильных дорог
- Математическое моделирование взаимодействия отработанных газов автотранспортных средств с биосферой придорожной полосы
- Вероятностная модель определения интегральных затрат на ремонт и содержание автомобильных дорог
Введение к работе
Актуальность темы. Специфичность дорожного хозяйства заключается в том, что затраты на содержание и ремонт автодорог не могут быть сокращены за счет исключения или уменьшения объемов каких - либо работ. Их номенклатура и объемы в настоящее время лишь приближаются к нормативным требованиям, поэтому можно прогнозировать только дальнейшее увеличение материальных, энергетических и финансовых затрат. Экономия при строительстве, содержании и ремонтах автодорог может быть достигнута за счет внедрения результатов научных исследований в области ресурсо - и энергосберегающих технологий, повышения работоспособности дорожных конструкций, применения современных технологий для улучшения качества местных дорожно-строительных материалов.
Существующие нормы планирования видов ремонтных работ, а также порядок расчета норматива денежных затрат на их выполнение были разработаны на основе фундаментальных исследований ученых МАДИ, РОСДОРНИИ и Союздорнии применительно к технологиям ремонта и содержания дорог 30-летней давности, что позволяло поддерживать автомобильные дороги в работоспособном состоянии в межремонтные сроки.
По мере совершенствования технологий ремонта, обеспечивающих более высокие эксплуатационные свойства автомобильных дорог, появилась принципиальная возможность увеличения межремонтных сроков.
В настоящее время отсутствуют научно-обоснованные критерии назначения этих сроков с учётом современных технологий ремонта. Поэтому оптимизация эксплуатационных, технико-экономических и природоохранных показателей при использовании прогрессивных технологий ремонта и содержания автомобильных дорог является актуальной проблемой, решение которой позволит сократить финансирование на виды ремонтных работ, а сэкономленные средства использовать в других статьях расхода на содержание автомобильных дорог.
При планировании ремонтных работ на автомобильных дорогах и их содержания до настоящего времени не учитываются вопросы охраны окружающей среды в придорожной полосе, значение которых с ростом интенсивности потоков и грузоподъёмности транспортных средств с каждым годом усиливается.
Кроме того, остаётся недостаточно изученной взаимосвязь новых технологий с состоянием окружающей среды в пределах придорожного пространства и зоны влияния автодорог.
Оценка результатов воздействия дорожно-транспортного комплекса на окружающую среду и биосистемы придорожной полосы имеет приоритетное значение, так как по литературным данным доля транспортного загрязнения превышает 20 % от суммированного воздействия промышленного и аграрного комплексов.
Актуальность рассматриваемых в работе задач по оптимизации различных показателей при внедрении прогрессивных технологий ремонта и содержания федеральных автомобильных дорог, а также необходимость создания экологического мониторинга окружающей среды и биосистем подтверждается также и тем, что она выполнялась в соответствии с планом важнейших НИОКР Росавтодора на 2003 г. При участии автора в результате выполнения плановых работ были разработаны «Методические рекомендации по определению экономической эффективности дорожно-ремонтных работ».
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка параметров оптимизации эксплуатационных показателей при использовании прогрессивных технологий ремонта и содержания автомобильных дорог для принятия управленческих решений.
Задачи исследования: - провести анализ зависимости эксплуатационных, экономических и природоохранных показателей автодорог от применяемых технологий ремонта и содержания;
обосновать параметры оптимизации эксплуатационных показателей автомобильных дорог при внедрении прогрессивных технологий ремонта;
оценить результаты взаимодействия антигололедных реагентов с окружающей средой;
разработать методику определения экономической эффективности дорожно-ремонтных работ;
- разработать методику определения интегральных затрат на ремонт и
содержание автомобильных дорог в условиях их дефицитного финансирования с
учетом природоохранных требований.
Научная новизна состоит в:
разработке методологии определения экономической эффективности дорожно-ремонтных работ;
обосновании параметров оптимизации эксплуатационных показателей автодорог на основе вероятностной модели теории массового обслуживания;
- разработке экономической модели оптимального финансирования ремонтных
работ и содержания дорог;
- разработке математической модели для определения концентраций
загрязняющих веществ и оценки результатов взаимодействия антигололедных
реагентов с окружающей средой в пространстве придорожной полосы.
Практическая ценность и реализация результатов научных исследований заключается в:
апробации методики расчета уровня загрязнения пространства придорожных территорий компонентами антигололедных реагентов в производственных условиях;
разработке и утверждении «Методических рекомендаций по определению экономической эффективности дорожно-ремонтных работ»;
- разработке рекомендаций по определению рациональных межремонтных
сроков в процессе содержания автодорог;
- использовании результатов диссертационных исследований при подготовке студентов по дисциплинам "Эксплуатация автомобильных дорог", "Технология и организация строительства автомобильных дорог" и в процессе дипломного проектирования на механико-автодорожном факультете ВГАСУ.
Личный вклад автора в получении результатов научных исследований, изложенных в диссертации. Экспериментальные и теоретические исследования начались в 1994-м году на автомагистрали "Дон-1" и других автомобильных дорогах, в процессе которых автором были изучены и проанализированы принципы финансирования капитального ремонта и содержания автомобильных дорог, внедрены передовые технологии ремонта дорожных покрытий в условиях ограниченного финансирования. Осуществлены инструментальные измерения полей концентраций загрязняющих веществ в разных средах. Все работы по статистической обработке результатов экспериментальных исследований, математическому моделированию выполнены лично автором при консультации научного руководителя проф. Подольского Вл.П. Автором предложена вероятностная модель оптимизации эксплуатационных параметров автодорог, на основе которых разработана блок-схема и определена функция цели.
Апробация работы. Результаты исследований диссертационной работы неоднократно обсуждались на научных конференциях и семинарах ВГАСУ с 1996г. по 2002г., на международных конференциях в МАДИ (гг. 1998 - 2001), международном научно-практическом симпозиуме «Дорожная экология XXI века» (г. Воронеж, 1999).
Публикации. Результаты исследований диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах общим объемом 343 стр., из них автору принадлежит 56 стр.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, четыре главы, основные результаты и выводы, список литературы из 107
наименований и 2 приложений. Объем работы - 176 страниц машинописного текста, в том числе, 26 таблиц, 22 иллюстраций и графика. На защиту выносятся:
- методология определения экономической эффективности дорожно-ремонтных
работ;
- обоснование параметров оптимизации эксплуатационных показателей
автодорог на основе вероятностной модели теории массового обслуживания;
- экономическая модель оптимального финансирования ремонтных работ и
содержания федеральных дорог;
математическая модель для определения концентраций загрязняющих веществ и оценки результатов взаимодействия антигололедных реагентов с окружающей средой в пространстве придорожной полосы;
рекомендации по увеличению межремонтных сроков при содержании автодорог.
В первом разделе представлен анализ литературных источников по результатам исследований, проводимых отечественными и зарубежными учеными в области эксплуатации автодорог. Приведена объективная характеристика существующих и перспективных технологий ремонта и содержания автодорог. Проанализированы существующие методики оценки и прогнозирования состояния окружающей среды в придорожной полосе. С учетом актуальности рассматриваемой проблемы сформулированы цель и задачи исследования.
Во втором разделе представлены анализ видов разрушения дорожных одежд, прогрессивных технологий ремонта содержания автомобильных дорог и теоретическое обоснование по оптимизации показателей потребительских свойств автодорог, обеспечиваемых фактическим уровнем их содержания, техническими параметрами, инженерным оборудованием и обустройством.
В третьем разделе разработаны критерии на основе математического моделирования состояния окружающей среды в зоне влияния автодорог в
процессе эксплуатации. Разработанная модель позволяет прогнозировать участки дорог с пониженным качеством среды обитания, а также определять виды и состав мероприятий по содержанию, обеспечивающих его повышение.
В четвертом разделе на основе теории массового обслуживания разработана вероятностная модель по улучшению технико-экономических и эксплуатационных параметров автодорог, определена функция цели по оптимизации расходов на их капитальный ремонт и содержание в условиях дефицитного финансирования. На основе полученных результатов разработаны рекомендации по увеличению межремонтных сроков в процессе содержания автодорог. Они являются основой управления состоянием автомобильных дорог и исходной базой для эффективного использования средств и материальных ресурсов, направляемых на реконструкцию, ремонт и содержание дорожной сети.
В главе рассматривается также обоснование эффективности затрат, направляемых на выполнение отдельных видов работ по ремонту автомобильных дорог, которые в максимальной степени влияют на продолжительность межремонтных сроков.
Общие требования к техническому уровню и эксплуатационному состоянию автомобильных дорог
Эксплуатационное состояние - степень соответствия переменных параметров и характеристик дороги, инженерного оборудования, организации и условий движения, изменяющихся в процессе эксплуатации в результате воздействия транспортных средств, метеорологических условий, и уровня соответствия нормативным требованиям /17,48,49,67,79,94,95/.
Деятельность дорожно-эксплуатационной службы направлена на поддержание и непрерывное повышение качества дорог, то есть их технического уровня и эксплуатационного состояния.
Основными параметрами, характеризующими транспортно-эксплуатационное состояние дороги, являются: - геометрические параметры, к которым относятся ширина проезжей части и краевых укрепленных полос, ширина обочин, продольные уклоны, радиусы кривых в плане и профиле, уклоны виражей и расстояние видимости; - прочность дорожной одежды проезжей части и обочин; - ровность и сцепные свойства покрытия проезжей части и обочин; - прочность и устойчивость земляного полотна и его элементов; - целостность и работоспособность водоотводных и дренажных сооружений; - наличие и состояние элементов инженерного оборудования и обустройства дороги. Геометрические параметры (радиусы кривых, ширина проезжей части и обочин, габариты искусственных сооружений) должны соответствовать нормам категории, установленной для этой дороги. Отклонения фактических размеров не должны превышать требований соответствующих нормативных документов. Дорожные одежды на дорогах 1-1V категорий должны иметь прочность, обеспечивающую в расчетный период беспрепятственный пропуск автомобилей с осевой нагрузкой до Юте (100 кН), а на дорогах V категории с твердыми покрытиями до 6 тс. При ремонте (усилении) дорог 1V-V категорий прочность дорожных одежд должна быть доведена под нагрузку Юте. Покрытия проезжей части дороги, укрепительных краевых полос и обочин в процессе эксплуатации должны иметь правильную форму, предусмотренные проектом продольные и поперечные уклоны, поверхность, обеспечивающую беспрепятственный сток воды, а также должны быть ровными в продольном и поперечном направлениях. Кромки покрытия проезжей части, краевых укрепительных полос и укрепленных обочин должны быть ровными в плане, иметь правильные и четкие очертания без разрушений и деформаций. На покрытии проезжей части не допускается образование колейности, при которой возникают опасные условия движения. Предельно допустимая глубина колеи составляет для дорог 1-111 категорий 20 мм, для дорог 1V-V категорий - 30 мм (табл. 1.5). Коэффициент сцепления должен быть не менее 0,3 при измерении его шиной без рисунка протектора и 0,4 - шиной, имеющей рисунок протектора. Разница значения коэффициента сцепления по ширине проезжей части не должна превышать 0,1. Разница между значениями коэффициентов сцепления покрытия проезжей части и укрепленной обочины не должна превышать 0,25. Поверхности покрытия проезжей части и обочин, разделительных полос и откосов, посадочных площадок у автобусных остановок, площадок отдыха, пунктов весового контроля и учета движения, тротуаров, проходящих в пределах населенных пунктов, пешеходных и велосипедных дорожек, должны быть очищены от пыли, грязи, посторонних предметов. В настоящее время применяются следующие методы назначения ремонтных работ: 1. По результатам диагностики автомобильных дорог. При этом, исходя из фактического технико-эксплуатационного состояния автомобильной дороги, назначаются необходимые ремонтно-восстановительные работы. 2. Путем визуальной оценки состояния дорожных одежд, используя каталог разрушений, планируют очередность ремонта и состав ремонтно восстановительных работ. Недостатком указанных методов является ослабление внимания к содержанию и ремонту автомобильных дорог. Основные объемы работ, и соответственно затраты, при этом приходятся на капитальный ремонт. В результате происходит нерациональное распределение средств между капитальным ремонтом, ремонтом и содержанием дороги, что в конечном итоге ведет к резкому сокращению срока службы асфальтобетонных покрытий. Значительный потенциал в повышении эффективности использования денежных средств заключен в планировании отдельных видов дорожно-ремонтных работ на этапе содержания и ремонта. При этом, увеличив затраты на проведение работ по содержанию и ремонту, можно увеличить период между капитальными ремонтами, и тем самым повысить срок службы асфальтобетонных покрытий. Более эффективное распределение денежных средств, направляемых на содержание и ремонт, позволит увеличить срок службы асфальтобетонных покрытий и получить значительный экономический эффект. В последние годы задаче повышения эффективности содержания автомобильных дорог уделяется значительное внимание. Следует отметить, что высокий уровень содержания автомобильных работ /10/, обязывает проведение таких видов дорожно-ремонтных работ, которые должны восстановить первоначальные транспортно-эксплуатационные качества покрытия. Известно, что эффект от выполнения работ по содержанию и ремонту выражается в повышении транспортно - эксплуатационных качеств дороги, удобства, безопасности дорожного движения и снижения себестоимости перевозок.
Моделирование применения прогрессивных технологий содержания автомобильных дорог
Технология устройства защитных слоев и поверхностных обработок на основе катионных битумных эмульсий находит широкое применение за рубежом, в частности в США и Франции, где ежегодное производство более 3,2 и 1,2 млн. тонн битумных эмульсий /2,3/.
В России в стадии освоения находятся технологии устройства защитных слоев из эмульсионно-минеральных смесей типа Сларри-Сил с применением медленно распадающихся катионных битумных эмульсий класса ЭБК2, поверхностные обработки с применением технологии и машин типа «Чипсилер» на основе катионных битумных эмульсий класса ЭБК-2, а также технологии ямочного ремонта струйно-инъекционным методом по типу "Роско".
Перечисленные технологии могут применяться с учётом специфики российских условий: климатических, экологических, особенностей конструктивных решений, а также экономической целесообразности /3,9/.
Ниже исследуется влияние прогрессивных технических решений ремонта и содержания автомобильных дорог на их эксплуатационные и технико-экономические показатели. Для определения экономической целесообразности выполнения перечисленных видов дорожно-ремонтных работ исследования проводились на автомобильной магистрали М-4 «Дон».
В основу выбора участка для планирования отдельных видов дорожно-ремонтных работ положена оценка прочности дорожной конструкции. Согласно данным диагностики из автоматизированного банка дорожных данных ГП «РОСДОРНИИ» на 01.01.2002г. 51 % протяженности автомагистрали М-4 «Дон» (что составляет 570.2 км) имеет не достаточно прочную дорожную одежду. Соответственно возникает необходимость в усилении дорожной конструкции дорожной одежды с применением различных технологий.
Технология устройства слоев износа из литых катионоактивных эмульсионно-минеральных смесей включает следующие основные операции /3,98/: - калибровка распределительной машины для точного дозирования расходных материалов; - закрытие движения по полосе движения, на которой будет устраиваться слой износа; - загрузка машины необходимыми исходными компонентами; - приготовление и распределение эмульсионно-минеральной смеси специальной машиной; - технологический перерыв продолжительностью 0,5 - 4 часа в зависимости от погодных условий; - открытие движения по обработанной полосе с ограничением скорости до 40 км в час на 1-3 суток. При этом должны быть выполнены подготовительные работы: герметизация швов на покрытии дороги с использованием ремонтных материалов; ямочный ремонт покрытия; покрытие тщательно очищается от пыли, грязи, масляных пятен; подгрунтовка поверхности смесью катионной эмульсии и воды в соотношении 1:3 с нормой расхода остаточного битума 0,2 - 0,4л/м для изношенных, со следами значительного шелушения асфальтобетонных и цементобетонных покрытий; увлажнение поверхности, если температура окружающего воздуха выше +30С. Эмульсионно-минеральная смесь не укладывается при температуре окружающего воздуха ниже +10С, в дождливую погоду, при ожидаемом снижении температуры воздуха до 0С в ближайшие 24 часа после укладки. Для устройства слоев износа из этих смесей используются смеситель-распределитель, эмульсовоз, фронтальный погрузчик минеральных материалов, поливомоечная машина, оборудованная щеткой. На площадках ограниченных размеров, на которых слой износа практически невозможно уплотнить регулированием движения автомобилей, рекомендуется использовать пневматический каток массой 10 тонн /3/. Эффективной машиной для поверхностной обработки является MACROPAVER фирмы VSS, которая выполняет следующие технологические операции: - транспортирует материалы из приобъектного склада непосредственно на место производства работ; - дозирует исходные материалы для специального миксера мягкого действия; - перемешивает материалы в однородную массу; - подает полученную массу в распределительный короб; - устраивает покрытие из эмульсионно-минеральной смеси определенной ширины (2-4,5 м) толщиной 5-15мм. Ямочный ремонт и оперативное содержание асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог выполняется машиной марки "ДЗУ-Сил" /3/. На базе автомобиля смонтированы питатель, насадка с распределительным кольцом с отверстиями. На ней также имеются эмульсионная, промывочная, топливная емкости и бак для слива отходов промывки. Сжатым воздухом производится очистка трещин, выбоин и ремонтируемых поверхностей, распыление эмульсии на покрытие, нанесение подгрунтовки и подача щебня фракции 5-10 мм. Щебень из приёмного бункера пневматическим способом через эмульсионную завесу подаётся в эжектор в виде трубы Вентури. Приемный бункер оборудован защитным экраном с регулированием притока щебня пневматической задвижкой с электромагнитным клапаном. Эмульсия подаётся компрессором производительностью 440л/мин, развивающего давление до 1,0 МПа. Температурный режим в баке с эмульсией поддерживается в интервале равной 71- 80 С. Механизация работ при использовании эмульсионных технологий позволяет сократить время ремонта. Движение на отремонтированном участке открывается уже через 20 мин после завершения работ. Применение катионоактивных битумных эмульсий позволяет получить более износостойкие покрытия, что позволяет увеличить межремонтные сроки эксплуатации участка в 1,5 - 2,0 раза.
Математическое моделирование взаимодействия отработанных газов автотранспортных средств с биосферой придорожной полосы
В качестве профилактической меры для восстановления эксплуатационных качеств дорожных одежд в мировой практике активно применяется устройство слоев износа из эмульсионно-минеральных материалов. Автором проведён ряд исследований в развитие этой технологии, которая описана Соколовым Ю.В./98/ и Алфёровым В.И. /3/
Поверхностная обработка покрытия путём устройства слоев износа толщиной до 1 см на основе катионоактивных битумных эмульсий обладает определёнными преимуществами/26,75/: повышаются сцепные и фрикционные свойства верхнего слоя покрытия, увеличивается работоспособность на обработанных участках; снижается риск аквапланирования во время ливневых дождей, а также исключается "выпотевание " вяжущих на поверхности покрытия; повышается уровень безопасности дорожного движения за счёт восстановления первоначальных геометрических параметров поперечного профиля; компенсирует температурные напряжения; предупреждает формирование колейности и устраняет деформации глубиной до 4 см; препятствует проникновению воды и хлоридов при зимнем содержании внутрь конструкции дорожной одежды; не требуется подгрунтовка перед устройством слоя износа и последующее уплотнение; может применяться для ремонта дорожного покрытия на мостах, так как практически не увеличивает статических нагрузок на мост и ограничивает доступ поверхностной воды к конструкциям мостовых сооружений; может наноситься на поверхность дорог с ямочным типом покрытия; продолжительность эксплуатации дорожной одежды с нанесенным тонким слоем износа на 2-3 года больше, чем аналогичной по традиционной технологии; движение по свежеуложенному слою износа открывается через 2-4 часа. Для выполнения различных видов дорожных работ подбираются эмульсии с различной скоростью структурирования /3/. Эмульсии быстрого структурирования характеризуются немедленным осаждением связующего вещества при контакте с дорожным покрытием или заполнителем, поэтому непригодны для смешивания с заполнителем. Высококонцентрированные эмульсии применяются в горячем состоянии, а остальные эмульсии - холодными. Эмульсии среднего структурирования имеют скорость распада, обладающую достаточным запасом времени для обеспечения смешивания с минеральными заполнителями различной гранулометрии. Они могут использоваться как в холодном, так и в горячем состоянии. Литые эмульсионно-минеральные смеси готовятся из щебёночно-песчаных компонентов с крупностью частиц менее 10 мм, при необходимости в них вводится минеральный порошок. В соответствии с рецептурой песок, щебень и минеральный порошок в определённых пропорциях тщательно перемешиваются перед объединением с эмульсией. Качество материалов должно соответствовать требованиям нормативных документов. Эмульсия класса ЭБК-3 с содержанием 62 ±2% битума, приготовленная в соответствии с утверждённым технологическим регламентом, применяется для приготовления смесей /3/. Обычно используют полимерно модифицированный битум с учётом требований конкретной дорожно-климатической зоны. Получение полимермодифицированной битумной эмульсии может осуществляться путем введения катионоактивных совместимых с эмульсией латексов «Бутонал SL 170К», «Родкем 600», «Интерлатекс АФ» в процессе приготовления, или использованием модифицированных битумов /3/. Содержание модификатора в остаточном битуме модифицированной эмульсии должно быть в пределах 2-4% по массе. Для регулирования скорости распада смеси могут использоваться сульфат алюминия, соли моноаминов, полиаминов, амидоаминов в соответствии с техническими условиями заводов-изготовителей. Количество замедлителя скорости распада в литой эмульсионно-минеральной смеси должно быть минимальным, необходимого для осуществления процесса перемешивания. Для улучшения консистенции смеси и добавки, ускоряющей твердение может использоваться портландцемент не ниже марки "400". Приготовление битумной эмульсии осуществляется по непрерывной технологии и предусматривает следующие операции: - приём и подготовку битума; - приготовление раствора эмульгатора (водная смесь); смешение битума и водной смеси в коллоидной мельнице. В битумную ёмкость сливается горячий битум из битумовоза и доводится до температуры 135-145 С. Битум и водный раствор эмульгатора непрерывно подаются в коллоидную мельницу: сначала в систему подают водный раствор эмульгатора, потом - битум. Битум и водный раствор эмульгатора, после диспергации в коллоидной мельнице, превращаются в битумную эмульсию, которая с температурой 90 ±4 С по трубопроводу направляется в расходную ёмкость.
Для обогрева битумных коммуникаций и нагрева воды для технологических нужд используется минеральное масло, подготовленное в маслотермическом котле /3/.
Для выполнения ямочного ремонта используются среднераспадающиеся катионные битумные эмульсии класса ЭБК - 2, а для устройства слоев износа медленнораспадающиеся эмульсии ЭБК-3, соответствующие техническим требованиям /3/.
Вероятностная модель определения интегральных затрат на ремонт и содержание автомобильных дорог
Известен способ устройства дорожного покрытия из асфальтобетонной смеси с применением шлакового материала. Недостатком такого способа является то, что покрытие можно устраивать только из одного слоя, что приводит к быстрому разрушению дороги. Наиболее близким решением по совокупности признаков является способ устройства двухслойного дорожного покрытия со стабильной шероховатостью к деформациям, включающий укладку на основание нижнего слоя покрытия, устройство промежуточного связующего слоя путем подгрунтовки вяжущим с последующей укладкой на него верхнего слоя покрытия из шлаковой асфальтобетонной смеси при температуре 70-90С /93/.
Однако, покрытия автодорог, выполненные таким способом, в первоначальный момент эксплуатации не обладают достаточной прочностью и сдвигоустойчивостью, так как эти покрытия медленно набирают прочность и становятся сдвигоустойчивыми, что в настоящий момент при высоких эксплуатационных нагрузках, резко возросших пропускных способностях дорог приводит к разрушениям свежеуложенных покрытий. Получение прочного и сдвигоустойчивого покрытия из шлаковых асфальтобетонов достигается тем, что устройство промежуточного связующего слоя производят укладкой на нижний слой покрытия армирующей сетки, предварительно обработанной отходами коксохимического производства.
Укладка между верхними и нижними слоями покрытия автодорог обработанной отходами коксохимического производства армирующей геосетки из стекловолокна позволит с момента устройства покрытия придать прочность и сдвигоустойчивость слоям покрытия и обеспечить возможность его эксплуатации практически с момента устройства покрытия.
Для реализации способа была использована геосетка армирующая, дорожная, изготовленная из стекловолокнистых нитей повышенной прочности. В химический состав шлаков также входят стекловидные элементы. Поэтому коэффициент линейного температурного расширения геосетки близок к шлаковому асфальтобетону, что обуславливает повышение сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия и его трещиностойкость. Температура приготовления и укладки шлаковой асфальтобетонной смеси составляет соответственно 110-130С и 70-90С, что создает щадящий температурный режим для работы геосетки и не ухудшает ее эксплуатационные свойства: удлинение при разрыве, прочность при удлинении.
Дорожное покрытие, выполненное предположенным способом, обладает повышенной прочностью, сдвигоустойчивостью. Происходит омоноличивание слоя в процессе эксплуатации за счет роста кристаллогидратов, образующихся при гидратации шлака, как в самих слоях, так и между ними, благодаря большой открытой структуре георешетки, составляющей 75%, и предварительной ее обработки отходами коксохимического производства. Отходы коксохимического производства представляют собой смесь каменноугольной смолы с мелкодисперсными частицами угля, кокса и полукокса с плотностью 1,29 г/см . Каменноугольная смола обеспечивает хорошее сцепление георешетки с асфальтобетоном, а мелкодисперсная среда создает шероховатость между ними, что также повышает сдвигоустойчивость, прочность и трещиностойкость.
Для изготовления образцов по предлагаемому способу были использованы следующие материалы: доменный шлак фракции 0-20 мм Новолипецкого металлургического комбината, битум марки БНД 60/90 в количестве 8% сверх 100% минеральной части.
Геосетка из стеклонитей для дорожного строительства производства ТОО "Стекло-Прогресс" г. Владимира соответствует техническим условиям ТУ 2296-036-00204949-96. Георешетка была предварительно обработана отходами коксохимического производства, представляющими собой смесь каменноугольной смолы с частицами угля, кокса и полукокса, плотностью 1,29 г/см . Была приготовлена смесь из указанного доменного шлака и битума при температуре 120С и уложена в формы размером 4x4x16 см. При температуре 90С укладывается геосетка с предварительно нанесенными на нее отходом коксохимического производства, а сверху - асфальтобетонная смесь при температуре 90С. После укладки в формы верхнего слоя асфальтобетонной смеси она уплотняется на гидравлическом прессе нагрузкой 400 кг/см . Полученные образцы извлекаются из формы, после чего испытываются для определения физико-механические свойств. В табл. 2.9 приводятся физико-механические свойства образцов на шлаковой основе без геосетки, обработанной отходами коксохимии. Как видно из табл.2.9, асфальтобетонные образцы, полученные по предлагаемому способу (А) устройства дорожного покрытия, по прочностным свойствам превосходят асфальтобетонные образцы по прототипу (Б), особенно в раннем возрасте до 28 суток. Свое преимущество армированное шлако-асфальтобетонное покрытие сохраняет и в более поздний период эксплуатации. Критерием повышенной сдвигоустойчивости асфальтобетонного покрытия является величина остаточной деформации на сдвиг, которую определяли по методу Б.А.Козловского на образцах 4x4x16 см по предлагаемому способу и по прототипу. Результаты испытаний, приведенные в табл. 2.9, свидетельствуют о высокой сдвигоустойчивости шлакового асфальтобетонного покрытия по предлагаемому способу по сравнению с прототипом, особенно в раннем возрасте. Деформативная способность асфальтобетонного покрытия характеризует его трещиностойкость. Трещины на покрытии, главным образом, образуются зимой при резком понижении температуры. Применение георешетки для армирования шлаковых асфальтобетонных покрытий позволяет устранить трещинообразование, так как образующиеся микротрещины, так называемые зародышевые трещины в основании и нижнем слое покрытия, воспринимает на себя георешетка, которая гасит их и защищает верхний слой покрытия от разрушения. Нарушение структуры асфальтобетонного покрытия после циклов замораживания-оттаивания исследовали ультразвуковым методом. По степени снижения скорости ультразвука после определенного количества циклов замораживания-оттаивания судили о морозоустойчивости асфальтобетона.
