Коэффициент сцепления бетона и асфальта
Обновлено: 01.05.2024
Коэффициент сцепления бетона и асфальта
____________________________________________________________________
Текст Сравнения СП 78.13330.2012 (с Изменением N 1) со СНиП 3.06.03-85 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
Дата введения 2013-07-01
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - ЗАО "СоюздорНИИ"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных
Введение
Актуализация выполнена авторским коллективом: ЗАО "СоюздорНИИ" (кандидаты техн. наук В.М.Юмашев, Р.А.Коган, д-р техн. наук, проф. В.Д.Казарновский, кандидаты техн. наук Е.С.Пшеничникова, Г.Н.Кирюхин, Л.М.Гохман, Е.М.Гурарий, И.Ж.Хусаинов, В.И.Коршунов, инж. И.В.Басурманова, канд. техн. наук А.А.Матросов, инж. Ф.В.Панфилов, инж. Ю.А.Аливер, канд. техн. наук С.Г.Фурсов, инж. О.Б.Гопин, канд. техн. наук А.А.Пахомов).
Изменение N 1 подготовлено ЗАО "ПРОМТРАНСНИИПРОЕКТ" совместно с авторским коллективом ФАУ "РОСДОРНИИ": д-р техн. наук О.А.Красиков, д-р техн. наук А.М.Кулижников; кандидаты техн. наук А.М.Стрижевский, А.Е.Мерзликин, А.А.Домницкий, И.Ф.Живописцев, Б.Б.Анохин, А.П.Фомин, Л.А.Горелышева, Н.А.Лушников, П.А.Лушников, Р.А.Еремин, Н.Б.Сакута; инженеры Р.К.Бородин, А.В.Бобков, А.И.Босов, А.С.Козин, А.Б.Волков, В.Н.Гарманов, Ж.С.Сахно.
1 Область применения
Настоящий свод правил устанавливает правила производства и контроля качества работ и распространяется на вновь строящиеся, реконструируемые и капитально ремонтируемые автомобильные дороги общего пользования и ведомственные автомобильные дороги.
Требования настоящего свода правил не распространяются на временные дороги, испытательные дороги промышленных предприятий и автозимники.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил используются ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ Р 51256-2011 Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Классификация. Технические требования
ГОСТ Р 52056-2003 Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия
ГОСТ Р 52129-2003 Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия
ГОСТ Р 52289-2004 Технические средства организации дорожного движения. Правила применения дорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющих устройств
ГОСТ Р 52290-2004 Технические средства организации дорожного движения. Знаки дорожные. Общие технические требования
ГОСТ Р 54401-2011 Дороги автомобильные общего пользования. Асфальтобетон дорожный литой горячий. Технические требования
ГОСТ Р 55052-2012 Гранулят старого асфальтобетона. Технические условия
ГОСТ Р 55420-2013 Дороги автомобильные общего пользования. Эмульсии битумные дорожные катионные. Технические условия
ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема
ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия
ГОСТ 7802-81 Болты с увеличенной полукруглой головкой и квадратным подголовком класса точности С. Конструкция и размеры
ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний
ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний
ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости
ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний
ГОСТ 11955-82 Битумы нефтяные дорожные жидкие. Технические условия
ГОСТ 12730.0-78 Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости
ГОСТ 12730.4-78 Бетоны. Методы определения показателей пористости
ГОСТ 12801-98 Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний
ГОСТ 13015-2012 Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения
ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности
ГОСТ 22245-90 Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия
ГОСТ 22690-88 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля
ГОСТ 23467-79 Компрессоры воздушные для доменных печей и воздухоразделительных установок. Общие технические требования
ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия
ГОСТ 25459-82 Опоры железобетонные дорожных знаков. Технические условия
ГОСТ 25584-90 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации
ГОСТ 25607-2009 Смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора состава
ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций
ГОСТ 30412-96 Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий
ГОСТ 30413-96 Дороги автомобильные. Метод определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием
ГОСТ 30459-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности
ГОСТ 30491-2012 Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия
ГОСТ 30740-2000 Материалы герметизирующие для швов аэродромных покрытий. Общие технические условия
ГОСТ 31015-2002 Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Технические условия
СП 45.13330.2012 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты"
СП 47.13330.2012 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 48.13330.2011 "СНиП 12.01-2004 Организация строительства"
СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции"
В чем отличия силы сцепления шин с дорогой от коэффициента сцепления и зачем вам это нужно знать
Сила сцепления, главным образом, зависит от конструкции и состояния шины, площади ее контакта с дорогой (ширина и давление) и силы давления на поверхность.
Идеальная величина силы сцепления каждой шины штука расчетная, лабораторная. На практике, она зависит еще от характеристик поверхности с которой соприкасается. Для этого и нужен коэффициент сцепления, чтобы скорректировать величину силы сцепления для каждой конкретной поверхности.
В лабораторных условиях его величину приравнивают к 1. Формульный трек - 0,95. Российский сухой асфальт и бетон, примерно, 0,55-0,75. Это означает, что при торможении, ускорении, маневрировании и прохождении поворотов реальная сила сцепления, которую сможет обеспечить ваша шина будет всего 55-75% от расчётного максимума. Поясню на примерах.
Если вы съехали с асфальта на грунт (коэфф.
0,3) то при максимально интенсивном, торможении на одинаковых скоростях ваш тормозной путь на грунте будет, минимум, в 2 раза длиннее - неровности и гравий тоже добавляют лишние метры в общую копилку.
Если под колесами чистый лед (коэфф.
0,1), тормозной путь будет в 7-8 раз длиннее, чем на асфальте.⠀
Есть и другие факторы, которые влияют на коэффициент сцепления, длину тормозного пути и маневренность автомобиля и об этом вы узнаете из следующих постов.
А вы знаете, как скорость влияет на тормозной путь? Пишите ваше мнение в комментарии, обсудим)
Понравилась статья - ставьте лайк, подписывайтесь, комментируйте, делитесь ей в соцсетях и читайте другие мои материалы - здесь еще много интересного :-)
Коэффициент сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля
Одной из особенностей транспортных систем является высокая степень зависимости их функционирования от природных факторов. Большое влияние на характер движения транспортных средств оказывают метеорологические условия.
В процессе эксплуатации автотранспортных средств необходимо учитывать климатические условия, которые играют немаловажную роль в безопасности дорожного движения. Наиболее опасным условием, при котором чаще всего происходят дорожно-транспортные происшествия, является наличие на дорожной поверхности различных осадков.
Основным фактором влияющим на безопасность движения при взаимодействии колеса с дорожным покрытием является коэффициент сцепления, зависящий от погодных условий, качества материала покрытия и эксплуатации автомобильной дороги.
Под воздействием климатических условий дорожное покрытие может находиться в различном состоянии, что оказывает влияние на значение коэффициента сцепления дороги с транспортными средствами (табл. 1).
Таблица1. Значения коэффициента сцепления в зависимости от состояния и вида дорожного покрытия
Вид дорожного
Состояние покрытия
Коэффициент сцепления
без ледяной корки
обледенелый, после россыпи песка
без ледяной корки, после россыпи песка
Из таблицы 1 следует, что на влажной и мокрой поверхности сила сцепления резко снижается, поскольку на дорожном покрытии образуется слой смазки в виде пленки водной эмульсии. К этому слою также примешиваются пыль, грязь, различные отходы и несгоревшие продукты топливно-смазочных материалов, которые скапливаются в неровностях дороги (рис. 1).
Рис. 1. Неровности шероховатости в различных климатических условиях
Как видно из вышесказанного, коэффициент сцепления напрямую зависит от шероховатости поверхности, которая представляет собой совокупность неровностей на дорожном покрытии. Шероховатость обеспечивает сцепные качества автомобильного колеса в результате взаимодействия неровностей с шинами. Чем выше показатель шероховатости, тем лучше сцепление с дорожным покрытием.
Также не маловажную роль, влияющую на безопасность дорожного движения, играет качество дорожной разметки. Основным предъявляемым требованием к качеству разметки, являются ее светоотражающие свойства поскольку разметка должна быть видна в любое время суток. Однако при выборе материалов дорожной разметки нельзя не учитывать и ее сцепные свойства поскольку нанесенная на дорогу разметка становиться частью ее покрытия. Рассматривать сцепные характеристики материала Верхнего слоя покрытия и нанесенной на него разметки можно только в комплексе поскольку их резкое различие (даже если свойства обоих материалов соответствуют ГОСТу) может привести к созданию аварийной ситуации. Коэффициент сцепления разметки по норме ГОСТ Р 51256 может отличаться от коэффициента сцепления колеса автомобиля с покрытием не более чем на 25%.
Измерение коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля
Согласно ГОСТ Р 50597-93, п.5.1, ГОСТ 30413–96, п.4.1.1 и ОДН 218.0.006-2002, п.4.6.3 коэффициент сцепления следует измерять динамометрическим прибором ПКРС-2У, рекомендованным в качестве базового, а также портативным прибором ППК-Ф, измерительная шкала которого получена при его совместных испытаниях с прибором ПКРС-2У.
Отдел обследования грунтов и конструктивных слоев дорожных одежд ГБУ «ЦЭИИС» проводит оценку соответствия коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля с использованием портативного прибора ППК-Ф (рис. 2)
Рис. 3. Шкала прибора с измерительной шайбой
На каждом участке проводится пять измерений коэффициента сцепления с интервалами 5-10 сек. За окончательную величину коэффициента сцепления принимается среднее арифметическое результатов трех измерений с устойчивыми значениями.
Обработка данных и представление результатов измерений коэффициента сцепления выполняется согласно ГОСТ 30413-96. По результатам измерений выдается заключение с результатами оценки соответствия (или несоответствия) коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля, на контролируемом участке требованиям регламентов (норм и правил) и проектной документации.
В 2016 году проведено 19 измерений коэффициента сцепления дорожного покрытия с колесом автомобиля в рамках проведения обследований объектов нового дорожного строительства в городе Москве.
Объектами проверки стали конструкции верхних слоев покрытия выполненных из мелкозернистого асфальтобетона (11 испытаний) и ЩМА-15 (8 испытаний).
Результатами проведенных обследований стали значения коэффициента сцепления для мелкозернистого асфальтобетона от 0,32 до 0,50, а для ЩМА-15 от 0,39 до 0,56.
Как видно из полученных результатов покрытия выполненные из ЩМА-15 обладают более высокими сцепными характеристиками нежели покрытия выполненные из мелкозернистого асфальтобетонного материала. Данные результаты могут являться следствием наличия на поверхности покрытий из ЩМА-15 более развитой сети макро и микро шероховатостей что увеличивает площадь соприкосновения шины автомобили с поверхностью дороги и ускоряет отвод дождевой воды от пятна контакта.
По результатам проведенных проверок за 2016 год специалистами отдела обследования грунтов и конструктивных слоев дорожных одежд ГБУ ЦЭИИС было выдано 8 заключений с положительной оценкой соответствия значения коэффициента сцепления требованиям проектной документации а также ГОСТ 50597-93 (коэффициент сцепления должен составлять не менее 0,30)
Так же следует упомянуть о возможности прогнозирования сцепных свойств материала еще до начала работ по устройству слоев покрытий. Для этого необходимо осуществлять постоянный входной контроль материала поступающего на объект дорожного строительства. Важнейшими контролируемыми параметрами должны стать зерновой состав и содержание битумного вещества в асфальтобетонной смеси.
Следовательно следует вести внимательный контроль за вышеизложенными свойствами асфальтобетона что бы не столкнуться с серьезными проблемами в бедующем.
Коэффициент сцепления бетона и асфальта
Введение
Дорожные условия оказывают значительное влияние на сцепные качества покрытий автомобильных дорог, влияние на режим и безопасность движения как отдельных автомобилей, так и всего потока транспортных средств в целом. Большая роль в обеспечении безопасности движения принадлежит основным технико-эксплуатационным показателям автомобильных дорог [1]. К числу таких показателей, в частности, относятся ровность и шероховатость дорожного покрытия, влияющие на коэффициент сцепления. Существенное влияние на величину коэффициента сцепления оказывают скорость движения транспортного средства, состояние протекторов шин, неровности дороги, давление и температура в шинах и т.д.
Цель исследования: установить факторы, влияющие на сцепные качества покрытий автомобильных дорог.
Материалы и методы: сцепление покрытия автомобильных дорог следует оценивать приборами ПКРС или ППК-МАДИ-ВНИБД в соответствии с прилагаемыми к ним инструкциями по эксплуатации. Контроль линейных параметров, характеризующих техническое состояние автомобильных дорог, следует осуществлять с помощью линейки (рулетки).
Результаты и обсуждение. В начальной стадии эксплуатации дороги коэффициент (φ) сцепления на всем протяжении автомагистрали при измерениях со скоростью V=60 км/ч на мокрых покрытиях должен быть φ ≥ 0,45, а на участках со сложными условиями движения (переходно-скоростные полосы, рампы пересечений в разных уровнях, участки разделения и слияния потоков) - φ ≥ 0,5. При этом снижение коэффициента сцепления с увеличением скорости с 60 до 80 км/ч не должно превышать 0,05 на основном протяжении автомобильной дороги и 0,10 на участках со сложными условиями движения. Коэффициенты сцепления в процессе эксплуатации автомобильной дороги (включая покрытия остановочных полос) должны быть φ ≥ 0,4 при измерениях на скорости V=60 км/ч и мокром покрытии. Вне зависимости от числа полос движения и средних скоростей транспортных потоков сцепные качества покрытия в поперечном профиле должны быть одинаковыми [2]. Разница коэффициентов сцепления не должна превышать (0,05÷0,10) в пределах проезжей части и (0,10÷0,15) на краевых укрепленных полосах по сравнению с проезжей частью. Сцепные качества покрытий в основном определяются шероховатостью, которая должна обеспечивать высокие коэффициенты сцепления (φ) в продолжение всего срока службы покрытия, быстрый сток воды с проезжей части, минимальные изменения коэффициента (φ) сцепления по сезонам года, по ширине проезжей части, наименьший износ протектора шин и оптимальный уровень шума. Этому комплексу требований в наибольшей степени удовлетворяют покрытия, поверхность которых имеет среднюю высоту выступов ≥ 1,5 мм. Коэффициент сцепления φ представляет собой отношение максимально возможного на данном участке дороги значения силы сцепления между шинами транспортного средства и поверхностью дороги Рсц к весу этого транспортного средства Ga:
Необходимость в определении коэффициента сцепления возникает при расчете замедления при экстренном торможении транспортного средства, решении ряда вопросов, связанных с маневром и движением на участках с большими углами наклона. Величина его зависит главным образом от типа и состояния покрытия дороги, поэтому приближенное значение коэффициента для конкретного случая может быть определено по таблице 1.
Таблица 1 - Значения коэффициента сцепления в зависимости от состояния и вида дорожного покрытия
Вид дорожного
покрытия
Состояние покрытия
Коэффициент сцепления (j)
0,7 ÷ 0,8
0,5 ÷ 0,6
0,25÷0,45
0,6 ÷ 0,7
0,4 ÷ 0,5
0,5 ÷ 0,6
0,2 ÷ 0,4
0,15 ÷ 0,30
0,4 ÷0,5
0,2 ÷ 0,3
0,09 ÷ 0,10
0,12 ÷ 0,15
без ледяной корки
0,22 ÷ 0,25
обледенелый, после россыпи песка
0,17 ÷ 0,26
без ледяной корки, после россыпи песка
0,30 ÷ 0,38
Существенное влияние на величину коэффициента сцепления оказывают скорость движения транспортного средства, состояние протекторов шин, давление в шинах и ряд других неподдающихся учету факторов.
Шероховатость и состояние дорожного покрытия проезжей части должны обеспечивать требуемую величину сцепления колеса с покрытием, которая характеризуется коэффициентом сцепления [3]. При этом коэффициент сцепления должен быть ≥ 0,3 при измерении его шиной без рисунка протектора и 0,4 шиной, имеющей рисунок протектора.
Показатель сцепных качеств и шероховатости покрытий, или коэффициент относительного сцепления колес с покрытием (коэффициент скользкости), вычисляется как отношение величины фактического коэффициента сцепления φф к допустимой величине этого коэффициента φд:
Коэффициент сцепления зависит от вида покрытия, его состояния, типа и конструкции шин, рисунка протектора шин, степени изношенности покрытия, скорости движения, нагрузки на колесо, температуры и других факторов (рис. 1, табл. 2). Наибольшее влияние оказывают вид и состояние покрытия, а также скорость движения. Поэтому для объективной оценки состояния дорог необходимо в каждом случае измерять коэффициент сцепления при нормированной скорости 60 км/ч. Табличными значениями коэффициента сцепления можно пользоваться только для оценочных расчетов. В таблице 2 приведены значения коэффициента сцепления при скорости движения 20 км/ч для шин с нормальным протектором. Коэффициент сцепления при других скоростях:
где βφ - коэффициент изменения сцепных качеств от скорости (принимают в зависимости от типа и состояния покрытия в табл. 2).
Рис. 1. Зависимость коэффициента сцепления от скорости автомобиля для покрытий с различной шероховатостью: 1 - песчаный асфальтобетон; 2 - многощебенистый асфальтобетон; 3 - поверхностная обработка.
Таблица 2 - Значения коэффициентов сцепления и изменения сцепных качеств
Покрытие
Состояние покрытия
эталонное (сухое)
мокрое (чистое)
мокрое (грязное)
рыхлый снег
уплотнен-ный снег
гололед
Асфальто-бетонное с шероховатой обработкой
Горячий асфальтобетон без шероховатой обработки
Черно-щебеночное и черно-гравийное с шероховатой обработкой
То же, без обработки
Щебеночное и гравийное
Факторы, изменяющие коэффициент сцепления: скорость движения (с увеличением скорости движения φ снижается. На сухом ледяном покрытии этого не наблюдается); неровности дороги (неровности увеличивают частоту вертикальной нагрузки - φ снижается из-за изменяющихся условий в месте контакта шины с дорогой и из-за подпрыгивания колес на неровностях); пропитка вяжущими материалами поверхности дорог (избыток вяжущих материалов делает поверхность скользкой, в жаркую погоду вяжущий материал размягчается, выступает на поверхность дороги, при этом φ уменьшается); увлажнение покрытия (в начале дождя φ уменьшается из-за того, что из влага, дорожная пыль, частицы резины, капли нефтепродуктов и т.п. образуют жидкую грязь, по которой, как по смазке, скользят колеса); продолжительность эксплуатации дорожного покрытия (при увеличении срока эксплуатации покрытия φ уменьшается из-за уменьшения шероховатости); шероховатость покрытия (чем больше шероховатость, тем значительнее площадь контакта дороги с шиной, при этом улучшается зацепление и φ возрастает. Наибольшая высота неровностей покрытия не должна превышать 4-5 мм. Слишком большая шероховатость покрытия приводит к уменьшению φ); обледенение поверхности дороги, образование на ней снежного покрова (φ при этом очень мал; он несколько увеличивается при понижении температуры воздуха от 0 °С до -15 °С); замасливание поверхности дороги (замасливание дороги нефтепродуктами резко снижает φ. Как на сухих, так и на мокрых дорогах к середине полосы движения φ почти на 30% меньше); характер сцепления колеса с дорогой (наибольший φ наблюдается при продольном качении без бокового скольжения при продольном проскальзывании порядка 10÷15%. При блокированном колесе (юзе) φ несколько снижается); увеличение нагрузки на колесо (на твердых покрытиях дорог при увеличении нагрузки φ снижается); повышение давления в шинах (при увеличении давления воздуха в шинах φ первоначально повышается, затем начинает убывать); повышение температуры шины (с увеличением температуры шины сцепление на бетонных поверхностях несколько ухудшается, на асфальтобетонных - улучшается, φ в этом случае увеличивается из-за прилипания элементов протектора к поверхности дороги, что наблюдается при высокой температуре в зоне контакта в случае интенсивного торможения); износ протектора шины (при полном истирании рисунка протектора шины φ снижается на 35÷45%. Особенно сильно он уменьшается при движении на мокрых и грязных дорогах (примерно еще на 20÷ 25%); тип рисунка протектора шин (шины с рисунком протектора повышенной проходимости на мягком снеге и неуплотнённом грунте имеют больший φ, чем шины с дорожным рисунком. На мокром покрытии шины с рисунком протектора, имеющим большую расчлененность, обеспечивают более высокий коэффициент сцепления): вид материала (шины из высокогистерезисных резин обеспечивают больший φ); шероховатость покрытия (чем больше шероховатость, тем значительнее площадь контакта дороги с шиной, при этом улучшается зацепление и φ возрастает. Наибольшая высота неровностей покрытия не должна превышать 4-5 мм. Слишком большая шероховатость покрытия приводит к уменьшению φ).
Во всех расчетных формулах коэффициент сцепления необходимо принимать соответственно виду и состоянию покрытия, скорости движения. Исходя из этого максимально возможная скорость на горизонтальном участке и на подъеме по сцеплению колеса автомобиля с дорогой с учетом сопротивления качению определяется по формуле:
где- Kf - коэффициент сцепного веса (для легковых автомобилей - 0,5÷0,55, для грузовых - 0,65÷0,75).
Следует иметь в виду, что в нормативных документах обычно приведены значения коэффициента сцепления при скорости 60 км/ч. В этом случае, чтобы перейти к другой скорости, можно также пользоваться формулой (3), подставив вместо φ20 значение φ60, а вместо скорости 20 км/ч - скорость 60 км/ч:
Состояние поверхности дорог оценивается качественными характеристиками: сухое, влажное, мокрое (чистое и загрязненное), заснеженное (покрытие с рыхлым снегом или уплотненным слоем снега - снежный накат), гололед и т.д.
Условия движения в период действия неблагоприятных метеорологических явлений значительно сложнее, чем при сухом, чистом покрытии и обочинах. Различия определяются рядом факторов, основными из которых являются: снижение сцепных качеств покрытия, изменение взаимодействия автомобиля с дорогой, ухудшение ровности покрытия под влиянием осадков, гололеда, тумана, повышенной влажности воздуха и других факторов. При выпадении осадков в виде дождя на поверхности покрытия образуется слой воды, который начинает заметно влиять на сцепные свойства уже при толщине пленки более 0,2 мм, снижая адгезионную составляющую силы трения. Коэффициент сцепления резко снижается в начальный период дождя, когда образуется густая смазка на поверхности. После того как грязь с поверхности покрытия смыта дождем, коэффициент сцепления несколько увеличивается. В дорожной практике показателем надежности контакта автомобильной шины с дорожным покрытием служит величина сопротивления скольжению автомобильной шины по поверхности проезжей части дороги, оцениваемая значением коэффициента сцепления (табл. 3, 4) [4].
Таблица 3 - Коэффициент сцепления для различных дорожных покрытий, находящихся в удовлетворительном состоянии
Цементобетон
vs асфальт:
за и против
В России в силу ряда причин сложилась неблагоприятная ситуация с обеспечением нормативных сроков службы дорожных одежд. Фактический межремонтный срок службы дорог даже федеральной дорожной сети составляет 5-7 лет, и в последнее время имеется тенденция к его снижению.
Поистрепались «одёжки» дорожки…
На магистральных автомобильных дорогах преобладают нежесткие дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями (97%) и только 3% дорог с усовершенствованными покрытиями имеют цементобетонные покрытия (по данным МАДИ).
Колейность асфальтобетонных покрытий, трещины и неровности на дорогах свидетельствуют об исчерпании несущей способности дорожных одежд. Постоянно растут объемы «недоремонта» дорог с асфальтобетонным покрытием.
К сожалению, в России после 1990г. практически не строили цементобетонные покрытия на автодорогах. В последнее время в эксплуатацию был введен участок обхода города Новосибирска общей протяженностью 50 километров, выполненный из цементобетона, а в 2009—2012 годах цементобетон был использован при реконструкции участка автомагистрали М-4 «Дон».
Плюсы, с которыми не поспоришь
Основные преимущества дорожных одежд с цементобетонными покрытиями заключаются в том, что при примерно одинаковой строительной стоимости, они обеспечивают значительно более долгий срок службы по сравнению с асфальтобетонными покрытиями. К тому же они требуют значительно меньших затрат на ремонт, а также для того, чтобы обеспечить в перспективе возможность повышения грузоподъемности дорожного покрытия в случае увеличения массы автомашин и интенсивности движения. Цементобетон более вынослив к действию знакопеременных нагрузок. Кроме того, цементобетонные покрытия обеспечивают более безопасную эксплуатацию за счет светлого цвета полотна и высокого сцепления с колесом.
Вот более подробно основные качества цементобетонных покрытий, которые не оставляют сомнений в их преимуществе перед асфальтобетоном:
— существенно большая прочность цементобетона в сравнении с асфальтобетоном;
— стабильность деформативных свойств цементобетона при изменении температуры;
— рост прочности цементобетона во времени при благоприятных условиях эксплуатации;
— доступность оборудования для скоростного строительства бетонных покрытий с высокими показателями ровности;
— высокая износостойкость, морозостойкость дорожного бетона;
— срок службы покрытий до капитального ремонта при высоком качестве строительства и нормальной эксплуатации может достигать 50 лет;
— стабильность коэффициента сцепления покрытия с колесами автомобилей, слабая его зависимость от степени увлажнения.
Весеннее шелушение как тормоз прогресса
Но не так, наверно, все просто с цементобетонными покрытиями, ведь не один же идиотизм «дураков от дорог» заставляет отдавать массовое предпочтение асфальтобетону?!
И в самом деле. Опыт строительства и эксплуатации автомобильных дорог показывает, что одной из основных причин отказа в работе цементобетонных покрытий является интенсивное шелушение поверхности бетона после периода зимнего содержания при действии мороза и антигололедных реагентов. Поэтому естественно морозостойкость бетона является одним из основных показателей качества дорожного бетона.
Задача создания бетонов с гарантированной морозостойкостью заключается не только в повышении марки по морозостойкости, но и в создании структур бетона с прогнозируемыми (не скачкообразными) изменениями свойств в процессе эксплуатации. Причем назначение требований к составу бетона, выбор материалов, обеспечение определенных параметров технологии являются первостепенными условиями создания структур таких долговечных бетонов.
При этом, по мнению специалистов, следует изменить подход к определению и оценке морозостойкости. Современные нормативные документы рассматривают испытания на морозостойкость как браковочные. Испытания на морозостойкость, проводимые по принципу «выдержал — не выдержал» не позволяют дать количественную оценку этому показателю. Чтобы подтвердить гарантированное качество, испытания на морозостойкость нельзя завершать при достижении проектных марок. Марка бетона на морозостойкость должна подтверждаться испытаниями при допускаемом снижении нормативных свойств на базе, следующей в параметрическом ряду марки по морозостойкости.
Новые возможности соответствуют потребностям
В гражданском и промышленном строительстве как в мире, так и в России, произошло внедрение новых технологий цементобетона. Появились бетоны, обладающие прочностью при сжатии 100 МПа и более, развиваются технологии самоуплотняющихся и самовыравнивающихся бетонных смесей, разработаны новые поколения бетонов с высокими эксплуатационными показателями: гарантированной морозостойкостью и коррозионной стойкостью. Получены бетоны с соотношением вода-цемент менее 0,3 с прочностью на растяжение при изгибе более 8,0 МПа, с высокой морозостойкостью, трещиностойкостью.
Параметрический ряд таких бетонов уже введен в нормативные документы, что открывает дорогу их широкому применению. Использование бетонов высокой прочности обеспечивает повышение износостойкости, уменьшения колееобразования и, соответственно, повышение межремонтных сроков.
В решении задач повышения срока службы дорожных одежд могут найти отражение новые типы цементобетона, например, цементобетон с пониженным модулем упругости в основаниях автомобильных дорог. Такие бетоны могут быть получены при использовании специальных демпфирующих и полимерных добавок.
Внедрение новых технологий строительства и добавок для бетонов открывает новые перспективы для развития грунтобетонов. Такие материалы могут с успехом применяться как в основаниях, так и в покрытиях.
В строительстве цементобетонных покрытий и оснований могут быть с успехом использованы мелкие и очень мелкие пески в смеси с отсевами дробления. Введение отсевов дробления в мелкий заполнитель значительно повышают прочность и износостойкость бетона; при этом, бетоны с отсевами дробления могут иметь экономическое и экологическое преимущество за счет предоставления экономических преференций предприятиям, потребляющих отходы промышленности.
Использование мелкозернистых (песчаных) и особомалощебеночных бетонов особенно актуально для многих регионов России с дефицитом квалифицированного и крупного заполнителя.
Перспективным видом цементобетона, применяемым в слоях дорожной одежды, является дренирующий (крупнопористый) бетон. Применение комплекса современных химических и минеральных добавок и тщательный выбор материалов позволяет получить такие бетоны с прочностью более 30,0 МПа.
Эффективному развитию цементобетонных покрытий должна способствовать и технология скоростного ремонта и усиления цементобетона. Новым направлением строительства цементобетонных покрытий, нацеленным на повышение потребительских свойств дороги является устройство защитных слоев, в т.ч. антигололедных, обеспечивающих повышенную износостойкость, пониженный уровень шума при проезде автомобилей.
Нужны актуальные ГОСТы и нормативы
Для расширения масштабов применения перспективных конструкций цементобетонных (жестких) дорожных покрытий необходимо разработать новые методы расчета и конструирования дорожных одежд, в том числе на слабых основаниях, систему проектирования, ориентированную на эксплуатационные условия работы дорожной одежды.
Необходимо также актуализировать современную нормативную базу строительства цементобетонных покрытий с учетом новых в т.ч. гармонизированных с зарубежными стандартами, нормативных документов.
Специалисты НИИЖБа им. А.А.Гвоздева считают необходимым разработку и внедрение (совместно с предприятиями цементной промышленности) единого нормативного документа, регламентирующего качество цемента для дорожных и аэродромных покрытий взамен существующих сегодня четырех стандартов: ГОСТ 10178, ГОСТ 33174, ГОСТ 31108 и ГОСТ Р 55224).
В свете новой редакции Закона о техническом регулировании следует актуализировать нормативную базу, направленную на регламентацию технологии и обеспечение качества при строительстве цементобетонных покрытий (взамен ВСН 139-80).
Для повышения конкурентоспособности цементобетонных покрытий автомобильных дорог в России необходимо изменить подход к оценке к назначению качественных показателей дорожного бетона.
Этот материал опубликован в майском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.
Анализ целесообразности строительства асфальтобетонных и цементобетонных автомобильных дорожных покрытий
В России, как и во всем мире, развитие дорожной сети давно приобрело важное стратегическое значение. Решение «дорожных» проблем несет в себе не только расширение самой сети магистралей посредством автодорожного строительства, но и поиск наиболее эффективных конструкций и материалов для создания дорожного полотна. Современные технологии и способы строительства автомобильных дорог в России основаны на двух альтернативных видах дорожного покрытия — асфальтобетонного и цементобетонного [1,48;2,34;3,111;4,37;5,73].
К сожалению, по качеству автомобильных дорожных покрытий и по состоянию дорожной сети в целом Россия занимает далеко не лидирующие места в общем рейтинге стран мира. А исходя из того, что состояние транспортных, в том числе и дорожных сетей государства напрямую отражает экономическое состояние страны, несложно понять, что этой проблеме важно уделяться должное внимание со стороны правительства.
Основная часть
Рис. 1. Схематичный разрез асфальтобетонного покрытия:
5 — мелкозернистый асфальтобетон;
7 — крупнозернистый асфальтобетон;
3 — слой щебня, гравия или грунта;
4 — морозозащитный слой из песка
Как уже было сказано ранее, на данный момент в Российской федерации технологии строительства покрытий автомобильных дорог основаны на использовании двух материалов: асфальтобетона и цементобетона [6,87;7,24;8,141;9,43;10,70].
Асфальтобетон — искусственный строительный материал, полученный в результате уплотнения рационально подобранной и специально приготовленной смеси, перемешанной в нагретом состоянии и состоящей из:
‒ Минеральных материалов: щебня (либо гравия), песка (природного или дробленного)
‒ Органического вяжущего материала- битума
На рисунке 1 представлен схематичный разрез асфальтобетонного покрытия на щебеночном основании.
Цементобетон — это рационально подобранный материал, полученный в результате перемешивания, укладки, уплотнения и последующего твердения смеси из щебня, песка, неорганического вяжущего (цемента), воды и добавок.
На рисунке 2 представлен схематичный разрез цементобетонного покрытия.
Рис. 2. Схематичный разрез цементобетонного покрытия
1 — цементный бетон;
2 — выравнивающий слой из песка, обработанного битумом;
3 — слой щебня, гравия или грунта, обработанного вяжущим материалом;
4 — морозозащитный слой из песка
Широкое распространение асфальтобетонного покрытия обусловлено выбранными методиками строительства дорог 60-ых года прошлого столетия. Причина этому проста: производство битума, который используется для изготовления асфальта, обходилось в то время очень дешево. С тех пор битум возрос в цене, поэтому в настоящее время выбор материала покрытия становится не таким уж очевидным и ясным. С асфальтобетоном теперь способен конкурировать как цементобетон, так и ряд других материалов [11,103;12,34;13,1682;14,210;15,110].
На западе число цементобетонных дорог составляет порядка 15–20 %, в то время как в России эту технологию применяют только для взлетно-посадочных полос аэродромов, хотя срок эксплуатации данного материала — 20–30 лет, против 5–7 лет (в России — 2–3 года) асфальтобетона.
По данным немецких исследователей за 2004 год, при сравнении одновременно построенных дорог с разными видами покрытий через 23 года эксплуатации ремонта требовали только 5 % дорог с цементобетонным покрытием, а с асфальтобетонным покрытием — 85–100 %. В США есть участки дорог, которые эксплуатируются без ремонта 72 года, в г. Крайнем (полигон Семипалатинска) — 60 лет. Кроме того, специалистами США разработаны нормы проектирования и технология строительства бетонных дорог на 120 лет без ремонта.
Цементобетонное покрытие устойчиво к деформации (образованию колейности и волнообразности) благодаря своей более высокой прочности. Это, в свою очередь, способствуют более низкому (на 15–20 % меньше) расходу топлива транспортными средствами. Этот фактор положителен и с точки зрения защиты окружающей среды от загрязняющих ее отходов автомобилей. Помимо экономии денежных средств, большое значение имеет экономия природных ресурсов, так как асфальт (битум) производится из переработанной нефти, запасы которой быстро иссякают. Бетон же изготавливается из более доступного человеку материала — известняка.
Движение по цементобетонному покрытию во время дождя или снегопада безопаснее, чем по асфальтобетонному. В дождливую погоду неровности и выбоины в асфальте наполняются водой, что создает дополнительную опасность аквапланирования. Зимой вода в выбоинах превращается в лед, что снижает коэффициент сцепления между резиновой покрышкой и дорогой. В то же время на гладком цементобетонном покрытии вода практически не скапливается.
В таблице 1 приведены коэффициенты трения скольжения между резиной, асфальтом и бетоном в сухом и влажном состояниях.
Коэффициенты трения скольжения
Изучив табличные значения коэффициентов трения скольжения материалов, можно оценить управляемость автомобиля в разных погодных условиях. Если движение на автомобиле происходит в отсутствие дождя или снега, то покрышка имеет примерно равный коэффициент трения между асфальтом и бетоном. Но в случае изменения погодных условий коэффициент претерпевает значительное изменение, цементобетонное покрытие способно обеспечить более высокое сцепление с покрышкой, что, в свою очередь, снижает вероятность ДТП.
В настоящее время в Российской Федерации, по данным Росавтодора, общая протяжённость автомобильных дорог федерального и регионального значения — 505 тыс. км, из них цементобетонные дороги составляют лишь 1,5 % — около 8 тысяч километров.Для сравнения в Германии этот показатель — 31 %, в США — 35 %, Бельгия — 41 % [16,93;17,74].
Современное соотношение стоимости строительства дорог с цементобетонными и асфальтобетонными покрытиями не является стабильным, а постепенно изменяется в пользу цементобетона при увеличении цен на нефтепродукты и снижении уровня инфляции. Стоимость конструкций с покрытиями из цементобетона в настоящее время сопоставима со стоимостью конструкций с асфальтобетонными покрытиями. Так, например, стоимость 1 кв. м покрытия автомобильной дороги I технической категории (МКАД — Кашира) с цементобетонным покрытием составляет 1352,13 руб., а с асфальтобетонным покрытием — 1378,70 руб.
Для перенаправления технологий строительства дорожных покрытий в России есть практически все. Страна еще во времена советской власти создала колоссальное богатство: построены и функционируют сотни заводов по производству бетона и цемента, существуют карьеры песка и щебня практически во всех регионах. Посредством обширного партнерства России с остальными странами мира, можно активно перенимать опыт у других, более развитых в плане дорожного строительства стран.
Выводы
Сравнение характеристик и свойств двух типов дорожного покрытия показывает явную выгоду и целесообразность повсеместного использования цементобетона в дорожном строительстве.
Таким образом, можно прийти к выводу о том, что в России рационально строительство цементобетонных дорожных покрытий со сроком безремонтной эксплуатации намного превышающим срок эксплуатации асфальтобетона. Цементобетонные дорожные покрытия экологически более чистые и безопасные для участников дорожного движения. Кроме того, цементобетон экономичнее асфальтобетона по приведенным затратам на реальную долговечность.
Читайте также: