Аналiз впливу рiзноманiтних чинникiв на трiщиноутворення нежорстких дорожнiх одягiв

Квалiфiкацiйна робота магiстра

на тему: Аналiз впливу рiзноманiтних чинникiв на трiщиноутворення нежорстких дорожнiх одягiв

Змiст

Вступ

1. Огляд негативного впливу трiщиноутворення на транспортно експлуатацiйний стан автомобiльних дорiг

2. Аналiз основних причин та факторiв, впливаючих на утворення трiщин

2.1 Вплив факторiв клiматичного порядку

2.2 Вплив факторiв технологiчного порядку

2.3 Вплив факторiв втомлено-часового порядку

3. Аналiз видiв та частостi трiщиноутворення в залежностi вiд регiональних умов

4. Оцiнка динамiчного впливу транспортних засобiв на трiщиноутворення

5. Оцiнка зниження несучоi здатностi дорожнiх конструкцiй пiд впливом крiзних поперечних трiщин

6. Прогнозування трiщиноутворення нежорстких дорожнiх одягiв

7. Сучаснi способи ремонту трiщин на дорожнiх покриттях

7.1 Розробка трiщин

7.2 Застосування геосинтетикiв

7.3 Застосування щебенево тАУ мастичного асфальтобетону

7.4 РЖншi методи ремонту трiщин

7.5 Устаткування для ремонту трiщин

8. Економiчна ефективнiсть пропонуiмих ремонтних заходiв

8.1 Визначення кошторисноi вартостi виконання робiт щодо ремонту трiщин

8.2 Розрахунок економiчноi ефективностi розглянутих технологiй ремонту

Загальнi висновки

Перелiк посилань

Вступ

Автомобiльний транспорт представляi собою одну з найважливiших галузей господарства Украiни. В Украiнi, як i в iнших краiнах свiту, автомобiль знаходить широке застосування для господарських i дiлових поiздок, для поiздок до мiсць короткочасного та тривалого вiдпочинку та iн. Вiдбуваiться процес автомобiлiзацii, суть якого заключаiться в швидкому ростi автомобiльного парку та в проникненнi автомобiля в усi сфери економiчноi та соцiальноi дiяльностi людини.

Продуктивна робота автомобiльного транспорту, ефективне використання особистих автомобiлiв вимагають наявностi розвинутоi мережi облаштованих автомобiльних дорiг.

Ефективнiсть роботи автомобiльного транспорту багато в чому залежить вiд технiчного рiвня i стану дорiг. При погiршеннi технiчного стану дороги знижуiться продуктивнiсть i безпека дорожнього руху, пiдвищуiться собiвартiсть перевезень.

Сучаснi автомобiльнi дороги повиннi забезпечувати безпеку дорожнього руху, враховуючи при цьому психофiзiологiчнi здiбностi сприйняття водiями дорожнiх умов. Повиннi бути пiдвищенi i вимоги до зручностi руху на дорогах.

Забезпечення ефективних заходiв з пiдвищення безпеки дорожнього руху, зменшення його негативного впливу на навколишнi середовище тАУ все це являiться складним соцiально-економiчним та технiчним завданням. Вирiшуiться воно шляхом будiвництва нових дорiг, реконструкцii iснуючих, пiдвищення транспортно-експлуатацiйного рiвня мережi дорiг, що вже склалася.

Тенденцii розвитку дорожнього господарства Украiни дозволяi зробити висновок про те, що при обмежених фiнансових ресурсах на перше мiсце виступають роботи по збереженню мережi iснуючих дорiг та забезпеченню вимагаiмого транспортно-експлуатацiйного стану. Аналiз лiтературних джерел свiдчить про те, що на дорогах домiнують деформацii i руйнування, повтАЩязанi з недостатньою деформацiйною здатнiстю асфальтобетонних покриттiв при вiдтАЩiмних температурах. В залежностi вiд регiонiв, а вiдповiдно i вiд природно-клiматичних умов, трiщини в асфальтобетонних покриттях являються одним iз основних чинникiв, що призводять до руйнування дорожнiх покриттiв. Наступним аспектом цiii проблеми являiться негативний вплив наскрiзних трiщин на водно-тепловий режим земляного полотна. Деструктивний характер води яка потрапляi через такi трiщини, проявляiться передусiм в перезволоженнi ТСрунту основи, втрати його несучоi здатностi i як наслiдок, в руйнуваннi асфальтобетонного покриття в прилеглiй зонi.

Викладене вище свiдчить про необхiднiсть розробки та реалiзацii при ремонтi i реконструкцii дорiг заходiв, якi дозволили б пiдвищити трiщиностiйкiсть асфальтобетонних покриттiв, продовжити строки iх служби та знизити витрати на iх утримання.

Метою даноi магiстерськоi роботи i аналiз факторiв якi впливають на трiщиноутворення та оцiнка його негативного впливу на дорожнi одяги нежорсткого типу, обТСрунтування методiв ремонту даного виду руйнування.

1. Огляд негативного впливу трiщиноутворення на транспортно-експлуатацiйний стан автомобiльних дорiг

Найбiльш поширеними на територii Украiни i покриття, якi влаштовують з використанням асфальтобетону. Поряд з високими технологiчними та експлуатацiйними показниками таке покриття володii суттiвими недолiками тАУ високою чутливiстю до температурно-зволожувальноi дii, безперервним змiнам мiцностi та деформативних характеристик в часi у звтАЩязку з природним старiнням втАЩяжучого, що суттiво ускладнюi прогнозування iх довговiчностi.

Багаточисельнi дослiди показують, що умови роботи дорожнiх одягiв з такими покриттями в значнiй мiрi визначаються фiзико-хiмiчними, механiчними та погодно-клiматичними факторами, в результатi спiльноi дii яких вiдбуваiться змiна якiсних характеристик покриття в процесi експлуатацii. При вивченнi особливостей роботи дорожнiх покриттiв з асфальтобетонних сумiшей неможливо розглядати iзольовано вплив на них тiльки однiii окремоi групи факторiв, вони повиннi розглядатися комплексно, так як в комплексi результат з впливу буде рiзко вiдрiзнятися вiд впливу кожного з факторiв окремо. Асфальтобетон в конструкцii дорожнього одягу абсолютно завжди знаходиться в напруженому станi, дана обставина звтАЩязана з тим, що виникаючi в ньому напруження нiколи повнiстю не релаксують. При постiйнiй наявностi в асфальтобетонi залишковоi напруги, покриття пiд впливом даноi напруги буде руйнуватися. Руйнування у виглядi трiщин вiдбудеться, коли сумарна, яка накопилася в покриттi, деформацiя асфальтобетону прирiвняiться до граничного значення з тривалостi для даного матерiалу.

Трiщини найбiльш небезпечний вид руйнування дорожнього покриття з точки зору порушення його суцiльностi.

Вiдомо, що самi по собi трiщини не мають значного впливу на безпеку i комфортабельнiсть руху по дорогам. Серйозну небезпеку для транспорту i великi додатковi затрати, повтАЩязанi з утриманням дорiг, викликають наслiдки цих трiщин. За даними рiзних джерел першопричиною виникнення вiд 70% до 90% вибоiн i наявнi в дорожнiх покриттях трiщини.

Особливо активно процес виникнення вибоiн розвиваiться у весняний перiод, чому сприяi чергування додатних i вiдтАЩiмних температур повiтря та покриття, наявнiсть води в порах покриття. Проникаючи в раковини та мiкро трiщини покриття, вода здiйснюi розклинюючи дiю, яке значно збiльшуiться при ii замерзаннi. ЗвтАЩязки мiж частками матерiалу послаблюються i пiд впливом колiс автомобiля утворюiться вибоiна , яка може швидко збiльшитися.

Наiжджаючи на вибоiну, колесо отримуi поштовх, що призводить по повторного динамiчного удару на деякiй вiдстанi за вибоiною. При багаторазовому повтореннi цього навантаження утворюiться наступна раковина або трiщина, якi потiм зливаються в одну велику вибоiну.

РЖншим аспектом проблеми трiщино утворення i негативний вплив крiзних трiщин на водно-тепловий режим земляного полотна. Деструктивний характер води, яка поступаi крiзь такi трiщини проявляiться, перш за все, в перезволоженнi ТСрунту основи, витрати його несучоi здатностi та, як наслiдок, у руйнуваннi асфальтобетонних покриттiв у прилягаючих зонах.

Трiщини на покриттях бувають рiзних розмiрiв i форми. На асфальтобетонних та iнших покриттях, побудованих з використанням органiчного втАЩяжучого, трiщини можуть бути одиночнi поперечнi, повздовжнi, косi та у виглядi сiтки.

Утворення трiщин i головною причиною передчасного руйнування дорожнього одягу: iснуi закономiрнiсть зниження мiцностi дорожнього одягу нежорсткого типу в залежностi вiд наявностi трiщин. Також при обстеженнi дорожнiх конструкцiй було встановлено, що найбiльша неоднорiднiсть вологостi та щiльностi, а також i мiцнiсть спостерiгаiться у верхнiй частинi земляного полотна в мiсцях де i або вiдремонтованi трiщини. В цих мiсцях середня вологiсть ТСрунту полотна на 15-30% вища, нiж в мiсцях де немаi порушення поверхнi покриття, що веде до значного зниження щiльностi i мiцностi ТСрунту i ослаблення в цих мiсцях дорожнiх конструкцiй в цiлому( в мiсцях наявностi трiщин на перезволожених дiлянках пiд динамiчною дiiю важкого автомобiльного транспорту можуть виникати просадки).

Негативний вплив трiщин у шарi асфальтового одягу полягаi в тому, що вода проникаi в шар асфальтового одягу, а при трiщинах, що йдуть крiзь весь дорожнiй одяг, i в основу. Проникнення води спричиняi поява наступних ефектiв:

тАУ пiдвищення вмiсту води в неукрiплених шарах знижуi несучу здатнiсть неукрiпленого несучого шару й будiвельноi основи.

тАУ замерзаючи, вода в дорожнiй конструкцii може привести як до вiдшаровування асфальтобетонного покриття й мiсцевого руйнування структури асфальту в шарах покриття, так i до пучення у нижнiх шарах, викликаних морозом.

Збиток, заподiюваний у результатi цього, зв'язаний, як правило, з ремонтом шару асфальтобетонного одягу, або навiть iз повним вiдновленням дорожньоi конструкцii. Крiм того, через проникнення кисню крiзь трiщини прискорюiться процес старiння бiтуму.

Крiм того, виконання ремонтних робiт на асфальтобетонних покриттях супроводжуiться частковим або повним перекриттям руху у даному напрямку. Це призводить до затримки транспортних засобiв, що в свою чергу веде до подорожчання вартостi перевезення вантажiв та пасажирiв. Частi ремонти ведуть до значних капiтальних вкладень в експлуатацiю автомобiльних дорiг.

Застосування сучасних технологiй при ремонтах асфальтобетонних покриттiв дозволяi вiдсунути строки дорогоi реконструкцii, одержати економiю за рахунок зниження витрат на наступне утримання.

Шляховики знають, що для ремонту трiщин звичайно застосовуiться медичний термiн ВлсанацiяВ» тАУ комплекс лiкувально-профiлактичних заходiв, спрямованих на попередження й лiквiдацiю захворювань зубiв. Трiщини на покриттi подiбнi до хворих зубiв, що роблять шкiдливий вплив на весь органiзм людини. РЖ чим ранiш й надiйнiше iх почати ВллiкуватиВ», тим здоровiше буде ВлорганiзмВ» автомобiльноi дороги.

Тому рiшення проблеми трiщиностiйкостi асфальтобетонiв слiд розглядати в якостi однiii з головних для пiдвищення довговiчностi покриття.

2. Аналiз основних причин та факторiв, впливаючих на утворенння трiщин

транспорт трiщина дорога покриття

Пiд надiйнiстю дорожнього одягу розумiють ймовiрнiсть безвiдмовноi роботи конструкцii на протязi всього перiоду експлуатацii до ремонту. Кiлькiсно рiвень надiйностi представляi вiдношення протяжностi мiцних (непошкоджених) дiлянок до загальноi протяжностi одягу з вiдповiдним значенням коефiцiiнту мiцностi.

З характерних для асфальтобетонного покриття пошкоджень найбiльш небезпечнi поперечнi трiщини. В усiх випадках утворення трiщин на дорожнiх асфальтобетонних покриттях вiдбуваiться внаслiдок скорочення (при охолодженнi) iх розмiрiв, або при прогинi покриття, викликаному в основному деформацiiю основи i земляного полотна. Трiщини виникають втому випадку, якщо гранично можливе для даного покриття розтягнення i подовження при даних температурах i навантаженнi являiться недостатнiм для запобiгання виникаючим критичним напруженням в покриттi, перевищуючих його опiр розриву.

З iх виникненням найбiльш iнтенсивне руйнування асфальтобетону виникаi в зонi переходу колiс автомобiля з одного краю трiщини на другий тАУ виникнення вибоiн.

Вибоiни тАУ мiсцевi руйнування покриття глибиною вiд 20 до 100 мм i бiльше з рiзко викресленими краями. Вони виникають перш за все iз-за недостатнього звтАЩязку мiж мiнеральними та органiчними матерiалами, недоущiльнення покриття, забруднення, використання недоброякiсних матерiалiв (перепалення асфальтобетонноi сумiшi, попадання необробленого щебеню або пiску в сумiш i т.д.).

Трiщини поперечнi крiзнiна всю ширину покриття (температурнi) виникають восени та на початку зими внаслiдок рiзких перепадiв температури повiтря i недостатнього опору температурним напруженням. Вони розмiщуються по проiзнiй частинi на певнiй вiдстанi одна вiд одноi (5-10 м).

Повздовжнi трiщини, розташованi через 20-40 см одна вiд одноi на смугах накату, в сполученнi з поперечними трiщинами через 1-4 м на всю ширину проiзноi частини бувають на покриттях, якi мiстять органiчне втАЩяжуче, побудованих на немiцних основах з ТСрунтiв або камтАЩяних матерiалiв, укрiплених мiнеральним втАЩяжучим (цемент, вапно, золи зносу).

Повздовжнi трiщини на асфальтобетонних покриттях часто зтАЩявляються на стику двох смуг укладки покриття при поганому спряженнi. Повздовжнi трiщини на смугах накату виникають пiд iнтенсивним рухом автомобiлiв через недостатню мiцнiсть окремих шарiв одягу та ТСрунтовоi основи (недоущiльнення, перезволоження), перевищення навантажень та iнтенсивностi руху в порiвняннi з розрахунковими. Трiщини повздовжньо-косi виникають внаслiдок недостатньоi мiцностi дорожнього одягу, недоущiльнення ТСрунтiв полотна i iх наступноi осадки, особливо на високих насипах, а також над трубами.

Сiтка трiщин з мiлкими комiрками на смугах накату з розмiром сторiн 10-20 см буваi на покриттi, як правило, при недостатнiй мiцностi основи на дiлянках вiдтавання перезволоженого ТСрунту в весняний перiод i перiод пучино утворення. Головна причина бiльшостi трiщин тАУ втомленiсть дорожнiх одягiв, iх недостатня мiцнiсть.

Волосянi трiщини(схожi на павутину) шириною 1-2мм на шарi зносу починають виникати в повздовжньому напрямку i концентруються у колii. Вид мозаiки вони приймають з самого початку трiщиноутворення. Такий тип трiщин нагадуi руйнування вiд втомленостi. Цей дефект важко побачити, але вiн добре видимий на вологому покриттi. Якщо покриття мiстить розжижене втАЩяжуче, то в теплий час трiщини закриваються. Виникають в наслiдок наступних причин: занадто мало втАЩяжучого; недостатня адгезiя асфальтобетонного покриття; втомленiсть дорожнього одягу в результатi повторюючихся навантажень при iнтенсивностi руху [4]. Всi види трiщин згруповано, описано причини iх виникнення на листi 1.

Досвiд експлуатацii автомобiльних дорiг з асфальтобетонним покриттям показуi, що першi трiщини в них виникають на протязi першого року експлуатацii, як правило спочатку виникають внутрiшнi трiщини. Процес виникнення внутрiшнiх трiщин i пошкоджень i результатом взаiмного накладення двох незалежних, але звтАЩязаних один з одним ефектiв. Першi з них тАУ це розповсюдження внутрiшнiх напружень та iх концентрацiй, обумовлене зовнiшнiми факторами, другий тАУ розповсюдження локальноi мiцностi матерiалу, внутрiшнiх пошкоджень i структурних дефектiв. У випадку асфальтобетонноi сумiшi можна думати, що значнi структурнi змiни пiд впливом зовнiшнiх факторiв можуть привести до виникнення дефектiв структури, якi сприяють процесу руйнування. В моделi крихкого руйнування асфальтобетонноi сумiшi слiд також враховувати випадок, коли пiд впливом зовнiшнього навантаження може настати консолiдацiя, тобто змикання мiкро трiщин i навiть трiщин.

Цi первиннi трiщини практично визначають увесь подальший процес трiщиноутворння в часi та iх фiксування представляi велику наукову цiннiсть для прогнозування довговiчностi асфальтобетонних покриттiв.

Для класифiкацii тяжкостi i обтАЩiму пошкоджень в якостi масштабу застосовуiться частота трiщин (табл. 2.1).

Стан покриття	Довжина трiщини м/10м²	Ширина трiщини мм	Глибина трiщини см
Немаi трiщин	-	-	-
Початок виникнення трiщин	3	2	1
Сильне виникнення трiщин	близько 10	3-10	1-5
Дуже сильне виникнення трiщин	15	10	5

Таблиця 2.1 - Класифiкацiя тяжкостi та обтАЩiму трiщин

2.1 Вплив факторiв клiматичного порядку

Крiзнi трiщини i одним з основних видiв руйнувань асфальтобетонних покриттiв в усiх дорожньо-клiматичних зонах i являються початком для розвитку iнших видiв руйнувань.

Руйнування асфальтобетону залежить вiд швидкостi навантаження i температури та може носити як крихкий, так i втАЩязкий характер. Виникнення трiщин на асфальтобетонних покриття вiдбуваiться в основному в холодну пору року тАУ взимку або ранньою весною, а також в перiод вiдтавання. При бiльш низьких температурах спочатку виникають правильнi поперечнi так званi температурнi трiщини. РЗх появi сприяi швидке пониження температури(таке, наприклад, коли менше нiж за добу вона знижуiться вiд 0 до -15, -20⁰). На асфальтобетонних покриттях на бетоннiй основi такi трiщини зтАЩявляються над температурними швами при температурах нижче -10⁰. вiдстань мiж тАЮтемпературнимитАЭ трiщинами рiзна тАУ вiд 8-10м до 40-50м. Ця вiдстань визначаiться властивостями покриття i видом основи. На покриттях по бетоннiй основi вона визначаiться звично вiдстанню мiж температурними швами в основi, якi влаштовують через 15-20м. Температурнi трiщини можуть бути i повздовжнiми, якщо ширина дороги перевищуi 10-12м. При двоскатному профiлi вони розмiщуються по вiсi дороги, а при бетоннiй основi над повздовжнiм температурним швом. Температурнi трiщини вiдрiзняються вiд iнших пiдвищеною шириною, яка сягаi 1,5см i бiльше. Ширина трiщин збiльшуiться з часом. Температурнi трiщини виникають внаслiдок скорочення розмiрiв покриття при його охолодженнi при одночасному збiльшеннi по мiрi охолодження хрупкостi асфальтового покриття. Скорочення асфальтобетону при зниженнi температури значне, що пояснюiться його значним коефiцiiнтом температурного розширення(0,00004-0,00005). Про величину розширення можна судити з того, що дiлянка дороги довжиною 20м при охолодженнi вiд +5⁰ до -20⁰ скорочуiться приблизно на 2,5см. При охолодженнi в iнтервалi додатних температур таке скорочення не призводить до розтрiскування, оскiльки асфальтобетон в силу пластичностi та еластичностi здатний розтягуватись пiд дiiю напружень. Внаслiдок цього виникаючи в покриттi напруження поступово гасяться, не доходячи до критичних розмiрiв. При максимальному зниженнi температури асфальтобетон в значнiй мiрi втрачаi пластичнiсть i стаi крихким. В якийсь момент покриття практично повнiстю втрачаi властивiсть розтягуватись i при наступному охолодженнi i скороченнi розмiрiв напруження в ньому в результатi цього пiдвищуються настiльки, що перевищують мiцнiсть його розтягу i призводять до виникнення трiщин в покриттi.

Виникнення температурних трiщин визначаiться в основному властивостями самого покриття тАУ його теплостiйкiстю та трiщиностiйкiстю i при пiдвищеннi останньоi може запобiгатись. Важче домогтися цього на покриттi по бетоннiй основi, на яких розтягу, при тому значному, наражаiться невелика по довжинi смуга покриття, яка розмiщуiться безпосередньо над температурним швом основи, значно розширюючомуся при охолодженнi. Слiд вiдмiтити, що частка впливу тимчасового навантаження i температурних перепадiв на утворення трiщин ще не достатньо дослiдженi i очевидно iх спiввiдношення в значнiй мiрi залежить вiд клiматичних умов експлуатацii.

Розглянемо напружений стан асфальтобетонного покриття безпосередньо пiсля його влаштування. Вважаючи покриття безкiнечно довгим, роздiлимо його по товщинi на систему шарiв δ_i (i = 1,2,тАжк), в межах кожного з яких температура Т_i приймаiться постiйною (дана схема приведена в графiчнiй частинi роботи на листi 3). Пiд впливом циклiчних змiн температури по товщинi асфальтобетонного покриття в контактних площинах мiж i-тим i (i +1)-им шарами виникають дотичнi тАУ τ_i(х) та нормальнi напруження тАУ r_i, величина i напрямок яких змiнюються в залежностi вiд нагрiвання чи охолодження покриття. При рiзкому зниженнi температури Т_в на поверхнi асфальтобетону процесу вiльного стиску верхнього шару перешкоджають шари з бiльш високою температурою. В звтАЩязку з цим ймовiрнiсть та координати зтАЩявлення перших трiщин в поверхневому шарi i подальший iх розвиток по товщинi асфальтобетонного покриття до пiдстилаючого шару залежать вiд градiiнта змiни Т i розподiлення мiцностi на розтяг матерiалу по довжинi верхнього шару.

В звтАЩязку з випадковiстю цих процесiв координати виникнення первинних трiщин також i випадковими величинами. Процес виникнення вторинних трiщин бiльш близький до детермiнованого i в ньому суттiву роль вiдiграi зона контакту покриття з основою.

Рис. 2.1 Схема температурноi дii на асфальтобетоне покриття

Отже, трiщини на покриттях виникають в результатi швидкого росту температурних напружень при рiзких похолоданнях в зимовий перiод, а також вiд прогинiв в мiсцях нерiвностей, виникаючих головним чином в перiод промерзання або вiдтавання земляного полотна. Якщо крихкiсть асфальтобетону через мiрна, то цi дефекти в сполученнi з транспортними навантаженнями часто приводять до значних руйнувань покриття.

2.2 Вплив факторiв технологiчного порядку

Часто виникнення трiщин звтАЩязано з нестiйкiстю i недостатньою мiцнiстю основи, в яких пiд дiiю навантаження або пiд впливом погодних умов виникають небезпечнi за розмiрами деформацii. Такi деформацii спостерiгаються ранньою весною пiсля вiдтавання ТСрунтовоi основи дороги. Деформацii верхнiх шарiв покриття, викликанi нестiйкiстю самоi основи, а не пiдстилаючих ТСрунтiв, зустрiчаються значно рiдше оскiльки основа i пiдстилаючи шари улаштовуються iз матерiалiв якi не втрачають помiтним чином мiцностi i стiйкостi при зволоженнi. Такi деформацii пластичного характеру виникають iнколи при гравiйних основах з надлишком пилувато-глинистих фракцiй i при застосуваннi в основi неякiсних матерiалiв, наприклад, дрiбного глинистого пiску в пiдстилаю чому шарi. Хоча недостатнi стiйкiсть та мiцнiсть основи i впливаi на розтрiскування асфальтобетонного покриття, при достатньо мiцних основах розтрiскування визначаiться властивостями самого покриття тАУ рiзним ступенем його трiщиностiйкостi.

Трiщиностiйкiсть асфальтобетону в зимово-весняний перiод може бути забезпечена достатньою для конкретних умов деформативнiстю при розтязi та згинi, що залежить в основному вiд реологiчних властивостей цього матерiалу.

Трiщини i признаком недостатньоi мiцностi на зрiз та розтяг. Причини цього можуть лежати в межах конструктивних недолiкiв або недолiкiв будiвельних матерiалiв. Так наприклад, глибокi трiщини в дорожньому покриттi виникають при низьких температурах в тому випадку, коли мiцнiсть асфальту на розтяг нижче, нiж розтягуюче напруження, виникаюче в результатi просадки пiд впливом холоду. Але не завжди утворення трiщин можливо обтАЩяснити тiльки недостатньою поведiнкою при низьких температурах. В багатьох випадках утворення трiщин викликано певними переважними причинами:

Сiтковi трiщини:

тАУ конструктивнi недолiки, тобто недостатнi розмiри або недостатня несуча здатнiсть основи;

тАУ дуже тверде втАЩяжуче;

тАУ вiдсутнiсть контакту мiж шарами.

Повздовжнi трiщини:

тАУ недостатнi розмiри або невiрне виконання будiвельних робiт;

тАУ передчаснi утомленi явища в асфальтi.

Повздовжнi трiщини в серединi дорожнього полотна:

тАУ неякiсне виконання стиковочних швiв;

тАУ утворення лiнз з льоду в несучiй конструкцii.

Поперечнi трiщини:

тАУ використання неузгоджених з районом експлуатацii будiвельних матерiалiв, наприклад, дуже твердого втАЩяжучого;

тАУ глибокi трiщини пiсля укочування;

тАУ вiдбивання трiщини з земляного укрiплення, лежачого пiд дорожнiм покриттям.

Часто спостерiгаiться, що у випадку виникнення трiщин в результатi несприятливоi поведiнки при низьких температурах, поверхня дорожнього покриття в тих мiсцях, де i недостача втАЩяжучого i надлишок щебеню, швидко становиться пористою, виникаi вiдшарування i винiс матерiалу. Якщо в мiсцях дорожнього покриття з трiщинами виконують вiдбiр проб або бурiння кернiв, то часто виявляiться, що цi трiщини не пронизують всю товщу дорожнього полотна, а закiнчуються у верхнiй третi бiтумного покриття. При вiдсутностi контакту мiж шарами трiщина закiнчуiться навiть в мiсцi роздiлу шарiв. В таких випадках, частiше за все неможливо зтАЩясувати чи утворився розподiл шарiв пiд впливом води в результатi проникнення ii крiзь трiщини або ж при укладаннi дорожнього полотна не було забезпечене надiйне зчеплення мiж шарами i в результатi цього проходило прискорене утворення трiщин.

Дорожнi покриття з прихованими дефектами в результатi накладання цiлого ряду несприятливих факторiв характеризуються передчасним i прискореним виникненням трiщин, однак при одночасному виникненнi сприятливих факторiв такi покриття можуть залишатися або повнiстю полагодженими, або характеризуватися повiльним трiщино утворенням i виникненням пошкоджень. Знання таких факторiв особливо важливо тодi, коли в гарантiйний перiод спостерiгаiться початок трiщино утворення i тому необхiдно вирiшити, чи не маi тут скритого дефекту та чи потрiбно розраховувати на виникнення iнших явних недолiкiв.

Трiщини виникають в дорожньому полотнi при низьких температурах особливо тодi, коли втАЩяжуче занадто тверде.

Можна назвати наступнi можливi причини передчасного затвердiння бiтумiв, що не дозволяi повнiстю виключити можливiсть передчасного виникнення трiщин з цих причин:

- використання бiтуму, який не вiдповiдаi якостi, вказанiй у контрактi;

- несприятлива поведiнка при старiннi;

- неправильна пiдготовка i транспортування (перегрiв, силосування та транспортування при доступi кисню i т. д.).

РЖснуi однозначний взаiмозвтАЩязок мiж трiщино утворенням i обтАЩiмом пустот в асфальтобетонi верхнього шару. Чим бiльший обтАЩiм пустот у верхньому шарi, тим твердiший дослiджуiмий в цьому мiсцi бiтум i тим сильнiше виражено трiщино утворення.

Отже, трiщини виникають при використаннi занадто твердого бiтуму або такого бiтуму, який затвердiв при перемiшуваннi з занадто гарячими мiнеральними речовинами. Асфальт на основi таких втАЩяжучих володii занадто великою крихкiстю i в результатi цього вiн не в змозi компенсувати усадку верхнього шару дорожнього покриття, яка виникаi при низьких температурах.

2.3 Вплив факторiв втомлено-часового характеру

На надiйнiсть роботи дорожнiх покриттiв значно впливають втомленоснi явища. Механiзм втомленого руйнування представляiться наступним чином тАУ при проходi колеса автомобiля максимальнi розтягуючи напруження виникають в основi покриття, хоч вони значно меншi критичних iз-за неоднорiдностi матерiалу. Локальнi напруження часто значно вiдхиляються вiд середнього значення, i в мiсцях де вони перевищують границю пружностi плiвок бiтуму, звтАЩязки рвуться. Повторне прикладення навантажень приводе до накопичення розiрваних звтАЩязкiв. В результатi через визначене число циклiв прикладення навантажень в нижнiй частинi покриття виникають мiлкi трiщини, якi потiм обтАЩiднуються в великi. Трiщини одночасно ростуть в двох напрямках: вверх i паралельно площинi покриття. При подальшому навантаженнi трiщина проходить крiзь покриття i стаi видимою на його поверхнi.

По мiрi старiння асфальту на проiзнiй частинi нещiльнi кромки асфальтобетону вiдокремлюються пiд впливом руху транспорту та погодних умов. Асфальт починаi втрачати свою втАЩязкiсть i твердii. Змiни температури примушують покриття розширюватися та стискатися, що призводить до виникнення трiщин. Подальшi перемiщення, викликанi транспортними навантаженнями, можуть розширити трiщини. Крiм того при старiннi втАЩяжучого, покриття стаi бiльш жорстким. Спочатку утворюються волосянi, потiм бiльш широкi трiщини, в якi проникаi вода, яка замерзаi взимку, i покриття поступово руйнуiться. Для шарiв з коагуляцiйним типом структури найбiльш характернi втомленоснi та температурнi трiщини, деформацii у виглядi зсувiв i напливiв. Фiзико-механiчнi властивостi матерiалiв, оброблених бiтумом, визначаються особливостями звтАЩязкiв, виникаючих мiж окремими зернами, та залежать вiд властивостей бiтуму, товщини його плiвки, а з часом тАУ вiд змiни його хiмiчного складу.

При старiннi матерiалу асфальтобетону пiд дiiю води та кисню повiтря виявляються три стадii. На першiй стадii довгий час наростаi мiцнiсть, водостiйкiсть, зменшуються деформативнi властивостi матерiалу. Це вiдбуваiться за рахунок зменшення кiлькостi масел, збiльшення смол, особливо асфальтенiв, пiдвищення втАЩязкостi та когезii бiтуму в результатi його взаiмодii з мiнеральним матерiалом. На другiй стадii старiння знижуiться водо - i морозостiйкiсть бiтумомiнерального матерiалу без помiтноi змiни його мiцностi. Третя стадiя супроводжуiться рiзким зниженням мiцностi матерiалу, пiдвищенням його водо насичення, набухання та зменшенням водо - i морозостiйкостi. Це призводить до корозii покриття, посиленого викришування мiнеральних часток i утворення вибоiн та руйнувань[4].

Рис. 2.2 Вплив старiння бiтуму на довговiчнiсть покриття

Умовнi позначення:

1 тАУ змiна когезiйноi мiцностi бiтуму;

2 тАУ змiна мiцностi покриття;

К, С тАУ точки рiзкого падiння мiцностi.

3. Аналiз видiв та частостi трiщиноутворення в залежностi вiд регiональних умов

Регiональнi умови розмiщення дiлянок автомобiльноi дороги мають безпосереднiй вплив на умови експлуатацii автомобiльних дорiг. Взагалi на умови експлуатацii великий вплив мають клiматичнi умови: перепади температури повiтря, кiлькiсть опадiв якi в свою чергу впливають на вибiр асфальтобетонноi сумiшi при будiвництвi автомобiльних дорiг, виникнення та наявнiсть трiщин на покриттi i iнших видiв деформацiй та руйнувань.

Не менш важливе значення на умови експлуатацii чинять грунтово-геологiчнi умови i рельiф мiсцевостi: вид ТСрунту земляного полотна, умови зволоження земляного полотна, переломи повздовжнього профiлю автомобiльноi дороги.

Регiональнi умови повтАЩязанi з наявнiстю мiсцевого будiвельного матерiалу який використовуiться при будiвництвi шарiв дорожнього одягу: мартенiвськi та доменнi шлаки, рiзновиди камтАЩяних матерiалiв та пiскiв.

Всi перерахованi фактори в тiй чи iншiй мiрi будуть впливати на тенденцiю утворення трiщин на дорожнiх покриттях.

Для проведення аналiзу використовувались данi обстеження автомобiльноi дороги Киiв тАУ Харкiв - Довжанський, а зокрема ii дiлянок з 396км по 440км в Харкiвськiй областi, з 647км по 697км в Донецькiй областi i з 760км по 810км в Луганськiй областi. Обстеження проводились в 2005 роцi ходовою дорожньою лабораторiiю кафедри Будiвництва та експлуатацii автомобiльних дорiг Харкiвського нацiонального автомобiльно-дорожнього унiверситету.

Клiматичнi особливостi та основнi види руйнувань у виглядi трiщин на вибраних дiлянках дороги приведенi нижче:

Харкiвська область розташована на пiвнiчному сходi Украiни, на вододiлi рiчок систем Дона та Днiпра, у степовiй та лiсостеповiй зонах та вiдноситься до У-РЖРЖ i У-РЖРЖРЖ клiматичних зон. Поверхня тАУ хвиляста рiвнина, розчленована рiчними долинами, ярами й балками.

Клiмат помiрно континентальний. Влiтку переважають вiтри захiдних та пiвнiчно-захiдних напрямкiв, а взимку тАУ схiдних та пiвденно-схiдних, що зумовлюi значне похолодання взимку та рiзке пiдвищення температури в лiтнi мiсяцi; жарке лiто поiднуiться зi значними опадами у виглядi злив. Виразною особливiстю зими i частi вiдлиги, викликанi перемiщенням циклонiчних утворень з Атлантики, Середземного або Чорного морiв. При цьому мають мiсце завiрюхи та ожеледi. Середньорiчна кiлькiсть опадiв вiд 457 мм на сходi до 536 мм на заходi, причому до 50% загальноi кiлькостi опадiв випадаi влiтку.

Перiоди без опадiв, тривалiстю до 20 днiв, можливi 1-2 рази на рiк, до 30 днiв тАУ 1 раз на рiк, до 40 днiв тАУ 1 раз у 2-3 роки.

Зима триваi в середньому близько 4 мiсяцiв й наступаi у другiй декадi листопада.

Середня висота снiгового покрову тАУ 23 см, а один раз в 20 рокiв складаi 50 см. В перiод завiрюх, якi вiдзначаються в середньому на протязi 22 днiв, максимальний обтАЩiм снiгового приносу складаi 200 см³ на погонний метр. Стiйкий снiговий покров, в середньому, зтАЩявляiться 17 грудня й сходить 14 березня. Середня багаторiчна глибина промерзання - 105см. Максимальна глибина промерзання оголеного ТСрунту - 125см. Наприкiнцi березня настаi потеплiння. У окремi роки заморозки спостерiгаються й наприкiнцi квiтня.

Середньомiсячна температура повiтря найбiльш холодного мiсяця (сiчня) -7,3⁰С ,а найбiльш теплого (липня) +28⁰С. Абсолютний мiнiмум -36⁰С, а абсолютний максимум (у липнi) +39⁰С.

Середньомiсячна швидкiсть вiтрiв в зимовий перiод, маючи переважно схiдний та пiвденно - схiдний напрямок - 5^м/_сек ,а в лiтнiй перiод, маючи переважно захiдни

Вместе с этим смотрят:

Автоматизированная система оперативного управления перевозками

Автомобильные эксплуатационные материалы

Бензиновые генераторы. Двигатели внутреннего сгорания

Внедрение АРМ маневрового диспетчера

Выбор схемы автобусных маршрутов в городах