ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ С ЦЕМЕНТОБЕТОННЫМ ОСНОВАНИЕМ С АСФАЛЬТОБЕТОННЫМ ПОКРЫТИЕМ

АННОТАЦИЯ

В статье проанализированы причины появления деформации колеи на дорожных покрытиях с асфальтобетонным покрытием и цементобетонным основанием, в зоне пересечений, а также выделены предложения и рекомендации по решению существующих проблем.

ABSTRACT

The article analyzes the reasons for the appearance of gauge deformation on road surfaces with asphalt concrete pavement and cement concrete base, in the intersection area, and also highlights proposals and recommendations for solving existing problems.

Ключевые слова: городская улично-дорожная сеть, деформация дорожной одежды, колея, смещение дорожной одежды, нагрузка на дорожное покрытие.

Keywords: urban road network, pavement deformation, track, displacement of pavement, load on the pavement.

На сегодняшний день в Республике Узбекистан общая протяженность автомобильных дорог составляет 209 496 км, из них:

• автомобильные дороги общего пользования - 42 869 км;
• Внутренние дороги - 141 882 км;
• Ведомственные дороги составляют 24 745 км.

Дорожного покрытия общего пользования в нашей республике

53% - асфальтобетонные дороги. Одним из наиболее распространенных дефектов таких дорог с твердым покрытием является пластическая деформация на поверхности дорожной покрытии.

В результате движения транспортных средств по автомобильным дорогам на них приходится определенная нагрузка.

Механические свойства асфальтобетона характеризуются ростом кинетической деформации, так как асфальтобетон состоит из мелких частиц.

Деформация вызывается изменением формы или объема тела под действием внешних сил.

Деформация асфальтобетона происходит в основном в тонком слое битума, покрывающем камни и связывающем их между собой. Для повышения сопротивления битума деформации важно повысить его прочность, то есть улучшить его адсорбционные (эластичность) и когезионные (когезионные) свойства.

Асфальтобетонные покрытия, применяемые в дорожном строительстве, имеют вышеперечисленные характеристики по структуре, в случае деформирования растяжением асфальтобетон обладает комплексными свойствами, такими как гибкость, текучесть, смещение, изменение прочности в зависимости от степени напряжения, силы, которые сбрасываются из-за накопления деформации и т.п. Кроме того, условия эксплуатации асфальтобетона требуют учета снижения напряжения (релаксации). Релаксация напряжения состоит из процесса поглощения напряжения, возникающего при деформации. Основным показателем этого процесса является время, в течение которого напряжение уменьшится на определенную величину. Упругие и вязкие свойства асфальтобетона зависят только от эффективного времени релаксации напряжений при приложенной силе. Основными механическими свойствами асфальтобетона являются прочность, текучесть, эластичность и вязкость. Эти свойства связаны со структурой материалов, из которых состоит асфальтобетон. Поэтому деформации, возникающие в асфальтобетонных покрытиях, можно разделить на следующие 5 основных групп);

1. Деформации, вызванные погодными условиями (трещины, малые высоты, гниение, отслаивание, оплавление и износ).
2. Деформации, вызванные механическими воздействиями при транспортировке (растрескивание, оставление следов, раздавливание, трение, питтинг, оседание, окружающие трещины, отслоение кромки покрытия).
3. Деформации, возникающие в результате действия грунтовых и гидрогеологических факторов (вспучивание, растрескивание, изгиб покрытия, продольные трещины, просадки).
4. Деформации (различные деформации), вызванные взаимодействием вышеперечисленных 3-х факторов.
5. Деформации, вызванные производственным браком (все виды деформации).

При движении автомобиля в месте контакта дорожного покрытия с колесом возникают вертикальные, продольные и поперечные динамические силы. Под воздействием многократных нагрузок от транспортных средств и климатических факторов происходит деформация дорожного основания и дорожной одежды. Деформации и повреждения вызывают потерю геометрических размеров и прочности дорожного покрытия. Под дефектами понимают потерю габаритов и прочности деталей конструкции. На практике к дефектам состояния дороги часто относят все виды деформаций и перекосов.

Одним из факторов, вызывающих снижение прочности асфальтобетонного покрытия, является повышение температуры воздуха. Температура воздуха в разных регионах нашей страны различна, соответственно продолжается и период жаркой температуры.

В настоящее время рекомендуемая расчетная температура для оценки прочности дорожного покрытия устанавливается равной +10°С.

В связи с повышением температуры до 40ºС (иногда до 50ºС) в жарких климатических районах Узбекистана поверхность покрытия нагревается до 60-70ºС, величина и вид деформации зависят от величины высокой температуры и продолжительности воздействия в течение года.

Климат столицы Ташкента континентальный, с жаркими, сухими летними днями и холодным зимним климатом город отличается от других городов.

Среднегодовая температура 13,3⁰С. Средняя температура июня 27,5ºС, максимальная температура 42ºС.

Рисунок 1. Среднегодовая температура воздуха г.Ташкент

Величина и вид деформации зависят от количества воздействия высоких температур в течение дня и года. Скорость нагрева и пластичность битума под влиянием температуры проявляются при различной толщине асфальтобетонного покрытия. Под действием горизонтальной силы при движении колеса автомобиля возникает трение в асфальтобетоне и деформация дорожного покрытия.

В летние месяцы внешние факторы создают остаточные деформации в слоях асфальтобетона и битумоминеральных смесей. В асфальтобетонах при высоких температурах ослабевают силы взаимодействия между битумными частицами, уменьшается вязкость, уменьшается модуль упругости, увеличивается величина остаточных деформаций. Этот негативный эффект усиливается в зависимости от состава асфальтобетонной смеси.

Таблица 1.

Показатели

Под воздействием температуры воздуха и солнечного света температура покрытия повышается или температура покрытия снижается, изменяются физико-механические свойства асфальтобетона, битума и битумоминеральной смеси.

Летом на всей территории республики наблюдаются очень высокие температуры. По мере повышения температуры воздуха поверхность дорожного покрытия также будет иметь значительно более высокую температуру. В результате движение большегрузного автотранспорта отрицательно сказывается на прочности дороги. С этой целью было рекомендовано ограничить движение грузовых автомобилей на определенный период времени в жаркие летние температуры.

На территории Республики Узбекистан летний период ограничения определялся следующими расчетами.

В этом значение температуры покрытия в зависимости от температуры воздуха выражается по следующей формуле:

      (1)  

Тут: T – Максимальная рассчётная температура, ⁰C;

T_sr – Средняя температура воздуха, ⁰C;

L_at – Географическая длина, ⁰C;

H- Глубина от поверхности покрытия, mm;

Z – Табличное значение стандартного нормального распределения (98 % для вероятности Z=2,055, 50 % для вероятности (Z=0);

S – Семидневное стандартное отклонение температуры;

Значение стандартного отклонения семидневной температуры рассчитывается по следующей формуле:

Тут: n – количество дорог;

T_sr – Среднее температура воздуха, ⁰ C;

 – (i) , Семидневное стандартное отклонение температуры ⁰ C.

  ;

Исходя из связи между максимальной температурой покрытия и температурой воздуха через выражение, следует, что температура воздуха равна 24⁰С, что соответствует температуре на критическом пределе прочности асфальтобетонного покрытия, определенной в исследованиях Результаты:

В действующих нормативных документах предел прочности на упругий изгиб асфальтобетонного покрытия рассчитывают при температуре покрытия, установленной на уровне 50⁰С.

Учитывая это, рекомендуется ограничивать движение грузовых транспортных средств в следующие периоды, когда температура воздуха в нашей республике выше 24⁰С:

• Май (часы 10⁰⁰-19⁰⁰);
• Июнь (часы 9⁰⁰-20⁰⁰);
• Июль (часы 9⁰⁰-21⁰⁰);
• Август (часы 10⁰⁰-19⁰⁰);

Также для городских дорог и улиц целесообразно использовать покрытия из асфальтобетонной смеси типа А со сплошной зернистостью.

Вязкий нефтяной битум, соответствующий требованиям ГОСТ 222450, применяется для приготовления асфальтобетонных смесей со структурной зернистостью. Асфальтобетонные смеси средней зернистости, соответствующие требованиям ГОСТ 91282013, рекомендованы к применению для устройства верхнего и нижнего слоев или базовых слоев асфальтобетонных смесей на автомобильных дорогах I, II классов и городских улицах.

Список литературы:

1. Васильев А. П. Эксплуатация автомобильных дорог: учеб. для вузов: в 2 т. М.: Академия, 2011. – 315 с. – ISBN 978-5- 7695-7937-0.
2. Смирнов А.В., Малышев А.А., Агалаков Ю.А. “Механика устойчивости и разрушений дорожных конструкций”: Под. ред. проф. А. В. Смирнова. – Омск: СибАДИ. 1997. – 91 с.
3. Karabayev А., Sodikov I., Yunusov A.Fem modelling of the temperature influence on the stress-strain state of the pavement. Communications-Scientific Letters of the University of Žilina,Slovakia,12.12.2022.  https://komunikacie.uniza.sk/corproof.php?tartkey=csl-000000-1910
4. Azizov, K.X., Beketov, A K. (2021). Влияние неровностей дорожного покрытия на режимы движения автомобилей. Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, 1(7), 223.
5. Сайдаметова Ф.Ж., Мухтарова М.Х. “Предотвращение колееобразования на асфальтобетонных дорогах”. Scientific Impulse 1 (2), 14-18.
6. Маликов М.А., Сайдаметова Ф.Ж. Анализ сети городских дорог и улиц (на примере города Ургенч) // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 1(106). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14920 (дата обращения: 28.01.2023).
7. Ongarbaev A.M., Saydametova F.J., Xusomiddinov A.S., “Yo’l qoplamasi ravonligini mobil ilova yordamida o’lchashning mavjud usuli”. Journal of innovations in scientific and educational research volume-1, ISSUE-12 (30-September).
8. Beketov A.K, Saydametova F.J, Ergashova M.Z, Khalimova S.R “Foreign experience in urban streets management system”.Academic research in educational sciences 3 (TSTU Conference 1), 891-896.
9. Saydametova F.J, Beketov A.K, Khalimova Sh.R., Yunusov A.G.”The Development of the Network of Urban Roads and Streets (on the Example of the City of Urgench)” Acta of Turin Polytechnic University in Tashkent 12 (1), 55-61
10. Xoliqov A.I, Azizov Q.X. Traffic Noise Forecasting on Tashkent City Main Streets. Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2022.03 248-260 b. https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/145439
11. Бекетов, А.К. Исследование влияния транспортно-эксплуатационных показателей дорожного покрытия городских улис на безопасност движения (на примере городов Ташкента и Чирчика) [Текст]: дис..... акад. степ. маг. / Бекетов Амир Казакбай ули. – Tashkent, 2021. – 76 s. DOI: 10.13140/RG.2.2.22756.50568..