к.т.н., доцент КазАТК им. М. Тынышпаева Дюсенгалиева Т.М.

магистрант КазАДИ им. Л.Б. Гончарова Жулдас С.

Казахская автомобильно-дорожная академия им. Л.Б. Гончарова, Казахстан

Исследования причины образования дефектов в асфальтобетонных покрытиях

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечить возможность безопасного движения как одиночных автомобилей с расчётными скоростями, так и транспортных потоков с высоким уровнем удобства даже в самые неблагоприятные периоды года. Транспорт на сегодняшний день имеет одно из важнейших значений в развитии экономики любого государства. Наряду с другими регионами РК Алматинская область обладает обширной транспортной сетью, которая выполняет особую роль в развитии республики. Для Алматинской области проблема дорожного строительства является одной из важнейших. Основной его задачей является более полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, ускорение доставки грузов и передвижения на основе существенного повышения мощности и качества работы всей транспортной системы, а также улучшения транспортных связей между экономическими районами республики. Вместе с тем в программе «Нұрлы Жол – путь в будущее» развития автомобильных дорог Казахстана на 2015- 2020 годы прогнозируется, что автомобильные перевозки будут ускоренно возрастать, что определяет необходимость развития сети автомобильных дорог, причем ожидается рост объемов грузовых и пассажирских автомобильных перевозок и возникает потенциальная возможность наращивания транзитных сообщений. А это может привести к дальнейшей потере и так низкого качества дорожных покрытий. Повреждения асфальтобетонных покрытий в процессе эксплуатации значительно уменьшают их срок службы.Отсутствия достаточного количества средств по ремонту и содержанию дорог, откладывают на неопределенный срок, вследствие чего площадь повреждений могут достигать до снижения скорости движения автомобилей на минимум. К основным видам разрушений асфальтобетонных покрытий является трещины, шелушение, выбоины, разрушение кромок. Наиболее характерным видом разрушений являются трещины, выбоины.

Основной причиной образования трещин, выбоин является возникновение растягивающих и изгибающих напряжений в слоях дорожной одежды, возникающих под действием нагрузки от автомобилей и температурных колебаний и особенно при совместном действии этих факторов. Трещины зарождаются там, где нормальные растягивающие напряжения в слое покрытия или дорожной одежды превышают предел прочности на растяжение материала соответствующего слоя. Трещины на покрытиях становятся заметными при ширине 0,2-1 мм и длине не менее 10 см. Более мелкие трещины или микротрещины визуально не различимы. Основная часть трещин, возникающих по полосам наката от действия нагрузки, является результатом усталостного разрушения слоя дорожной одежды.
Механизм усталостного разрушения состоит в следующем. Хотя растягивающие напряжения при проходе одного автомобиля значительно меньше критических, из-за неоднородности материала локальные напряжения могут существенно отклоняться от среднего значения. В местах, где они превышают предел упругости пленок битума, связи рвутся. Повторные приложения нагрузок приводят к накоплению разорванных связей. В результате через определённое число циклов приложения нагрузок в нижней части покрытия по полосам наката возникают продольные волосяные трещины, объединяющиеся затем в большие, образуется сетка трещин. Трещины растут одновременно в двух направлениях: вверх и по длине. При дальнейших нагружениях трещина проходит сквозь покрытие и становится видимой на его поверхности.
Другая часть зарождается на поверхности покрытия или другого слоя и развивается сверху вниз. Это температурные трещины и трещины, возникающие в зоне выпуклого изгиба покрытия под действием колес автомобилей. Большую долю трещин на поверхности покрытия составляют отражённые трещины. Это трещины старого покрытия, на котором уложен новый слой асфальтобетона. Опыт показывает, что трещины старого покрытия в процессе эксплуатации начинают проявляться уже через 1-1,5 года, а по истечении 5-6 лет могут полностью повториться на новом покрытии.

Многочисленные исследования образования трещин показывают, что
существует много причин образования трещин:
- недостаточная прочность дорожной одежды и земляного полотна, большие перепады температур от положительных к отрицательным, недостаточная трещиностойкость асфальтобетонных покрытий, различие теплофизических свойств материалов слоев смежных покрытий, неравномерное уплотнение земляного полотна и слоев дорожной одежды. Превращения трещин в выбоины неизбежен, если не проводить своевременных мер по ремонту трещин.
По теории роста трещин в кончике происходит внезапное потеря устойчивости со стабильном режимом, для которого интенсивности выделения и поглощения энергии сбалансированы в широком интервале скоростей роста трещины. Тенденция к ветвлению трещин при дальнейшем росте внешней нагрузке происходит при больших скоростях роста трещин, в тоже время может быть медленной рост данного устойчивого процесса.

(1)

Решив вышеприведенную систему уравнений, при известных значениях К_Iи θ=0˚, l= 1,2,5,10см получили зависимость напряжений в точках поверхности асфальтобетонного покрытия, приведенных в рисунке 1.

Рисунок 1. Зависимость напряжений в точках поверхности асфальтобетонного покрытия

Таким образом, согласно полученным экспериментальным данным наблюдается следующая тенденция, а именно, при постоянном радиусе зависимость напряжений в точках поверхности асфальтобетонного покрытия с увеличением длины трещины значительно возрастает.

Литература:

1. Александрова Н.П., Александров А.С. Пути совершенствования методик расчета системы «дорожная одежда–земляное полотно» по остаточной деформации. //Труды СибАДИ.–Омск: Изд-во СибАДИ,2001.–Вып.4.–ч.2.–С.3–13.

2. Александров А.С., Александров А.С., Александрова Н.П. Расчет системы «дорожная одежда–земляное полотно» по накапливаемой остаточной деформации. //Труды СибАДИ.–Омск: Изд-во СибАДИ,2001.–Вып.4.–ч.2.– С.13–26

3.Александров А.В. Потапов В.Д. Основы теории упругости и пластичности.–М.: Изд-во Высшая школа, 1990, 399 с.

4. Ю.Н. Работнов. Механика деформируемого твердого тела.- Москва, «Наука», 1979,738 с.