УДК 625.72 (0.75.8)

АНАЛИЗ ПРИЧИН ОБРАЗОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ТРЕЩИН НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ КАЗАХСТАНА С НЕЖЕСТКИМ ТИПОМ ПОКРЫТИЙ

Киялбаев А.К., д.т.н., профессор (Алматы, КазАДИ им. Л.Б. Гончарова)

Сарсенбиев Е.Е., магистрант (Алматы, КазАДИ им. Л.Б. Гончарова)

Аннотация.В работе приведены результаты анализа причин образования температурных трещин на поверхности автомобильных дорог с нежестким типом покрытий, расположенные в дорожно-климатической зоне с резкоконтинентальным климатом. Результаты показывают, что появление температурных трещин по их конфигурации расположения и глубине раскрытияпрактически не отличаются на дорогах с низшими техническими категориями, отдорог высшейтехнической категории. Для заделки трещин в резкоконтинентальной зоне рекомендованыгерметические материалы зарубежного производства.

Ключевые слова: автомобильная дорога, дорожное покрытие, температурные трещины, температуропроводность и теплоемкость материалов дорожной одежды, влагонакопление,

Введение.Важнейшими задачами экономического развития Казахстана являются повышение эффективности ресурсов во всех сферах деятельности и резкое улучшение качества продукций. Высокие требования в связи с этим предъявляются и к дорожному строительству республики.

При проектировании, строительстве и реконструкции земляного полотна и при укреплении грунтами нижних слоев дорожной одежды, неизбежно встречаются инженерные задачи, в которых необходимо знать поле влажности и температуры грунтов. Изучение механики грунта, связанное с его теплофизическими характеристиками, является весьма сложной задачей, и не так широко исследовано в условиях Казахстана. При увеличении влажности грунта, особенно у тонкодисперсных, характерных для дорог Казахстана и Средней Азии, вокруг частиц образуются водные пленки большой толщины, которые и отделяют частицы или микроагрегаты друг от друга. Во влажных тонкодисперсных грунтах структурные связи возникают в основном под действием молекулярно-энергетических сил и их теплофизических характеристик (температуропроводность, теплоемкость, теплопровод-ность грунтовой массы и др.)[1,2].

Образование и развитие трещин дорожной одежды на автомобильных дорогах является одним из важных вопросов,которые требуют решения при эксплуатации автомобильных дорог. В связи с этим автодорожная отрасль Казахстана и местные акиматы республики огромное внимание уделяют проведению работ, связанных с техническим учетом, паспортизации и диагностикой автомобильных дорог республиканского и местного значения. Аналогичные работы с участием авторов в 2010-12 и 2016 годах проведены КаздорНИИ [1] и КазАДИ [2].

Для решения поставленных задач вышеуказанные учреждения провели в основном полевые исследования, измерены основные показатели поперечных трещин дорожной одежды, таких как расстояние между трещинами по длине дороги, а также относительное количество трещин на 1 км дороги с последующей обработкой результатов измерения с использованием методов математической статистики.

Постановка задач. Провести анализ по результатам ранее проведенных полевых замеров для установления причин образования поперечных (температурных) трещин иразработать практические рекомендации для их устранения.

Результаты. Участок №1. Автомобильная дорога «Актобе–Уральск– гр. РФ (на Самару)», км 235-238. Общее количество поперечных трещин составляет 145 м, из них трещины длиной до 2 м – 3 шт. (2,07 %), 2-4 м – 2 шт. (1,38 %), 4-6 м – 2 шт. (1,38 %), 6-8 м – 1 шт. (0,69 %) и по все ширине проезжей части – 137 шт. (94,48 %). Средний интервал между трещинами – 20,6 м. Здесь суммарная длина продольных трещин составляет 183,8 м, а косые трещины отсутствуют (рис.1). В целом, по результатам визуальной оценки [5] состояние дорожных покрытий на данном участке оценивается I/3 баллом (рис. 1).

Число трещин, шт.

Рис. 1. Количество поперечных трещин на участке №1

а/д «Актобе–Уральск–гр РФ», км 235-238:

1 – до 2 м; 2 – 2-4 м; 3 – 4-6 м; 4 – 6-8 м; 5 – по всей ширине проезжей части

Участок №2, км 319-322.Участок оказался с высокой степенью трещинообразования. На этом участке поперечные трещины наблюдаются слишком в большом количестве (548 шт.), хотя продольные и косые трещины практически отсутствуют. При этом, средний интервал между поперечными трещинами составляет 5,7 м. Общее количество поперечных трещин длиной до 2 м составляет 100 шт. (18,25 %), 2-4 м – 113 шт. (20,62 %), 4-6 м – 71 шт. (12,95 %), 6-8 м – 23 шт. (4,20 %) и по все ширине проезжей части – 241 шт. (43,98 %). Здесь продольные и косые трещины практически отсутствуют (рис. 2). Соотношение сквозных трещин и промежуточных равна .

Остальные участки проанализированы аналогично и их сводные данные представлены на рис. 3.

Число трещин, шт.

Рис. 2. Количество поперечных трещин на участке №2

а/д «Актобе–Уральск–гр РФ», км 319-322

Номера участков

Рис. 3. Распределение поперечных трещин по участкам, %:

Для предотвращения образовании трещин на поверхности дорожных покрытий, расположенные в дорожно-климатических зонах с большим перепадом суточной температуры (страны Средней Азии, Казахстан и Юго-Восточная часть России) целесообразноиспользовать нижеперечисленную технологию и материалы зарубежного производства.

1. Разделка трещин.Для разделки трещин используются установки производства компании SealMaster США CrackPro E0300. Для выполнения данного этапа можно использовать и любые другие нарезчики, главное своевременно производить замену режущих элементов, в связи тем, что их повышенный износ не даёт возможность сохранить кромку разделанной трещины без дефектов. Разрушение кромки не даёт возможность герметизировать трещину должным образом, что приводит к бессмысленности выполнения всего цикла работ.

2.Удаление отложений.Для тщательной очистки от пыли и грязи используется компрессор высокой производительности.

3. Просушивание и прогрев.Просушка и прогрев осуществляется тепловым копьём CrackJet компании KM International США. Параметром для прекращения прогрева служит появление на стенках трещины растопленного битума.

4. Заливка.Очищенная, просушенная и разогретая полость трещины заделывается битумным герметиком серии CrackPro 250 компании SealMaster США. Для понижения динамической нагрузки на шов, и снижения прилипания герметика к колесу проезжающего автомобиля стараемся заполнять только внутреннюю полость трещины без пролива на края.

5. Присыпка.После заделки трещин герметикомповерхность засыпается смесью гранитного отсева с минеральным порошком.

Как показывает опытразвитых стран мира, наиболее эффективными и долговечными герметиками для нашей климатической зоны являются Герметики «SealMasterCrackMaster 3405» и «SealMasterCrackMaster 3405 LP». Они представляют собой однокомпонентную горячего применения резинобитумную мастику, предназначенную для заполнения швов и трещин аэродромных и дорожных цементобетонных и асфальтобетонных покрытий соответственно, подверженных температурным деформациям в условиях холодного климата (таблица 1).

Допускается применение этих герметиков и для асфальтобетонных и цементобетонных (соответственно) покрытий. Герметик может использоваться для внесения в швы и трещины под давлением или самотеком.

Таблица 1. Технические характеристики герметик «Seal Master Crack Master 3405» и «Seal Master Crack Master 3405 LP»

Технические характеристики	CrackMaster 3405	CrackMaster 3405 LP
Температура размягчения, °С	79	82
Температура хрупкости, °С	-40	-50
Деформативность, % при -20 °С	200	200
Прочность сцепления с бетоном, МПа при -20 °С	0.8	0.6-0.7
Температура заливки, С	187-199	191
Долговечность, лет	5-7	5-7

Выводы.На процесс образования поперечных трещин огромное влияние оказывает суточный перепад температуры воздуха. Однако причины их образования, конфигурации расположения на поверхности покрытия и ширина раскрытия не зависит от технической категории дорог, а рост динамических нагрузок – ускоряет процесс их образования.

Список использованных источников

[1] Технический отчет АО «КаздорНИИ» по диагностическому обследованию автомобильных дорог Казахстана республиканского значения. – Алматы: КаздорНИИ, 2011.

[2] Технический отчет АО «КаздорНИИ» по диагностическому обследованию и паспортизации автомобильных дорог Жамбылской области местного значения. – Алматы: КазАДИ, 2012.

[3] Веренько, В.А. Деформации и разрушения дорожных покрытий: причины и пути устранения.– Минск: Беларусcкая Энцыклапедыяiмя П. Броўкi, 2008. – 304 с.

[4] ПР РК 218-27-2014. Инструкция по диагностике и оценке транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог – Астана: Мистерство по инвестициям и развитию РК, 2014. – 211 с.