close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

...статистики по Белгородской области представляет;pdf

код для вставкиСкачать
УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В ЖУРНАЛЕ
«НАУКА И ТЕХНИКА В ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ» В 2014 ГОДУ
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ.
ОРГАНИЗАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ
Концептуальные вопросы совершенствования системы обеспечения
безопасности дорожного движения в Российской Федерации. – № 4.
Итоговая декларация V Международного конгресса «Безопасность на
дорогах ради безопасности жизни». – № 4.
Эффективное управление безопасностью дорожного движения и мероприятия по снижению аварийности. – № 3.
Бородина С.Г., Курьянова О.Е. – Обеспечение безопасности детей на
улично-дорожной сети населенных пунктов. – № 2.
Буй Ван Кхием – Характеристики потока пешеходов на кольцевом
пересечении. – № 1.
Елисеев В.В., Оборин Е.А. – Деформация и пластическое разрушение
балок дорожного ограждения при наезде автомобиля. – № 1.
Лугов С.В., Каленова Е.В. – Эффективность устройства полос, выделенных для общественного транспорта в городах. – № 2.
Немчинов М.В., Актанов С.К. – Взаимодействие автомобильного колеса с дорожным покрытием. – № 2.
Чубуков А.Б., Капитанов В.Т., Монина О.Ю. – О состоянии информационного обеспечения сферы безопасности дорожного движения. – № 1.
Чубуков А.Б., Сильянов В.В., Капитанов В.Т., Монина О.Ю. – Расчет
числа погибших в ДТП на основе социально-экономических показателей. – № 3.
Штрик Ш. – Комплексные исследования дорожно-транспортных происшествий. – № 2.
Попов В.И., Нгуен Куанг Хюи – Особенности работы одностоечных
опор с консольными ригелями многоуровневых транспортных развязок. – № 2.
Саламахин П.М., Решетников И.В. – Выбор рациональных форм
деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных
мостов. – № 3.
Соколов А.Д. – Армогрунтовые системы автодорожных мостов. –
№ 3.
Фам Ван Тхоан – Неблагоприятные случаи нагружения плиты проезжей части мостов по нормам AASHTO-LRFD. – № 3.
Фам Ван Тхоан – Параметрические исследования мостов по нормам
AASHTO–LRFD. – № 1.
СТРОИТЕЛЬСТВО. РЕМОНТ.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ. СОДЕРЖАНИЕ
Долгов Д.В. – Управляемая технология интенсивной консолидации
грунтов. – № 2.
Евгеньева А.Г. – Регенерация асфальтобетонных покрытий. – № 2.
Каленова Е.В., Лугов С.В. – Сравнительная оценка износа асфальтобетонных покрытий. – № 2.
Кузнецов Ю.В., Криушин П.А. – Метод назначения адресов ремонта
с использованием результатов оценки ровности покрытия. – № 4.
Маковский Л.В., Кравченко В.В. – Минимизация деформаций дневной поверхности при проходке городских тоннелей. – № 4.
Ступин С.И., Телицын А.П. – Запись и обработка ГЛОНАСС/GPS информации при обследовании дорог. – № 4.
Ушаков В.В., Дьяков Г.Г. – Исследование истираемости цементобетон-
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Актанов С.К. – Исследование фрикционных качеств каменных материалов. – № 1.
Братчун В.И., Грицук Ю.В., Беспалов В.Л., Пактер М.К., Губарь
А.В. – Асфальтошлакобетоны на анионных битумных эмульсиях. –
№ 4.
Золотарев В.А. – Релаксационный характер коэффициента пластичности и температуры механического стеклования асфальтобетона. –
№ 4.
Курденкова И.Б. – Развитие нормативной базы асфальтобетона и его
компонентов. – № 2.
Мухаматдинов И.И., Кемалов А.Ф., Фахретдинов П.С. – Влияние адгезионной присадки на свойства асфальтобетона. – № 4.
Саид Ибрахима Хассани – Выбор состава асфальтобетона в жарком и
влажном климате. – № 1.
Ремез Н.И., Ковалев Я.Н. – Безаппаратурный метод оценки температуры хрупкости битумов. – № 4.
Ядыкина В.В., Траутваин А.И., Гридчин А.М. – Влияние природы материалов и режимов их измельчения на свойства асфальтобетона. –
№ 4.
ных покрытий автомобильных дорог. – № 1.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ.
РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Буй Ван Кхием – Методы расчета пропускной способности кольцевых
пересечений. – № 3.
Добров Э.М., Шкицкий Ю.П. – Учет влияния продольной жесткости
геосот на эффективность армирования одежд. – № 2.
Немчинов Д.М., Ахтеров А.В. – Особенности планирования сети
местных дорог. – № 1.
Попов В.И., Нгуен Куанг Хюи – Армирование одностоечных рамных опор
с консольными ригелями. – № 3.
Соколов А.Д. – Предельные состояния и механизмы разрушения армогрунтовых систем. – № 1.
Степушин А.П. – Применение метода статистической линеаризации к
расчету асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе. – № 4.
Углова Е.В., Тиратурян А.Н. – Конструирование нежестких дорожных
одежд для интенсивного грузового движения. – № 3.
Ушаков В.В., Алтунин В.И., Черных О.Н., Бурлаченко А.В., Федотов М.В. – Повышение эффективности применения металлических
гофрированных водопропускных труб. – № 4.
Федулов В.К., Артемова Л.Ю., Ефимова Е.С., Суладзе М.Д. – Изгиб
двухслойной плиты с трещиной в нижнем слое. – № 1.
МОСТЫ. ТОННЕЛИ
Данг Ван Чыонг – Деформация наземных зданий над строящимися
тоннелями. – № 2.
Нгуен Куанг Ван – Исследование осадок грунта массива при строительстве городских тоннелей. – № 1.
cover_04_2014.indd 2-3
ИССЛЕДОВАНИЕ
Модернизация и научные исследования в дорожной отрасли. – № 1.
Боровик В.С., Боровик В.В., Прокопенко Ю.Е., Проценко Д.А. –
Моделирование водно-теплового режима земляного полотна. – № 3.
Горячев М.Г. – Моделирование роста энтропии нежестких дорожных
одежд под динамическим автотранспортным воздействием. – № 3.
Данг Ван Чыонг – Деформация поверхности земли при строительстве
городских тоннелей. – № 3.
Добров Э.М., До Кхань Хунг – Геосистетическая оболочка – фактор
повышения эффективности грунтовых свай. – № 3.
Саид Ибрахима Хассани – Определение температуры асфальтобетонных покрытий в условиях жаркого и влажного климата. – № 3.
УПРАВЛЕНИЕ. ЭКОНОМИКА
Апестин В.К. – Что мешает приведению федеральных автомобильных
дорог в нормативное состояние. – № 2.
Брехман А.И., Сахапов Р.Л., Абсалямова С.Г. – Инновационная модель интеграции образования и бизнеса в дорожно-строительной отрасли. – № 3.
Дингес Э.В., Гусейналиев В.А., Тхай Ба Чунг – Стратегия деятельности дорожной организации с использованием многокритериального
подхода. – № 1.
ЭКОЛОГИЯ
Бусел А.В., Куприянчик А.А., Каримов Б.Б. – Экологически безопасные противогололедные материалы. – № 4.
Пшенин В.Н. – Выбросы и концентрации мелкодисперсных частиц
около автомагистралей. – № 2.
МЕХАНИЗАЦИЯ
Водейко В.Ф., Самылин Е.В. – Утраченный каток. – № 4.
Зорин В.А., Косенко Е.А. – Критерии оптимизации состава комплекта
машин для строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий. –
№ 4.
Илларионов С.Г., Бакатин Ю.П. – Инновации в конструкциях автогрейдеров и их влияние на эффективность работы. – № 2.
22.10.2014 21:07:10
V МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНГРЕСС
«БЕЗОПАСНОСТЬ НА ДОРОГАХ РАДИ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНИ»
75
лет
ИРИНА
ВАДИМОВНА
ДЕМЬЯНУШКО
Пленарное заседание в Таврическом дворце
60
лет
ГЕННАДИЙ
ВИКТОРОВИЧ
ВЕЛИЧКО
11-я Международная
конференция
«Организация
и безопасность
дорожного движения
в крупных городах»
Участники конференции в зале заседания Санкт-Петербургского ГАСУ
cover_04_2014.indd 4-5
Заслуженному деятелю науки и техники РФ, почетному работнику Высшей школы, лауреату золотой медали им. Н.Е. Жуковского по авиационной науке, академику Российской академии
транспорта, профессору, доктору технических наук ИРИНЕ ВАДИМОВНЕ ДЕМЬЯНУШКО 16 августа 2014 г. исполнилось 75 лет.
И.В. Демьянушко в 1963 г. окончила МВТУ им. Н.Э. Баумана. В
1981 г. она защитила диссертацию на соискание ученой степени
д-ра техн. наук в области прочности и надежности дисков турбин
и компрессоров газотурбинных авиационных двигателей, эти
работы вошли в ряд монографий и учебных пособий.
С 1985 г. И.В. Демьянушко работает в МАДИ в должности заведующей кафедрой строительной механики. С этого времени ее
научные интересы в основном связаны с развитием методов численных расчетов и численного моделирования в области прочности автомобильной техники – так под ее руководством выполнен
ряд работ по расчетам автомобильных ДВС. С 1989 г. под руководством И.В. Демьянушко на базе МАДИ впервые в России начаты
работы по созданию комплекса исследований, а также современного производства литых алюминиевых колес автомобилей с использованием современной прогрессивной технологии автоматизированного литья с газовым противодавлением.
Осенью 2014 г. компания «Кредо-Диалог» отметила 25-летие
программных продуктов CREDO. В каждой организации есть люди, во многом определяющие ее развитие и историю. Для
«Кредо-Диалог» одним из них является главный конструктор
компании ГЕННАДИЙ ВИКТОРОВИЧ ВЕЛИЧКО. Символично, что
его собственный 60-й день рождения совпал с юбилеем программных продуктов CREDO, которым этот удивительный человек
посвятил столько лет!
Геннадий Викторович родился 22 октября 1954 г. в Полтаве.
Закончил с отличием Полтавский строительный техникум дорожного строительства. Затем работал в тресте «Оргдорстрой», получив важный практический опыт организации строительства и
безопасности движения. Через год перешел в Полтавский филиал института «Укргипродор» в группу комплексного проектирования реконструкции и ремонта автодорог. Здесь он научился
делать все – от проведения изыскательских работ до согласования проектов. Но особенно его увлекали нетиповые задачи, для
которых приходилось находить собственные решения, не описанные в учебниках и справочниках.
Поздравляем!
По ее инициативе на базе МАДИ в 1990 г. было создано научнопроизводственное предприятие для разработки отечественных
конструкций, расчетных исследований, испытаний и, главное,
комплексного производства литых дисков из высокопрочных алюминиевых сплавов. В это время коллективом кафедры и предприятия созданы нормативные документы и работающая и сегодня
на базе МАДИ лаборатория по сертификационным испытаниям
колес автомобилей. Исследования И.В. Демьянушко в области
прочности и надежности деталей машин широко известны не
только в России, но и в мире. В 2005 году она была избрана
председателемTechnical Committee on Reliability IFToMM и до настоящего времени ведет активную организационную работу.
В последние 10 лет под ее руководством начато активное
развитие методов математического моделирования поведения
машин и конструкций для автодорожной отрасли. Она явилась
инициатором и руководителем созданного в МАДИ современного
научно-учебного расчетного компьютерного центра (Центр Компетенции), в котором в основном силами молодых ученых и студентов, на основе новейших программных комплексов решаются
задачи математического анализа и симуляционного моделирования поведения автодорожных конструкций с учетом нелинейной
динамики при столкновениях. В Центре проводятся новые исследования многослойных дорожных одежд, придорожных конструкций, в первую очередь, дорожных ограждений безопасности, при взаимодействии с транспортными средствами.
Отличительной особенностью научной и организационной
работы И.В. Демьянушко является реальное внедрение всех научных результатов. Так, руководимым ею коллективом кафедры
и НИИ Механики МАДИ выполнены чрезвычайно важные для
автодорожной отрасли работы по созданию отечественных конструкций тросовых дорожных ограждений и их внедрению на
федеральных дорогах.
Свое образование Геннадий Викторович продолжил в
Полтавском инженерно-строительном институте и в Харьковском
автодорожном институте (ныне ХНАДУ). Имеет большой опыт
проектно-изыскательской, строительной, научно-исследовательской и преподавательской деятельности. С 1972 г. занимается научно-практическими вопросами изысканий, проектирования, обеспечения безопасности движения, организации строительства и технического надзора в дорожной отрасли. Закончив
аспирантуру ХАДИ, защитил диссертацию на тему «Совершенствование методов оценки и улучшения геометрических характеристик и показателей функционирования реконструируемых автомобильных дорог».
С 1988 по 1991 г. работал в институте «Белремдорпроект» в
отделе автоматизации проектирования и внес большой вклад в
повышение инженерного качества выпускаемых проектов. В
1989 г. созданный под непосредственным руководством Г.В.
Величко комплекс программ для проектирования плана, профиля, расчетов объемов работ и вывода чертежей на ЭВМ ИЗОТ-1080
был удостоен серебряной медали ВДНХ СССР. С 1991 года работает главным конструктором СП «Кредо-Диалог».
Г.В. Величко является участником различных международных
конференций, автором многих научно-практических работ и
более 100 публикаций по тематике дорожного строительства, в
том числе, совершенствованию норм проектирования автомобильных дорог, цифровому моделированию местности и дорожных сооружений, функциональному, конструкторскому и технологическому проектированию автомобильных дорог в САПР.
Вклад Г.В. Величко в развитие дорожной отрасли высоко отмечен в странах СНГ. Он является действительным членом
Международной Академии Транспорта, действительным членом
Транспортной Академии Украины, действительным членом
Белорусской Инженерной Академии. Ему присвоены звания
Почетный дорожник Беларуси, России и СНГ.
22.10.2014 21:06:47
Международный
научно-технический журнал
International Journal
“Science & Engineering for Roads”
Орган Международной ассоциации автомобильного
и дорожного образования (МААДО), Московского
автомобильно-дорожного государственного технического
университета (МАДИ) и Межправительственного совета
дорожников СНГ (МСД)
Рецензируемое издание
№ 4 — 2014 (70)
МААДО
IAAREE
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
(по материалам 11-й Международной конференции «Организация и безопасность дорожного
движения в крупных городах», Россия, г. Санкт-Петербург, 18–19 сентября 2014 г.)
Конференция проводится на базе СПбГАСУ с 1995 г. по
инициативе института БДД СПбГАСУ, Главного Управления по
обеспечению БДД (в разные годы ГАИ – ГИБДД) МВД России,
Московского автомобильно-дорожного ГТУ (МАДИ), научного
совета РАН, Российской академии транспорта, Международной ассоциации автомобильного и дорожного образования
(МААДО), Ассоциации автомобиьных инженеров (ААИ), Минобрнауки РФ, Минтранс РФ, Правительств Санкт-Петербурга
и Ленинградской области.
В работе 11-й Конференции приняли участие представители перечисленных выше организаций – ее учредителей,
вузов России – в их числе СИБАДИ (г. Омск), Ростовский государственный строительный университет, Иркутский ГТУ,
Орловский госуниверситет – УНПК, Казанский ГАСУ, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Саратовский
ГТУ, Пермский НИПУ, Воронежский ГАСУ, Волгоградский ГАСУ,
Южно-Уральский ГУ, Новгородский ГУ; представители Белорусского Национального ГУ, Российского Союза автостраховщиков (Москва), ВНИИТРАСМАШ (Санкт-Петербург), представители актива автошкольной общественности России – Национального фонда автомобильного образования (НФ РАО),
МРОО «Транспортное образование нации» (Санкт-Петербург),
Карельской Республиканской ассоциации организаций, осуществляющих деятельность в сфере обеспечения БДД (г.
Петрозаводск) и других организаций.
Общее число участников конференции превысило 120
чел., а выступивших с докладами –50 чел. В числе последних
были представлены в русском переводе доклады ученых
Германии, сделанные на 7-й Российско-Германской Конференции1.
Поскольку 11-я Конференция предшествовала работе 5-го
Международного конгресса «Безопасность дорожного дви1
7-я Российско-Германская Конференция по безопасности дорожного
движения. Россия, г. Санкт-Петербург, 6-7 июня 2014 г.
© «Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 1
жения ради безопасности жизни» с доминантной темой «молодежь и БДД» (организаторы – Межпарламентская ассамблея
стран СНГ и Совет Федерации Законодательного собрания
России – СПб, 25–26 сентября 2014 г. Ленэкспо/Таврический
дворец), то Конференция сделала акцент на проблеме качества профессиональной подготовки водителей транспортных
средств в автошколах России, организовав ее обсуждение на
специализированном круглом столе «Автошкольная подготовка водителей транспортных средств в Российской Федерации: проблемы, состояние и перспективы совершенствования».
Общая тональность Конференции – коррекция действующего механизма обеспечения БДД в Российской Федерации и
вспомогательных подсистем его поддержки, реализуемых в
настоящее время на внесистемной организации осуществляемой деятельности и не способных принципиально обеспечить
защиту жизни и здоровья граждан в дорожном движении–
недопустимо высокое число ежедневно погибающих граждан
в дорожном движении в России сохраняется многие годы.
Концептуально такая способность может возникнуть в единственном случае – организацией деятельности по ОБДД в
соответствии со 2-й статьей Федерального Закона «О безопасности дорожного движения» (№ 195, 1995 г.). Последняя
имеет статус основной общесистемной цели и формы желаемого результата деятельности, организуемой в государстве.
Такого статуса и формы, строго соответствующих функциональному назначению системы ОБДД, в Российской практике
нет. Только в этом случае любая функционально обязательная
деятельность, реализуемая в системе, может быть организована в формате отдельно взятого канала или инструмента
предупреждения причин возникновения тяжких ДТП из общего системного множества этих причин, которые способны
возникнуть в случае ненадлежащего исполнения реализуемых в каналах видов деятельности.
1
22.10.2014 21:44:19
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ Такой формат основной концепции (идеологии, технологии, методологии и т. п.) обеспечения БДД в Российской Федерации позволяет почти формально обосновать структуру и
содержание видов деятельности – в терминах необходимого
и достаточного – поддерживающих основную технологию
преобразования системой целей и требуемого (желаемого)
результата функционирования системы в некоторый достигаемый результат, подавленный относительно желаемого
всегда имеющимися системными помехами до допустимого
уровня, исключающего попадание в дорожную среду и развитие в ней «опасных» факторов в «опасные» причины возникновения ДТП. Отсюда выводы – обеспечить БДД можно
исключительно реализацией системного управления состоянием системы и качеством осуществляемой в ней деятельности, а управление состоянием системы ОБДД, в свою очередь, должно осуществляться с помощью механизма «предупреждения причин», отсутствующего на сегодняшний день в
России. Этот механизм в развитых странах носит название
«концепции нулевой смертности на дорогах» (т.е. безопасность дорожного движения (ДД) есть ДД без опасности),
широко внедряемых в разных странах.
В связи с изложенным Конференция рассмотрела и рекомендовала к первоочередному решению задач по следующим
блокам вопросов:
– о системной организации и государственном статусе
деятельности по профессиональной подготовке водителей
транспортных средств (ТС), по допуску ТС и объектов дорожной среды к эксплуатации в строгом (регламентированном)
соответствии их конструкции и технического состояния нормативным требованиям БДД;
– о необходимости юридического толкования базовых
системных терминов в правоприменительной практике организации и управления деятельностью по предупреждению
причин дорожной опасности (дорожно-транспортного травматизма, ДТТ), и исключающей факты безответственности по
всем формам ненадлежаще исполняемой, но функционально
обязательной деятельности, которые способны стать причиной возникновения тяжких ДТП;
– о единообразных требованиях к качеству, форме его
системной оценки и ответственности за надлежащее исполнение всех функционально обязательных видов системной
деятельности, включая и законотворческую деятельность по
разработке федеральных нормативов ОБДД;
– о необходимости разработки математических методов
проектирования систем ОБДД, оценки их функционального
качества и прогнозирования состояния, способных обеспечить создание системной базы знаний, факторные пространства2, механизмы предупреждения причин возникновения
ДТП и других системных параметров.
Для существенного совершенствования организации,
управления состоянием систем обеспечения БДД и его прогнозирования Конференция рекомендует:
1. Обосновать терминологические, целевые, организационные, правовые, технологические и другие изменения и дополнения в ФЗ «О безопасности дорожного движения», способные придать ему статус федерального норматива функционально связанной (системной) организации всех видов
реализуемой в системе деятельности, в совокупности обе2
Справка: в Израиле используются в реальной практике более 1000
факторов, 18 из которых государством отнесены к опасным, запрещённым к попаданию в дорожную среду; в Финляндии таких факторов
8 – см. Эрез Цижный. Всё движение автотранспорта контролируется из
Центра // Stop-газета, 2005, № 8.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
2
04_2014_
спечивающих БДД, и норматива, устанавливающего механизм
преобразования целей функционирования системы в желаемый уровень обеспечиваемой дорожной безопасности.
2. Обосновать базисный модуль государственный системы
ОБДД – ее функциональную структуру позволяющую определить потенциальный источник причин возникновения ДТП, а
именно – полное множество необходимых и достаточных
видов деятельности, реализуемых в каждой из них соответствующих функций, ответственности исполнителей и механизмов их реализации, способных обеспечить предупреждение всех возможных причин, вызывающих тяжкие ДТП, т.е.
опасных причин, связанных с ненадлежащим исполнением
нормативной деятельности и правил поведения в дорожном
движении его участниками.
3. Рекомендовать, в первую очередь из множества опасных
факторов и причин, акцентировать внимание науки и практики ОБДД на макро-факторе «водитель», объединяющем множество его частных составляющих, факторе, на который
приходится более 65% всех тяжких ДТП; отнести к основным
объектам внимания разработку эффективной концепции системной организации и управления профессиональной подготовкой водителей транспортных средств в автошколах
страны как основного инструмента (идеологии, технологии)
подготовки водителей; формирования в молодом сегменте
общества требуемой мотивации и ответственного поведения
в дорожной среде, и по-существу, распечатки законсервированного резерва повышения БДД, а также инструмента устранения многочисленных пороков действующего в стране механизма автошкольной подготовки водителей; активизировать
разработку рекомендаций по приданию автошкольной деятельности статуса наиболее значимой, функционально обязательной и входящей в структуру общегосударственной системы ОБДД подсистемы–переводом экономических параметров
деятельности автошкол в разряд вторичных, отдавая при этом
приоритет параметрам функциональным; рекомендовать разработку соответствующих систем качества подготовки водителей, эффективных критериев его оценки в соответствии с
международными стандартами и положительным опытом его
поддержания на уровне обоснованных требований, а также
непрерывного повышения в такт с ростом технического прогресса.
4. Учитывая единство подходов к организации и управлению любым видом осуществляемой в системе ОБДД деятельности, распространить формат постановки рассмотренных
выше задач инновационного для России совершенствования
механизмов организации и профессиональной подготовки
водителей на два других макро-фактора: системы – «автомобиль» (А) и «дорожная среда» (Д), образующих вместе с
макро-фактором «водитель» (В) фундаментальный модуль
системы ОБДД – подсистему «водитель – автомобиль – дорожная среда» (ВАД).
5. Инициировать исследования мирового потенциала использования в системах ОБДД современных методов социальной психологии, математики, информатики, техники и технологий для решения задач ОБДД и адаптации их к российской
практике на эффективной информационной основе.
Конференция поддерживает предложения участников:
1. Одобрить и сохранить практику издания материалов
конференции к моменту ее начала и публикации в интернете.
2. Провести 12-ю Международную конференцию «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах» в сентябре 2016 г. в г. Санкт-Петербург (Россия).
.indd 2
22.10.2014 21:44:21
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ИТОГОВАЯ ДЕКЛАРАЦИЯ
V Международного конгресса «Безопасность на дорогах
ради безопасности жизни», посвященный проблемам молодежи
25–26 сентября 2014 года, Санкт-Петербург
Участники V Международного конгресса «Безопасность на
дорогах ради безопасности жизни», представляющие органы
государственной власти, международные организации, общественные объединения, научно-образовательные и медицинские
учреждения, молодежные организации, предприятия транспортной отрасли и дорожного хозяйства, профессиональные ассоциации, а также средства массовой информации государств –
участников Содружества Независимых Государств,
– заявляя о готовности продолжать тесное сотрудничество по
всем направлениям обеспечения безопасности дорожного движения,
– отмечая преемственность по отношению к итоговым декларациям предыдущих международных конгрессов «Безопасность
на дорогах ради безопасности жизни»,
– выражая приверженность целям Десятилетия действий по
обеспечению безопасности дорожного движения,
– поддерживая резолюцию 68-й сессии Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций от 10 апреля 2014 года
«Повышение безопасности дорожного движения во всем мире»,
– признавая вклад Российской Федерации в укрепление
международного сотрудничества и урегулирование глобального
кризиса в области безопасности дорожного движения,
– обращая внимание на усилия Межпарламентской Ассамблеи
государств – участников СНГ по сближению национальных законодательств в области обеспечения безопасности дорожного
движения,
– отмечая, что в результате осуществления мер законодательного, инфраструктурного, правоприменительного характера в
течение последних лет во многих государствах – участниках СНГ
наблюдается тенденция к сокращению уровня дорожнотранспортного травматизма,
– подтверждая приверженность совместным международным
усилиям по повышению безопасности участников дорожного
движения, в первую очередь детей, подростков и молодых людей,
– признавая необходимость совместного обсуждения проблем воспитания и образования молодежи в области профилактики дорожно-транспортного травматизма и повышения уровня
безопасности дорожного движения,
– подчеркивая важность использования творческого потенциала молодежных общественных организаций в проведении
мероприятий по безопасности дорожного движения,
– констатируя востребованность на международном, национальном и региональном уровнях комплексных научных исследований, нацеленных на эффективную организацию и безопасность
транспортной системы, сокращение аварийности и смертности,
полагают целесообразным:
– считать важнейшей задачей на пространстве Содружества
Независимых Государств до 2020 года повышение уровня обеспечения безопасности дорожного движения и сокращение
смертности в дорожно-транспортных происшествиях в целях
устойчивого развития государств;
– призвать парламенты государств – участников Содружества
Независимых Государств к продолжению работы по сближению
и гармонизации законодательства в сфере обеспечения безопасности дорожного движения в рамках Межпарламентской Ассамблеи государств – участников СНГ;
– при осуществлении мероприятий «Десятилетия действий по
обеспечению безопасности дорожного движения» последовательно наращивать многостороннее взаимодействие в интересах
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 3
снижения уровня дорожно-транспортного травматизма в Содружестве Независимых Государств;
– рекомендовать Межпарламентской Ассамблее государств
– участников СНГ продолжить разработку модельных правовых
актов по тематике дорожной безопасности, ускорить работу над
проектом модельного закона «О безопасности дорожного движения»;
– объединить усилия в поиске новых подходов к формированию культуры безопасного поведения и уважительного отношения друг к другу всех участников дорожного движения, воспитанию культуры вождения;
– повысить эффективность межгосударственного взаимодействия в сфере информационного сопровождения деятельности
по обеспечению безопасности дорожного движения, в том числе
усилить пропаганду проведения технического осмотра среди
водителей;
– констатировать, что одним из приоритетных направлений
сотрудничества государств – участников СНГ в сфере обеспечения безопасности дорожного движения является предупреждение дорожно-транспортного травматизма, в том числе среди
детей, подростков и молодежи;
– продолжить проведение мероприятий, направленных на
повышение осведомленности детей, подростков и молодежи в
вопросах дорожной безопасности, создавая национальные системы воспитания и обучения безопасному поведению на дорогах с учетом возраста;
– активизировать процесс участия молодежи в работе по обеспечению безопасности дорожного движения, привлечения ее к
разработке пропагандистских мероприятий и социальной рекламы путем проведения проектных семинаров и конкурсов творческих работ, а также к организации и проведению специализированных акций в этой сфере;
– активнее создавать массовые молодежные организации,
движения, объединенные идеей безопасности на дорогах, в том
числе уделяя особое внимание велосипедным сообществам с
целью повышения безопасности велодвижения на дорогах;
– осуществлять целенаправленную систематическую работу
по формированию в молодежной среде правового сознания и
устойчивых психологических установок на соблюдение требований правил дорожного движения, используя ресурсы СМИ и Интернета;
– обеспечить широкое вовлечение школ и вузов в работу по
профилактике дорожно-транспортного травматизма, активнее
использовать научный и практический потенциал обучающейся
молодежи в ходе разработки и осуществления инициатив в области безопасности дорожного движения;
– разработать и реализовать комплекс дополнительных мероприятий, направленных на профилактику детского дорожнотранспортного травматизма, обеспечение специальных мер безопасности при движении транспорта вблизи дошкольных и
школьных учреждений, игровых площадок и других мест детского отдыха;
– активно внедрять в образовательных учреждениях и детских оздоровительных лагерях передовой опыт и наиболее эффективные виды практики государств – участников СНГ по созданию мобильных автогородков с целью формирования у детей
навыков безопасного поведения в процессе дорожного движения;
– продолжить проведение межгосударственных мероприятий
с детьми и молодежью государств – участников СНГ (слеты юных
3
22.10.2014 21:44:21
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ инспекторов движения, автопробеги по местам боевой славы,
чемпионаты юношеских автошкол), предусматривающих участие
молодежных общественных организаций и объединений;
– проработать вопрос о введении на законодательном уровне обязательства производителей детской одежды использовать при ее производстве световозвращающие элементы, а
также обязательном распространении световозвращающих
приспособлений в среде дошкольников и учащихся младших
классов;
– продолжить выполнение мероприятий, направленных на
использование светоотражающих элементов на одежде пешеходов, применение ремней безопасности, мотоциклетных шлемов,
обустройство нерегулируемых пешеходных переходов;
– продолжить работу по обеспечению безопасности транспортной системы в городах и городских агломерациях государств
– участников СНГ с учетом гармоничного сочетания интересов
всех участников дорожного движения;
– обеспечить учет интересов велосипедного движения в
градостроительных планах, приступить к комплексному развитию велосипедной инфраструктуры в городах;
– продолжить формирование постоянного информационного
контакта с населением с целью донесения полной и объективной
информации об эффективности детских удерживающих устройств
при перевозке детей в качестве действенного инструмента по
профилактике детской смертности;
– использовать механизмы государственно-частного партнерства при реализации капиталоемких проектов в сфере организации и обеспечения безопасности дорожного движения в
рамках взаимодействия органов государственной власти с негосударственными структурами;
– продолжить работу по гармонизации национальных стандартов государств – участников СНГ при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог и транспортных
средств с учетом требований обеспечения безопасности движения;
– сосредоточить усилия на построении линейной образовательной системы в сфере безопасности дорожного движения на
всех уровнях образования (дошкольном, начальном, среднем,
высшем, профессиональном), разработать методики и проводить
тренинги преподавательского состава образовательных учреждений, ведущих уроки в рамках курса «Основы безопасности
жизнедеятельности», с целью учета специфики преподавания
темы безопасности дорожного движения;
– совершенствовать систему допуска водителей к участию в
дорожном движении и к профессиональной деятельности, а
также допуска водителей, управляющих транспортным средством
с рабочим объемом двигателя до 50 куб. см;
– укреплять нормативно-правовую базу в сфере подготовки
водителей, определив критерии оценки качества подготовки водителей, требования к инструкторско-преподавательскому составу, учебно-материальной базе, условиям обеспечения учебного процесса;
– разрабатывать и внедрять новые формы и методы обучения
вождению автомобилей с использованием специальных тренинговых систем, тренажеров, автодромов, аппаратно-программных
комплексов для тестирования теоретических знаний, практических навыков и психофизиологических особенностей обучающихся;
– способствовать устойчивому развитию хозяйствующих
субъектов в сфере подготовки водителей, оказывать поддержку
организациям, осуществляющим обучение водителей транспортных средств по целевому выделению земельных
участков для обустройства закрытых площадок и автодромов;
– поддерживать ранее выдвинутые инициативы об усилении
ответственности водителей за управление транспортным средством в состоянии алкогольного, наркотического или иного
опьянения, в том числе за совершение дорожно-транспортного
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
ЖУРНАЛА «НАУКА И ТЕХНИКА
В ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ»
ПОЗДРАВЛЯЕТ
СОТРУДНИКОВ, ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ
И СТУДЕНТОВ
БЕЛГОРОДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
ИМ.
С
В.Г. ШУХОВА
60-ЛЕТИЕМ
УНИВЕРСИТЕТА!
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
4
04_2014_
происшествия в таком состоянии, а также за перевозку детей без
применения детских удерживающих устройств;
– разрабатывать специальные адаптивные программы для
профессионального обучения вождению лиц с ограниченными
физическими возможностями;
– объединить усилия в целях создания унифицированной
системы обучения правилам оказания первой помощи для всех
участников дорожного движения;
– способствовать формированию современной системы помощи пострадавшим в дорожно-транспортных происшествиях,
повышению оперативности и качества медицинской помощи на
догоспитальном и госпитальном этапах;
– продолжить комплексное развитие системы оказания первой, медицинской помощи, а также иных видов помощи пострадавшим при дорожно-транспортных происшествиях;
– объединить усилия по внедрению инновационных подходов
к организации оказания медицинской помощи пострадавшим при
дорожно-транспортных происшествиях;
– уделить внимание выстраиванию транспортной медицинской логистики с целью максимально приблизить специализированную помощь к пострадавшему и при необходимости быстро
доставить его в специализированное травматологическое отделение;
– обеспечить последовательное совершенствование схем
маршрутизации пострадавших при дорожно-транспортных происшествиях в целях повышения эффективности оказания им
специализированной медицинской помощи;
– продолжить развитие сети травмацентров всех уровней,
обеспечить организацию их работы в соответствии с требованиями порядков оказания медицинской помощи;
– повысить эффективность взаимодействия органов государственной власти и институтов гражданского общества, включая
научные круги, общественные объединения, профессиональные
ассоциации, а также средства массовой информации, по обеспечению безопасности дорожного движения;
– просить Совет Федерации Федерального Собрания Российской Федерации сформировать организационный комитет по
подготовке шестого международного конгресса «Безопасность
на дорогах ради безопасности жизни».
.indd 4
22.10.2014 21:44:21
СТРОИТЕЛЬСТВО УДК 624.191.22
Минимизация
деформаций дневной
поверхности
при проходке городских
тоннелей
Проф. Л.В. МАКОВСКИЙ,
канд. техн. наук В.В. КРАВЧЕНКО (МАДИ)
Рассмотрены особенности проходки городских тоннелей
механизированными щитами с грунтовым пригрузом. Проанализированы данные мирового опыта щитовой проходки тоннелей в слабоустойчивых грунтах с точки зрения ограничения
осадок дневной поверхности. Отмечены технологические
меры, предусматривающие контроль за давлением грунта в
проходческой камере, регулируемый отбор грунта с использованием шнекового конвейера, конвейерных весов радиоизотопных плотномеров, а также нагнетание строительного
раствора за тоннельную обделку.
Ключевые слова: механизированный щит, грунтовый пригруз, осадки дневной поверхности, меры по минимизации осадок.
Непрерывное развитие подземного строительства в крупнейших городах и мегаполисах мира предусматривает, в частности,
сооружение тоннелей различного назначения щитовым способом на мелком заложении в непосредственной близости от фундаментов наземных зданий, подземных сооружений и коммуникаций [1, 2]. В связи с этим важное значение приобретает сведение к минимуму деформаций дневной поверхности грунтового
массива, а также зданий и сооружений, попадающих в зону
влияния строящегося тоннеля.
При проходке тоннелей в слабоустойчивых связных грунтах
широкое распространение получили механизированные щиты
(МЩ) с грунтовым и пеногрунтовым пригрузом германской фирмы «Херренкнехт» [3, 4] (рис. 1). Разработанный рабочим органом щита грунт заполняет герметичную призабойную камеру,
спрессовывается в ней и благодря этому оказывает эффективное
противодействие давлению грунта и воды в забое. В МЩ с грунтовым пригрузом существует ряд режимов для осуществления
строительства тоннелей в мягких неустойчивых грунтах, которые
требуют немедленное и постоянное поддержание забоя. Разра-
Рис. 1. Схема механизированного щита с грунтовым пригрузом: 1 – ротор МЩ; 2 – диафрагма; 3 – шнековый конвейер;
4 – транспортер; 5 – шлюзовая камера; 6 – готовая тоннельная обделка; 7 – рабочая камера
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 5
ботанный режущим органом грунт сначала подается в герметичную рабочую камеру грунтопригруза, в которой давление равно
давлению в забое. Затем грунт извлекается шнековым конвейером. Поддержка лба забоя достигается за счет уравновешивания
давления грунта перед забоем с давлением внутри рабочей камеры. Во время экскавации грунта поддерживается требуемое
давление в камере. Это достигается сохранением баланса поступающего из забоя и удаляемого из камеры объемов грунта
[5].
МЩ с грунтопригрузом применяется в ситуациях, когда нельзя допустить малейшей просадки вышележащих слоев грунта, а
другие специальные методы проходки тоннелей в неустойчивых
водонасыщенных грунтах (замораживание, водопонижение) себя не оправдывают.
В настоящее время МЩ с грунтопригрузом широко применяются как в микротонелировании – при устройстве коллекторов,
– так и при строительстве крупных транспортных сооружений в
России и по всему миру. Так, подобный МЩ диаметром 5,89 м
успешно применялся при строительстве первой линии Казанского метрополитена, МЩ диаметром 14,2 м использовался при
строительстве Серебряноборского тоннеля в Москве. Шестиметровый МЩ с грунтопригрузом использовался на строительстве
Бутовской и Митинско-Строгинской линий Московского метрополитена. МЩ с грунтопригрузом диаметром 11 м успешно прошел
наклонный тоннель для эскалаторов на станции «Марьина Роща»
в Москве.
Оставление зазора между МЩ и готовой тоннельной обделкой
незаполненным приводит к развитию деформаций грунтового
массива. Для ликвидации этих пустот производят нагнетание
строительного раствора по окружности тоннельной выработки
через специальные отверстия в блоках тоннельной обделки,
либо через трубки, установленные в оболочке щита (рис. 2). Последний метод обеспечивает более равномерное заполнение
зазора за тоннельной обделкой строительным раствором.
а)
б)
Рис. 2. Нагнетание строительного раствора по окружности тоннельной выработки (а) и через трубки, установленные в оболочке щита (б): 1 – строительный раствор; 2 – отверстия в тоннельной обделке; 3 – трубки в оболочке щита
5
22.10.2014 21:44:21
СТРОИТЕЛЬСТВО Рис. 4. Общий вид конвейерных ленточных весов
Рис. 3. Распределение давления в рабочей камере МЩ: 1 –
поверхность земли; 2 – уровень грунтовых вод; 3 – давление
грунта; 4 – гидростатическое давление; 5 – корпус МЩ; 6 –
шнековый конвейер; 7 – рабочая камера; 8 – обделка тоннеля;
9 – давление грунтопригруза
На лоб забоя одновременно оказывается как горное, так и
гидростатическое давление, что должно быть уравновешено
давлением внутри рабочей камеры МЩ (рис. 3). Нарушение этого баланса может привести [6]:
– к осадкам поверхности земли – в случае, когда давление
внутри рабочей камеры ниже, чем снаружи;
– к поднятию поверхности земли (для тоннелей, глубина заложения которых не превышает удвоенного диаметра МЩ) – в
случае, когда давление в камере выше наружного давления. Для
тоннелей глубокого заложения чрезмерное давление в рабочей
камере может негативно повлиять на ее герметичность.
В целях поддержания стабильного давления в грунтопригрузочной рабочей камере разработанный грунт должен представлять собой однородную и пластичную смесь. Это достигается за
счет смешивания грунта с пеной, полимерами, бентонитом или
водой для достижения материалом пастообразной консистенции.
Пропорции компонентов пены (мыло, вода и сжатый воздух) выбираются в зависимости от типа и фракции разработанного грунта, а также от давления на лоб забоя. Дополнительным преимуществом смешивания грунта с пластифицирующими добавками
является лучшая его последующая проходимость и отсутствие
засоров крупными фракциями внутри шнекового конвейера, что
способствует эффективной разработке грунта [7, 8].
Контроль за давлением в камере грунтопригруза достигается
дозируемой выгрузкой грунта путем регулирования скорости
шнекового транспортера в соответствии со скоростью передвижения щита. Это позволяет поддерживать требуемое давление в
рабочей камере на протяжении всей проходки тоннеля.
Объем извлеченной породы должен постоянно измеряться и
контролироваться по количеству перевозящей эту породу транспортных средств. В последнее время используют более точные
технологии, такие как конвейерные (ленточные) весы, радиоизотопный прибор для измерения плотности, которые могут существенно повысить точность измерения объема извлеченного
грунта в режиме реального времени.
Конвейерные (ленточные) весы (рис. 4 и 5) представляют собой систему, состоящую из весоизмерительного моста с весоизмерительными ячейками, электронного измерительного преобразователя и сенсора скорости.
Сигнал с весоизмерительных ячеек, пропорциональный весу
материала (p), передаётся на измерительный преобразователь.
На преобразователь также подается импульсный сигнал от сенсора скорости (F), который может быть установлен или на направляющем, или на отклоняющем ролике.
Оба этих сигнала с конвейерных весов используются для вычисления количества транспортируемой породы (V) по следующей формуле:
V = p * F.
Рис. 6. Принципиальная технологическая схема работы
конвейерных весов
Конвейерные весы измеряют только вертикальную составляющую веса транспортируемой породы. Разработанный грунт на
транспортерной ленте, проходя через ленточные весы, оказывает на роликовую опору и, соответственно, на весоизмерительные
ячейки усилие, пропорциональное нагрузке. Результирующее
усилие (вес материала и опоры), приложенное к каждой весоизмерительной ячейке, передаётся на тензорезисторы. При подаче
на тензорезисторы напряжения, приложенное усилие преобразуется в электрический сигнал, который передаётся на измерительный преобразователь. Отклонения весоизмерительных ячеек
в вертикальной плоскости ограничиваются встроенным в ленточные весы или весоизмерительную ячейку упором. Упоры защищают весоизмерительные ячейки от повреждения при высоких
перегрузках [9].
Принципиальная технологическая схема работы конвейерных
весов при транспортировании извлеченной из рабочей пригрузочной камеры породы приведена на рис. 6.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
6
04_2014_
(1)
Рис. 5. Схема конвейерных весов: 1 – весоизмерительный
мост; 2 – весоизмерительные ячейки, 3 – электронный измерительный преобразователь; 4 – сенсор скорости
.indd 6
22.10.2014 21:44:21
СТРОИТЕЛЬСТВО Наиболее предпочтительным местом расположения конвейерных весов является горизонтальный прямой сегмент конвейера, но и в случае подъемов могут быть достигнуты хорошие результаты, если роликовые опоры выровнены правильно. В случае
изгибов в конструкции транспортерной ленты необходимо смонтировать конвейерные весы на достаточном расстоянии от касательных точек кривой. Для наклонных лент с вогнутой формой
необходимо минимальное расстояние в 12 м от касательных точек кривой [7, 9].
Из-за колебаний температуры, нагрузки и иных причин натяжение ленты может меняться. Для обеспечения надлежащего
натяжения рекомендуется использовать гравитационное натяжное устройство, что обеспечивает контроль проскальзывания
ленты. Натяжное устройство должно свободно двигаться и устанавливать равномерное натяжение ленты. Использовать винтовые натяжные устройства рекомендуется только для транспортерных лент с барабанами с расстоянием между осями меньше
18,3 м.
Радиоизотопный прибор для измерения плотности может
быть использован в качестве еще одной точной бесконтактной
технологии измерения. Основным преимуществом перед другими
измерительными приборами является то, что на показания этого
прибора не влияет ни изменение натяжения конвейерной ленты,
ни переменная плотность транспортируемого по ней грунта.
Радиоизотопный прибор измерения плотности монтируется над
конвейером перпендикулярно движению разработанной породы
(рис. 7).
Целенаправленный пучок ионов, испускаемый из держателя
источника излучения, проходит через транспортируемый по ленте грунт. Под ленточным конвейером установлен детектор ионов,
который фиксирует это излучение, значение которого обратно
пропорционально весу транспортируемой породы. Такая проникающая способность достигается изотопом цезия-137, используемом в качестве источника излучения. Радиоизотоп Цезия
помещен в герметичную капсулу из нержавеющей стали, которая,
в свою очередь, помещена в корпус из кованого железа с поворотным затвором. Эта конструкция обеспечивает полную защиту
во время транспортировки, монтажа и работы прибора. Радиоизотопный прибор для измерения плотности не является источником радиации и безвреден для человека.
Современные МЩ оборудуются специальными системами,
предназначенными для предотвращения образования вывалов в
забое тоннеля. Вывалы в забое и, как следствие, осадки вышележащего грунтового массива могут происходить при остановках
тоннелепроходческих работ или в результате внезапного падения давления в рабочей камере. По этой причине МЩ должны
быть оборудованы датчиками, оценивающими давление грунта в
режиме реального времени. В случае падения в рабочей камере
давления в нее с помощью насосов вводится бентонит, который
находится под постоянным давлением в специальном резервуаре
и таким способом восстанавливается первоначальное давление
в рабочей камере МЩ [10].
Таким образом, при строительстве тоннелей МЩ с грунтопригрузом в целях минимизации осадок дневной поверхности и
грунтового массива необходимо следующее:
– контроль за давлением грунтопригруза в рабочей камере
МЩ;
– поддержание стабильного давления в рабочей камере за
счет однородности и пластичности разработанного грунта, что
достигается смешиванием его с пеной, полимерами, бентонитом
или водой для создания материала пастообразной консистенции;
– контролируемый отбор грунта из рабочей камеры МЩ шнековым конвейером с применением точных технологий, таких как
конвейерные весы, радиоизотопный прибор для измерения плотности;
– нагнетание строительного раствора в технологический зазор за тоннельной обделкой;
– непрерывный мониторинг осадок поверхности земли в течение всего процесса проходки тоннеля МЩ.
Литература
1. Маковский Л.В. Городские транспортные сооружения. – М.:
Стройиздат, 1985. – 439 с.
2. Абрамчук В.П., Власов С.Н., Мостков В.М. Подземные сооружения.
– М.: ТА Инжиниринг, 2005. – 464 с.
3. Самойлов В.П., Малицкий В.С. Новейшая японская техника щитовой проходки тоннелей. – М.: Империум пресс, 2004. – 227 с.
4. Валиев А.Г., Власов С.Н., Самойлов В.П. Современные щитовые
машины с активным пригрузом забоя для проходки тоннелей в сложных
инженерно-геологических условиях. М.: ТА Инжиниринг, 2003. – 70 с.
5. Two Earth Pressure Balance Shields for Metro Line A Extension of
Prague Metro. Tunnel, 2012, № 1, 32–39.
6. Mechanical and process-technical Characterization of the Rock
influenced by interactive Behavior of Machine-Ground. Tunnel, 2011, № 6,
12–20.
7. Slinchenko D. Control of ground settlement in EPB Tunneling. –
Toronto, Ontario, Canada: LOVAT Inc, 2012. – pp. 441–445.
8. Sfriso A.O. Metro tunnels in Buenos Aires: Design and construction
procedures 1998–2007. – University of Buenos Aires, Argentina, 2009. –
pp. 1123–1128.
9. Marchionni V., Guglielmetti V. EPB-Tunnelling control and monitoring
in a urban environment: the experience of the “Nodo di Bologna”
construction (Italian High Speed Railway system. – London: Taylor &
Francis Group, 2007. – pp. 895–901.
10. M.C. Gatti & G. Cassani. Ground loss control in EPB TBM tunnel
excavation. – London: Taylor & Francis Group, 2007. – pp. 1141–1146.
REDUCTION OF THE SURFACE SETTLEMENT DURING URBAN
TUNNELING WITH EARTH PRESSURE BALANCE TUNNEL BORING
MACHINES
By Prof. L.V. Makovsky, Ph.D. V.V. Kravchenko (MADI)
The paper presents urban tunneling with Earth Pressure Balance
Tunnel Boring Machines. The data of the world experience shield
tunneling in weakly stable ground conditioning were analyzed.
Technological measures such as Control Earth Pressure Balance
Pressure in the cutting chamber, control of muck volume relative to
the Tunnel Boring Machines advance, continuous Grouting of the Tail
Void, adequate Ground Conditioning are noted.
Key words: Tunnel Boring Machines, Earth Pressure Balance, surface settlement, measures to minimize ground settlement.
Рис. 7. Радиоизотопный прибор для измерения плотности
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 7
Рецензент: д-р техн. наук, проф. В.Е. Меркин. Статья поступила в редакцию 10.04.2014 г.
Авторы: Маковский Лев Вениаминович, канд. техн. наук,
проф., зав. кафедрой «Мосты и транспортные тоннели» МАДИ;
Кравченко Виктор Валерьевич, канд. техн. наук, ст. преподаватель кафедры «Мосты и транспортные тоннели» МАДИ. Тел.: +7
(499) 155-03-56, e-mail: [email protected]
7
22.10.2014 21:44:21
СОДЕРЖАНИЕ УДК 625.76.089.2-023.711
Метод назначения
адресов ремонта
с использованием
результатов оценки
ровности покрытия
Проф., канд. техн. наук Ю.В. КУЗНЕЦОВ,
инж. П.А. КРИУШИН (МАДИ)
В статье приводится алгоритм разработанной в МАДИ
программы под названием «Штопка», которая дает возможность с точностью до метра определить адреса ремонтных
карт и оценить ровность после выполненного ремонта.
Ключевые слова: ровность покрытия, международный
показатель ровности, нормирование ровности, алгоритм назначения адресов ремонта, профилометр, нормы ровности,
ремонтные карты.
Сегодня практически все организации, выполняющие диагностику автомобильных дорог, измеряют ровность при помощи, в
основном, лазерных профилометров. В результате проезда профилометрической установки по оцениваемому участку с использованием программ, находящихся в свободном доступе в интернете, по микропрофилю рассчитывают международный показатель ровности IRI. Однако до недавнего времени в России
отсутствовали нормы, позволяющие оценить состояние ровности
по этому показателю. В связи с этим возникала необходимость
переводить полученные показания в показания до недавнего
времени широко распространенного в России толчкомера. Для
такого перевода использовалась корреляционная зависимость,
приведенная в отраслевом дорожном методическом документе
№ос-617-р «Руководство по оценке ровности дорожных покрытий толчкомером», разработанном Союздорнии.
При оценке дорог, находящихся в эксплуатации, пересчет не
вызывал больших трудностей. Однако при выполнении приемочных испытаний вновь построенных либо капитально отремонтированных дорог такой перевод весьма затруднителен. Дело в
том, что сегодня многие организации строят дороги с очень хорошей ровностью. Например, организация ВАД (Санкт-Петербург)
обычно сдаёт участки дорог с ровностью по IRI от 0,6 мм/м до
0,9 мм/м. По имеющимся в инструкции зависимостям перевести
такие показания IRI в показания толчкомера не представляется
возможным.
Видимо, в те годы, когда разрабатывалась инструкция, участков с подобной ровностью просто не существовало. До поры до
времени такой перевод имел смысл, поскольку показатель IRI
есть не что иное, как показания виртуального толчкомера, который виртуально проезжал по оцениваемому участку. При переводе IRI в показания толчкомера, толчкомер сам «заражается»
этой виртуальностью, т.е. полученные показания уже не будут
зависеть от того, на каком автомобиле стоял толчкомер. Не будут
они зависеть и от скорости движения, состояния шин и подвески,
количества топлива в баке, числа пассажиров и т.д. Все будет
определяться только качеством зафиксированного микропрофиля. Если профилометры адекватно фиксирует неровности в диапазоне длин волн, влияющих на показатель IRI, независимо от
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
8
04_2014_
их конструкции в результате пересчета будут получены близкие
значения толчкомера.
В настоящее время, наконец, появились законодательно
утвержденные нормы, позволяющие подобный пересчет не производить. В своде правил СП 34.13330.2012 «Автомобильные
дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85» табл. 8.6
указано, что для дорог 1–3 категории показатель IRI не должен
превышать 2,2 мм/м, а для дорог 4 и 5 категорий – 2,6 мм/м.
Приведенные нормы находятся в противоречии с требованиями
к состоянию ровности, содержащимися в том же документе и в
той же таблице, но нормирующие ровность по отклонениям амплитуд. С учетом многолетнего опыта оценки ровности нивелированием и построением микропрофиля с последующим расчетом показателя IRI можем сказать, что при показателях ровности
более 1,2–1,4 мм/м амплитудные отклонения выйдут за пределы,
установленные табл. 8.6.
В связи с этим необходимо либо смягчать требования в отношении отклонения амплитуд, либо ужесточать требования по
IRI, в противном случае не будет обеспечен принцип единства
измерений. Сегодня представляется целесообразным выполнить некоторое ужесточение требований по IRI с одновременным ослаблением норм на отклонения амплитуд. Принятый
документ в части требований к состоянию ровности страдает и
другими недостатками. В частности, непонятно, какими значениями оценивать ровность на мостах, путепроводах и на подходах к ним.
Сегодня показатель IRI принято рассчитывать как среднее
значение по участкам длиной 100 м, либо 1 км. Наши многолетние измерения ровности вновь построенных, капитально отремонтированных и находящихся в эксплуатации дорог показывают, что чем короче участок осреднения, тем большее значение
показателя будет получено. При этом даже если оценивать ровность стометровыми отрезками, не всегда будут выявлены локальные, порой очень опасные неровности. Часто бывает так, что
локальная неровность располагается на границе стометровых
участков. Тогда её одна часть попадает в одну стометровку, а
другая – в другую. В результате обе стометровки могут характеризоваться удовлетворительной ровностью несмотря на то, что
неровность может быть чрезвычайно опасной для движения.
Способ оценки ровности с использованием микропрофиля
позволяет радикально решить эту проблемы. Он дает возможность определить состояние ровности на каждом метре обследованной дороги и анализировать ровность по каждой полосе
движения. Полученная база данных может быть использована
для расчета средних значений ровности на участках любой длины, например 10, 20 либо 30 м. В результате могут быть построены графики состояния ровности для разных длин осреднения с
расчетом скользящего среднего значения. Подобные графики
значительно нагляднее характеризуют истинное состояние ровности на обследованной дороге чем нежели сто или километровые показатели IRI (рисунок).
Но при оценке состояния ровности может быть реализован
другой подход. Cпособ оценки ровности при помощи профилометрических установок позволяет решать, с практической точки
зрения, очень важную задачу – обосновывать и с точностью до
метра назначать участки ремонта автомобильных дорог. В МАДИ
на каф. «Изыскания и проектирование дорог» разработана программа, получившая название «Штопка». Программа позволяет
назначить адреса ремонта с учетом фактического состояния ровности дорожного покрытия, установленного в результате измерений ровности по двум полосам наката каждой полосы движения. Суть программы заключается в следующем.
1. По результатам проездов лаборатории УДК-4 рассчитываются метровые показатели IRI. В зависимости от того, как предполагается выполнять ремонт – на всю ширину дороги либо по
отдельным полосам – показатели ровности рассчитываются как
среднее значение по всем полосам дороги, либо как среднее
значение по двум полосам наката каждой полосы движения.
.indd 8
22.10.2014 21:44:21
СОДЕРЖАНИЕ 13. После внесения изменений в
базу данных расчет в соответствии с
положениями пунктов 9, 10, 11 повторяется, после чего выполняется проверка в соответствии (см. пункт 6) на
предмет возможности объединения отремонтированных карт.
14. Расчет ведется до тех пор, пока
протяженность планируемого ремонта
не будет полностью выбрана картами.
15. В базу данных отремонтированной дороги возвращаются километровые столбы, после чего определяются
стометровые и километровые показатели IRI. По результатам выполненного
расчета строится график ровности,
который сравнивается с графиком, построенным до его выполнения. При
этом могут быть рассчитаны средние
значения показателя ровности.
Приведенный рисунок построен по
данным, полученным в ходе обследования находящейся в эксплуатации дороги. Он наглядно показывает, что
Пример графиков ровности покрытия при скользящем осреднении на 10, 50 и 100 м
участок дороги длиной 70 м имеет
очень плохую ровность – при 10метровом сканировании показатель ровности превысил 15 мм/м.
2. Для простоты дальнейшего расчета из базы данных убираОднако при оценке ровность традиционным способом средние
ются километровые столбы и с учетом протяженности каждого
стометровые значения IRI не выглядят угрожающе – 5 мм/м и
километра вся длина обследованной дороги переводится в ме6 мм/м. Они близки к допустимым значениям ровности, содержатровое исчисление, при этом каждому метру длины присваиващимся в нормах различных стран. Если же выполнить оценку
ются соответствующие значения показателя ровности, полученровности с использованием описанной выше программы, можно
ные при выполнении измерений.
с точностью до метра определить целесообразные границы ре3. Назначается наименьшая длина наиболее неровного участмонтного участка. Достоинством нового метода оценки профиля
ка, который обязательно необходимо выявить и отремонтировать
является и то, что он позволяет определить причины нарушения
(например, 5 либо 10 м).
ровности. Для этого нужно построить микропрофиль интересую4. Из технических соображений назначается минимальная
щего участка, и тогда станет ясно, какого вида неровности явидлина ремонтной карты, которая будет использоваться при релись причиной столь больших значений показателя IRI. Причина
монте дорожного покрытия.
же образования этих неровностей в большинстве случаев может
5. Назначается предельный показатель ровности, при котором
быть понятна лишь в результате измерений прочности дорожной
целесообразно к выявленной карте присоединить прилегающие
одежды.
участки дороги.
6. Назначается минимальное расстояние между картами, при
котором есть смысл назначенные карты объединять в одну.
Литература
7. Исходя из финансовых и технических возможностей организации, проводящей ремонт, определяется суммарная протя1. Свод правил СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. М.,
2012.
женность всех карт (например 10000 м).
2. Руководство по оценке ровности дорожных покрытий толчко8. Из опыта проведенного в прошлом ремонта определяется
мером, №ос-617-р. М.: Транспорт, 2002.
показатель ровности, который будет достигнут в результате выполненного ремонта в пределах одной карты. Для капитального
METHOD FOR ADDRESSING REPAIR WITH USE OF RESULTS OF AN
ремонта этот показатель в зависимости от организации, провоESTIMATION OF ROAD EVENNESSES
дящей ремонт, для качественно работающей организации нахоBy Prof. Yu.V. Kuznetsov, Ph.D. Student P.A. Kriushin (Russia, Moscow,
дится в пределах от 0,8 до 1,2 и от 1,2 до 2 мм/м для большинства
MADI)
организаций, выполняющих капитальный ремонт. При ремонте
лишь верхнего слоя покрытия с выравниванием отдельных особо
In paper the algorithm developed in MADI programs is resulted
неровных участков обычно достигается ровность в пределах от
under the name "Shtopka" which enables accurate to metre to define
1,7 до 2,5 мм/м).
addresses of repair cards and to estimate road evennesses after the
9. Методом компьютерного сканирования ровности по назнаexecuted repair.
ченной длине наиболее неровного участка (в нашем случае 5
Keywords: road surface evennesses, the international parameter
либо 10 м) определяется адрес начала и конца самого неровного
of evennesses, normalization of evennesses, algorithm for addressing
участка.
repair, profilometer, rates of evennesses, repair cards.
10. Выявленный неровный участок удлиняется до размеров
Рецензент: д-р техн. наук П.И. Поспелов. Статья поступила в
ремонтной карты в наиболее неровную сторону.
редакцию 25.09.2013 г.
11. Делается попытка увеличить длину выявленного неровноАвтор: Кузнецов Юрий Владимирович, канд. техн. наук, прого участка в обе стороны в соответствии с указаниями пунфессор кафедры Изысканий и проектирования дорог МАДИ. Тел.:
кта 5.
+7 (499) 155 0378, e-mail: [email protected]; Криушин Павел
12. Отремонтированный участок вставляется в базу данных,
Александрович, аспирант кафедры Изысканий и проектирования
при этом каждому его метру присваивается показатель ровности,
дорог МАДИ. Тел. +7 (499) 155 0332, e-mail: [email protected]
принятый в соответствии с рекомендациями пункта 8.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 9
9
22.10.2014 21:44:21
СОДЕРЖАНИЕ УДК 625.72.031.3:629.783
Запись и обработка
ГЛОНАСС/GPS
информации
при обследовании дорог
Канд. техн. наук, доц. С.И. СТУПИН,
инж. А.П. ТЕЛИЦЫН
(«Проектмостореконструкция»,
Саратов)
В статье рассмотрены вопросы записи и обработки дорожной информации при измерении геометрических параметров
автомобильных дорог с использованием спутниковых навигаторов.
Ключевые слова: навигационные параметры, план, профиль, радиусы кривых, расстояния видимости.
Используемые в дорожных ходовых лабораториях системы
спутниковой навигации позволяют при невысокой их стоимости
(по сравнению с гироскопическими системами) получать достаточную и достоверную информацию о геометрических параметрах обследуемых дорог [1]. В настоящее время в общемировом
масштабе полноценно функционируют две глобальные навигационные системы: американская GPS (Global Positioning System) и
российская ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая
Система, GLONASS). GPS намного раньше вышла на рынок доступных обычным (не военным) пользователям устройств, поэтому
сейчас практически все современное навигационное оборудование поддерживает этот стандарт.
Показатели точности системы GPS для невоенных пользователей имеют погрешность по долготе и широте 2,00–8,76 м при
видимости навигатором 6–11 спутников. У ГЛОНАСС погрешность
по долготе и широте составляет 4,46–7,38 м при видимости 7–8
спутников. При одновременном использовании навигатором
двух систем (видимость до 20 спутников) погрешность снижается до 1,5–3 м [2].
Следует отметить, что с точки зрения пользователя, никаких
отличий и особенностей эксплуатации «гибридных» приемников
по сравнению с «односистемными» нет. Из многочисленных навигаторов гражданского назначения (туристических, автомобильных, универсальных) для дорожных измерений предпочтение следует отдать последним, так как в такие навигаторы дополнительно встраивают магнитный компас, барометр, высотомер,
оборудуют повышенной пыле-, термо- и влагоустойчивостью,
ударопрочностью. Кроме того, отечественные приборы имеют
более гибкую функциональную архитектуру, что позволяет расширить возможности пользовательской системы подключением
дополнительных приборов (датчик уровня топлива, тангента, навигатор, видеокамера и пр.) [3].
Современные спутниковые 12-канальные приемники позволяют представлять записанные навигационные параметры в табличной и графической формах, для чего в них имеется достаточный набор программ, инструментов и встроенных карт. Навигатор предварительно настраивают на работу в прямоугольной
(пользовательской UTM/URS) системе координат (что упростит
10
04_2014_
.indd 10
дальнейшую обработку данных) и ежесекундную регистрацию
навигационных параметров [4].
Измерение геометрических параметров трассы с использованием системы спутниковой навигации целесообразно производить в прямом и обратном направлениях: в прямом – с необходимыми остановками в характерных точках (на трубах, мостах,
переездах и др.) с записью их координат (путевые точки Way
Points) и названий; в обратном – в режиме непрерывного проезда. Это связано с тем, что на остановках происходит приращение пути вследствие неоднозначности позиционирования точки.
За одну минуту это приращение может составлять от 1 до 3 м и
более. При движении только в прямом направлении указанные
приращения устраняются путем исключения строк таблицы с нулевыми значениями скорости движения. При дополнительном
обратном непрерывном проезде систематические ошибки устраняются, что обеспечивает более точное позиционирование путевых точек на трассе.
При измерении линейных расстояний в пересеченной местности следует иметь в виду, что длины, измеренные колесными
измерителями (по обертывающей), окажутся больше длин определенных навигаторами, так как последние определяют длину
проекции обследуемой трассы на горизонтальную плоскость.
На рис. 1 приведен фрагмент ежесекундной записи навигационных параметров Track Points, в нижней части которого даны
результирующие данные: количество маршрутных точек, длина,
площадь (контурного проезда), затраченное время, средняя скорость. Правые кнопки внизу позволяют инвертировать данные
таблицы, показать графическое изображение плана трассы и ее
продольного профиля (рис. 2).
Готовый после проезда график продольного профиля (рис. 2)
при помощи соответствующих кнопок (внизу) легко масштабируется, а крестообразный сканер позволяет последовательно опре-
Рис. 1. Таблица навигационных параметров слева направо:
номер маршрутной точки, дата, время, высота, интервал
пути, интервал времени регистрации, скорость движения,
азимут, номер зоны, прямоугольные координаты.
Рис. 2. Продольный профиль трассы. Вверху – данные установки сканера. Внизу – кнопки масштабирования.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:21
СОДЕРЖАНИЕ Рис. 3. Схема измерения радиуса кривой в плане
делять высоты на заданных расстояниях от начала трассы. По
этим данным можно оперативно определить перепады высот,
уклоны и места расположения труб и мостов.
Следует отметить, что точность определения высотного положения точек трассы спутниковыми навигаторами в два раза
меньше, чем точность определения плановых координат, что недостаточно для построения продольного профиля трассы. Достаточную точность определения высотных отметок обеспечивают навигаторы с встроенным альтиметрическим датчиком.
При необходимости получения оперативных данных в полевых условиях возможен просмотр и предварительная обработка
табличных данных и графических построений плана и профиля
при помощи встроенных в программу команд и инструментов. На
рис. 3 показан фрагмент участка с кривой в плане. На нем при
помощи инструмента Distance на закруглении трассы проведена
хорда L = 32,9 м, длина которой показана в нижней части окна
плана трассы.
Определив таким же образом длину стрелки f = 2,6 м, вычисляем по известной формуле радиус кривой
L2
R = − 0,5f = 50,7 м.
8f
Указанный инструмент можно использовать для определения
азимутов сопрягаемых прямых и, соответственно, угла поворота
трассы, а также для измерения длин участков траекторий (путем
последовательного откладывания отрезков на плановой проекции).
Координаты путевых точек определяют с использованием
усредняющей функции навигатора, при обработке всех данных
(до 1000 и более) за время остановки автомобиля в створе обследуемого объекта. Их местоположение на плане трассы определяют по результатам обратного безостановочного проезда.
Камеральную обработку производят поэтапно с использованием пакета программ в следующей последовательности:
1. Экспорт данных прямого проезда в текстовый файл.
2. Инвертирование данных обратного проезда и их экспорт в
текстовый файл.
3. Интерполяция целочисленных значений высотных отметок, если последние не имеют мантиссы.
4. Первичная обработка в редакторе Excel файлов прямого и
обратного (инвертированного) проездов:
– копирование в редактор Excel;
– преобразование текстового формата в формат электронной таблицы;
– исключение строк с повторяющимися плановыми координатами;
– образование исходного файла для расчета параметров
плана и профиля (путь, азимут, высотная отметка);
– расчет и формирование таблицы линейного положения
путевых точек или характерных объектов (мостов, труб,
переездов и т.д.);
5. Вычисление параметров кривых в плане.
Применяемые в настоящее время измерительные системы, как
правило, определяют радиус дорожного закругления по данным
концевых параметров (т.е. по длине кривой и разнице концевых
значений азимутов, т.е. углу поворота), что приводит к потере
участка кривой с минимальным радиусом кривизны. Исчерпывающую информацию о дорожном закруглении дает график
«азимут – путь» (рис. 4), по которому определяют параметры
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 11
Рис. 4. Зависимость курсового угла от пути.
Рис. 5. Определение расстояния видимости на продольном
профиле
составных частей закругления (круговых и переходных кривых).
По графику рис. 4 легко выделяются круговые кривые с линейной зависимостью азимута от пути. Среднее значение составной
кривой 1–7 составляет R1–7 = 542 м, а минимальное значение R 3–4
= 191 м.
6. Вычисление параметров продольного профиля (уклонов,
радиусов вертикальных кривых) по исходным данным в редакторе Excel. Продольный профиль предварительно сглаживают с
применением фильтров, после чего определяют границы прямолинейных участков и их уклоны и участков с вертикальными кривыми по критериям, определяемым динамикой пошагового приращения продольных уклонов. Радиусы вертикальных кривых
вычисляют с применением параболической (y = ax2 + bx + c) аппроксимации высотного положения маршрутных точек или уклонов между ними с использованием метода наименьших квадратов по формуле
R=
1
.
2a
7. Расчет расстояний видимости поверхности дороги и встречного автомобиля в продольном профиле для прямого и обратного проездов.
Построенный по данным измерений с шагом 10 м продольный
профиль является достаточно подробным для выявления участков с ограниченной видимостью. Если нанести на чертеж смещенную вверх (в масштабе) на 1,2 м копию продольного профиля
(пунктирная линия на рис. 5), то не сложно путем графического
построения определить зоны, где видимость будет меньше минимально допустимой величины. Расчет производится по программе, сущность алгоритма которой заключается в последовательном (с шагом 10 м) определении длин касательных (А1В1, А2В2,
А3В3 и т.д. в пределах пунктирного профиля) к основному профилю и сравнения их длин с минимально допустимым значением
для данной категории дороги.
По результатам обработки в прямом и обратном направлениях
определяется положение и протяженность участков обследуемой дороги с ограниченной видимостью l1, l 2, l 3 и т.д., которые
могут быть представлены в графической или табличной формах.
Сформированная таким образом измерительная система прошла строгую проверку с применением инструментального и при-
11
22.10.2014 21:44:21
ПРОЕКТИРОВАНИЕ борного контроля и использовалась при обследовании более
3000 км автомобильных дорог Саратовской области, Республики
Мордовия, Чувашской Республики.
Литература
1. Ступин С.И. Измерение протяженности автомобильных дорог
// Наука и техника в дорожной отрасли. № 1, 2012.
2. http://www.nis-glonass.ru/about-glonass/gps/ (Дата обращения
12.12.2012 г.).
3. ru.wikipedia.org›ГЛОНАСС (Дата обращения 12.12.2012 г.).
4. Ступин С.И. Использование спутниковых навигаторов при
определении геометрических параметров дорог // Наука и техника в
дорожной отрасли. № 3, 2007.
RECORD AND PROCESSING ROAD GLONASS/GPS INFORMATION
By S. Stupin, A. Telitsyn (Russia, Saratov City)
In article questions of record and processing of the road information used at measurement of geometrical parameters of
highways with use satellite GPS/GLONASS of navigators are considered.
Keywords: GPS/GLONASS navigation systems, haighway elements.
Рецензент: д-р техн. наук В.В. Сильянов (МАДИ). Статья поступила в редакцию 05.02.2013 г.
Авторы: Ступин Сергей Иванович, канд. техн. наук, доцент,
главный специалист института «Проектмостореконструкция»,
e-mail: [email protected]; Телицын Андрей Петрович, IT директор, начальник производственно-технического центра Саратовского института «Проектмостореконструкция», e-mail:
[email protected]
УДК 656.11(075.8)
ББК 39.808я73
Организация дорожного движения : учеб. пособие для
учреждений высш. проф. образования / И.Н. Пугачёв, А. Э. Горев,
А.И. Солодкий, А.В. Белов. – М.: Издательский центр «Академия»,
2013. – 240 с.
ISBN 978-5-7695-4789-8
Учебное пособие создано в соответствии с требованиями
Федерального государственного образовательного стандарта
высшего профессионального образования по направлению подготовки 190700 – «Технология транспортных процессов».
В пособии изложены основные теоретические, практические
и методические положения основ организации движения, способы изучения и оценки их эффективности; методические подходы
и требования нормативных документов по организации движения в различных условиях.
Приведены характеристики транспортных и пешеходных потоков; описаны практические мероприятия по организации
движения на отдельных элементах улично-дорожной сети;
нормативное регулирование и стандартизация требований к
организации дорожного движения; даны различные виды оценок мероприятий по организации и безопасности движения
транспортных средств, необходимые для подготовки специалиста широкого профиля в сфере эксплуатации автомобильного
транспорта.
Для студентов учреждений высшего проф. образования. Может быть использовано специалистами автомобильного транспорта на курсах повышения квалификации.
Справки по тел.:
+7 (914) 540-32-34
12
04_2014_
.indd 12
УДК 628.(1-21):628.113
Повышение
эффективности
применения
металлических
гофрированных
водопропускных труб
Д-р техн. наук В.В. УШАКОВ, кандидаты
техн. наук В.И. АЛТУНИН, О.Н. ЧЕРНЫХ,
инженеры А.В. БУРЛАЧЕНКО, М.В. ФЕДОТОВ
В статье приводятся результаты экспериментальных гидравлических исследований моделей гладкой дорожной водопропускной трубы и выполненной из гофрированного металла
с гладким лотком по дну и без него. Даны рекомендации по
расчету их пропускной способности при работе в напорном
режиме с незатопленным выходным отверстием.
Ключевые слова: металлические гофрированные трубы,
гидравлические сопротивления, безнапорный и напорный режимы, гладкий лоток по дну, модельные исследования, критический уклон, коэффициент шероховатости, пропускная
способность.
Широкое распространение металлических гофрированных
труб (МГТ) в качестве дорожных водопропускных во всех развитых странах мира объясняется не только их многочисленными
преимуществами в сравнении с гладкими бетонными трубами, но
также и более благоприятными условиями их гидравлической
работы. В настоящее время в нашей стране для пропуска постоянных и временных водотоков под насыпью автомобильных
дорог все более широко используются металлические гофрированные трубы (МГТ). Сооружения из металлических гофрированных структур являются инновационными, поскольку позволяют
получить более разнообразные и экономичные конструктивные
решения в сравнении с сооружениями из бетонных труб. В стране построено и функционирует большое количество предприятий, которые изготавливают МГТ (С-Петербург, Казань, Селятино,
Рязань и т.д.).
Основными недостатками металлических гофрированных
труб являются: подверженность их коррозии и абразивному разрушению, а также повышенные гидравлические сопротивления.
Надежной защитой МГТ от абразивного разрушения является
гладкий лоток, укладываемый по дну трубы и занимающий нижний сектор с центральным углом ϕ = 90° или 120° (за рубежом
[1] 90° и 180°), обеспечивающий также и дополнительную защиту МГТ от коррозии. По данным выполненных в США исследований, устройство гладкого лотка по дну увеличивает срок безаварийной эксплуатации МГТ на 25 лет [1]. С 2009 г. согласно
ОДМ, утвержденному Росавтодор [2], все МГТ должны иметь гладкий лоток по дну. Такие водопропускные трубы занимают промежуточное положение между гладкими и гофрированными
трубами.
Бесперебойное функционирование транспортной магистрали
обеспечивается при условии гарантированного пропуска расхода поверхностных вод под дорожной насыпью. Поэтому размер
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МГТ назначается на основании её гидравлического расчета, который является неотъемлемой составной частью каждого проекта водопропускного сооружения, согласно действующим нормативным требованиям [2].
И в нашей стране и за рубежом для устранения негативного
влияния дополнительных гидравлических сопротивлений на
пропускную способность МГТ при безнапорном движении водного потока используется простой, эффективный и не требующий
материальных затрат гидравлический способ. Для этого гофрированная труба укладывается с уклоном равным или превышающим критический уклон iк [3]. Величина критического уклона
зависит от шероховатости трубы и чем она выше, тем iк больше.
В настоящее время в нашей стране считается, что при пропуске
расчетного расхода в безнапорном режиме с расчетным заполнением на входе критический уклон МГТ с гладким лотком по дну
составляет iк ≈ 0,02–0,03 [2,3]. Рекомендуемая расчетная величина iк является завышенной и поэтому разрешается укладывать
трубу с iт = 0,01 [2, 3], т.е. фактически допускается уменьшать
критический уклон в 2–3 раза. Такое положение объясняется тем,
что при расчете iк считается, что величина коэффициента шероховатости МГТ с гладким лотком по дну и без него при безнапорном и напорном движении водного потока одинаковые. Как
показали исследования, выполненные в нашей стране [4, 5, 6] и
за рубежом [7, 8], такое допущение является ошибочным. Сопротивления в МГТ без гладкого лотка по дну при безнапорном
движении выше, чем при напорном движении. Если же по дну МГТ
уложен защитный гладкий лоток, то при безнапорном движении
с увеличением наполнения трубы сопротивления возрастают.
Поэтому при напорном движении водного потока сопротивления
выше, чем при безнапорном. Выполненные в МАДИ экспериментальные исследования позволили получить данные о гидравлических сопротивлениях при безнапорном движении в круглой
МГТ с гладким лотком по дну с одним из применяемых в нашей
стране гофром ( lxΔ = 130×32,5 мм, где l – длина волны гофра,
Δ – высота волны гофра) [4]. Такие же данные следует получить
для МГТ и с другими видами гофра в том числе спирального, которые используются как в нашей стране, так и за рубежом. В США
на протяжении почти ста лет выполнено большое количество
исследований гидравлических сопротивлений МГТ, но практически во всех исследованиях сопротивления изучались при напорном движении водного потока. Всестороннего изучения гидравлических сопротивлений при безнапорном движении в МГТ
с гладким лотком по дну не проводилось и поэтому в последнем
изданном справочнике [1] нет никаких рекомендаций по выполнению такого расчета, хотя в отдельных публикациях этот вопрос
рассматривается.
Следует отметить, что величина коэффициента шероховатости гофрированной поверхности зависит не только от её размеров, формы, наличия и размеров гладкого лотка, а также характера движения водного потока, но и от формы сечения трубы [8],
что в настоящее время никак не учитывается.
Повышенные гидравлические сопротивления МГТ помимо отрицательного воздействия на пропускную способность, могут
оказывать и положительное влияние на её гидравлическую работу. Происходит это в том случае, если расчетный расход пропускается при напорном режиме, при котором труба работает
полным сечением. Как показали выполненные в МАДИ гидравлические исследования, благодаря дополнительным гидравлическим сопротивлениям, создаваемым гофрированной поверхностью, происходит плавная, прогнозируемая и гарантированная
«зарядка» МГТ с гладким лотком по дну с обычно применяемыми
типами входного оголовка. Ввиду повышенной шероховатости не
формируется вакуумметрическое давление на входном участке
МГТ и она устойчиво работает в напорном режиме [9].
В нашей стране в настоящее время МГТ проектируются на пропуск расчетного и наибольшего расходов в безнапорном режиме
с обеспечением допустимой степени заполнения трубы на входе
(hвх/dр) [2,3]. При пропуске расчетного расхода величина hвх/dр
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 13
не должна превышать 0,75, а наибольшего расхода – 0,9. Такой
подход объясняется стремлением сохранить существование безнапорного режима и при условии, если расход превысит расчетную величину. Принимать в качестве расчетного полунапорный
или напорный режимы допускается только на второстепенных
автомобильных дорогах не постоянного использования и только
при условии применения специальных дополнительных мероприятий по предотвращению фильтрации из трубы и через тело
дорожной насыпи, обеспечению устойчивости дорожной насыпи
и применении специальных типов входных оголовков [2]. Не смотря на то, что при выполнении вышеизложенных условий допускается работа МГТ в полунапорном и напорном режимах, в действующих нормах [2] не приводятся какие-либо рекомендации по
выполнению гидравлического расчета при этих режимах.
За рубежом, и в частности в США, где применение МГТ имеет
более чем столетнюю историю, допускается её работа в любом
режиме, но ограничивается величина относительного напора в
верхнем бьефе перед трубой (H/dр). В работе [10] рекомендуется при диаметре МГТ не превышающем 4 м, назначать H/dр ≤ 1,5,
а при больших диаметрах – H/dр ≤ 1,0. В других работах [7] допускается работа МГТ в напорном режиме даже при относительных напорах H/dр ≈ 3–5. Учитывая, что в настоящее время в нашей
стране используется полная линейка размеров и форм гофрированных труб, применяемых за рубежом, следует тщательно изучить возможность проектирования МГТ на работу с затопленным
входным оголовком. При этом МГТ будет работать в полунапорном, частично-напорном или напорном режимах, в зависимости
от своих конструктивных особенностей, формы гофра, длины,
уклона, величины пропускаемого расхода. Это приведет к существенному увеличению её пропускной способности по сравнению с применяемым в настоящее время безнапорным режимом.
Выполненные в МАДИ экспериментальные исследования показали, что МГТ с гладким лотком по дну без входного оголовка, при
работе в полунапорном режиме с относительным напором на
входе H/dр = 1,2 пропускает в два раза больший расход, чем при
безнапорном режиме с расчетным заполнением на входе. Если
же в качестве расчетного принять частично-напорный или напорный режимы, то увеличение пропускной способности будет
более значительным. Это позволит получить существенную экономию финансовых средств за счет сокращения затрат на
устройство водопропускных труб при строительстве автомобильных магистралей.
Как отмечено выше, в действующих в нашей стране указаниях
[2] отсутствуют рекомендации по гидравлическому расчету МГТ
с гладким лотком по дну при напорном режиме. Поэтому в МАДИ
были проведены специальные гидравлические исследования.
Расчет водопропускных труб, работающих в напорном режиме
с неподтопленным выходным отверстием выполняется по формуле
(
)
Q = μω 2g H0 + ιl − ηd р ,
(1)
где μ – коэффициент расхода, учитывающий сопротивления при
движении потока, равный
μ=
1
1 + ς вх + λ l 4R
,
(2)
где ω – площадь сечения трубы, равная для круглых труб
ω = πd2р 4 ;
H0 – гидродинамический напор в верхнем бьефе перед трубой
относительно дна входного сечения;
ι, l – соответственно уклон и длина трубы;
ς вх , λ – коэффициенты сопротивления на вход и по длине
трубы;
d
R – гидравлический радиус, равный р 4 для круглой трубы;
η – коэффициент, учитывающий распределение давления в
выходном сечении трубы;
dp – расчетный диаметр гофрированной трубы, равный её
минимальному внутреннему диаметру (dвн).
13
22.10.2014 21:44:22
ПРОЕКТИРОВАНИЕ Если труба подтоплена со стороны нижнего бьефа, то вместо
ηdp в формулу (1) подставляется бытовая глубина в нижнем бьефе у выходного отверстия трубы, т.е. ηdp = hБ.
Для гладких (бетонных) водопропускных труб в отечественной [3] и зарубежной [1] справочной литературе коэффициент η
принимается постоянным и соответственно равным η = 0,85 и 1,0.
В нашей стране для круглых МГТ [3] величина коэффициента η
назначается переменной в зависимости от параметра расхода,
рассчитанного по внутреннему диаметру
θ=
Q
2 .
gdвн dвн
Если θ < 1,35, то значение коэффициента определяется по
зависимости
η = 1,35 − 0,63θ ,
(3)
а при θ ≥ 1,35 – η = 0,5.
В работе [11], также отмечается зависимость коэффициента η
от числа Фруда (параметра расхода). При этом величина η изменяется от 0,5 до 1,0. Такие же рекомендации даются и другими
авторами [12–15], причем приводятся они для водовыпусков с
гладкими трубами.
Учитывая неоднозначность существующих рекомендаций по
назначению коэффициента η, в лаборатории кафедры Гидравлики МАДИ были выполнены экспериментальные гидравлические
исследования моделей гладкой и гофрированной водопропускных труб при напорном режиме работы с незатопленным выходным отверстием. Гладкая модель из оргстекла имела следующие параметры: d = 10 см, l = 173 см, ι = 0,06. Входной и выходной оголовки были портальными. Модель МГТ с внутренним
диаметром dвн = 19,35 см, l = 5,2 м, ι = 0,096 имела гофр размером
lxΔ = 26×6,5 мм, который в масштабе 1 : 5 моделировал используемый в нашей стране натурный гофр 130×32,5 мм. Выходной
оголовок – портальный, а входной – безоголовочный. Для регистрации давления по длине МГТ по её дну у внешнего диаметра
были установлены пьезометры. Труба выполнялась из полупрозрачного стеклопластика. Исследования модели МГТ выполнялись также с гладким лотком, уложенным по дну гофрированной
трубы и занимавшим треть её периметра (ϕ = 120°) при длине
труб l = 5,2 м и 4,14 м с уклонами ι = 0,096; 0,05; 0,031 и 0,01.
При выполнении гидравлических расчетов МГТ в качестве
расчетного принимается её внутренний диаметр. Наличие гладкого лотка уменьшает площадь сечения МГТ, поэтому в качестве
расчетного, по существующим рекомендациям [9, 10], принимался диаметр трубы, площадь сечения которой равнялась внутренней площади гофрированной трубы за вычетом площади, занимаемой гладким лотком. Для исследованной модели МГТ с dвн =
19,35 см и гладким лотком толщиной 12 мм, выполненным из
оргстекла, расчетный диаметр был равен dр = 18,6 см.
Расходы воды определялись с помощью треугольного водослива с тонкой стенкой, уровни воды регистрировались мерной
иглой.
Значения коэффициента η для модели с МГТ находились следующим образом. Строилась пьезометрическая линия по длине
трубы, которая на входном участке, вследствие деформации потока, искривлялась. На оставшейся части трубы пьезометрическая линия имела малую волнообразность и заменялась прямой
линией положение которой в выходном сечении трубы определяло пьезометрическую высоту hр = ηd. Для обработки экспериментальных данных была составлена специальная компьютерная
программа.
Методика определения коэффициента η на модели с гладкой
трубой была иной. Первоначально устанавливался напорный
режим с незатопленным выходным отверстием и регистрировался напор H1 перед трубой. Затем труба подтапливалась со стороны нижнего бьефа, регистрировались H2 перед трубой и бытовая
глубина в нижнем бьефе за трубой hБ. Расход воды поддерживался одинаковым. Поскольку коэффициенты расхода при свободном и затопленном выходном отверстии практически одинаковые, должны быть равными и расчетные напоры. Поэтому
14
04_2014_
.indd 14
значение коэффициента η находилось из равенства H2 – hБ =
H1 – ηd.
На рисунке приведены полученные экспериментальные результаты, а также экспериментальные данные различных авторов,
которые свидетельствуют о переменности коэффициента η и его
зависимости от параметра расхода (θ). С увеличением параметра
расхода значения η уменьшаются. Не прослеживается заметного
влияния на коэффициент η шероховатости поверхности трубы.
Полученные в проведенных экспериментальных исследованиях
данные для полностью гладкой и гофрированной труб, а также
МГТ с гладким лотком по дну достаточно близки. Полученные в
МАДИ результаты удовлетворительно согласуются с приведенными на рисунке рекомендациями других авторов. Имеющиеся отличия можно объяснить неизбежными ошибками при проведении
экспериментов и влиянием различий в условиях движения потока
на выходе. Например, у некоторых моделей (исследованных другими авторами) вытекающий поток свободно падал в нижний
бьеф, а у других – имелось отводящее русло различной формы и
по-разному сопрягавшееся с выходным отверстием (дно в дно или
отводящее русло располагалось ниже).
Таким образом, результаты выполненных экспериментальных
исследований, а также данные других авторов, свидетельствуют
о необходимости при расчете пропускной способности трубчатых сооружений с гладкими и гофрированными трубами, работающих в напорном режиме с неподтопленным выходным отверстием принимать коэффициент η переменным в зависимости от
параметра расхода θ.
Без большой погрешности при любой шероховатости стенок
трубы водовыпуска при θ < 1,4 коэффициент η можно рассчитать
по зависимости
η = 1,37 – 0,62θ,
(4)
а при θ ≥ 1,4 принимать равным η = 0,5.
Предлагаемая расчетная зависимость (4) близка к рекомендуемой ЦНИИС [3] зависимости (3), но более точно учитывает
полученные экспериментальные данные. Кроме того, определять
коэффициент η по зависимости (4) можно не только для МГТ с
гладким лотком по дну или без него, но и для гладких бетонных
труб.
Экспериментальные данные и кривые зависимости η =
f(θ): 1 – экспериментальные точки модели МГТ с dвн =
0,1935 м; lт = 5,2 м; iт = 0,096; 2 – экспериментальные точки,
полученные в МАДИ при исследовании модели гладкой трубы
с d = 0,1 м; 3 – экспериментальные точки, полученные U.Lee
и C.Patterson [13] для модели гладкой трубы с d = 0,073 м; 4 –
экспериментальные точки, полученные Rueda–Briceno [14]
для гладкого натурного водовыпуска; 5 – экспериментальная точка, полученные при исследовании гладкого натурного
водовыпуска Fort Randal dam [15]; 6 – экспериментальные
точки модели МГТ с гладким лотком по дну с dр = 0,186 м;
lт = 5,2 м; iт = 0,031; 7, 8, 9 – экспериментальные точки модели МГТ с гладким лотком по дну с dр = 0,186 м; lт = 4,14 м с
iт = 0,031; 0,01 и 0,05 соответственно ; В – кривая, рекомендуемая В.А. Ширченко [12] по результатам исследований водовыпуска с гладкой квадратной трубой; С – кривая, рекомендуемая ЦНИИС по уравнению (3); А – кривая по уравнению
(4), обобщающая результаты выполненных исследований;
D – η = 0,5.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ПРОЕКТИРОВАНИЕ Выполненные в МАДИ аналитические и экспериментальные
исследования позволяют сделать следующие основные выводы:
1. Широко используемые в нашей стране в качестве дорожных
водопропускных металлические трубы из гофрированного металла с гладким лотком по дну при безнапорном режиме имеют
пропускную способность не меньшую, чем гладкие бетонные
трубы. Для этого их следует укладывать с уклонами равными
критическому уклону. Расчет величины критического уклона
следует выполнять с учетом зависимости коэффициента шероховатости от наполнения трубы.
2. Следует провести всесторонние экспериментальные исследования МГТ с гладким лотком по дну с целью изучения возможности принимать в качестве расчетного полунапорный и
напорный гидравлические режимы. Это позволит существенно (в
разы) увеличить пропускную способность МГТ и эффективность
их использования.
3. МГТ с гладким лотком по дну плавно переходят к напорному
режиму работы со стандартными типами входного оголовка и
устойчиво работают в нем благодаря повышенным гидравлическим сопротивлениям. При выполнении гидравлического расчета
водопропускных труб при напорном режиме по формуле (1) величину коэффициента η следует определять по зависимости (4)
при любой шероховатости внутренней поверхности трубы.
Литература
1. Hydraulic design of highway culverts. U.S. Department of
Transportation. Hydraulic design series number 5. Third edition. Publication
No. FHWA-HIF-12-026. April 2012. – 326 р.
2. Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на
автомобильных дорогах общего пользования с учетом региональных
условий (Дорожно-климатических зон). ФДА (РОСАВТОДОР). – М., 2009,
с. 206.
3. Пособие по гидравлическим расчетам малых искусственных
сооружений. Минтрансстрой. – М., 1992. – 365 с.
4. Алтунин В.И., Черных О.Н., Федотов М.В. Водопропускные трубы в транспортном строительстве. Гидравлическая работа труб из
металлических гофрированных структур. – М.: МАДИ, 2012. – 269 с.
5. Ушаков В.В., Федотов М.В., Алтунин В.И., Черных О.Н., Нахмурин
С.С. Работа гофрированной водопропускной трубы с гладким лотком
по дну // Наука и техника в дорожной отрасли, № 2, 2012(61).
6. Федотов М.В., Алтунин В.И., Черных О.Н., Нахмурин С.С. Исследование гидравлического сопротивления гофрированной водопропускной трубы с гладким лотком по дну. «Промышленное и гражданское строительство» № 2, 2012.
7. Hydraulics Manual. Washington State Department of Transportation.
M 23-03 January 1997.
8. Modern Sewer Design, AISI, Washington, forth edition, USA, 1999,
p. 340.
9. Ушаков В.В. Формирования напорного режима в гофрированных
трубах с гладким лотком по дну / В.В. Ушаков, В.И. Алтунин, О.Н.
Черных, А.В. Бурлаченко, М.В. Федотов // Наука и техника в дорожной
отрасли. – 2013. – № 2. – С. 38–40.
10. Highway design manual / Chapter 8 Highway drainage (limited
revisions) Revision 51. September 22, 2006 p. 206.
11. Bodhaine G.L. Measurement of peak discharge at culverts by
indirect methods. Techniques of water-resources investigations of the
United States Geological Survey. Chapter A3. Book 3. Dallas 1988.
12. Ширченко В.А. Пропускная способность труб при частичнонапорном режиме // Труды МАДИ «Гидравлика дорожных водопропускных сооружений». Вып. 121. М., 1976.
13. Li Wen-Hsiung and Patterson C.C. Free outlets and self-priming
action of culverts. Proceedinds A.S.C.E. Journal of the Hydraulics div., v.82,
№ 3, 1956.
14. Rueda-Briceno D. Pressure conditions at the outlet tunnel of a pipe.
State university of Iowa Master,s thesis, Feb. 1954.
15. Flow characteristics in flood-control tunnel 10, Fort Randall dam,
Missuri river, South Dakota; Hydraulic prototype tests. Technical report №
2-626, Vicksburg, Miss., June 1963.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 15
IMPROVING THE INCREASE OF EFFICIENCY OF THE USE
OF CORRUGATED METAL CULVERTS APPLICATION
By Prof. V.V. Ushakov, Dr. V.I. Altunin and O.N. Chernykh, engineers
A.V. Burlachenko and M.V. Fedotov
In this article are described results of pilot hydraulic studies of
smooth road pipe culvert models made of corrugated metal with a
smooth tray on a bottom and without it. Also are given recommendations about calculation of their capacity during the work in a pressure
head mode with not flooded exhaust outlet.
Key words: metal corrugated pipes, hydraulic resistance, free-flow
and pressure head modes, smooth tray on a bottom, model researches,
critical slope, roughness coefficient, capacity.
Рецензент: канд. техн. наук В.А. Суцепин (МАДИ). Статья
представлена 12.12.2013г.
Авторы: Ушаков Виктор Васильевич, докт. техн. наук, профессор, проректор МАДИ. Тел.: +7 (499) 1550895. 125319 Москва,
Ленинградский пр-т, 64; Алтунин Владимир Ильич, канд. техн.
наук, доцент кафедры «Гидравлика» МАДИ. Тел.: +7 (499) 1550316,
e-mail: [email protected], 125319 Москва, Ленинградский пр-т, 64;
Черных Ольга Николаевна, канд. техн. наук, профессор кафедры «Гидротехнические сооружения» Московского государственного университета природообустройства (МГУП). Тел.:
(499)190-53-43, e-mail: [email protected], 127550 Москва, ул. Прянишникова, 19; Бурлаченко Алёна Владимировна, инженер
МАДИ. Тел.: +7 (495) 618-05-14, e-mail: [email protected], 125319
Москва, Ленинградский пр-т, 64; Федотов Михаил Викторович,
инженер, директор ООО «Инженерно-экологическая защита».
Тел.: (499) 151-43-91, e-mail: [email protected], 141503, Московская область, Солнечногорск, ул. Тельнова, 1.
УДК 656+625.7/.8
ББК 39+39.311
Боровик, В.С.
Моделирование управления в организационных системах автодорожного комплекса с учетом человеческого фактора [Электронный ресурс] / В.С. Боровик, Е.Ю. Зайцева ; под ред. В.С,
Боровика ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Волгогр.
гос. архит.-строит. ун-т. – Электронные текстовые и графические
данные (1,3 Мбайт). — Волгоград: ВолгГАСУ, 2014. – Научное
электронное издание комбинированного распространения: 1
CD-диск. — Систем. требования: РС 486 DX-33; Microsoft Windows
XP; 2-скоростной дисковод CD-ROM; Adobe Reader 6.0. – Официальный сайт Волгоградского государственного архитектурностроительного университета. Режим доступа: http://www.vgasu.
ru/publishing/on-line/ – Загл. с титул. экрана. (Последнее обращение 25.05.2014 г.).
ISBN 978-5-98276-614-4
Установлена актуальность задачи управления, связанной с
изучением и обобщением результатов деятельности успешных
социально-экономических систем с целью обнаружения механизма, позволяющего повысить эффективность функционирования менее успешных систем. Осуществлено моделирование
влияния человеческого фактора на основе теории подобия в
организационных структурах автодорожного комплекса в реальных условиях использования производственных ресурсов.
Для научных работников, аспирантов, студентов и специалистов автодорожного комплекса, занимающихся управлением
научно-техническим прогрессом.
Справки по тел.: +7 (442) 969-839,
e-mail: [email protected]
15
22.10.2014 21:44:22
РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД УДК 625.717:625.172
Vσ =
d
V σu =
Применение метода
статистической
линеаризации к расчету
асфальтобетонного
покрытия на растяжение
при изгибе
Д-р техн. наук,
проф. А.П. СТЕПУШИН (МАДИ)
В статье приведены практические предложения по учету
влияния вероятностно-статистической изменчивости расчетных параметров в расчетах нежесткого аэродромного
покрытия из асфальтобетона. Даны рекомендации по уточнению существующего условия прочности асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе, принятого в СП
121.1333.2012. Получена аналитическая зависимость для
определения данного коэффициента. Выполнен численный
анализ и графическая интерпретация результатов расчета
влияния статистической изменчивости базисных аргументов
в расчетах.
Ключевые слова: аэродром, асфальтобетон, растяжение
при изгибе, модуль упругости, грунт, изменчивость, вероятность, надежность.
Несущая способность и долговечность нежесткого покрытия из
асфальтобетона обусловлена взаимодействием вероятностностатистической изменчивости базисных аргументов: нагрузки на
колесо, прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе,
модуля упругости асфальтобетона и грунтового основания, а также
технологических факторов: отклонения, допущенного в процессе
укладки, реальной толщины асфальтобетона от проектного значения,
Учет вероятностно-статистической изменчивости колесных нагрузок, прочностных и деформативных параметров материалов
конструктивных слоев, а также отклонений их толщин от проектных значений, обусловленных технологическими факторами, в
расчетах асфальтобетона по первому предельному состоянию
может быть выполнен исходя из условия
σd ≤ kp σu,
(1)
где σd и σu – соответственно растягивающее напряжение, возникающее в асфальтобетоне от воздействия колесной нагрузки, и
предельное растягивающее напряжение при изгибе;
kp – статистический коэффициент, учитывающий совместное
влияние вероятностно-статистической изменчивости базисных
аргументов, вычисляемый по формуле [1]
Крσ =
1 − 1 − (1 − Z2p ⋅ Vσ2d ) ⋅ (1 − Z2p ⋅ Vσ2u )
,
(2)
1 − Z2p ⋅ Vσ2u
где Zp – аргумент нормированного нормального распределения,
соответствующий уровню заданной надежности Р;
Vσd и VσU – соответственно коэффициенты вариации случайных
функций растягивающего напряжения, возникающего в асфальтобетоне от воздействия колесной нагрузки, и предельного сопротивления асфальтобетона на растяжение при изгибе
16
04_2014_
.indd 16
Sσd
σd
Sσd
σd
=
=
Дσd
(3)
σd
Д σu
(4)
σu
где σ d , σu , Дσ , Дσu , Sσd и Sσ математические ожидания, дисперсии и среднеквадратические отклонения соответственно растягивающего напряжения, возникающего в асфальтобетоне от
воздействия колесной нагрузки, и предельного сопротивления
асфальтобетона на растяжение при изгибе.
Для определения статистических характеристик случайных
функций растягивающего напряжения от воздействия эксплуатационных нагрузок и предельного сопротивления асфальтобетона
на растяжение при изгибе применим метод линеаризации случайных функций нескольких случайных аргументов [2]
d
u
mу = ϕ (mx1, mx2, …, mxn)
(5)
n
ϕ 2
Ду = ∑ ( ) m Дхi
(6)
i=1 x i
где mу – математическое ожидание функции Y нескольких случайных аргументов х1, х2, … хn; ϕ – некоторая аналитическая функция
аргументов х1, х2, … хn; mx1, mx2, ... mxn – математическое ожидание случайных аргументов соответственно х1, х2, ... хn; Ду – дисперсия случайной функции Y;
∂ϕ
∂ χ i – частная производная от случайной функции по i-му
случайному аргументу, взятая в окрестности его математического
ожидания; Дхi – дисперсия i-го случайного аргумента.
Применим записанные выше формулы (5) и (6) к детерминированной аналитической зависимости для вычисления величины
растягивающего напряжения в асфальтобетоне от воздействия
эксплуатационной нагрузки
σd = 6mc/tав2
(7)
где mc – изгибающий момент от воздействия эксплуатационной
нагрузки в центе плиты, лежащей на линейно деформированном
основании [3]:
mc = Fd (0,0592 – 0,2137lg R/L)
(8)
где Fd – расчетная нагрузка на колесо; R – радиус отпечатка пневматика
R=
Fd/ϖpa;
(9)
Pa – давление воздуха в шинах колес.
L – упругая характеристика,
L = tав 3
Eаб (1 − μ2 )
6E(1 − μ2аб )
(10)
где tав – толщина асфальтобетона; Еаб и μаб – соответственно
модуль упругости и коэффициент Пуассона асфальтобетона; Е и μ
– модуль упругости и коэффициент Пуассона упругого основания.
После подстановки формул (8)–(10) в (7) получаем:
Fd
πpа
σd = 0,3552 F2d − 1,2822 F2d Lg
t ав
t ав
(11)
Eаб (1 − μ2 )
tав 3
6E(1 − μ2аб )
В вероятностной трактовке величина растягивающего напряжения в асфальтобетоне является функцией четырех случайных
аргументов:
(12)
σ d = ϕ (Fd, tав, Еаб, Е)
Подставив средние значения базисных аргументов в формулу
(12) найдем математическое ожидание случайной функции растягивающих напряжений в асфальтобетоне
F
F
σ d = 0,3552 d2 − 1,2822 d2 Lg
tав
tав
Fd
πpa
tав 3
Eав (1 − μ2 )
6E(1 − μ2ав )
, (13)
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД где Fd – средняя (нормальная) нагрузка на колеса; t – средняя
(проектная) толщина асфальтобетона; Еав – средний (проектный)
модуль упругости асфальтобетона; Е – среднее (проектное) значение модуля упругости основания.
Дисперсию растягивающего напряжения в асфальтобетоне
Д σ с учетом формул (2) и (13) определим по формуле
d
∂σ
∂σ
Д
= ( d )2 ДFd + ( d )2 Дtав +
σd
∂t ав
∂Fd
+(
∂σ d 2
∂σ
) ДЕав + ( d )2 ДЕ
∂Eав
∂E
(14)
∂σ d ∂σ d ∂σ d ∂σ d
где
,
,
,
– частные производные от функции
∂Fd ∂t ав ∂Eав ∂E
(13), взятые
в окрестности математических ожиданий случайных
аргументов соответственно нагрузки на колесо Fd , толщины асфальтобетона t ав, модуля упругости асфальтобетона E ав и модуля упругости основания E ; ДFd – дисперсия нагрузки на колесо
главного шасси воздушного судна; Дtав – дисперсия толщины асфальтобетона; ДЕав – дисперсия модуля упругости асфальтобетона; ДЕ – дисперсия модуля упругости основания.
Fd
πpa
] }2 Д
Д σ = {1/ t ав2 [0,0768 –1,2822 Lg
Fd
E (1 − μ2 )
d
tав 3 ав
2
6E(1 − μ ав )
Fd
πpа
F
− 0,1536] }2 Д t
+{ d3 *[eg
ав
tав
E(1 − μ2 )
tав 3
2
6E(1 − μ ав )
+{0,1856
F
Fd 2
} ДЕав + {0,1856 2d }2*ДЕ
tав2 Eав
tав E
(15)
Заменив в формуле (15) дисперсии случайных аргументов ДFав,
Дtав, ДЕав и ДЕ квадратами соответствующих среднеквадратических
отклонений ДFd ≈ S2Fd; Дtав ≈ S2tав; ДЕав ≈ S2Eав; ДЕ ≈ S2E, после
простейших преобразований получим для вычисления дисперсии
Д σ более компактную формулу
d
1
F
R
R
[0,0768 – 1,2822Lg ]}2 σ 2 + { d3 [2,5644Lg
Fd
tав2
L
t
L
ав
Fd2 2
2
2
– 0,1536]} σ t + 0,0344 4 [V Eав + V E]
(16)
ав
tав
Д
σd
={
Далее определим вероятно статистические параметры случайной функции предельного растягивающего напряжения при изгибе для асфальтобетона.
В этих целях используем также метод статистической линеаризации к детерминированной зависимости, применяемой для вычисления величины предельного растягивающего напряжения в
асфальтобетоне при многократном воздействии эксплуатационной
нагрузки [5]
σu = RN = R0 k1 k2 (1 – VRt)
(17)
где R0 – нормативное значение предельного сопротивления асфальтобетона растяжению при изгибе в расчетный (весенний)
период при однократном воздействии нагрузки;
k1 – коэффициент, учитывающий снижение прочности асфальтобетона вследствие усталостных явлений при многократном воздействии нагрузки;
k2 – коэффициент, учитывающий снижение прочности асфальтобетона от воздействия природно-климатических факторов;
VR – коэффициент вариации прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе;
t – аргумент нормированного нормального распределения, зависящий от уровня заданной надежности Р.
Коэффициент k1, учитывающий влияние усталостных явлений
в асфальтобетоне
α
k1 =
(18)
m
∑ Np
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 17
где ∑Np – суммарное число приложений нагрузок, приведенных к
воздействию расчетной колесной опоры, за проектный срок службы покрытия;
m – показатель степени, зависящий от типа асфальтобетона;
α – коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторных режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунтового основания.
Нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик асфальтобетона R0, E, а также параметров
m и α могут быть приняты по данным, приведенным в [5].
Переходя в формуле (17) к средним значениям случайных аргументов можем записать
σu = R
N
= αk2 R Np–1/m
(19)
Дисперсию случайной функции прочности асфальтобетона
определим как дисперсию функции двух случайных аргументов R
и Np
∂R
∂R
ДRN = ( N ) ДR + ( N ) ДNp
(20)
∂N
∂R
Заменив в (20) дисперсии случайных аргументов ДR и ДNp
оценками их среднеквадратических отклонений и учитывая (19)
получим
αk2R 2 2
) *S Np
(21)
Д σ = ДRN = (αk2 N p–1/m)2*S2R+(
u
mNp(1/m−1)
Зная дисперсию предельного сопротивления асфальтобетона,
найдем ее коэффициент вариации случайной функции по формуле
αk2R
−1/m 2
2
2
(αk2Np
V σ = VRN =
u
) *SR + (
mNp(1/m−1)
)*SNp
αk2RNp−1/m
(22)
В целях исследования влияние изменчивости случайных аргументов на величину статистического коэффициента условий работы (2) асфальтобетона на растяжение при изгибе был выполнен
вычислительный эксперимент при следующих исходных данных:
Fd = 80,0 кн
V = 0,05 − 0,10
F
tab = 0,05 − 0,25 м
Vt = 0,05 − 0,20
Rав = 2,8 МПа
VR = 0,05 − 0,20
Еав = 700 − 4500 МПа
VЕав = 0,05 − 0,20
Ео = 150 − 600 МПа
VE = 0,05 − 0,30
VN = 0,05 − 0,10
Nр = 200000
рa = 600000 Мпа, μав = 0,25, μо = 0,30.
Графическая интерпретация результатов расчета показана на
рис. 1 и 2. На рис. 1 в полулогарифмических (нормальных) координатах приведена зависимость статистического коэффициента
условий работы kрσ от коэффициента вариации Vt толщины асфальтобетона и уровня заданной надежности Р. Как видно из
графика рис. 1 зависимость kрσ = f(Vt ,P) может быть аппроксимирована линейной.
С увеличением Vt значения коэффициента kрσ убывают при
одинаковом уровне заданной надежности Р = const.
На рис. 2 показано изменение статистического коэффициента
условий работы kрσ от коэффициента вариации VR прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе и уровня заданной надежности Р. Увеличение коэффициента вариации VR от 0,05 до 0,20
ведет к снижению статистического коэффициента условий работы
kрσ при одинаковом уровне заданной надежности Р = const (таблица).
На рис. 3 показано изменение статистического коэффициента
условий работы kрσ асфальтобетонного покрытия толщиной
0,05–0,25 м от коэффициента вариации эквивалентного модуля
упругости основания и заданного уровня надежности Р.
Анализ данных, приведенных на рис. 3 показывает, что с изменением уровня заданной надежности Р от 0,5 до 0,95 значения
коэффициента условий работы асфальтобетона на растяжение
при изгибе изменяются в диапазоне от 1,00 до 0,60.
17
22.10.2014 21:44:22
РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД Статистический коэффициент kрσ при заданном уровне надежности Р
Коэффициент
вариации VR
0,50
1,00
1,00
1,00
0,05
0,10
0,20
0,60
0,94
0,92
0,89
0,70
0,87
0,83
0,77
0,80
0,79
0,73
0,63
0,90
0,69
0,59
0,45
0,95
0,60
0,47
0,29
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
, ,
Рис. 3. Зависимость статистического коэффициента kрσ
условий работы асфальтобетона на растяжение при изгибе
от коэффициента вариации VR эквивалентного модуля упругости основания и заданного уровня надежности Р.
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Рис. 1. Зависимость kрσ = f(Vt ,P) (пунктиром показана зона экстраполяции).
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
, ,
,
,
,
,
,
Рис. 2. Влияние коэффициента вариации VR прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе и заданного уровня
надежности Р на статистический коэффициент условий
работы kрσ
На рис. 4 приведены результаты численного эксперимента по
исследованию совместного влияния изменчивости различных аргументов и их сочетаний: нагрузки на колесо, толщина асфальтобетона, прочности асфальтобетона и модуля упругости на растяжение при изгибе, эквивалентного модуля упругости основания и
числа приложений расчетных нагрузок на величину статистического коэффициента kрσ при самом неблагоприятном сочетании
коэффициентов вариации базисных аргументов
Fd = 80,0 кн
VF = 0,05
Pa = 0,6 МПа
Vt = 0,20
tab = 0,05 − 0,25
Eo = 150 МПа
VEo = 0,30
Rab = 2,8 МПа
VRab = 0,20
Eab = 4500 МПа VEab = 0,20 μ o = 0,30
Np = 200000
18
04_2014_
.indd 18
VN = 0,10
μ ab = 0,25
,
,
,
,
,
,
,
Рис. 4. Зависимость kpσ = f(F , VF ; t , Vt ;Rab , VRab ;Eab , VEab ;Eo , VEo ;N, VN ).
Зависимости, приведенные на рис. 1–4 характеризуют принципиальное различие между статистическим коэффициентом условий, вычисленным по формуле (2) и нормативным коэффициентом
условий работы γS = 1,0 для участков аэродромных покрытий
группы А (а для участков групп Б и В равным 1,1), принятым в [4].
Нормативное значение коэффициента условий работы для участков группы А, равное 1,0, соответствует обеспечению уровня
функциональной надежности нежесткого аэродромного покрытия
Р = 0,5. Даже при сочетании малых значений коэффициентов вариации базисных аргументов, равных 0,05–0,10 (рис. 1, 2), и
уровнях заданной надежности: Р = 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 значения коэффициента kрσ соответственно всегда остаются меньше единицы
и соответственно составляют: 0,95; 0,89; 0,80–0,82; 0,67–0,70.
Таким образом, результаты выполненных теоретических исследований позволили получить аналитическое решение для обоснования величины коэффициента условий работы нежестких
аэродромных покрытий с учетом вероятностно-статистической
изменчивости базисных аргументов. Полученные результаты численных исследований kрσ могут быть использованы в практических расчетах конструкций нежестких аэродромных покрытий по
первому предельному состоянию с заданным уровнем надежности
на стадии проектирования, а также для корректировки нормативных значений коэффициентов условий работы для групп участков
аэродромных покрытий, принятых в СП 121.13330.2012 [4].
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Выбор заданного уровня функциональной надежности конструкции нежесткого покрытия зависит от степени риска а = 1 – Р,
допускаемой инвестором или генеральной дирекцией аэропорта в
реализации проекта с заданными техническими свойствами.
Литература
1. Степушин А.П. Совершенствование метода расчета монолитных цементобетонных покрытий // Наука и техника в дорожной
отрасли. № 3, 2013, с. 16–19.
2. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. – М.: Изд. «Академия»,
2006. – 576 с.
3. Изыскания и проектирование аэродромов / Д.А. Могилевский,
В.Ф. Бабков и др. – М. Транспорт, 1963. 350 с.
4. СВОД ПРАВИЛ СП 121.13330.2012. Аэродромы. Актуализированная редакция СНиП 32-03-96. – М.: ООО «Аналитик», 2012, 97 с.
5. Проектирование нежестких дорожных одежд. ОДН 218.046-01.
– М.: ГП «Информавтодор», 2001, 144 с.
ANALYTICAL ACCOUNT OF VARIABILITY OF INPUTS IN AIRPORT
FLEXIBLE PAVEMENT DESIGN
By Prof. A.P. Stepushin (Russia, Moscow, MADI)
Discussion follows the method to account of combined effect of
variability of stochastic parameters in the flexible pavement design
procedure. Theory of random functions was used to account combined effect of variability of stochastic design inputs in existing
deterministic flexible pavements design procedure on asphalt concrete thickness. It was achieved with the help of adjusting factor.
Quantitative and sensitivity analysis were conducted to define the
influence of variability of main stochastic parameters on value of this
adjusting factor. Default adjusting factors proposed to adjust deterministic model included in flexural durability design procedure of
flexible pavements.
Key words: airport, pavement, asphalt concrete, wheel load,
number of load repetitions, durability, flexural strength, modulus of
elasticity, subgrade, variability, probability, reliability.
Рецензент: д-р техн. наук, проф. В.П. Носов. Статья поступила
в редакцию 10.09.2013 г.
Автор: Степушин Александр Петрович, д-р техн. наук, проф.
кафедры «Аэропорты, инженерная геология и геотехника» МАДИ,
тел.: +7 499 1550377; e-mail: [email protected]
УДК 625.84
ББК 39.311
Носов, В.П.
Цементобетонные покрытия автомобильных дорог. Прогнозирование повреждений на основе математического моделирования: монография / В.П. Носов. – М.: МАДИ, 2013. – 228 с.
ISBN 978-5-7962-0144-2
В книге представлены результаты исследований автора в области прогнозирования процессов развития повреждений цементобетонных покрытий автомобильных дорог под воздействием нагрузок от автотранспортных средств и изменяющихся во
времени метеорологических условий. В основу предложенной
математической модели положен принцип суммирования единичных повреждений цементобетонного покрытия с учётом изменений его температурного режима, промерзания и оттаивания
грунта земляного полотна.
Книга предназначена для научных работников, специалистов,
аспирантов и магистрантов, работающих в сфере совершенствования расчёта и конструирования дорожных одежд.
Справки по тел.: +7 (499) 155 04 02
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 19
УДК 625.7.062.3
Безаппаратурный метод
оценки температуры
хрупкости битумов
Магистр Н.И. РЕМЕЗ, д-р техн. наук, проф.
Я.Н. КОВАЛЕВ (Белорусский национальный
технический университет, Минск)
На основании проведенных лабораторных измерений, а
также при обработке данных из паспортов на битум определенных марок, были установлены зависимости, которые подтверждают правомерность применения безаппаратурного
аналитического метода определения температуры хрупкости битума согласно методике С.Л. Вдовиченко. Были обработаны паспортные данные на битумы нефтяные дорожные
вязкие марок БНД, в результате чего определение температуры хрупкости аналитическим способом с использование номограмм дало результаты, отличающиеся от экспериментальных значений на 1–2°С.
Ключевые слова: безаппаратурного аналитического метода, температура хрупкости битума, вязкость, дорожные
битумы.
Огромное значение при приготовлении асфальтобетонных
смесей имеет своевременный и качественный входной и операционный контроль температурных свойств органического вяжущего,
осуществляемый производственными дорожными лабораториями.
Зачастую рядовые дорожные лаборатории не имеют в наличии
сложного и дорогостоящего оборудования для определения низкотемпературных характеристик вязких дорожных битумов, а
время, потраченное на запрос экспериментальных данных в
научно-исследовательские институты и иные организации, снижает оперативность работы производственных лабораторий. Немаловажным минусом также является и стоимость заказных лабораторных испытаний, что в свою очередь отражается на конечной цене
асфальтобетонных смесей.
В настоящее время существует стандартный метод определения
температуры хрупкости дорожных битумов по ГОСТ 11507-78. Для
проведения испытания необходим прибор Фрааса. Процесс определения температуры хрупкости с его помощью является очень трудоемким, сущность метода заключается в охлаждении с постоянной
скоростью и циклическом изгибе стальной пластинки с нанесенным
на ее поверхность слоя битума и в определении температуры, при
которой в нем появляются трещины или образец битума ломается.
Температура хрупкости, определяемая по методу Фрааса, зависит от таких факторов как: толщина битумной пленки, скорость
охлаждения, скорость приложения нагрузки. Также наблюдается
зависимость результатов определения температуры хрупкости от
материала подложки, на которую наносится испытуемое вяжущее
и от температуры, при которой распределяют вяжущее по пластине. Изменение любого из параметров прибора и условий испытания может привести к искажению получаемых результатов.
Вследствие этого получаемые результаты не отличаются особой
точностью и расхождения могут иметь недопустимые значения.
При испытании по методу Фрааса в вяжущем возникают деформации, значения которых превышают более чем в 100 раз значения
предельных деформаций, возникающих в покрытии; скорость
охлаждения вяжущего приблизительно в 30 раз выше, чем в ре-
19
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ альных условиях; скорость деформирования пленки вяжущего в
10 раз выше, чем в условиях эксплуатации покрытия. Все эти
факторы способствуют поиску более совершенных методик определения нижней границы интервала пластичности.
При этом очень важно иметь в наличии не только оборудование, но и экспериментально-аналитические способы определения
различных свойств дорожных битумов. Основное затруднение вызывает определение нижнего уровня интервала пластичности
(температуры хрупкости). Известно, что определение температуры
хрупкости может осуществляться как непосредственно экспериментальным путем с помощью прибора Фрааса, так и с использованием результатов уже проведенных испытаний на основании
аналитических способов.
Температурное воздействие окружающей среды на асфальтобетон наиболее активно воспринимается его связующей составляющей – органическим вяжущим. Поэтому при подборе составов
асфальтобетонных смесей большое значение уделяют чувствительности битумов к изменению температуры, так как их свойства
(вязкость органических вяжущих) зависят от изменения температуры окружающей среды.
При t = 40–50°C битум переходит в вязко-пластичное состояние и для большинства дорожных конструкций не обеспечивает
требуемой адгезионной прочности на границе раздела фаз. При t
= (–20) – (–30)°C у битумов настолько повышается вязкость, что
они становятся хрупкими и не обеспечивают требуемых пластических свойств дорожных покрытий. Переход битумов из жидкого в
вязкопластичное, а затем в твердое состояние протекает в определенном интервале температур, а интенсивность изменения вязкопластичных свойств характеризует теплоустойчивость битумов и
определяется интервалом пластичности.
Наиболее приемлемым способом определения интервала пластичности битумов для установления его теплоустойчивости является определение разности между температурой размягчения и
температурой хрупкости битума. Данные температуры называются
критическими температурами вязких битумов, так как они определяют интервал их пластичности и соответственно рамки применимости в качестве вяжущего вещества для асфальтобетонов с учетом
температурного режима работы дорожных покрытий в течение
года [1–4].
На сегодняшний день актуальным является разработка новых
способов аналитического (безаппаратурного) определения
свойств вязких дорожных битумов, характеризующих интервал
пластичности, а также подтверждение и уточнение уже существующих способов определения критических температур вязких дорожных битумов с учетом складывающейся ситуации на рынке
производителей органических вяжущих для дорожного строительства. Этот вопрос также актуален и по экономическим соображениям, требующим исключения сложного оборудования и экспериментального метода определения температуры хрупкости битумов
в заводских лабораториях АБЗ.
На основании проведенных лабораторных измерений, а также
при обработке данных из паспортов на битум определенных марок
были установлены зависимости, которые подтверждают правомерность применения безаппаратурного аналитического метода
определения температуры хрупкости битума согласно методике
С.Л. Вдовиченко [5]. Были обработаны паспортные данные на
битумы нефтяные дорожные вязкие марок БНД, в результате чего
определение температуры хрупкости аналитическим способом с
использование номограмм дало результаты, отличающиеся от экспериментальных значений на 1–2°С, что является допустимым.
Для упрощения методики расчета характеристики теплочувствительности используются данные стандартных испытаний по
глубине проникания при 25°С П25 и температуры размягчения по
методу «Кольцо и шар» (tкш). Коэффициент теплочувствительности в этом случае определяется как отношение перепада уровней
вязкости (в виде разности логарифмов вязкости) при температуре
определения глубины проникания иглы (+25°С) и при температуре
размягчения по методу «Кольцо и шар» к величине этого темпера-
20
04_2014_
.indd 20
Нормативные значения коэффициента теплочувствительности
Марка битума
Коэффициент теплочувствительности Кт
БНД 40/60
0,84
БНД 60/90
0,81
БНД 90/130
0,83
БНД 130/200
0,82
БНД 200/300
0,85
турного интервала, выраженного разностью обратных температур
в градусах Кельвина [5]:
КТ =
lg η25 − lg η
,
1
1 кш
−
298
θ
(1)
где η25 и ηкш – коэффициенты вязкости при +25°С и при температуре размягчения по методу «Кольцо и шар», соответственно;
1
1
298 и θ – обратная величина температуры по Кельвину и
температуры размягчения по методу «Кольцо и шар», соответственно.
Установлено, что при величинах коэффициента теплочувствительности, не превышающих нормативных значений (таблица),
полученные температуры хрупкости соответствуют нормативным
требованиям.
Установлено, что при значениях пенетрации и температуры
размягчения битумов близким к середине интервала, допустимого
для данного типа битумов, значение коэффициента теплочувствительности не превышает нормативных значений.
Исходя из вышесказанного, на номограмме [5] (рис. 1) для
определения коэффициента теплочувствительности можно выделить области, при попадании в которые фиксируется устойчивость
битума данного типа к температурным изменениям, и, соответственно, можно утверждать, что величина нижнего предела пластичности будет соответствовать нормативным значениям.
Для битумов марки БНД 40/60 область, в которой фиксируется
температурная устойчивость битума данного типа, представлена
на рис. 2.
Для битумов марки БНД 60/90 область, в которой фиксируется
температурная устойчивость битума данного типа, представлена
на рис. 3.
Для битумов марки БНД 90/130 область, в которой фиксируется температурная устойчивость битума данного типа, представлена
на рис. 4.
Для битумов марки БНД 130/200 область, в которой фиксируется температурная устойчивость битума данного типа, представлена на рис. 5.
Рис. 1. Номограмма для определения коэффициента теплочувствительности битума
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Рис. 2. Номограмма для определения коэффициента теплочувствительности битума БНД 40/60
Рис. 6. Номограмма для определения температуры хрупкости вязких дорожных битумов
Рис. 3. Номограмма для определения коэффициента теплочувствительности битума БНД 60/90
ется необходимость наличия сложного оборудования и сопутствующего оснащения для проведения лабораторных испытаний.
Литература
Рис. 4. Номограмма для определения коэффициента теплочувствительности битума БНД 90/130
1. Испытание дорожно-строительных материалов: учеб. пособие
/ И.И. Леонович, В.А. Стрижевский, К.Ф. Шумчик. – Мн.: Выш. шк.,
1991. – 233 с., ил.
2. Строительные материалы. Лабораторный практикум: Учеб.метод. пособие/ Я.Н. Ковалев и др./ под ред. д-ра техн. наук Я.Н.
Ковалева. – Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2013. – 633 с.
3. Дорожно-строительные материалы: учеб. для вузов / И.М.
Грушко, И.В. Королев, И.М. Борщ, Г.М. Мищенко. 2-е изд., перераб. и
доп. – М.: Транспорт, 1991. – 357 с.
4. Ковалев Я.Н. Дорожно-строительные материалы и изделия:
учеб.-метод. пособие / Я.Н. Ковалев, С.Е. Кравченко, В.К. Шумчик. –
Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2013. – 630 с.
5. Вдовиченко С.Л. Исследование методов оценки и способа повышения долговечности по трещиностойкости асфальтобетонных
покрытий в условиях БССР: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Мн.:
БПИ, 1972.
NONINSTRUMENTAL METHOD FOR ASSESSMENT OF FRAGILITY
TEMPERATURE OF VISCOUS ROAD BITUMEN
By Master of Engineering N.I. Remez, Prof., Ya.N. Kovalev (Belarusian
National Technical University, Minsk, Belarus)
Рис. 5. Номограмма для определения коэффициента теплочувствительности битума БНД 130/200
Выводы
На основании проведенных экспериментально-аналитических
исследований температуры хрупкости вязких дорожных битумов
был подтвержден ряд зависимостей, которые позволяют с большой
долей вероятности определять температуру хрупкости битума без
использования дорогостоящего оборудования. Таким образом,
значение нижнего интервала пластичности для различных марок
битума может быть определено по номограммам, разработанным
С.Л. Вдовиченко [5]. На номограмме для непосредственного
определения числового значения температуры хрупкости (рис. 6)
графически представлена зависимость между коэффициентом
теплочувствительности и температурой размягчения вязких дорожных битумов.
В соответствии с представленным безаппаратурным способом
определения температуры хрупкости вязких дорожных битумов
время, затраченное на определение нижней границы интервала
пластичности tхр, сокращается в несколько раз, а также исключа«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 21
On the basis of laboratory measurements , as well as data processing of passports for bitumen certain brands have been established
according to which confirm the validity of applying the analytical
method for noninstrumental determination of road viscous bitumen
according to the S.L. Vdovichenko procedure . The passport data on
petroleum bitumen road viscous BND were treated, resulting determination of the fragility temperature of viscous road bitumen analytical
method with the use of nomograms yielded results that differ from
the experimental values for 1–2°C .
Keywords: noninstrumental analytical method, fragility temperature of bitumen, viscosity; road bitumen.
Рецензент: д-р техн. наук Э.В. Котлярский (МАДИ). Статья поступила редакцию 10.04.2014 г.
Авторы: Ремез Надежда Игоревна, магистр технических наук,
старший преподаватель кафедры «Проектирование дорог» Белорусского национального технического университета (БНТУ), Минск,
Беларусь, e-mail: [email protected]; Ковалев Ярослав Никитич, д-р
техн. наук, профессор, профессор кафедры «Строительство и эксплуатация дорог» БНТУ; тел.: +375 296 597 975, e-mail: kafpd@
mail.ru.
21
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ УДК 625.855.3-035.684
Асфальтошлакобетоны
на анионных битумных
эмульсиях
Д-р техн. наук, проф. В.И. БРАТЧУН,
кандидаты техн. наук Ю.В. ГРИЦУК,
В.Л. БЕСПАЛОВ, М.К. ПАКТЕР,
инж. А.В. ГУБАРЬ (Донбасская национальная
академия строительства и архитектуры)
Статья посвящена теоретическому и экспериментальному обоснованию получения холодного асфальтошлакобетона
из отсева дробления отвального мартеновского шлака, приготовленного на анионной медленнораспадающейся битумной эмульсии установлением закономерностей формирования
коагуляционно-кристаллизационной микроструктуры бетона.
Ключевые слова: асфальтошлакобетон, анионная битумная эмульсия, сульфонол, отсев дробления отвального мартеновского шлака, математическое моделирование, структурообразование, физико-механические свойства.
Актуальность темы. В связи с возрастающими экологическими и экономическими требованиями к нежестким дорожным
одеждам автомобильных дорог актуальной задачей, помимо изыскания новых дорожно-строительных материалов с повышенными расчетными характеристиками, является снижение энергоемкости производства асфальтобетонных смесей и улучшение
условий труда при их производстве и строительстве нежестких
одежд автомобильных дорог, а также разработка импортозаменяющих материалов и технологий [1]. Применение битумных
эмульсий дает экономический эффект по сравнению с горячими
смесями в 1,5–1,8 раза за счет снижения энергоемкости и повышения производительности труда при производстве асфальтобетонных смесей и устройстве из них конструктивных слоев нежестких дорожных одежд. В странах с развитой экономикой
(США, Франция, Испания, Германия и др.) до 30%, а в Японии до
70% битумов, используемых в дорожном строительстве, применяют в виде эмульсий для производства холодных асфальтобетонных смесей [2]. Эти смеси пористые (По > 20%) и отличаются
высокой эластичностью, трещиностойкостью, дренирующей способностью и макрошероховатостью [3].
Особенностью асфальтобетонных покрытий на битумных
эмульсиях является то, что эксплуатационные характеристики их
формируются во времени. Это обусловлено применением для
производства асфальтобетонных смесей медленнораспадающихся эмульсий, а, также, использованием асфальтобетона с
высокой плотностью, препятствующего испарению воды, распаду
эмульсии и формированию коагуляционной структуры асфальтобетона. В связи с этим покрытия устраивают толщиной не более
3–4 см. При этом температура воздуха при строительстве должна быть не ниже 10°С, а покрытие должно сформироваться до
наступления устойчивой ненастной погоды [4].
Известно, что повышение коррозионной стойкости и сдвигоустойчивости покрытий дорожных одежд, построенных из
холодных и влажных органоминеральных смесей может быть
достигнуто следующими способами: созданием цементоорганоминерального бетона, формируемого пропиткой покры-
22
04_2014_
.indd 22
тия автомобильной дороги цементной суспензией или увлажненной смесью цемента и извести при укатке покрытия дорожной одежды [5, 6]; введением во влажную органоминеральную
смесь минеральных вяжущих веществ – извести, цемента, пыли
уноса цементных печей [7, 8]; введением в смеситель при приготовлении асфальтобетонных смесей цементного теста, которое размещаясь в порах и пустотах асфальтобетона в процессе
гидратации формирует кристаллизационную структуру [9].
Нами установлено, что одним из эффективных способов улучшения свойств холодного асфальтобетона является применение в
качестве минерального материала отсева дробления отвального
мартеновского шлака обладающего гидравлической активностью,
а в качестве эмульгатора медленнораспадающейся анионной битумной эмульсии – алкилбензолсульфоната натрия (сульфонол
НП-3), и получение, таким образом, дорожного бетона с
коагуляционно-кристаллизационными контактами по аналогии с
влажными дегтешлакобетонами и асфальтошлакобетонами [10].
Целью исследования является теоретическое и экспериментальное обоснование получения холодного асфальтошлакобетона из отсева дробления отвального мартеновского шлака, приготовленного на анионной медленнораспадающейся битумной
эмульсии установлением закономерностей получения анионной
битумной эмульсии и формирования коагуляционно-кристаллизационной микроструктуры бетона.
Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования приняты: битумы БНД 40/60, БНД 60/90 (ДСТУ 40412001); анионные битумные эмульсии класса ЭБА-3 (ДСТУ
Б В. 2. 7–129:2006). В качестве эмульгатора битумных эмульсий
использован сульфонол НП-3 (алкилбензолсульфонат натрия) –
ТУ 3.01 Украины 0,05-92 (Горловский химический завод) с показателями качества: массовая доля ПАВ – 42%; сульфат натрия
– 0,9%, несульфитовых углеводородов – 1,1%; рН – однопроцентного водного раствора – 9,3; в качестве щелочных реагентов
использованы – NаОН (ГОСТ 13078-81*) и жидкое стекло (ГОСТ
13078-81*). Отсев дробления отвального мартеновского шлака
Макеевского карьеруправления с модулем основности М0 = 1,9 и
активностью 1МПа. Бетон мелкозернистый – тип Б. Активатор
гидравлической активности шлак – известь негашеная молотая
(ДСТУ Б В.2.7-90-99).
В работе кроме стандартных, использованы специальные
методы исследования: электронная сканирующая микроскопия
(ИСИ-60А), микроскопический (поляризационный микроскоп
МИН-5); реологический (пластометр П.А. Ребиндера); резонансноакаустический (установка ИГ-1р); ИК-спектроскопия (двухлучевой спектрофотометр «Perkіn Elmer 180»).
Исследование уплотнения асфальтобетонных смесей и деформационно-прочностных характеристик выполнено на установках, разработанных в Харьковском национальном автомобильно-дорожном университете профессором В.А. Золотаревым
и профессором И.В. Королевым [11, 12].
Для получения битумных эмульсий была изготовлена лабораторная эмульсионная установка порционного типа [13].
Результаты экспериментальных исследований и их интерпретация. Установлено, что отсев дробления отвальных мартеновских шлаков характеризуется замедленным характером гидратации. При этом во времени формируется гелевая структура
новообразований, о чем свидетельствуют: неизменность рентгеновских дифрактограмм твердеющего шлакового камня как в
возрасте 1 сут., так и в возрасте 2-х лет; наличие на поверхности
шлаковых частиц гелеподобных натечных новообразований; гетерогенность на микроуровне гелевых новообразований как по
составу химических элементов, так и по их количественному соотношению; возникновение характерных для геля систем трещин
синерезиса, их залечивание и появление новых, зачастую пересекающих старые трещины.
На первом этапе оптимизации параметров получения битумной
эмульсии изучалось влияние скорости вращения вала смесителя
при фиксированных значениях температур водного раствора
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Рис. 1. Диаграмма влияния скорости вращения шкива смесителя лабораторной эмульсионной установки по получению
битумной эмульсии: 1 – 1440 об/мин; 2 – 2880 об/мин; 3 –
6580 об/мин.
эмульгатора и битума, времени и порядка введения компонентов,
давления с противодавлением на выходе и без него. Как следует
из данных, приведенных на рис.1, скорость вращения вала смесителя играет доминирующую роль, при прочих равных условиях, в
получении битумной эмульсии необходимого качества.
При решении задачи по оптимизации параметров режимов
производства анионной битумной эмульсии приняты факторы
варьирования: Х1 (Т, °С) – температура введения битума в диспергатор битумной эмульсии 130–150°С; время эмульгирования
Х2 (t, c), 10–30 с; Х 3 – рН водного раствора эмульгатора 10,5–12,5,
что позволило получить уравнения регрессии 1 … 4 при заданных критических значениях параметров оптимизации (У1 – средний диаметр частичек эмульсии, не более 10·10 –6 м; У2 – однородность частичек диаметром крупнее 0,14 мм, не более 0,5%; У3
и У4 – стойкость при хранении на седьмые сутки частичек крупнее 0,14 мм, не более0,5% и тридцатые сутки, частичек крупнее
0,14 мм, не более 1,2%).
Y1 = 9,866 – 0,37 ⋅ x1 + ⋅ 0,461 ⋅ x3;
(1)
Y2 = 0,244 – 0,041 ⋅ x1 + 0,019 ⋅ x2 + 0,019 ⋅ x3 – 0,018 ⋅ x1 ⋅ x2 –
0,031 ⋅ x1 ⋅ x3 + 0,038 ⋅ x22 ;
(2)
Y3 = 0,496 – 0,023 ⋅ x1 + 0,02 ⋅ x2 + 0,038 ⋅ x3 + 0,019 ⋅ x2 ⋅ x3 +
0,048 ⋅ x12 ;
(3)
Y4 = 1,205 – 0,037 ⋅ x1 + 0,033 ⋅ x2 + 0,034 ⋅ x3 + 0,014 ⋅ x2 ⋅ x3 +
2
2
0,02 ⋅ x1 + 0,032 ⋅ x2 – 0,035 ⋅ x23
(4)
Это позволило рекомендовать следующие параметры режимов производства медленнораспадающейся битумной эмульсии
(эмульгатор НП-3). При скорости вращения вала диспергатора
эмульсионной установки не менее 3000 об/мин и оптимальном
времени диспергирования битума в растворе эмульгатора (10–
20 с) при зазоре между ротором и статором установки 1–1,5 мм
температура вводимого битума должна быть в пределах 130–
145°С, а рН водного раствора эмульгатора более 11.
При объединении битумной эмульсии со шлаком происходит
распад эмульсии вследствие сорбции эмульгатора, испарения и
поглощения водной дисперсионной среды битумной эмульсии
порами минерального материала (концентрационная коагуляция), а также из-за неизбежного соударения минеральных зерен
и трения между ними в процессе перемешивания (механическое
деэмульгирование). Происходит коалесценция битумных капель
и формируется непрерывная матрица, представленная пленочным битумом. Холодные асфальтошлакобетоны характеризуется
более высокими значениями предела прочности по сравнению с
бетонами, в которых минеральная часть представлена гранитным
щебнем и доломитовым минеральным порошком (рис. 2).
Щелочные добавки являются ускорителями твердения шлака,
потенциальные вяжущие свойства которого обусловлены высоким содержанием СаO + MgO (около 46,3%). Поверхностное растворение шлаковых частиц приводит к выносу в поровое пространство алюмосиликатной составляющей и синтезу гелевых
новообразований преимущественно АІ – Sі – Са – ОН состава,
которые и формируют конденсационную структуру шлакового
камня.
Для предварительного исследования физико-механических
свойств асфальтошлакобетона на битумной эмульсии были при«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 23
Рис. 2. Диаграмма предела прочности при сжатии в возрасте 28 суток холодного асфальтобетона состава: 1 – отсев
дробления отвального мартеновского шлака – 100 м.ч., БЭ –
10 м.ч.; 2 – отсев дробления отвального мартеновского шлака
– 100 м.ч., БЭ– 10 м.ч., известь (И) – 2 м.ч.; 3 – гранитный
щебень, минеральный порошок – доломитовый, БЭ – 10 м.ч.
Рис. 3. Зависимость предела прочности при сжатии при
20°С R20 асфальтошлакобетона в возрасте 28 суток от содержания битумной эмульсии (БЭ).
готовлены четыре смеси, отличающиеся количеством эмульсии
(рис. 3).
Таким образом, оптимальное содержание битумной эмульсии
в асфальтошлакобетоне равно 10–11% сверх 100% массы шлака.
Для улучшения показателей механических свойств, водонасыщения, набухания холодного асфальтошлакобетона на битумной
эмульсии целесообразно применение извести, с которой эмульгатор вступает в химическое взаимодействие, тем самым интенсифицируя распад эмульсии и формируя структурированный
слой битума на поверхности тонкодисперсных частиц шлака.
При оптимизации составов асфальтошлакобетонов на анионной битумной эмульсии использован композиционный несимметричный план на трех целочисленных уровнях (–1; 0; +1) с коэффициентом корреляции между факторами r i,j< 0,1, i,j = 1, 2 и i ≠ j
. Факторами варьирования являются массовые концентрации
битумной эмульсии (Х1 (%) – количество 50% битумной эмульсии
10–20%) и извести негашеной молотой (Х2 (%) – количество извести негашеной молотой 0–2%).
В качестве параметров оптимизации составов асфальтошлакобетона на битумной эмульсии приняты показатели физикомеханических свойств, которые коррелируют с критериями
оптимальных структур композиционных материалов, характеризующимися коагуляционно-кристаллизационными контактами
(табл. 1).
Получены уравнения регрессии в виде неполных полиномов
1-й и 2-й степени (5–9).
Y1 = 6,159 – 3,063 ⋅ х1 – 0,966 ⋅ x22 ;
(5)
Y2 = 3,472 – 2,319 ⋅ x1 + 0,475 ⋅ x12 – 0,505 ⋅ x22 ;
(6)
2
Y3 = 1,417 – 1,313 ⋅ x1 + 0,489 ⋅ x1 ;
(7)
Y4 = 0,62 – 0,042 ⋅ x1 + 0,115 ⋅ x12 ;
(8)
Y5 = 2,367 – 0,057 ⋅ x1 – 0,032 ⋅ x2 – 0,018 ⋅ х1 ⋅ х2 – 0,07 ⋅ x12 – 0,50
2
⋅ x2
(9)
Графическая интерпретация оптимальных составов представлена в виде кубической диаграммы оптимальных значений факторов, оптимизирующих состав асфальтошлакобетона (рис. 4).
23
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Таблица 1
Параметры оптимизации составов асфальтошлакобетона
№ п/п
Код параметра оптимизации
Физический смысл параметра оптимизации
Граничные значения функции отклика
1
Y1
Предел прочности при 0°С, R0, МПа
не более 13*
2
Y2
Предел прочности при 20°С, R20, МПа
не менее 2,2
3
Y3
Предел прочности при 50°С, R50, МПа
не менее 0,9
4
Y4
Коэффициент водостойкости при длительном
водонасыщении, Квд
не менее 0,7
5
Y5
Средняя плотность, ρ0, кг/м3
не менее 2320
* При этом R /R не более 4,5.
0
50
В области оптимальных значений составов асфальтошлакобетон на анионной битумной эмульсии характеризуется заданным
комплексом физико-механических свойств уже на третьи сутки.
Соотношение компонентов в системе «отсев дробления отвального мартеновского шлака – битумная эмульсия» должно
быть принято таким, чтобы сформировалась оптимальная структура асфальтошлакобетона, представленная двумя взаимопроникающими микроструктурами – коагуляционной и конденсационно-кристаллизационной [14]. Условием получения комбинированной структуры является количество упругих связей в
асфальтошлакобетоне на битумной эмульсии ny = 0,4–0,6.
(10)
n y = (cR1 − R 2 )/ (c − 1)⋅ R c
где R1 – предел прочности асфальтошлакобетона при скорости деформирования образца 3 мм/мин;
R2 – предел прочности асфальтошлакобетона при скорости
деформирования образца 15 мм/мин; с – коэффициент, равный
v2/v1 = 15/3 = 5;
Rc – предельная структурная прочность, соответствующая
максимуму на зависимости прочности от температуры или скорости деформации (рис. 5).
а)
в)
б)
Количество упругих связей определяется с использованием
данных, приведенных на рис. 5. При отсутствии органического
вяжущего в системе nу = 1,0. Следовательно, количество
конденсационно-кристаллизационных контактов – 100%. С увеличением количества битумной эмульсии в асфальтошлакобетоне
снижается количество конденсационно-кристаллизационных
контактов и увеличивается число коагуляционных контактов
(1 – nу). Так, при пятипроцентном содержании эмульсии в бетоне
nу = 0,67. Если же массовое количество эмульсии в системе составляет 10%, то nу = 0,59. При содержании битумной эмульсии
15% nу = 0,39. При содержании 10% битумной эмульсии в асфальтошлакобетоне формируется оптимальная структура бетона,
представленная рациональным сочетанием взаимопроникающих
микроструктур – коагуляционной и конденсационно-кристаллизационной.
Основными факторами, определяющими упрочнение бетонов,
характеризующихся коагуляционно-кристаллизационными микросвязями во времени являются: синтез кристаллогидратов
(5CaO·6SiO2·H2O, 6CaO·6SiO2·H2O, 5CaO·6SiO2·3H2O, 2CaO·3SiO2·2,5H2O,
3CaO·Al 2O3·1,5SiO2·3H2O установлено методом ИК-спектроскопии
и ренгенофазовым анализом) и формирование на их основе
кристаллизационной сетки; формирование хемосорбционных
микросвязей на границе раздела «анионная битумная эмульсия – отсев дробления отвального мартеновского шлака» (сульфонол и асфальтогеновые кислоты – основные соединения
шлака); структурирование пленочного битума гидратными новообразованиями шлака. Указанные эффекты обеспечивают рост
прочности асфальтошлакобетона и сдвигоустойчивость в области высоких положительных температур.
г)
д)
Рис. 4. Области допустимых значений факторов, оптимизирующих составы асфальтошлакобетона: а, б, в, г – на 3; 7;
14; 28 сутки соответственно; д – кубическая диаграмма.
24
04_2014_
.indd 24
Рис. 5. Зависимость предела прочности при сжатии холодного асфальтошлакобетона в возрасте 28 суток при 20оС R20
и скорости деформирования 3 мм/мин (1) и 15 мм/мин (2) от
концентрации битумной эмульсии (БЭ).
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Таблица 2
Физико-механические свойства бетонов в возрасте 28 суток
Предел прочности при сжатии,
МПа, при
50°С
3,41
3,03
0,87
0,39
R20
R50
R0
R20
R0
R50
0,77
0,77
0,71
0,46
1,71
1,88
2,47
5,1
1,49
1,40
1,61
1,34
2,55
2,63
3,98
6,82
2,0
1,1
0,6
1,81
6,5
11,81
1,5
н.р.
0,5
н.р.
н.р.
н.р.
ρ0, кг/м3
Н, %
W, %
1
2
3
4
2369
2330
2326
2312
1,11
1,21
1,98
2,21
2,08
3,65
3,75
4,45
0°С
8,68
7,97
3,47
2,66
20°С
5,82
5,71
2,15
1,99
ДСТУ Б В.2.7119:2011 (горячие
смеси)
н.р.
1,5
н.р.
13
ДСТУ Б В.2.7119:2011
(холодные смеси)
н.р.
1,2
н.р.
н.р.
Для определения деформационно-прочностных характеристик и атмосферостойкости в качестве объектов исследования
приняты (табл. 2): объект 1 – асфальтошлакобетон на анионной
битумной эмульсии состава: шлак – 100 м.ч., битумная эмульсия – 10 м.ч.; объект 2 – асфальтошлакобетон на анионной битумной эмульсии состава: шлак – 100 м.ч., битумная эмульсия –
10 м.ч, известь – 2 м.ч., а для выполнения сравнительного анализа: объект 3 – минеральный остов (гранитный щебень,
доломитовый минеральный порошок) – 100 м.ч., катионная битумная эмульсия (эмульгатор REDICOTE EM26 фирмы «Akzo
Nobel») – 10 м.ч., объект 4 – минеральный остов (гранитный
щебень, доломитовый минеральный порошок) – 100 м.ч., битумная эмульсия – 10 м.ч.
Установлено (табл. 2), что асфальтошлакобетоны в возрасте
28 суток по показателям физико-механических свойств значительно превышают нормативныt требования к горячим асфальтобетонам первой марки (ДСТУ Б В.2.7-119:2011).
Для асфальтошлакобетонов, приготовленных на анионной
битумной эмульсии, характерна низкая температурная зависимость комплексного модуля упругости (рис. 6). В области температур –20–50°С зависимость lg(Е*) = f(T) для асфальтошлакобетона оптимальной структуры имеет линейный характер и аппроксимируется уравнениями первого порядка:
lg(Е*)1 = –0,00094 ⋅ T + 0,45078
(11)
lg(Е*)2 = –0,00116 ⋅ T + 0,44306
(12)
Величина достоверности аппроксимации R21 = 0,9795, R22 =
0,9869.
Асфальтошлакобетонные смеси отличаются повышенной
уплотняемостью при температурах 20–60°С, а бетоны в возрасте 28 суток по показателям физико-механических свойств превосходят требования, предъявляемые к горячим асфальтобетонам первой марки (ДСТУ Б В.2.7-119:2011) и характеризуются
Рис. 6. Температурная зависимость комплексного модуля
упругости Е* при частоте деформирования 0,1 Гц асфальтошлакобетона на анионной битумной эмульсии состава:
1 – шлак – 100 м.ч., эмульсия – 10 м.ч.; 2 – шлак – 100 м.ч.,
эмульсия – 10 м.ч., известь – 2 м.ч.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
Квд
Индекс объекта
.indd 25
более широкой зоной вязкоупругого поведения (температура
стеклования минус 26–30°С, а температура перехода в вязкопластичное состояние 70–85°С), повышенным значением модуля
упругости и устойчивости по Маршаллу в области повышенных
температур, и меньшим показателем температурной чувствительности механических свойств. Они устойчивы к старению,
водо- и морозостойки.
Разработаны рекомендации по производству и применению
битумных эмульсий на отечественном эмульгаторе. Результаты
исследования внедрены в Артемовском ЗАО СУ «Дорспецстрой».
Литература
1. Гуц В.Т. ХХ Всесвітній дорожній конгрес – основні підсумки :
[Текст] / В.Т. Гуц // Автошляховик України. – 1995. – № 4. – С. 34–37.
2. Гончаренко Ф.П. Застосування емульсій в дорожньому будівництві : [Текст] / Ф.П. Гончаренко // Автошляховик України. – 1997. –
№ 4 – С. 24–26.
3. Gordillo Garcia I. Las emulsiones de bitum u las mezclas en frio
Espana: [Текст] / I. Gordillo Garcia // Carreteras. – 1984. – № 13. –
Р. 47–50.
4. Шумчик В.К. Передовые технологии, применяемые в дорожном
строительстве Республики Беларусь : [Текст] / В.К. Шумчик // Дорожная техника. Каталог-справочник технологии строительства
реконструкции, ремонта и содержания автомобильных дорог, 2012. –
С. 32–36.
5. Лещицкая Г.П. Асфальтобетонные покрытия повышенной сдвигоустойчивости : [Текст] / Г.П. Лещицкая // Автомобильные дороги. – 1982. – № 9. – С. 10–11.
6. Гоглидзе В.М. Полужесткие покрытия с повышенной сдвигоустойчивости : [Текст] / В.М. Гоглидзе // Автомобильные дороги. –
1986. – № 1. – С. 16–17.
7. Казановская Э.А. Исследование свойств цементо-асфальтобетона : [Текст] / Э.А. Казановская, Л.Б. Гезенцвей // Тр. Союздорнии. – М.: Транспорт, 1968. – Вып. 27. – С. 79–100.
8. Карцева И.И. Холодная технология приготовления влажных
битумоминеральных смесей : [Текст] / И.И. Карцева, В.Я. Стрельникова, В.З. Рацен и др. // Автомобильные дороги. – 1988. – № 4. – С.
8–10.
9. Богуславский А.М. Цементоасфальтобетон – материал для дорожных и аэродромных покрытий : [Текст] / А.М. Богуславский, Чан
Нгок Минь, В.В. Дорган, В.А. Бубликов // Автомобильные дороги. –
1985. – № 4. – С. 14–15.
10. Братчун В.И. Оптимизация составов асфальтошлакобетонов
на анионной битумной эмульсии : [Текст] / В.И. Братчун, Ю.В Грицук
// Современные проблемы строительства. Ежегодный научнотехнический сборник. – Донецк: Донецкий ПромстройНИИпроект,
ООО «Лебедь», 2000. – т. II. – С. 5–9.
11. Золотарев В.А. Уплотнение асфальтобетонных смесей с повышенным содержанием щебня : [Текст] / В.А. Золотарев // Автомобильные дороги. – 1968. – № 7. – С. 13–14.
25
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 12. Золотарёв В.А. Долговечность дорожных асфальтобетонов :
[Текст] / В.А. Золотарев // Харьков: Вища шк., 1977. – 116 с.
13. Грицук Ю.В. Лабораторна емульсійна установка порційного
типу: [Текст] / Ю.В. Грицук // Вісник ДДАБА. – Композиційні матеріали
для будівництва. – 2000. – № 2000-2 (22). – С. 65–67.
14. Веренько В.А. Опыт и перспективы применения композиционных материалов в дорожном строительстве: [Текст] / В.А. Веренько
// Минск: БелНИИНТИ, 1990. – 44 с.
BITUMINOUS SLAG CONCRETE ON ANION EMULSIFIED ASPHALTS
By Prof. V.I. Bratchun, Dr. Yu.V. Gritsuk, Dr. V.L. Bespalov, engineers
А.V. Gubar and M.K. Pakter (Donbas National Academy of Civil
Engineering and Architecture, Donetsk, Ukrain)
The paper deals with fundamental and experimental feasibility
study of cold asphalt slag concrete production from riddling of milling of wasted open-hearth slag produced on anion slow disintegrating emulsified asphalt by determination of a pattern of formation of
coagulation and crystallization micro structure of concrete.
Keywords: bituminous slag concrete, anion emulsified asphalt,
sulphonol, riddling of milling of wasted open-hearth slag, mathematical modelling, structural formation, physical and mechanical properties.
Рецензент: д-р техн. наук Э.В. Котлярский (МАДИ). Статья поступила в редакцию 15.07.2013 г.
Авторы: Братчун Валерий Иванович, доктор технических
наук, профессор, заведующий кафедрой «Автомобильные дороги
и аэродромы» Донбасской национальной академии строительства и архитектуры, тел.: 063-333-74-10, e-mail: [email protected]
ru; Грицук Юрий Валерьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Высшая прикладная математика и информатика»
Донбасской национальной академии строительства и архитектуры, тел.: 050-620-47-02; Губарь Антон Викторович, инженер
ООО «Дорожное строительство ,,Альком”», тел.: 066-089-72-91;
Беспалов Виталий Леонидович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильные дороги и аэродромы» Донбасской
национальной академии строительства и архитектуры, тел.: 099079-45-29, e-mail: [email protected]; Пактер Михаил Константинович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильные дороги и аэродромы» Донбасской национальной
академии строительства и архитектуры, тел.: 066-778-19-69, email: [email protected]
Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах: сборник трудов участников одиннадцатой междунар. науч.-практ. конф. / СПбГАСУ. – Спб., 2014. – 573 с.
ISBN 978-5-9227-0499-1
Сборник содержит труды участников 11-й международной
конференции «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах», прошедшей 18-20 сентября 2014 г. в
Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете. Представленные в сборнике материалы
посвящены решению актуальных проблем обеспечения безопасности дорожного движения: созданию эффективных технологий управления БДД; научно-методологических, технических
средств и технологий организации и автоматизированного
управления движением транспортных и пешеходных потоков;
совершенствованию функциональных подсистем правового,
информационного, кадрового, программного, экспертнотехнического и другого обеспечения.
Справки по: тел. +7 (812) 251-42-04
e-mail: [email protected]
26
04_2014_
.indd 26
УДК 625.855.3-046.66
Влияние природы
материалов и режимов
их измельчения на
свойства асфальтобетона
Д-р техн. наук, проф. В.В. ЯДЫКИНА,
канд. техн. наук, доцент А.И. ТРАУТВАИН,
д-р техн. наук, проф. А.М. ГРИДЧИН
(Белгородский ГТУ им. В.Г. Шухова)
В статье рассмотрены наиболее значимые факторы, влияющие на процесс помола минеральных материалов в различных
мельницах. Проведенный анализ регрессивных зависимостей
позволил оценить степень влияния исследуемых параметров,
а именно – способа измельчения минеральных материалов,
времени помола, природы измельчаемого сырья и степени загрузки мельницы на свойства минерального порошка, используемого в дальнейшем в асфальтобетоне.
Ключевые слова: математическая модель, способ измельчения, природа сырья, мельницы, асфальтобетон, свойства.
В статье представлены результаты работы, выполненной в рамках государственного задания Министерства образования и науки
РФ № 1950, а также проекта стратегического развития БГТУ им.
В.Г. Шухова № 2011-ПР-146.
Интенсивность многих технологических процессов зависит от
величины поверхности обрабатываемых твердых материалов; при
этом увеличение их поверхности путем уменьшения исходных размеров повышает скорость процесса, а также увеличивает выход и
повышает качество конечного продукта.
Наполнители для строительных композитов обычно получают
путем помола, и только небольшой процент сырья может применяться в изначальном виде (например, золы-уноса), поэтому значительный интерес представляет получение наиболее реакционноспособных наполнителей при помоле в различных мельницах.
Согласно ГОСТ 9128-2009, минеральный порошок для асфальтобетонных смесей также получают путем измельчения горных пород
или твердых отходов промышленного производства.
Качество получаемого тонкодисперсного порошка оценивают
по ряду физико-механических характеристик. Более того, в ряде
работ [1–6] установлена активная роль минерального порошка в
формировании структуры асфальтобетона, показан механизм
структурирования связующего в композите и его влияние на свойства материала. Исходя из этого, представляет интерес выявление
тех параметров, которые активно влияют на свойства измельчаемого материала, а, следовательно, и органоминерального композита в целом.
В настоящей работе проводилось изучение влияния изменений
поверхностных свойств минеральных порошков в процессе помола
различного кремнеземсодержащего сырья на физикомеханические характеристики асфальтобетонных образцов путем
построения математической модели.
Математическая модель сама по себе является отображением
наиболее существенных сторон изучаемого явления, представляет
собой совокупность уравнений, условий и алгоритмических правил и позволяет: получать информацию о процессах, протекающих
в объекте; рассчитывать системы, анализируя их; получать инфор«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ мацию, которая может быть использована для управления моделируемым объектом [7].
При планировании эксперимента активное вмешательство
предполагает процесс и возможность выбора в каждом опыте тех
факторов, которые представляют интерес.
Фактором называется измеряемая переменная величина, принимающая в некоторый момент времени определенное значение.
Факторы соответствуют способам воздействия на объект исследования. Так же, как и параметр оптимизации, каждый фактор имеет
область определения. Фактор считают заданным, если вместе с его
названием указана область его определения. Под этим понимается совокупность всех значений, которые в принципе может принимать данный фактор.
Совокупность значений фактора, которая используется в эксперименте, является подмножеством из множества значений, образующих область определения. В практических задачах области
определения факторов, как правило, ограничены. Требования к
совокупности факторов – совместимость и отсутствие линейной
корреляции. Выбранное множество факторов должно быть достаточно полным. Если какой-либо существенный фактор пропущен,
это приведет к неправильному определению оптимальных условий
или к большой ошибке опыта [7].
В ходе проведения эксперимента были изучены физикомеханические характеристики образцов асфальтобетона на минеральных порошках из различных кремнеземсодержащих пород,
полученных путем помола в различных мельницах производительностью до 5 кг/ч: шаровая, шаровая планетарная, вибромельница,
вибрационный истиратель.
Объектами исследования явились дисперсные материалы из
техногенного кремнеземсодержащего сырья Курской магнитной
аномалии (КМА): кварцитопесчаник и отход мокрой магнитной
сепарации железистых кварцитов (ММС), как наиболее перспективные с точки зрения использования местные сырьевые материалы. Для сравнения – кварцевый песок Разуменского месторождения и отсев дробления гранита Павловского карьера.
При проведении анализа процесса измельчения минеральных
материалов в различных помольных агрегатах необходимо выявить
взаимосвязи между факторами, определяющими динамику помола
и представить их в количественной форме – в виде математической модели.
Одним из основных параметров, влияющих на эффективность
помола и отличающих мельницы друг от друга, является способ
воздействия мелющих тел на материал: раздавливание (сжатие
куска), излом (изгиб), раскалывание (эквивалентно растяжению),
истирание и удар. Более того, размол самих минеральных материалов в одном и том же диспергаторе происходит по-разному.
Исходя из современных представлений о строении твердых тел
следует [8–9], что довольно грубое измельчение частиц размером
в десятые доли миллиметра обычно не вызывает каких-либо затруднений, хотя на него приходится затрачивать солидное количество энергии. Однако при дальнейшем повышении тонкости помола расход энергии и времени на измельчение резко возрастает,
в то время как коэффициент полезного действия мельницы существенно снижается. Высокая размолоспособность помольных
агрегатов при небольшом количестве материала в помольной камере связана с тем, что кинетической энергии действующих мелющих тел достаточно для создания таких напряжений, которые
приводят к разрыву минерального зерна с образованием более
мелких фрагментов. При увеличении количества загружаемого
материала свободный объем камеры уменьшается, и мелющие тела
не могут приобрести необходимого ускорения для измельчения
материала.
По результатам проведения предварительных исследований
[10–12] были определены наиболее значимые факторы, влияющие
на процесс помола, и свойства измельченного наполнителя, используемого в дальнейшем в асфальтобетоне и уровни их варьирования (таблица): способ измельчения материала; время помола,
ч; природа измельчаемого сырья; степень загрузки мельницы, %
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 27
(от максимально допустимой массы измельчаемого материала по
паспорту помольного оборудования).
При построении математической модели использовался метод
наименьших квадратов [7, 13–14], который позволяет осуществить
проведение опытов в заданных условиях и получить требуемые
результаты при значительном сокращении числа экспериментов и
минимальной ошибке измеряемых величин по сравнению с моделями определенного класса, например, линейными.
При многофакторном планировании экспериментов был использован центральный композиционный рототабельный план
второго порядка (ЦКРП-2n) полнофакторного эксперимента (ПФЭ),
где n – число независимых переменных [13].
В проведенных исследованиях функция отклика имеет следующий вид:
n= 4
R20сж ,kвод = A0 + ∑ A i x i +
i=1
n= 4
∑A xx
ij i j
,
(1)
i.. j=1
где R20сж, kвод – расчетное значение функции отклика, соответственно: предел прочности при сжатии при температуре 20°С и
водостойкость образцов асфальтобетона;
Ао – свободный коэффициент;
Ai – коэффициенты при линейной зависимости;
Аij – коэффициенты при парном взаимодействии факторов;
Xi, Xj – исследуемые независимые переменные.
Использование выбранного плана позволило сократить число
опытов при исследовании влияния конструктивно-технологических
параметров на свойства измельченного наполнителя и материалов
на основе его использования до n, равного:
n = 2n + 2 ⋅ n + n 0 = 24 + 2 ⋅ 4 + 7 = 31 ,
(2)
где n – число факторов; n0 – число повторений опытов в центре
плана.
В соответствии с планом в кодированной форме приняты следующие уровни варьирования факторов: минимальный – 1; средний 0; максимальный +1. Величина звездного плеча составляет 2.
При выборе уровней варьирования факторов учитывались результаты поисковых экспериментов и реальные условия реализуемого
процесса на практике.
Для качественной и количественной оценки результатов экспериментов в каждом опыте определялись следующие выходные
параметры: предел прочности при сжатии при температуре 20°С
(R20сж) и водостойкость образцов асфальтобетона (kвод). После
обработки результатов экспериментов по ЦКРП-2n были получены
уравнения регрессии в кодированной форме.
Проверка значимости коэффициентов в полученных уравнениях регрессии осуществлялась с помощью критического значения
распределения Стьюдента [15]. Адекватность полученного уравнения регрессии экспериментальным данным проверялась с помощью критерия Фишера.
Уравнения регрессии в кодированной форме:
– для предела прочности при сжатии образцов асфальтобетона
при температуре 20°С:
R20сж = 4,151 + 0,762x1 + 0,161x2 + 1,164x3 + 0,568x4 + 0,06x1x2
+ +0,023x1x3 + 0,025x1x4 + 0,035x2x3 – 0,032x2x4 + 0,124x3x4 +
0,198x12 + +0,093x22 – 0,025x32 – 0,44 x42,
(3)
– для водостойкости асфальтобетонных образцов:
kвод = 0,702 + 0,096x1 + 0,031x2 + 0,116x3 + 0,071x4 – 0,011x1x2
+ +0,005x1x3 – 0,024x1x4 – 0,005x2x3 – 0,026x2x4 + 0,021x3x4 +
0,012x12 + +0,027x22 – 0,04x32 – 0,07 x42
(4)
Для количественной и качественной оценки влияния каждого
из исследуемых факторов (х1, х2, х3, х4) по отдельности и в совокупности на формирование величин функций отклика необходимо
провести анализ знаков и величин коэффициентов перед соответствующими членами в уравнениях регрессии (3 – 4).
Одновременное изучение двух полученных регрессионных зависимостей с учетом количества независимых входных факторов
представляет собой довольно сложную математическую задачу. С
целью выяснения физического содержания характера влияния
интересующих нас параметров – способа воздействия мелющих
27
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Уровни варьирования факторов
№
Факторы
1
2
3
4
Способ измельчения материала
Время помола, ч
Природа измельчаемого сырья
Степень загрузки мельницы, %
Кодир.
обознач.
Шаг
x1
x2
x3
x4
–
1
–
20
–2
ИМ
1
–
20
Уровни варьирования
–1
0
1
ВИ
ШМ
ВМ
2
3
4
кварцевый песок гранит кварцитопесчаник
40
60
80
2
ШПМ
5
отходы ММС
100
Примечание: ИМ – исходный материал, ВИ – измельченный в вибрационном истирателе, ШМ – измельченный в шаровой
мельнице, ВМ – измельченный в вибромельнице, ШПМ – измельченный в шаровой планетарной мельнице.
тел на материал; времени его помола, ч; разновидности измельчаемого сырья; степени загрузки мельницы, % – рассмотрим их
парные взаимодействия на функцию отклика: предел прочности
при сжатии асфальтобетона при температуре 20°С (R20сж). На
рисунках 1 и 2 изображены зависимости прочности асфальтобетона от варьируемых параметров.
Угол наклона полученных кривых к оси х наглядно демонстрирует степень влияния различных факторов на изучаемую характеристику, что полностью соответствует коэффициентам уравнения
регрессий 3–4.
Из уравнений и представленных графиков следует, что на величину предела прочности при сжатии образцов асфальтобетона при
температуре 20°С (3) наибольшее влияние оказывает вид кремнеземсодержащего материала (х3), так как коэффициент, стоящий при
х3 в уравнении, наибольший. При использовании кварцевого песка
в качестве минерального порошка прочность асфальтобетона имеет
минимальные значения, наибольшая прочность композита достигается при применении измельченных отходов ММС, которые обладают высокой реакционной способностью и обеспечивают прочное
сцепление в системе «наполнитель – вяжущее» [16].
Вторым по значимости фактором, влияющим на изменение
прочности асфальтобетона, является способ воздействия мелющих тел на материал (х1). При использовании минерального порошка в составе асфальтобетона, полученного путем помола в
вибрационном истирателе, наблюдается незначительный рост
прочности композита по сравнению с образцами асфальтобетона
на основе наполнителя, измельченного в шаровой планетарной
мельнице. Это связано в первую очередь с тем, что минеральный
материал, полученный путем измельчения в такой мельнице, обладает наибольшей активностью, а минеральные частицы имеют
множество острых граней и углов, в отличие от тех материалов,
помол которых осуществлялся в других мельницах или не был подвержен механической обработке [10–12].
Степень загрузки помольного агрегата также оказывает влияние на предел прочности при сжатии, однако, в меньшей степени,
чем предыдущие показатели.
Наименьшее значение на изменение функции отклика оказывает время измельчения материала х2. Данный коэффициент в 7,2
раза меньше х3 и в 4,7 раза меньше x1.
Положительные знаки, стоящие перед линейными членами x1,
x2, x3, x4 свидетельствуют о приросте R20сж при увеличении времени помола, степени загрузки мельницы, увеличении активности
материалов, которая зависит как от природы материала, так и
способа измельчения.
Отрицательные знаки коэффициентов перед квадратичными
факторами определяют расположение ветвей параболы, которые
направлены вниз, а положительные – вверх.
Водостойкость является важным физико-механическим показателем асфальтобетона. Значение этого показателя еще в большей степени зависит от качества сцепления битума с каменным
материалом, чем при исследовании прочностных показателей асфальтобетона. Именно поэтому представляло интерес построение
математических моделей по влиянию различных факторов на водостойкость композита.
Характер полученных кривых на рис. 1 соответствует тем, которые изображены на рис. 2. Это свидетельствует о том, что на по-
28
04_2014_
.indd 28
казатель водостойкости, как и прочности, влияют аналогичные
изменения входных параметров. Отличие заключается в величине
меры этого влияния. Результаты показали уменьшение степени
влияния вида минерального материала и усиление воздействия
такого фактора, как способ измельчения на показатель водостойкости по сравнению с пределом прочности при сжатии асфальтобетона.
Наибольшее влияние на водостойкость асфальтобетона (4) так
же, как и в случае с пределом прочности при сжатии образцов
асфальтобетона, оказывает природа измельчаемого каменного
материала и вид помольного оборудования. Однако в отличие от
предыдущего уравнения регрессии, где коэффициент х3 был значительно больше x1 (в 1,5 раза), в уравнении (4) значение коэффициента х3 превышает x1 в 1,2 раза. Это свидетельствует о том,
что основной принцип измельчения в различных мельницах отражается в большей степени на показателе водостойкости асфальтобетона, чем на его прочности. На изменение функции отклика
минимальное влияние оказывает время измельчения материала
х2. Данный коэффициент в 3,7 раза меньше х3 и в 3,1 раза меньше
x1. Более высокие значения коэффициентов при линейных членах,
чем при квадратичных, указывают на характер функции, который
близок к линейной зависимости.
Таким образом, полученные уравнения регрессии, являясь отображением наиболее существенных сторон процесса измельчения,
Рис. 1. Зависимость предела прочности при сжатии образцов асфальтобетона от варьируемых параметров
Рис. 2. Зависимость водостойкости образцов асфальтобетона от варьируемых параметров
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ позволили проанализировать различные варьируемые его параметры и дать оценку значимости каждого из них для физикомеханических показателей асфальтобетона.
Предел прочности при сжатии и водостойкость образцов асфальтобетона с применением механоактивированных минеральных порошков будет зависеть, в первую очередь, от типа помольного оборудования и реализуемого в нем способа воздействия
мелющих тел на материал, а также природы измельчаемого сырья.
Время помола материала и степень его загрузки в мельницу окажет
незначительное влияние на свойства получаемого минерального
порошка, а также прочностные характеристики и водостойкость
асфальтобетона на его основе.
Кроме этого, полученная математическая модель отражает
физико-механические свойства асфальтобетона на основе минеральных порошков, измельченных в различном помольном оборудовании. Поэтому, с ее помощью можно прогнозировать качество готового композита. Результаты, полученные путем математического планирования эксперимента, коррелируют с
экспериментальными значениями физико-механических показателей асфальтобетонных образцов [10–12].
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том,
что генезис измельчаемого сырья, а также принцип его помола
оказывает активное влияние на реакционную способность минеральных порошков, а их варьирование в составе асфальтобетонной
смеси позволяет регулировать его физико-механические характеристики.
Литература
1. Дорожно-строительные материалы / И.М. Грушко и др. М.:
Транспорт, 1988. – 383 с.
2. Горелышев Н.В. Асфальтобетон и другие битумоминеральные
материалы / Н.В. Горелышев. – М.: Можайск – Терра, 1995. – 176 с.
3. Подольский, В.П. Формирование асфальтовяжущего вещества
при взаимодействии шунгитового минерального порошка с битумом
/ В.П. Подольский, М.А. Высоцкая, Д.А. Кузнецов, Д.И. Черноусов //
Строительство и архитектура. Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. –
№ 1. – 2013. – С. 75–81.
4. Строкова, В.В. Анализ органо-минеральных композитов с учетом генезиса и размерных уровней минерального сырья / В.В. Строкова, И.В. Жерновский, А.О. Лютенко, М.С. Лебедев // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г.
Шухова. – 2009. – № 4. – С. 28–32.
5. Салихов, М.Г. Физико-химические и технологические основы производства и применения дорожно-строительных материалов: учебное пособие / М.Г. Салихов, С.В. Ежова. – Йошкар-Ола, 2009. – 128 с.
6. Готовцев, В.М. Принципы формирования оптимальной структуры асфальтобетона / В.М. Готовцев, А.Г. Шатунов, А.Н. Румянцев,
В.Д. Сухов // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 11. – С.
124–128.
7. Рогов, В.А. Методика и практика технических экспериментов:
учебное пособие для вузов / В. А. Рогов, Г. Г. Позняк. – М.: Академия,
2005. – 283 с.
8. Борщев, В.Я. Оборудование для переработки сыпучих материалов: учебное пособие / В.Я. Борщев, Ю.И. Гусев, М.А. Промтов [и др.]. –
М., 2006. – 350 с.
9. Богданов, В.С. Методика проектирования энергообменных футеровок шаровых барабанных мельниц / В.С. Богданов, П.А. Хахалев, А.Н.
Масловская // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2014. – № 1. – С. 67–72.
10. Траутваин, А.И. Особенности механоактивированных минеральных порошков / А.И. Траутваин, В.В. Ядыкина, А.М. Гридчин //
Строительные материалы. – 2011. – № 11. – С. 32–34.
11. Yadykina, V.V. Increased activity of mineral powder, resulting in
various grinding mill / Yadykina V.V., Trautvain A.I. // in Modern scientific
research and their practical application, edited by Alexandr G. Shibaev,
Alexandra D. Markova.Vol.J11307 (Kupriyenko SV, Odessa, 2013) – URL:
http://www.sworld.com.ua/e-journal/J11307.pdf (date: may 2013) –
J11307-174.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 29
12. Ядыкина, В.В. Исследование влияния режимов измельчения на
реакционную способность минеральных порошков / В.В. Ядыкина, А.И.
Траутваин // ВЕСТНИК ХНАДУ. – 2013. – Вып. 61–62. – С. 248–254.
13. Красовский, Г.И. Планирование эксперимента / Г.И. Красовский,
Г.Ф. Филаретов. – Минск: Изд-во БГУ, 1982. – 302 с.
14. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ
результатов: учебник для вузов / В.Г. Блохин [и др.]. – М.: Радио и
связь, 1997. – 232 с.
15. Основы аналитической химии / Под ред. Ю.А. Золотова, 3-е
изд. – М.: Высшая школа. – 2004. – 503 с.
16. Ядыкина, В.В. Управление процессами формирования и качеством строительных композитов с учетом состояния поверхности
дисперсного сырья: монография / В.В. Ядыкина. – М.: Изд-во АСВ,
2009. – 374 с.
ANALYSIS OF THE REGRESSIVE DEPENDENCE OF THE INFLUENCE
OF FEATURES OF MINERAL MATERIALS AND GRINDING REGIMES
ON THE PROPERTIES ASPHALT
Prof. V.V. Yadikina, Dr. A.I. Trautvain, Prof. A.M. Gridchin
The article describes the most significant factors influencing the
process of grinding mineral materials in different mills. The analysis
of regression dependences allowed us to estimate the degree of influence of investigated parameters, namely the method of grinding
mineral materials, grinding time, the chemical composition of the
raw material grinding mill and power loading on the properties of the
mineral powder used in asphalt concrete in the future.
Key words: mathematical model, the method of grinding, raw nature, mills, asphalt concrete properties.
Рецензент: д-р техн. наук, проф. Э.В. Котлярский (МАДИ).
Статья поступила в редакцию 15.05.2014 г.
Авторы: Ядыкина Валентина Васильевна, д-р техн. наук,
проф., зам. зав. кафедрой «Автомобильные и железные дороги»
БГТУ; тел.: 8(4722)54-90-44, e-mail: [email protected]; Траутваин
Анна Ивановна, канд. техн. наук, доц. кафедры «Автомобильные
и железные дороги» БГТУ; тел.: 8(4722)54-90-44, e-mail: trautvain@
bk.ru; Гридчин Анатолий Митрофанович, д-р техн. наук, проф.,
зав. кафедрой «Автомобильные и железные дороги» БГТУ; тел.:
8(4722) 55-97-43, e-mail: [email protected]
УДК 621.0(075.8)
ББК 34.5.73
Троицкая, Н.А.
Логистика в перевозке крупногабаритных тяжеловесных
грузов. Теория и практика применения: монография / Н.А. Троицкая. – Saarbrucken, Deutschland / Германия: Издательство
LAPLambertAcademicPublishing, 2013 г. – 134 c.
ISВN 978-3-659-49143-6
В монографии рассматриваются принципы проектирования
систем транспортировки на общей сети автомобильных дорог
специфических по габаритным параметрам и массе грузов,
определяемого как крупногабаритный тяжеловесный (КТГ), с
позиций логистического подхода. Приводятся методы анализа
этого груза, принципы подбора транспортных средств (тяжеловозов), методы построения дорожно-транспортной сети и маршрута с учетом характеристик груза, параметров дороги и её искусственных сооружений, рисков и вариантов их устроения при
гарантии безопасного провоза КТГ и сохранности дороги. Рассматриваемый подход проиллюстрирован конкретными перевозками, осуществленными в России и за рубежом.
Справки на сайтах:
www.more-books.ru, www.ljubljuknigi.ru
29
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ УДК 625.855.3
Влияние адгезионной
присадки на свойства
асфальтобетона
И.И. МУХАМАТДИНОВ, А.Ф. КЕМАЛОВ,
П.С. ФАХРЕТДИНОВ (г. Казань)
На основе концепции неклассических катионных поверхностно-активных веществ разработана новая адгезионная присадка, которая позволяет улучшить свойства асфальтобетона. Модифицированный асфальтобетон отличается весьма
высокими показателями теплостойкости и прочности, что,
безусловно, определяет его высокое качество, лучшее, чем у
асфальтобетонов на битуме.
Ключевые слова: адгезионная присадка, модифицированный битум, асфальтобетонная смесь.
На сегодняшний день до 70% выпускаемых в России и странах
СНГ битумов по ассортименту и качеству не соответствуют требованиям современного рынка. Как следствие недостаточное качество битумов ведет к преждевременному износу асфальтобетонных дорожных покрытий и, в итоге приводит к увеличению капитальных затрат на проведение трудоемких ремонтных работ.
Вместе с этим качество дорожных покрытий, их долговечность в
значительной степени зависит от прочности сцепления битумных
вяжущих с минеральными материалами [1]. Неудовлетворительное сцепление является одной из основных причин преждевременного разрушения асфальтобетонных покрытий [2].
Авторами статьи была разработана поверхностно-активная
присадка, улучшающая адгезию битумных вяжущих к минеральным составляющим дорожных покрытий, которая, как оказалась,
улучшает также и свойства асфальтобетона.
В работе изучалась адгезионная присадка адгезолин, разработанная на основе концепции неклассических катионных ПАВ [2].
Подбор смесей и испытания проводились в испытательной лаборатории ЗАО «Трест Камдорстрой» в г. Набережные Челны Республики Татарстан. В качестве вяжущего применялся битум марки БНД 60/90 ТАИФ-НК г. Нижнекамска. Щебень для асфальтобетонной смеси брали из Сангалыкского диоритового карьера
Республики Башкортостан, из карьера «Камский» КамскоУстьинского района Республики Татарстан.
В качестве минерального порошка применяли активированный
минеральный порошок МП-1 – порошкообразный наполнитель, получаемый в результате тонкого помола карбонатных минеральных
пород – карбоната кальция до фракции 300–315 мкм [8].
Для определения свойств асфальтобетона использовали образцы – цилиндры с размерами d = h = 71,4 мм. Формование образцов
проводили в металлической форме с двумя вкладышами, нагретой
до температуры 90–100°С. Образцы уплотняли на прессе при давлении 40 МПа в течение 3 мин.
Для изучения влияния свойств битума и смеси битума с адгезолином на физико-механические свойства асфальтобетонов были приготовлены асфальтобетонные смеси типа Б, состав приведен
в табл. 1.
Определение физико-механических свойств асфальтобетона
проводили в соответствии с ГОСТ 12801-98. Физико-механические
свойства приведены в табл. 1.
Асфальтобетон должен обладать определенной прочностью на
сдвиг. Она в 2–3 раза ниже, чем на сжатие. Недостаточная сдвигоустойчивость приводит к образованию волн на покрытии в результате торможения автомобилей [5]. Как мы видим, при добавке
присадки в 0,8% сдвигоустойчивость повышается на 20%.
При близких значениях средней плотности и остаточной пористости водонасыщение асфальтобетона на битуме выше, чем
асфальтобетонов с присадкой адгезолин. Следовательно, поровая
структура асфальтобетонов с добавкой имеет большее количество
закрытых пор, что способствует более высокой морозостойкости
асфальтобетонов [6].
Введение добавки ощутимо сказывается также на всех показателях, связанных с вязкостью вяжущего и его когезионной прочностью: на 75% увеличивается прочность на сжатие при 20°С, на
50% при 50°С при одновременном уменьшении на 10% прочности
на сжатие при 0°0С, что говорит о его более высокой термостабильности.
Однако адгезолин отрицательно сказывается на прочности на
растяжение при 0°С (трещиностойкость), но в целом результаты
соответствуют ГОСТ 12801-98. Пик зависимости приходится на добавку в 0,8% от массы битума.
Таблица 1
Результаты проведенных испытаний мелкозернистых плотных асфальтобетонных смесей
Свойства асфальтобетонной смеси
R20
R50
R0
Коэффициент
водостойкости
Трещиностойкость,
МПа
Сдвигоустойчивость,
МПа
Коэффициент
внутреннего трения
Исходный
+ 0,8% адгезолина
+ 1,0% адгезолина
+ 1,2% адгезолина
Водонасыщение, %
Состав м/з пл. 3 марка тип Б
1. Щебень Сангалык фр. 5–20 –46%
2. Отсев «Сангалык» фр. 0–5 –26%
3. Песок Камский –20%
4. Мин. пор. актив. МП–1 –8%
Битум ТАИФ-НК г.
Нижнекамск БНД
60/90
Средняя плотность,
г/см3
Состав
Предел прочности на
сжатие, МПа
2,55
2,55
2,55
2,55
2,5
1,7
1,8
1,7
3,2
5,55
4,8
4,7
1,1
1,67
1,6
1,23
8,5
8,75
7,6
7,34
1,0
0,94
0,93
0,91
4,2
3,5
3,4
3,2
0,35
0,42
0,35
0,34
0,99
0,94
0,93
0,92
1,5–4,0
>2,2
>1,0
<12,0
>0,85
3,0–6,5
>0,35
>0,81
5. Битум БНД 60/90 –4,6%
Требования ГОСТ
9128-2009
30
04_2014_
.indd 30
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:22
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Таблица 2
Коэффициенты теплоустойчивости
Содержание адгезолина
в битуме, % от массы
0%
0,8%
1%
1,2%
Кт = R20/R50
Кт = R0/R50
2,91
3,32
3,00
3,82
7,73
5,24
4,75
5,97
5. Свойства асфальтобетона. – URL: http://www.gbitorg.ru/
gelezobeton34.htm (Дата обращения 25.02.2014 г.).
6. Галдина В.Д. Влияние полимерных добавок на свойства битума
и асфальтобетона // Вестник Сибирской государственной
автомобильно-дорожной академии. – 2009. – № 2. – С. 32–36.
7. Золотарев В.А. Особенности влияния парафиновых добавок на
технические свойтва вязких дорожных битумов / В.А. Золотарев,
Я.И. Пыриг, А.В. Галкин // Наука и техника в дорожной отрасли. –
2009. – № 1. – С. 13–18.
INFLUENCE OF ADDITIVES ON THE ADHESION PROPERTIES
OF ASPHALT
By Ph.D. student I.I. Mukhamatdinov, Dr. P.S. Fakhretdinov,
Prof. A.F. Kemalov (Russia, Republic of Tatarstan, Kazan)
Based on the concept of non-classical cationic surfactants a new
adhesive additive was developed that can improve the properties of
asphalt. Modified asphalt has a very high rate of heat resistance and
strength, that certainly defines its high quality, better than on asphalt bitumen.
Keywords: adhesive additive, modified bitumen, bituminous mixture.
Физико-механические свойства асфальтобетонов-кернов
Асфальтобетоны с присадкой адгезолин отличаются пониженной температурной чувствительностью (табл. 2). Это видно, по
увеличению отношения пределов прочности на сжатие при 20°С и
при 50°С и уменьшению отношения пределов прочности на сжатие
при 0°С и при 50°С.
Исходя из собственных результатов исследований и результатов исследований лаборатории ЗАО «Трест Камдорстрой» было
принято решение о выпуске опытной партии адгезионной присадки. Такие испытания по выпуску были проведены на промышленной площадке ОАО «Татнефтепродукт» в г. Казани.
После получения опытной партии адгезионной присадки в г.
Набережные Челны был проложен опытный участок дороги.
В настоящее время ведется авторский надзор за состоянием
опытного участка, в ходе которого делаются вырубки образцов для
испытания в заводской лаборатории. Из рисунка видно, что предел прочности при 20°С до испытания на водонасыщение увеличился на 16%, после водонасыщения – на 11%. Предел прочности
при 50°С увеличился на 13%.
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том,
что разработанная присадка адгезолин улучшает такие важные
характеристики асфальтобетона, как теплостойкость и прочность
при сохранении других эксплуатационных характеристик в соответствии с требованиями технического стандарта, что, безусловно,
положительно скажется на долговечности асфальтобетонного покрытия.
Литература
1. Кемалов А.Ф. Интенсификация производства окисленных битумов и модифицированные битумные материалы на их основе : Дисс.
д-ра техн. наук : 02.00.13 / Кемалов А.Ф. – Казань, 2005. – 354 с.
2. Мухаматдинов И.И., Фахретдинов П.С., Кемалов А.Ф. Новая адгезионная присадка для битумов дорожного назначения // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2013. – № 12. – С. 33–36.
3. Шухов В.И., Боровский П.А., Логвиненко А.А. Влияние различных
ПАВ на свойства асфальтобетона // Вестник ХНАДУ. – 2008. –
№ 40. – С. 15–16.
4. Минеральный порошок МП-1. Неактивированный ГОСТ 521292003 – МП-1. Активированный ГОСТ 52129-2003 – МП-1А. – URL:
http://uralzsm.ru/Mineral-nyyi-poroshok-MP-1 (Дата обращения
25.02.2014 г.).
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 31
Рецензент: д-р хим. наук Р.А. Галимов. Статья поступила в
редакцию 22.04.2014 г.
Авторы: Мухаматдинов Ирек Изаилович – аспирант кафедры
высоковязких нефтей и природных битумов (ВВН и ПБ) института
геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского)
федерального университета; 420073 Россия, Республика Татарстан, г. Казань, ул. Аделя Кутуя 2/17. Тел. +79377702564, e-mail:
[email protected]; Фахретдинов Павел Сагитович – кандидат химических наук, доцент кафедры ВВН и ПБ, института геологии и
нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университета Тел.:+79872384943, e-mail: [email protected];
Кемалов Алим Фейзрахманович – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой ВВН и ПБ, института геологии и
нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университета. Тел.:+7 903055157, e-mail: [email protected]
ru.
УДК 624.19(0.75.8)
ББК 38.78я73
Маковский, Л.В.
Компенсационное нагнетание в тоннелестроении (теория и
практика): монография / Л.В. Маковский, В.В. Кравченко. –
Saarbrucken, Deutschland / Германия: Издательство LAP Lambert
Academic Publishing, 2014 г. – 61 c.
ISBN 978-3-659-56363-8
В монографии рассматриваются различные аспекты современной технологии компенсационного нагнетания при строительстве городских тоннелей на застроенных территориях. Дан
критический анализ современного мирового опыта, оценена
технико-экономическая и экологическая эффективность метода.
Уделено внимание теоретическим и экспериментальным исследованиям влияния компенсационного нагнетания на напряженнодеформированное состояние системы «тоннель–грунтовый массив». Выявлены основные закономерности и разработана методика определения основных параметров компенсационного
нагнетания. Указаны наиболее перспективные направления
дальнейшего развития рассматриваемой технологии.
Справки по по тел.: +7 (499) 155-07-76
e-mail: [email protected],
на сайте www.ingimage.com
31
22.10.2014 21:44:23
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ УДК 625.855.3:539.214
Релаксационный
характер коэффициента
пластичности
и температуры
механического
стеклования
асфальтобетона
Д-р техн. наук, проф. В.А. ЗОЛОТАРЕВ
(ХНАДУ, г. Харьков)
Рассмотрена релаксационная природа коэффициента пластичности асфальтобетона, показаны его температурная и
частотная зависимости, установлен принцип смещения этих
зависимостей по шкале температур при разных частотах
и по шкале частот при разных температурах. Установлена
временная зависимость температуры механического стеклования асфальтобетонов и обобщенная взаимосвязь зависимости между коэффициентом пластичности и комплексным
модулем упругости.
Ключевые слова: асфальтобетон, битум, коэффициент
пластичности, температура механического стеклования, синусоидальный и статистический режимы деформирования.
В 1949 г. Н.Н. Иванов и М.Я. Телегин впервые в СССР показали,
что прочность асфальтобетона находится в степенной зависимости
от скорости его деформирования [1]. На основе этого они сформулировали тезис о необходимости предъявления к асфальтобетону,
работающему при высоких температурах, дополнительно, кроме
«определенной прочности при стандартных испытаниях, требование об отсутствии чрезмерной пластичности при высоких температурах на основе определения сопротивления сжатию, скажем, при
скорости 0,5 мм в мин или каким-либо косвенным способом». Это,
как полагали авторы [1] «должно было предотвратить наплывы и
волны на городских дорогах, где движение менее интенсивно и
транспортные средства (автобусы и троллейбусы) часто останавливаются». В качестве показателя теплостойкости асфальтобетона
был предложен коэффициент пластичности (m), представляющий
собой показатель степени в уравнении зависимости прочности
асфальтобетона от скорости деформирования: m = ΔlgR/Δlgυ.
В [1] была высказана рекомендация, чтобы коэффициент пластичности не превышал 0,17. При этом допускалась возможность
определения коэффициента пластичности по времени действия
нагрузок до разрушения образца. Испытаниями асфальтобетонов
на сжатие со скоростью деформирования от 0,15 до 4 мм/мин при
температуре 22°С там же показано, что коэффициент пластичности
изменяется в широких пределах. Он увеличивается с увеличением
отношения битума к минеральному порошку от 0,28 до 0,48. При
повышении температуры до 50°С коэффициент пластичности возрастает с 0,25 до 0,47. Отсюда следовало, что факторы, понижающие степень структурирования битума, приводят к повышению
пластичности.
За время, прошедшее с тех пор, было показано, что подобная
зависимость связывает модули упругости и скорость или частоты
32
04_2014_
.indd 32
деформирования [2, 3], а также напряжения и время жизни асфальтобетона под нагрузкой [3].
В начале 90-х годов прошлого столетия разработчики программы SHRP Superpave [4] предложили в качестве одного из критериев прогнозирования трещиноустойчивости асфальтобетона температуру, при которой коэффициент пластичности битума при испытании на ползучесть, был бы не менее 0,3.
Таким образом, показатель пластичности оказался равно востребованным как для характеристик вязко-пластичного в работах
[1, 2], так и для упруго-хрупкого состояния асфальтобетона [4], так
как единственной его реологической составляющей является битум, определяющий соответствующее его поведение. В работе [5]
было высказано предположение о независимости коэффициента
пластичности от схемы напряженного состояния при разрушении,
а ранее в [6] была предпринята попытка показать релаксационную
природу этого показателя. Эти предложения основывались на довольно узком, как и в [1], по временам и скоростям действия нагрузок эксперименте.
Для более общего и глубокого представления о сущности m
методически корректно было бы рассмотреть особенности его
изменения при деформировании битума, а затем перейти к рассмотрению закономерностей изменения m от схем напряженного
состояния асфальтобетонов в области их линейного вязкоупругого поведения. Значения m (табл. 1), полученные обработкой данных по частотным зависимостям модулей упругости G′ и
потерь G″ при температуре 25°С и 10°С битумов трех структурных
типов [7] (рис. 1), свидетельствуют о некоторых особенностях их
изменения.
Прежде всего m, рассчитанные по модулю упругости и потерь,
уменьшаются с ростом частоты деформирования изучаемых объектов. Это обусловлено переходом битумов из вязко-текучего состояния при малых частотах в сторону застеклованного состояния
при больших частотах сдвига. Величина m больше в случае ее
определения по частотной зависимости модуля упругости, чем
модуля потерь. Это может быть связано с тем, что в области течения модуль упругости пропорционален квадрату круговой частоты
(ω2), а модуль потерь находится в прямо пропорциональной зависимости от ω.
Для битумов это подтверждается совпадением значений сопротивлений сдвигу при стационарном течении и модулей потерь,
когда скорости сдвига и круговой частоты гармонического деформирования эквивалентны (рис. 1). В переходной зоне эти закономерности изменяются, и в зоне выхода частотной зависимости
модулей упругости на плато коэффициент пластичности стремится
к минимальному значению, что свидетельствует о замедлении в
этой зоне всех релаксационных процессов. В то же время в соответствии с принципом температурно-временной аналогии (ТВА)
такое замораживание релаксационных механизмов можно получить при различных сочетаниях температуры испытания и частоты
деформирования [8]. Коэффициенты пластичности, определенные
при температуре 10°С, в полном согласии с принципом ТВА меньше, чем полученные при температуре 25°С.
Коэффициенты пластичности битумов разных структурных типов существенно разнятся между собой. В области вязкоупругого
деформирования они растут с переходом от типа «гель» к типу
«золь». Причем, это присуще значениям m, полученным по частотным зависимостям обоих модулей. Такое изменение модулей
можно связать с различной степенью развития в каждом из трех
битумов асфальтеновых комплексов. Она увеличивается при переходе от битумов типа «золь» к битумам типа «гель».
При гармоническом деформировании вязкоупругих систем характеристикой соотношения упругой и диссипирующей составляющих является тангенс угла механических потерь tgϕ, определяемый
по соотношению модулей накопления и потерь [8].
Приведенные на рис. 2 зависимости привязаны к одной температуре (25°С) и близкой круговой частоте деформирования. В
этом случае наблюдается близкая к прямопропорциональной зависимость между tgϕ и m, определенными по значениям модуля
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:23
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ а)
б)
Рис. 2. Взаимосвязь коэффициента пластичности m и механических потерь tgϕ битумов трех структурных типов:
– «золь», – «золь–гель», – «гель» (данные [7])
Рис. 1. Зависимость приведенных модулей накопления G′пр
(а) и потерь G″пр (б) от приведенной частоты в линейной
области деформирования (светлые значки) и напряжения
сдвига τ от скорости сдвига (темные значки): 1, 2 и 3 – соответственно битумы первого, третьего и второго структурнореологического типов. Температура приведения 25°С
накопления G′ и потерь G″ при ω = 1 с–1 и температуре 25°С. Такие
зависимости могут быть качественно справедливыми для области
вязкоупругого течения, т.е. в области относительно низких частот
и скоростей деформирования или высоких температур. Для полимерных систем tgϕ проходит через максимум, разграничивающий каучукообразное и стеклообразное состояния. Для битумов,
особенно типа «золь», этот максимум выражен слабее. В [8] отмечено, что частотная функция tgϕ меньше, чем другие (модули
упругости и потерь, податливость, динамическая вязкость, релаксационные спектры), поддается теоретической интерпретации.
Тем не менее, релаксационная сущность этих характеристик, приводящих к рассеиванию энергии, в отношении битумов представляется достаточно убедительной.
В реологических исследованиях асфальтобетонов советского и
постсоветского периодов в странах СНГ тангенс угла механических
потерь как критерий оценки реологического поведения асфальтобетонов никем и никогда не использовался. Это связано со сложностью метода и дороговизной приборов, необходимых для таких
исследований. В то же время, начиная с 1963 г., в странах Западной Европы, особенно во Франции, результаты систематических
динамических исследований асфальтобетонов принято представлять: частотными и температурными зависимостями комплексных
модулей, модулей накопления и потерь; обобщенной зависимостью модулей потерь от модулей накопления или в так называемом
Black-пространстве, что подразумевает зависимость тангенса угла
механических потерь от логарифма комплексного модуля упругости [9]. Обобщенные зависимости в Black-пространстве дают
четкое представление о состоянии асфальтобетона в областях
низких температур и высоких частот, а также высоких температур
и низких частот деформирования [10].
Принимая во внимание факт оценки деформационных свойств
асфальтобетонов по модулям упругости в статистическом и динамическом режимах испытаний в функции от времени действия
нагрузки или частоты деформирования, а также температуры, целесообразно рассмотреть изменения m в этих условиях, и взаимосвязь между коэффициентами пластичности и тангенсом угла механических потерь. Обязательным предварительным условием объективности такого сравнения является проведение испытаний в
области линейного вязкоупругого поведения асфальтобетонов.
Под этим подразумевается область, в границах которой связь
между напряжениями и деформациями является прямо пропорциональной. При этом значения модуля упругости асфальтобетона
зависят от времени или частоты деформирования. Таким условиям
удовлетворяют исследования французской школы реологии асфальтобетона, в частности Сh.Нuet’a [9], G.Sayeg’а [10], P.Soleimani
[11].
Во французских исследованиях использован асфальтобетон с
50% щебня, (квадратные отверстия сит), 7% минерального порошка (зерна мельче 0,08 мм) и 6,2% битума марки 80/100. Определение динамических характеристик авторы [9, 10] производили на
стенде, обеспечивающем синусоидальное изменение амплитуды
силы и соответственно деформаций. Диапазон частот деформирования от 0,01 Гц до 10 Гц, температур – от 30°С до минус 25°С.
Величина измеряемых отклонений консольно опертой балки из
асфальтобетона высотой 25 см равнялось 1 мкм, что позволяло
получать минимальный относительный прогиб на уровне 4⋅10–6.
В представленном далее анализе использованы температурночастотные зависимости комплексных модулей упругости, их составляющих и тангенсы углов механических потерь. По частотным
зависимостям модулей упругости (рис. 3) были определены частотные зависимости коэффициентов пластичности. Поскольку
зависимости модулей упругости и функции податливости в широком временном и частотном диапазонах, рассчитанные по методу
Таблица 1
Зависимость коэффициентов пластичности от структуры битумов и частоты деформирования
Составляющие
модуля сдвига
G′
G″
0,01–0,1
10–100
0,01–0,1
0,01–0,1
10–100
0,01–0,1
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 33
Структурные типы битумов
Частоты деформирования, с–1
золь
золь–гель
гель
0,95
0,70
0,44
0,85
0,52
0,20
0,77
0,50
0,47
0,6
0,45
0,28
0,45
0,40
<0,20
0,25
0,22
0,21
Температура,
°С
25
10
25
10
33
22.10.2014 21:44:23
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Рис. 3. Приведенные к температуре 15°C модули накопления при изгибе Е′ и сдвиге G′. Цифры у кривой обозначают
температурные диапазоны экспериментального определения модулей (данные [10])
обобщенных координат, имеют три характерные области, состоящие из двух плато при очень малых временах действия напряжения
(высоких частотах) и очень больших временах действия напряжения (малых частотах), которые разделены областью переменных
значений модулей, то коэффициенты пластичности проходят через
максимум. Максимум модуля потерь и тангенса угла механических
потерь также обнаруживается на их частотных зависимостях.
Взаимосвязь между tgϕ и m иллюстрируется зависимостью,
представленной на рис. 4. В пределах от минус 25° до 5° она
линейна. Этот участок зависимости m от tgϕ относится к области
отрицательных температур. Повышение температуры приводит к
достижению коэффициентом пластичности максимума, равного
0,69 при угле сдвига фаз 52°. Затем угол сдвига фаз растет в
связи с переходом асфальтобетона в вязко-пластичное состояние,
а значение коэффициента пластичности уменьшается.
В [10] динамические испытания выполнены по схеме консольного изгиба и сдвига кручением образца асфальтобетона той же
формы и размеров, что и в [9]. Результаты исследований [10] позволяют впервые сравнить не только значения модулей упругости
при изгибе и сдвиге, но и сопоставить значения коэффициентов
пластичности асфальтобетона при двух разных схемах напряженного состояния в широком температурно-частотном диапазоне.
Температурная зависимость коэффициента пластичности в
диапазоне частот 0,03–0,3 Гц проходит через максимум (рис. 5).
Этот максимум, близкий 0,52, отвечает температуре 7–12°С, но уже
при температуре 30°С величина m равняется 0,2. Эта экстремальная, практически симметричная зависимость четко показывает, что
одно и то же значение m может быть достигнуто при разных температурах. Для приведенного здесь случая значения m, равное 0,2
отвечает температурам, близким к 30 °С и минус 10 °С.
Предположение, что m имеет релаксационный характер, а скорости релаксационных процессов не зависят от схемы напряженного состояния, т.е. что они одинаковы в различных напряженных
состояниях, подтверждается практической идентичностью температурных зависимостей m, определенных по модулям накопления
при изгибе и кручении, что отвечает аналогичным зависимостям
полиметилметикрилата, приведенным в [8]. С этим также согласуется и постоянное соотношение значений модулей упругости,
близкое к 2,2. Это же относится и к зависимостям коэффициентов
пластичности от температуры, полученным по комплексным модулям упругости.
Отдавая должное фундаментальной сущности модулей накопления и потерь, а также tgϕ, тем не менее представляется достаточным определять m по частотным зависимостям модулей
упругости по крайней мере по четырем обстоятельствам. Первое
состоит в том, что комплексный модуль сочетает в себе упругую и
вязкую составляющую деформирования асфальтобетона; второе
вытекает из того, что разница значений коэффициентов пластичности, определяемых по Е* и Е′ незначительна; третья связана с
тем, что определение комплексного модуля упругости существенно
34
04_2014_
.indd 34
Рис. 4. Зависимость коэффициента пластичности m по
Е* от механических потерь tgϕ при частоте деформирования 0,1 Гц в диапазоне температур от минус 25°С до + 25°С
(данные [9])
Рис. 5. Температурные зависимости коэффициентов пластичности по модулям накопления при изгибе Е′ () и кручении G′ () при частоте 0,3 Гц (данные [10]) и гипотетическое смещение зависимости при уменьшении частоты до
0,03 Гц (- - -) и увеличении частоты до 3 Гц (– · –)
упрощает эксперимент за счет исключения необходимости определения угла сдвига фаз. И, наконец, четвертое обстоятельство
сводится к тому, что в расчетах дорожных одежд используют комплексный модуль упругости, свидетельством чего являются французские стандарты технических требований к различным видам
асфальтобетонов, в которых регламентируются значения комплексного модуля на консольный изгиб при температуре 15°С или
частоте времени загружения 0,01с для различных асфальтобетонов. Расчетные значения модулей упругости в России и Украине
определяют при температуре 10–20°С и времени действия нагрузки 0,1 с, что отвечает частоте 1,56 Гц. В этих пределах коэффициенты пластичности, определяемые по Е* и Е′, достаточно близки;
в случае определении m по Е* и Е′ для частоты 15 Гц и температуры 15°С они соответственно равны 0,42 и 0,46, а для частоты 1,5
Гц и температуры 10°С – 0,34 и 0,35.
В основу метода температурно-временной суперпозиции (ВЛФ)
положено соотношение времен релаксации при различных температурах, описываемое температурной зависимостью времен релаксации
[Θ ]
αT = P T ,
[ΘP ]T0
где Θр – время релаксации при температуре Т и произвольной
температуре То.
Следовательно, равенство значений коэффициента приведения
αт при одинаковых температурах для разных асфальтобетонов или
условий испытания свидетельствует об идентичности релаксационных процессов, протекающих в них при деформировании.
Прямым подтверждением этому являются результаты исследования податливости асфальтобетона в области линейного его деформирования, при постоянных напряжениях, представленные в
работе [11]. Чтобы обеспечить деформирование в линейной зоне
при осевом растяжении для каждой температуры были приняты
нагрузки, вызывающие такие напряжения в МПа: –30°С – 0,05;
–25°С – 0,05; –20°С – 0,05; –15°С – 0,05; –10°С – 0,05; –5°С –
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:23
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 0,025; 0°С – 0,014; +5°С – 0,01; +10°С – 0,006; +15°С – 0,004; +20°С
– 0,0016; 25°С – 0,0012; 30°С – 0,0008; 35°С – 0,0004; 40°С –
0,0002. Если принять, что прочность асфальтобетона на осевое
расстояние при 20°С и скорости деформирования, равной 3 мм/
мин близка к 0,6 МПа [12], то уровень нагружения для обеспечения
линейного деформирования составляет 0,26%.
По данным [11] значения коэффициентов приведения при
прямом растяжении и сдвиге при кручении с погрешностью не
более 10% совпадают в диапазоне температур от минус 30 до
+40°С. Для аналогичных испытаний при консольном изгибе в [13]
были приняты напряжения меньше 0,016 – 0,0045 МПа при временах действия нагрузки от 5 до 600 с.
В соответствии с этим, следуя предпосылке о релаксационном
механизме коэффициента пластичности, в этом случае также можно ожидать близости его значений при используемых схемах напряженного состояния. Результаты расчетов m по временной зависимости податливости [11] позволили построить его зависимость
от времени действия нагрузки (рис. 6), из которой следует, что в
чрезвычайно широком временном диапазоне (9 десятичных порядков) разница значений m при растяжении и сдвиге не превышает 10%.
Принципиальной особенностью коэффициента пластичности в
этом случае также является достижение им максимального значения, которое отвечает оптимальному соотношению времен действия
нагрузок или скоростей деформирования и времен релаксации
каждого конкретного асфальтобетона. Это максимальное значение
коэффициента пластичности mмах в соответствии принципом
температурно-временной аналогии должно перемещаться по шкале
температуры в направлении ее понижения с ростом времени нагружения или уменьшением частоты деформирования.
Это подтверждается зависимостями, приведенными на рис. 7.
Коэффициент пластичности mмах смещается в сторону большего
времени нагружения при низких температурах и наоборот. При
низких температурах m растет с повышением времени – нагружения или уменьшения частоты деформирования, при высоких температурах – наоборот.
Отсюда следует, что коэффициент пластичности асфальтобетона как реологического тела не может быть идентифицирован и
полезен без привязки к временному параметру и температуре.
Эвристическая находка Н.Н. Иванова, несмотря на его предсказания, не получила должного теоретического и экспериментального
развития главным образом из-за того, что практически все исследования в течение десятков лет в механике деформирования и
прочности асфальтобетона выполнялись в узком диапазоне времени испытания и полном игнорировании необходимости осуществлять деформирование в линейной зоне.
Приведенные выше вариации реологического состояния асфальтобетона обусловлены кинетическим характером его температуры стеклования. Физическая сущность стеклования состоит в
замораживании теплового движения структурных элементов термопластов, в частности битумов, при понижении температуры до
определенного уровня изменения свободного объема. Эта температура и принимается за температуру физического стеклования. В
то же время асфальтобетон можно перевести в состояние твердого тела путем изменения деформационного режима испытания, так
как он, благодаря наличию в нем битума, обладает большим набором структурных элементов, каждому из которых отвечает индивидуальная релаксационная способность. При малых скоростях и
больших временах воздействия долговременные релаксационные
процессы осуществляются в большой мере, что приводит к снижению сопротивления асфальтобетона действующему нагружению.
При очень больших скоростях и малых временах воздействия из-за
их преобладания над скоростями релаксации, он может достигать
твердого состояния. Такой переход можно фиксировать по критическим значениям прочности или модулей упругости. Температуру,
при которой достигаются нормированные значения механического
показателя, можно назвать условной температурой механического
стеклования [3].
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 35
Рис. 6. Зависимость коэффициентов пластичности от
времени действия постоянной нагрузки (ползучесть) при
∇ – растяжении, – кручении при температурах: 13°С; 5°С
(эксперимент) и минус 3°С (данные [11])
Рис. 7. Зависимость коэффициентов пластичности от
температуры при времени действия нагрузки в с: – 5 с, Δ –
750 с, ∇ – 5000 с, – 50000 с (данные [11])
Продолжение статьи
см. в следующем номере журнала
Литература
1. Иванов Н.Н., Телегин М.Я. К обоснованию показателей механических свойств асфальтовых смесей // Исследование органических
вяжущих материалов и физико-механических свойств асфальтовых
смесей. – М.: Дориздат. – 1949. –с. 106–132.
2. Руденский А.В. Исследование влияния пластичности на деформативные и прочностные характеристики асфальтобетона // Автореферат дисс. на соискание учен. степ. канд. техн. наук. – М.: 1965.
– 34 с.
3. Золотарев В.А. Долговечность дорожных асфальтобетонов. –
Харьков: Вища школа. – 1977. – 116 с.
4. Anderson D.A. Programe SHRP. Metodes d’essai et specification des
liants // Revue general des routes et aerodromes. – № 714. – 1994. – P.
48–52.
5. Золотарев В.А., Ефремов С.В., Хамад Р.А. Влияние напряженнодеформированного состояния асфальтобетона на скоростные зависимости его прочности // Сборник статей и докладов ежегодной
научной сессии Ассоциации исследователей асфальтобетона. – М.:
МАДИ. – 2012. – С. 5–11.
6. Золотарев В.А., Ткачук Ю.П. О релаксационной природе процессов деформирования асфальтобетона // Автомобільні дороги і
дорожнє будівництво. – Київ: Будівельник. – Вип. ХХI. – 1977. с.
7. Виноградов Г.В., Золотарев В.А. Бодан А.Н., Веребская Е.А., Орищин И.П. Поведение битумов разных структурно-реологических типов при циклических режимах деформирования // Коллоидный журнал.
– № 4. – 1978. – С. 629–635.
8. Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров. – М.: Издатиндит. – 1963. – 535 с.
35
22.10.2014 21:44:23
МЕХАНИЗАЦИЯ 9. Huet Ch. Etude, par methode d’impedance, du comportement
viscoelastiques des materiaux hydrocarbones // These d’ingenieur-docteur.
– Universite de Paris. Paris. – 1963. – 140 p.
10. Sayegh G. Contribution a l’Etude des Properties Viscoelastiques des
Bitumes Purs et Betons Bitumineux // These Docteur – Ingenier. – Universite
de Paris. – 1965. – 135 p.
11. Soleimani P. Etude sur le Comрortement Viscoelastique des
Materiaux Bitumineux par la methode de Fluage // Theses Docteur –
Ingenieur. – Universite de Paris. – 1965. – 138 p.
12. Uluсauli M. Conrtibution du comportement mecanique du beton
bitumineux par essais a vitesse de deformation constante // These DocteurІngenier. – Faculte des science de Рaris. – 1970. – 196 p.
13. Золотарев В.А., Ткачук Ю.П. Исследование вязкоупругого состояния асфальтобетона. – Известия ВУЗ’ов. Строительство и архитектура. – № 1. – 1973. – С.133–137.
14. Каргин В.А., Слонимский Г.Л. Краткие очерки по физико-химии
полимеров. – М.: Химия. – 1967. – 231 с..
RELAXATIONAL NATURE OF PLASTICITY COEFFICIENT AND
TEMPERATURE OF MECHANICAL VITRIFICATION OF ASPHALT
CONCRETE
By Prof. V.A.Zolotarev (Ukraine, Karkov)
The relaxation nature of plasticity coefficient of asphalt concrete is
considered, showing its temperature and frequency dependence, established the principle of displacement of these relationships on a scale of
temperature at different frequencies and the frequency scale at different temperatures. The time dependence of temperature of mechanical
vitrification of asphalt concrete and the generalized correlation between plasticity coefficient and complex modulus of elasticity.
Keywords: asphalt concrete, bitumen, plasticity coefficient , temperature of mechanical vitrification, sinusoidal and statistical modes
of deformation.
Рецензент: д-р техн. наук Э.В. Котлярский (МАДИ). Статья поступила в редакцию 01.09.2013 г.
Автор: Золотарёв Виктор Александрович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Дорожно-строительные материалы»
Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. Адрес: Республика Украина, г. Харьков, ул. Петровского, 25.
тел.: +380 57 268 1772, e-mail: [email protected]
УДК 691.16 : 658.5 + 691.3 : 658.5
ББК 30.604 – 4 + 35.41 – 4
Асфальтобетонные и цементобетонные заводы: учебносправочное пособие / В.В. Силкин, А.П. Лупанов и др.; под общ. ред.
В.В. Силкина, А.П. Лупанова. – М.: Экон-информ, 2014 – 662 с.
ISBN 978-5-9506-1140-7
В учебно-справочном пособии подробно рассмотрены вопросы организации асфальтобетонных и цементобетонных заводов,
битумных и эмульсионных баз. Приведены сведения и новые
параметры асфальтобетонных и бетоносмесительных установок,
установок для приготовления битумных эмульсий и полимернобитумных вяжущих, агрегатов для дробления и сортировки материалов, фронтальных погрузчиков, автомобильных кранов и
др. отечественного и зарубежного производства. Даны рекомендации по рациональным конструкциям складов каменных материалов, цемента и битума. Освещены вопросы охраны труда и
окружающей среды на производственных предприятиях.
Предлагаемый материал рассчитан на широкий круг инженерно-технических работников и специалистов дорожного хозяйства, научных работников, преподавателей и студентов автодорожных вузов, техникумов и колледжей; может быть использован предпринимателями.
Справки по тел.:
+7(495) 155-03-43, +7(495) 359-55-73
36
04_2014_
.indd 36
УДК 625.76.08
Критерии оптимизации
состава комплекта
машин для
строительства и ремонта
асфальтобетонных
покрытий
Д-р техн. наук, проф. В.А. ЗОРИН,
аспирант Е.А. КОСЕНКО (МАДИ)
В статье предложена инфографическая модель, отображающая взаимосвязь и взаимозависимость определяющих факторов критериев оптимизации состава комплекта
дорожно-строительных машин. Рассматривается зависимость эффективности применения средств механизации для
ремонта и строительства асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог от технического состояния машин, условий окружающей среды и свойств применяемых материалов.
Ключевые слова: асфальтобетонное покрытие, дорожностроительные машины, инфографическая модель.
Интенсивное развитие транспортной инфраструктуры требует повышения уровня механизации в дорожно-строительной
отрасли при одновременном понижении затрат. Эту проблему
можно решить посредством внедрения в дорожно-строительное
производство высокотехнологичных машин и инновационных
методов осуществления технологических процессов, а также
разработки способов оптимизации состава комплектов дорожностроительных машин (ДСМ).
Формирование комплекта ДСМ для строительства, реконструкции и ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных
дорог является сложной инженерной задачей, требующей комплексного подхода к ее решению.
В настоящее время в дорожно-строительной отрасли используются различные по типу и способу действия комплекты ДСМ.
Наряду с традиционными ДСМ для строительства и ремонта дорожных покрытий широкое применение получают высокотехнологичные машины, позволяющие производить одновременную
укладку и уплотнение двух слоев асфальтобетонной смеси в горячем состоянии за один рабочий проход специализированного
асфальтоукладчика, и ДСМ, позволяющие производить термопрофилирование существующего дорожного покрытия с возможностью одновременного устройства дополнительного слоя износа
из свежей асфальтобетонной смеси.
Большая номенклатура существующей дорожно-строительной
техники требует создания системы критериев оптимизации состава комплектов ДСМ для строительства и ремонта дорожных
покрытий с учетом технических, технологических, эксплуатационных и экономических факторов.
Для обеспечения эффективной работы комплекта ДСМ при
оптимизации его состава необходимо применять комплексный
подход, в основе которого лежит:
– максимизация эксплуатационной производительности
дорожно-строительных машин и качества устраиваемого асфальтобетонного покрытия;
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:23
МЕХАНИЗАЦИЯ – минимизация себестоимости единицы готовой продукции и
простоев комплекта дорожно-строительных машин комплекта по
организационным причинам и причине возникновения внезапных отказов.
Предложенные критерии представляют собой совокупность
взаимосвязанных определяющих факторов: техническое состояние ДСМ; показатели эффективности работы ДСМ; наработка
ДСМ на отказ; периодичность проведения технического облуживания и всех видов плановых ремонтов; организация работы ДСМ
комплекта при выполнении технологического процесса устройства дорожных покрытий; конструктивные параметры ДСМ; технологические параметры воздействия ДСМ; режимы работы ДСМ
комплекта; геометрия покрытия; свойства асфальтобетонной
смеси; условия окружающей среды; затраты на механизированные работы и строительные материалы; субъективные особенности оператора.
Взаимосвязь определяющих критериев можно представить в
виде системы функциональных выражений:
⎧ТВ = [Т, ТОРГ ];
⎪
⎪ПЭ = [Р, Т, ТОРГ ,И,О,К,М, У ];
(1)
⎨
⎪СПР = [ПЭ , Т, ТОРГ , ЗММ ];
⎪К = P, Т, Т ,О,К,М, У
]
ОРГ
⎩ П [
где ТВ – простои машин по организационным и техническим
причинам; ПЭ – эксплуатационная производительность комплекта ДСМ; СПР – приведенная себестоимость единицы готовой продукции; КП – качество дорожного покрытия; Т – техническое
состояние машин; ТОРГ – простои ДСМ по организационным причинам; Р – режимы работы комплекта дорожно-строительных
машин; И – коэффициенты, характеризующие использование
машин, входящих в состав комплекта; О – учитывает влияние
субъективных особенностей оператора; К – особенности конструкции дорожной одежды; М – применяемые материалы; ЗММ
– затраты на механизированные работы и строительные материалы; У – условия окружающей среды.
Каждый из представленных факторов может быть в количественной форме оценен с помощью нескольких показателей. Для
того чтобы представить зависимость критериев оптимизации от
определяющих факторов в аналитической форме, выражения (1)
перепишем в развернутом виде:
,
(2)
где НО – наработка машин на отказ; Т ТОР – периодичность проведения технического обслуживания и всех видов плановых
ремонтов ДСМ; N – количество ДСМ в механизированном звене;
ТОП
– время выполнения технологической операции устройства
i
асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог; L – дальность транспортирования основных дорожно-строительных материалов; νp – рабочая скорость ДСМ; βi – технологический па«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 37
раметр воздействия ДСМ; k – количество технологических параметров воздействия ДСМ; αi – конструктивный параметр ДСМ; n
– количество конструктивных параметров ДСМ; kB – коэффициент использования ДСМ по времени; kП – коэффициент фактического использования ДСМ в течение смены; kТИ – коэффициент
технического использования ДСМ; m, τ – частота и продолжительность включения механизма; h, b – толщина и ширина слоя
покрытия; ρ – плотность асфальтобетонной смеси; z – содержание компонентов в асфальтобетонной смеси; cаб – удельная теплоемкость асфальтобетонной смеси; ск – удельная теплоемкость
компонентов смеси; λаб – коэффициент теплопроводности асфальтобетонной смеси; а – коэффициент температуропроводности; tНаб , tКаб – температура асфальтобетонной смеси в начале и
в конце технологической операции; ξ – модуль деформации асфальтобетонной смеси; Е – модуль упругости асфальтобетонной
смеси; tв – температура воздуха окружающей среды; νвет – скорость ветра; wв – влажность среды; АСМ – амортизационные отчисления на полное восстановление машины; ЗТО – затраты на
ремонт и техническое обслуживание; ЗМ – основная заработная
плата машинистов; ЗЭ – затраты на энергоносители; ЗСО – затраты на смазочные, обтирочные материалы; ЗСМ – затраты на
строительные материалы; Г – затраты на гидравлическую жидкость; ПМЭ – затраты на перебазировку машины.
Взаимосвязь и взаимозависимость перечисленных факторов
представлена в инфографической модели (рисунок).
Формирование комплекта ДСМ для строительства и ремонта
асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог осуществляется на основании согласования по эксплуатационной производительности ведущих и комплектующих машин. Представленный подход предполагает постоянство эксплуатационной
производительности ДСМ в определенный отрезок времени,
полную загрузку и исключает простои. Однако с целью получения максимального качества покрытия режимы работы применяемых ДСМ должны изменяться с учетом изменения свойств
асфальтобетонных смесей до проектных требований при осуществлении технологического процесса устройства дорожного
покрытия.
Преобразование индивидуальных физико-механических и
теплофизических свойств различных типов асфальтобетонных
Инфографическая модель взаимосвязи критериев оптимизации структуры комплекта машин для ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог
37
22.10.2014 21:44:23
МЕХАНИЗАЦИЯ смесей до проектных требований осуществляется под воздействием технологических параметров ДСМ.
Свойства асфальтобетонных смесей во многом зависят от их
температуры, на скорость изменения которой значительное
влияние оказывают условия окружающей среды, конструктивные особенности покрытия и рецептура самих смесей. Поэтому
выбор технологических параметров воздействия ДСМ на материал устраиваемого дорожного покрытия должен осуществляться
с учетом вышеизложенных определяющих факторов, и быть
адаптирован под конструктивные параметры ДСМ.
Таким образом, с целью получения высокого качества дорожного покрытия выбор и регулирование режимов работы ДСМ
должен осуществляться в соответствии с требуемыми технологическими параметрами воздействия ДСМ на материал на каждом
цикле технологической операции процесса устройства дорожных покрытий и соответствовать конструктивным параметрам
применяемых ДСМ. При этом технологические операции должны
выполняться за время эффективной работы ДСМ, которое определяется временем охлаждения асфальтобетонных смесей. Для
различных типов асфальтобетонных смесей и конструкций дорожных покрытий время охлаждения будет разным.
Уровень использования ДСМ определяется бесперебойной
работой и зависит от их технического состояния, и организации
технологического процесса устройства дорожного покрытия.
Поэтому при формировании комплекта ДСМ важно обеспечить
минимизацию простоев машин.
На этапе эксплуатации жизненного цикла техническое состояние применяемых при устройстве дорожных покрытий ДСМ
изменяется, что оказывает значительное влияние на их выходные
параметры и показатели эффективности работы в целом.
Своевременные технические управляющие воздействия на
ДСМ с применением диагностики позволит обеспечить повышение их работоспособности в процессе выполнения работ и снижение себестоимости механизированных работ за счет сокращения затрат на топливо-смазочные материалы, расход которых
зависит от технического состояния машин.
Проведение капитального ремонта (КР) иногда приводит к
снижению ресурса всех сборочных единиц и машин в целом до
80% от новых с соответствующим изменением коэффициентов
КП, К ТИ и КВ. Интенсивность снижения коэффициентов КП, К ТИ и
КВ отремонтированных машин при увеличении наработки после
капитального ремонта выше по сравнению с новыми. Осуществление восстановления работоспособности ДСМ при наработке,
соответствующей максимальному значению эффекта от их эксплуатации, обеспечит безубыточную работу применяемой техники и достижение наибольшего суммарного эффекта за весь этап
эксплуатации жизненного цикла.
Простои ДСМ по организационным причинам зависят от их
согласованности по производительности, времени выполнения
технологической операции механизированным звеном и своевременной доставки строительных материалов к объекту устройства дорожного покрытия.
С целью снижения простоев машин по организационным причинам, согласование ДСМ комплекта и транспортного звена
должно осуществляться с учетом изменения их эксплуатационной производительности в процессе выполнения технологических операций устройства дорожного покрытия в зависимости от
определяющих факторов (рисунок).
Устройство покрытий из горячих асфальтобетонных смесей с
увеличением дальности транспортировки требует повышения
температуры материала на выходе из асфальтобетонных заводов
или размещения мобильных асфальтобетонных установок ближе к
месту укладки дорожного покрытия, что ведет к увеличению энергозатрат и дополнительным издержкам на подготовку производства. Применение термопрофилировщиков при осуществлении
ремонта дорожных покрытий позволяет решить эту проблему.
Высокие показатели надежности современных высокотехнологичных машин обеспечивают снижение суммарных затрат на
38
04_2014_
.indd 38
их эксплуатацию, по сравнению с традиционно применяемыми
средствами механизации. Кроме этого, применение высокотехнологичных ДСМ позволяет повысить темп производства работ, а
за счет возможности осуществления различных технологий
устройства дорожных покрытий с возможностью повторно использовать существующий асфальтобетон дорожного покрытия
– значительно экономить материалы.
Поэтому сравнение дорогостоящих современных высокотехнологичных комплектов ДСМ с традиционно применяемыми
комплектами по методикам, учитывающим только единовременные затраты на эксплуатацию машин, представляется недостаточным. При оценке эффективности использования машин важно
рассматривать и себестоимость механизированных работ, и
стоимость применяемых материалов, а также суммарные эксплуатационные затраты на всем этапе эксплуатации жизненного
цикла ДСМ.
При этом с увеличением наработки, значения показателей
эффективности применения ДСМ будут изменяться, что необходимо учитывать при формировании комплектов, а также планировании проведения их технического обслуживания, текущего и
капитального ремонта.
Литература
1. Зорин В.А. Основы работоспособности технических систем:
учебник для вузов. – М.: Академия, 2009. – 65 с.
2. Зорин В.А., Даугелло В.А. Безопасность дорожно-строительных
машин и оборудования: учебник. – М.: МАДИ, 2013. – 192 с.
3. Зорин В.А., Косенко Е.А. Формирование комплектов дорожных
машин для ремонта асфальтобетонных покрытий с учетом условий
эксплуатации. Третий Всероссийский Дорожный Конгресс. Сборник
научных трудов. – М.: ТехПолиграфЦентр, Модернизация и научные
исследования в дорожной отрасли. – 2013. – С. 243–252.
4. Максименко А.Н., Лопатин А.И., Косенко Е.А., Макацария Д.Ю.
Выбор и обоснование применения рациональных режимов работы
комплекта машин для горячей регенерации асфальтобетонного покрытия / Автомобильные дороги и мосты. – 2013. № 2. – С. 74–79.
5. Зорин В.А., Баурова Н.И. Оценка состояния и работоспособности машин с помощью современных диагностических методов и
средств / СТТ: Строительная техника и технология. 2009. № 4.
– С. 2.
6. Зорин В.А., Баурова Н.И. Повышение безопасности дорожностроительных машин и оборудования / Наука и техника в дорожной
отрасли. – 2009. № 1. – С. 39–40.
CRITERIA FOR OPTIMIZING THE COMPOSITION OF A SET OF
MACHINES FOR CONSTRUCTION AND REPAIR OF ASPHALT
CONCRETE PAVEMENT OF HIGHWAYS
By Prof. V.A.Zorin, Ph.D. student Ye.A.Kosenko (Russaia, Moscow,
MADI)
In this article is proposed the information pictorial model representing the correlation of the determination factors of optimization criteria of machinery set structure. Considered of dependence
of effectivity use machinery set for restoration and construction of
pavement, which taking into account of operating conditions, ambient conditions and properties of the material used.
Ключевые слова: asphalt pavement, road construction machines,
information pictorial model.
Рецензент: канд. техн. наук, проф. В.А. Даугелло. Статья поступила в редакцию 17.03.2014 г.
Авторы: Зорин Владимир Александрович – д-р техн. наук,
проф., зав. кафедрой «Производство и ремонт автомобилей и
дорожных машин» МАДИ, тел. +7 (499) 155-08-51, e-mail: [email protected], адрес: Россия, 125319, г. Москва, Ленинградский
проспект, д. 64; Косенко Екатерина Александровна, магистр
технических наук, аспирант кафедры «Производство и ремонт
автомобилей и дорожных машин» МАДИ, тел. +7 (499) 155-01-44,
e-mail: [email protected]
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:23
ЭКОЛОГИЯ УДК 625.76.08
Экологически
безопасные
противогололедные
материалы
Д-р техн. наук, проф. А.В. БУСЕЛ,
канд. техн. наук, доцент А.А. КУПРИЯНЧИК,
д-р техн. наук, проф. Б.Б. КАРИМОВ
В статье описываются новый экологически чистый противогололедный химико-фрикционный антикоррозионный
материал. Сущность технологии получения нового ПГМ заключается в том, что отсев обрабатывают концентрированной уксусной кислотой. Приводятся результаты оценки
эффективности этого материала.
Ключевые слова: противогололедный материал; экология; экологически чистый материал.
Наиболее эффективным способом ликвидации гололёда на дорожных покрытиях является применение химических реагентов,
которые приводят к переводу снежно-ледяных отложений в жидкое или рыхлое состояние, обеспечивающее возможность их своевременного удаления с дорожного покрытия. Применяемые
противогололедные материалы (ПГМ) должны оказывать минимальную экологическую нагрузку на окружающую природную среду и исключать токсичное действие на человека и животных. Они
не должны вызывать значимого агрессивного воздействия на металл, бетон, кожу, резину.
В Республике Беларусь в качестве основного ПГМ обычно применяют хлористый натрий Солигорского калийного комбината.
Известно, что хлориды оказывают отрицательное воздействие на
окружающую среду, загрязняют почву и водные источники, угнетают растительность придорожной полосы, активизируют процессы коррозии дорожно-строительных материалов и автомобильной
стали. [1]
На рынке имеются химические противогололедные реагенты,
представляющие собой смеси различных солей и неорганические
соединений. Среди них выделяется группа материалов, где присутствуют агрохимикаты (минеральные удобрения и мелиоранты).
К удобрениям относятся: хлорид калия (KCI); карбамид (CO(NH2)2);
нитрат кальция (Ca(NО3)2), нитрат магния (Mg(NО3)2). Мелиоранты
почв – карбонаты кальция (СаСО3) и магния (MgСО2) обычно используются в виде известняковой и доломитовой муки. Средняя
норма развой обработки дорожных покрытий ПГМ колеблется от
40 до 60 г/м2, при количестве обработок 70–100 за сезон. Норма
содержания удобрений в почве, например хлористого калия составляет 3–18 г/м2, таким образом за 3–4 обработки норма по
данному удобрению в придорожной полосе будет превышена. Избыток известковых мелиорантов приводит к резкому подщелачиванию почвы, насыщению почвенного поглощающего комплекса
основаниями, что приводит к деградации и гибели отдельных растений. Поэтому физические смеси солей, содержащие в качестве
одного или нескольких компонентов агрохимикаты, не могут неограниченно применяться для противогололедной обработки
улично-дорожной сети, а также пешеходных зон [2].
Из мировой практики известно, что в этих условиях наиболее
эффективным ПГМ является продукт Сrуоtec СМА производства
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 39
США, в состав которого входят ацетаты кальция и магния. Защитный эффект от коррозии металла у СМА составляет более 94%. Он
не вызывает отрицательного действия на природные объекты. Однако он имеет очень высокую стоимость и недостаточно эффективен в плане повышения коэффициента сцепления с колесами автомобилей при интенсивном гололеде. Учитывая эти обстоятельства в Белорусском национальном техническом университете был
создан новый эффективный ПГМ на основе отсевов дробления
доломита, запасы которого имеются в Витебской области в карьере «Руба».
Сущность технологии получения нового ПГМ заключается в том,
что отсев обрабатывают концентрированной уксусной кислотой.
При этом пылеватые частицы минеральной породы, содержащиеся
в отсеве дробления, растворяются в концентрированной уксусной
кислоте, а получаемый раствор ацетатов кальция и магния смачивает поверхность и проникает в поры более крупных частиц.
При сушке материала происходит кристаллизация указанных
солей. Такой ПГМ при контакте со снежно-ледяными отложениями
расплавляется за счет солей на его поверхности и проникает
вглубь ледяной корки, обеспечивая длительное время повышенную шероховатость дорожного покрытия. Под действием колес
абразивные твердые частицы минеральной породы интенсивно
разрушают слой снега и льда, затем переносятся из освободившейся от зимней скользкости зоны наката на оставшиеся снежноледяные отложения, где за счет солей в порах частиц минеральной
породы продолжается их плавление. Таким образом достигается
длительный противогололедный эффект за счет перемещения по
проезжей части пропитанных солями частиц минеральной породы.
Поскольку ацетаты кальция и магния не оказывают коррозионного
воздействия на железо, то не требуется применения дорогих ингибиторов коррозии.
Для подтверждения данного технического решения были проведены испытания данного ПГМ в лабораторных и производственных условиях. Был выполнен подбор состава нового противогололедного материала и определены оптимальные условия его приготовления. В лабораторных условиях варьировали расход
кислоты и температуру нагрева доломита для достижения устойчивого образования ацетатов на поверхности и в порах минерального материала.
Полученный новый ПГМ получил название химико-фрикционный
антикоррозионный (ХФА) и защищен патентом Республики Беларусь № 12592 «Способ получения противогололедного материала». В производственных условиях был получен материал ХФА со
следующими свойствами (табл. 1).
Представленные данные свидетельствуют о том, что ХФА обладает высокими потребительскими свойствами, для оценки которых провели дополнительные исследования плавящей способности, скользкости обработанного дорожного покрытия, коррозионной активности.
Для оценки эффективности ХФА полученные ацетаты (состав 3)
сравнивали с известными противогололедными реагентами: техническая соль ПО «Беларуськалий» (состав 1); нитраты кальция и
магния (состав 2).
Плавящая способность по отношению к снежноледяным образованиям изучалась с применением стандартной методики СТБ
1158-2012 при разных отрицательных температурах. Результаты
представлены на (рис. 1).
Как следует из приведенных данных плавящая способность
ацетатов больше чем у составов 1 и 2. Особенно наглядно это проявляется в температурном интервале минус от 2 до минус 7°С, при
котором наиболее часто возникает явление гололеда на дорогах
Республики Беларусь.
Скользкость дорожного покрытия определялась с помощью
специального прибора (патент РБ № 2613) по длине хода минитележки сбрасываемой с высоты 0,5 м. Испытания проводились в
утренние часы при гололеде на асфальтобетонном покрытии при
температуре минус 1,9–,6°С. Расход ПГМ составлял 50 г/м2. Полученные данные приведены в табл. 2.
39
22.10.2014 21:44:23
ЭКОЛОГИЯ Таблица 1
Физико-химические свойства материала ХФА
Сыпучая однородная смесь
твердых частиц
Внешний вид
Содержание зерен ПГМ, % по массе, не более:
– св. 15 мм
– св. 10 мм до 15 мм включ.
– св. 5 до 10 мм включ.
Содержание ацетатов кальция и магния, % по массе
Содержание пылевидных и глинистых частиц, % по массе, не более
Слеживаемость по динамическому плотномеру при температуре 20°С и минус 10°С, число ударов
Защитный эффект против коррозии стали, %
Плавящая способность водорастворимых компонентов, относительные единицы
Коррозионная активность по отношению к бетону (количество циклов «замораживания–оттаивания»
до потери массы более 2%)
0
0
7,9
6,2
2,1
17
96
4,4
200
Таблица 2
Длина хода минитележки
Состояние покрытия
До обработки (чистый лед)
После обработки технической солью
После обработки материалом ХФА
Длина хода минитележки после обработки ПГМ, см
через 10 минут
через 30 минут
253,5
251,7
117,3
217,4
101,3
98,2
Норма не более, см (соответствует
коэффициенту сцепления 0,3)
110
110
110
Таблица 2
Результаты испытаний коррозионной активности ПГМ
Противогололедный
материал (состав)
1
2
3
Скорость коррозии, г/м2/сут
3,08
0,82
0,11
а)
Рис. 1. Плавящая способность составов
Применение ХФА обеспечивает длину хода минитележки, что
свидетельствует о лучшем сцеплении с покрытием.
Коррозионная активность указанных противогололедных реагентов изучалась путем измерения массы образующейся ржавчины стальных пластин, ежесуточно погружаемых на 8 часов в 5%ный раствор противогололедного реагента (табл. 2).
Установка пластин стали 3 непосредственно на ограждающем
брусе на обочине дороги, где применялись указанные реагенты,
подтвердила результаты лабораторных исследований (рис. 5).
Была проведена оценка влияния вышеперечисленных противогололедных реагентов на бетон по показателю морозостойкости в
соответствии с ГОСТ 10060.0-95 (табл. 2).
Исследования проводили на стандартных образцах бетона при
расходе цемента 350 кг/м3. Контрольные образцы испытывали на
морозостойкость через 28 суток твердения при нормальных тепловлажностных условиях. Испытания проводили при минус 20°С с
размораживанием в 5%-ном растворе указанных реагентов.
На основании полученных экспериментальных данных можно
сделать следующие выводы:
1. Плавящая способность реагентов, входящих в состав ХФА,
при минус 10°С в 1,4 раза превышает данный показатель ля тех-
40
04_2014_
.indd 40
б)
Рис. 5. Коррозионное воздействие на контрольные пластины после многократного применения ПГМ: а – техническая
соль, б – ХФА.
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:23
ЭКОЛОГИЯ Таблица 3
Результаты испытаний бетона на морозостойкость
Противогололедный материал (состав)
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Описание дефектов на образцах
После 150 стандартных циклов
Шелушение поверхности бетона
Нет
Нет
После 200 стандартных циклов
Шелушение и выкрашивание крупного заполнителя
Небольшое шелушение поверхности бетона
Нет
После 250 стандартных циклов
Шелушение и выкрашивание крупного заполнителя
Шелушение и выкрашивание заполнителя
Небольшое шелушение поверхности бетона
нической соли, что позволяет эффективно использовать его при
интенсивном гололеде. При этом обеспечивается требуемый коэффициент сцепления с колесами автомобиля на покрытии, обработанном ХФА.
2. Скорость коррозии стали снижается в 30 раз при использовании ХФА взамен технической соли. Это обеспечивает уменьшение поступления ионов тяжелых металлов в окружающую среду от
коррозии автомобильной стали и металлических элементов обустройства дорог.
3. ХФА не вызывает значимой коррозии бетона, что позволяет
использовать его на мостах и путепроводах, где имеется проблема
длительного сохранения надежности конструкций
Литература
1. Особенности воздействия противогололедных материалов на
почвы придорожных территорий // Автомобильные дороги и мосты.
– 2008. – № 1. – C. 49–52.
2. Хомяков Д.М. Противогололедные реагенты – не агрохимикаты
// Дорожная держава. – 2012. – № 38. – C. 79–84.
3. Каримов Б.Б., Бусел А.В., Абдуллаев А.К. Экология дорог в особых
условиях. – М., 2013. – 320 с.
ЮРИЙ
НИКОЛАЕВИЧ
ПЕТРОВ
(23.07.1938 –
19.06.2014)
19 июня 2014 г. на 76-м году жизни после продолжительной и
тяжелой болезни ушел из жизни кандидат экономических наук, профессор Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) Петров Юрий Николаевич.
Практически вся трудовая жизнь Юрия Николаевича была связана
с МАДИ, в котором он начал работать с января 1966 г. последовательно занимая должности ассистента, ст. преподавателя, доцента и
профессора.
Начиная с 1990 г. и до ухода на пенсию по болезни в 2011 г. проф.
Ю.Н. Петров бессменный заведующий кафедрой экономики дорожного хозяйства МАДИ. Как ученый и педагог Юрий Николаевич внес
большой вклад в развитие дорожной науки и образования. Он является общепризнанным авторитетом в области экономики эксплуатации автомобильных дорог, методов оптимального планирования
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 41
Потеря массы
Потеря массы 2%
Нет
Нет
Потеря массы 7%
Потеря массы 2%
Нет
Потеря массы 12%
Потеря массы 5%
Потеря массы 1%
ENVIRONMENTALLY FRIENDLY SLEET-PROOF MATERIALS
By Prof., A.V. Busel, Dr. A.A. Kupriyanchik, prof. B.B. Karimov
This article describes a new environmentally friendly antiglaze
chemical-friction anti-corrosive material. The essence of the new
technology for this material is that the screenings is treated with
concentrated acetic acid. The results of evaluation of the effectiveness of this material are given.
Keywords: sleet-proof material, ecology, eco-friendly de-icing material.
Рецензент: проф. Н.В. Борисюк (МАДИ). Статья поступила в
редакцию 16.12.2013 г.
Авторы: Бусел Алексей Владимирович, д-р техн. наук, профессор, декан факультета транспортных коммуникаций Белорусского национального технического университета (БНТУ); тел.: +
375 17 306 0946, e-mail: [email protected]; Куприянчик Анатолий
Антонович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительство эксплуатация дорог» БНТУ; + 375 17 306 0946, e-mail: [email protected];
Каримов Бури Бачабекович, доктор технических наук, профессор, Руководитель Секретариата Межправительственного совета
дорожников (МСД); Россия, 125319, Москва, Ленинградский проспект 64. Тел.: +7 (499) 155-04-76. e-mail: [email protected]
затрат на содержание и ремонт дорожных сооружений, методов
организации производства и управления дорожно-эксплуатационными организациями. Под его руководством и при личном
участии выполнен ряд важных для отрасли разработок. Юрий Николаевич много внимания уделял подготовке новых научных кадров,
являясь в течение 10 лет Ученым секретарем диссертационного
совета экономического факультета. Под его руководством подготовлено и успешно защищено 6 кандидатских диссертаций.
Перу проф. Ю.Н. Петрова принадлежат 7 учебников (в соавторстве) по экономике дорожного хозяйства, большое количество
учебных и методических пособий. Как заведующий кафедрой Юрий
Николаевич уделял большое внимание подготовке кадров высшей
квалификации: им разработаны программы повышения квалификации преподавателей дорожных институтов и техникумов, программы
переподготовки в связи с переходом на рыночные условия хозяйствования инженерно-технических работников и экономистов
дорожной отрасли.
По результатам научной и педагогической деятельности Ю.Н.
Петров был избран членом-корреспондентом Академии педагогических и социальных наук, награжден медалями: «Ветеран труда», «В
память 850-летия Москвы», благодарностью Главного управления
высшими учебными заведениями Минвуза РСФСР, знаками «Почетный
дорожник России», «Почетный работник высшей школы РФ».
Юрий Николаевич был добрым и отзывчивым человеком, готовым
всегда оказать помощь преподавателям и студентам экономического
факультета МАДИ. Светлая память о нем, как о человеке большой
души, навсегда останется в сердцах сотрудников университета и
многих поколений учившихся у него студентов.
41
22.10.2014 21:44:23
ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ УДК 625.76.084
совместно с двумя бортовыми передачами и карданном вале.
Появляется необходимость лишь в гидронасосе, сблокированном
с ДВС.
1. Основные направления работ
Утраченный каток
Проф., канд. техн. наук В.Ф. ВОДЕЙКО,
доц., канд. техн. наук Е.В. САМЫЛИН
(МАДИ)
Высокие требования к качеству и долговечности дорожного
строительства, уплотнений щебеночных и асфальтобетонных покрытий зависят от совершенства самоходных дорожных катков.
Известно, что работа катка состоит из циклически повторяющихся проходов по уплотняемому материалу, что вызывает необходимость постоянного реверсирования его движения. Поэтому
значительное время работы катка составляет не установившийся
режим движения и большие динамические нагрузки в трансмиссии в период разгона и реверсирования катка, уменьшающие
ресурс его работы.
С целью снижения динамических нагрузок ударного и циклического характера была впервые предложена кафедрой «Детали
машин и теории машин и механизмов» МАДИ новая передача,
практически не имеющая боковых зазоров между зубьями в зацеплении – волновая передача.
Работа на кафедре «Детали машин и теории механизмов»
МАДИ, длившаяся с конца 70-х до конца 90-х годов, была посвящена обоснованию, перспективности применения, расчету геометрии зацепления и основных элементов волновой передачи,
эскизному и рабочему проектированию волнового редуктора и
изготовлению опытных образцов самоходных катков с встроенной волновой передачей с дисковым генератором и гидростатическим приводом.
Такое конструктивное решение было защищено авторским
свидетельством 806809, полученным в 1980 г.
Гидростатический привод как метод передачи энергии от ДВС
к ведущим вальцам катка обладает существенными преимуществами по сравнению с механическим как-то: бесступенчатость
процесса реверсирования и изменения скоростей движения, облегчение управления катком, защита волновой передачи от перегрузок, простота конструкции, большая надёжность и долговечность передачи и машины в целом.
На рис. 1 представлена кинематическая схема трансмиссии
катка ДУ-48Б с гидроприводом и волновыми передачами, встроенными в ведущие вальцы.
При такой схеме отпадает необходимость в сложной коробке
перемены передач с гидротрансформатором, угловом редукторе
Рис. 1
42
04_2014_
.indd 42
1. С целью обоснования применения нового привода была
выполнена сравнительная оценка трансмиссий: механической,
гидродинамической и гидростатической по тяговым свойствам
(характеристикам).
2. Выполнены расчеты при переменных нагрузках и различных режимах работы привода, выбраны исходные параметры и
проведен расчёт геометрии волновой зубчатой передачи: гибкого и жёсткого колёс, валов, подшипника, генератора волн и др.
3. Выполнен расчёт на усталостную прочность основных элементов волновой передачи с передаточным числом u = 125 (рис.
2): гибкого колеса, генератора волн, зубчатого волнового зацепления и шлицевых соединений.
Расчеты показали их достаточную работоспособность и долговечность.
2. Волновой редуктор в качестве трансмиссии
дорожного катка ДУ-48Б
На рис. 2 представлен одноступенчатый волновой редуктор в
сборе с управляемой многодисковой фрикционной муфтой 1.
Редуктор имеет жесткое подвижное колесо 2 с внутренними
зубьями. Гибкое колесо 3, представляющее собой тонкостенный
цилиндр с толщиной стенки 3,75 мм, состоит из запрессованного
внутрь его стакана. В осевом направлении стакан зафиксирован
с помощью замка и буртика высотой 1,5 мм. Материал гибкого
колеса – сталь 30ХГСА, а жесткого – сталь 40Х.
Число зубьев колес соответственно равно: жесткого z1 = 250,
гибкого z2 = 248, модуль зацепления m = 1,5 мм, коэффициенты
смещения соответственно равны x1 = 3,15 и x2 = 2,95.
Вращение от гидродвигателя 210-20, включаемого многодисковой фрикционной муфтой 1, передается через самоустанавливающуюся втулку-муфту 4 непосредственно на генератор волн
5. Последний состоит из трех шлицевых эксцентриковых втулок:
двух крайних узких 12 и одной средней, широкой 7. На крайних
эксцентриковых втулках установлены два радиальных шарикоподшипника серии 130 и один средний радиальный шарикоподшипник серии 230. Все три шлицевые втулки имеют одинаковый
эксцентриситет, составляющий 6,5 мм.
При вращении вала волнового генератора внутренний диск 7
и два нагруженных 8 совершают колебательные движения и поочередно деформируют гибкий стакан и, вместе с ним, гибкое
колесо 3 волновой передачи.
Гибкое колесо закреплено от вращения с помощью комбинации двух зубчатых неподвижных муфт 9 и 10, опирающихся на
неподвижную фланцевую опору 11. Для предотвращения осевых
смещений обеих муфт предусмотрены внешние и внутренние
ограничительные кольца. Ступица зубчатой муфты 10 с помощью
внутреннего шлицевого соединения эвольвентного профиля установлена на неподвижной опоре 11 и закреплена гайкой и
лапчатой шайбой.
Корпус волнового редуктора 12 с фланцем для крепления с подвижным жестким
колесом 2 установлен на двух конических
роликоподшипниках 13 серии 224. Для
увеличения жесткости корпус редуктора
снабжен ребрами. Смазка редуктора осуществляется путем разбрызгивания. Для
слива и контроля уровня масла служат две
резьбовые контрольные пробки. Редуктор – реверсивный, предназначен для длительной работы.
Компактная конструкция двух волновых редукторов, размещенных в корпусах
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
22.10.2014 21:44:23
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ Рис. 2
12, предназначена для установки внутри вальцов дорожного катка ДУ-48Б. Для этой цели имеются фланцы с центрирующими
буртиками и соответствующий крепеж 14 (рис. 3). На рис. 3 приведена гидросхема питания гидромоторов волновых редукторов
и управления работой катка со всеми узлами соединения отдельных трубопроводов. Валец ведущий в сборе с волновым редуктором представлен на рис. 3.
Внутренние фланцевые неподвижные оси несущие по два роликовых радиальноупорных подшипника, являются опорами как
правого, так и левого вальцов самоходного катка. Внутри вальцов располагаются волновые редукторы с гидромоторами и
фрикционными муфтами , осуществляющие привод. С этой целью
жесткое колесо 2 (см. рис. 2) с помощью сварной конструкции,
заканчивающейся диском, крепится к внутренней стенке вальца.
Контрольные штифты и болтовые крепления 14 служат для передачи крутящего момента дисков на вальцы.
Рис. 3
Крепление осей к раме катка осуществлено мощным фланцевым устройством.
С правой стороны волновой редуктор опирается на радиальный поддерживающий подшипник.
Большое внимание при технологической подготовке к производству было уделено выбору материала основной детали волнового редуктора – гибкому колесу. Всего было изготовлено
пять вариантов гибких колес, отличающихся марками стали, термообработкой и частично – конструкцией.
Все они предназначались для исследования надежности работы волновых редукторов (рис. 4).
После изготовления дорожный
каток ДУ-48Б в рабочем режиме был
продемонстрирован руководству и
коллективу Рыбинского завода дорожных машин. В дальнейшем он
был передан полигону МАДИ для
проведения всесторонних испытаний согласно программе, с использованием имевшейся на кафедре
«Детали машин и ТМ» передвижной
тензометрической лаборатории.
К величайшему сожалению, этому не пришлось свершиться, так
как наступили «лихие девяностые» – времена отсутствия зарплат,
средств, финансовой поддержки.
По свидетельству очевидцев, уникальный каток ДУ-48Б исчез безвозвратно, так как был продан и отправлен в одну из прибалтийских
республик.
Рис. 4. Гидравлическая система привода и управления дорожного катка ДУ-48Б в
сборе с волновыми редукторами
«Наука и техника в дорожной отрасли», № 4–2014
04_2014_
.indd 43
В создании катка принимали участие сотрудники МАДИ: проф., д-р
техн. наук Г.С. Маслов, канд. техн.
наук Н.М. Зельцерман и ст. преподаватель В.А. Макаров-Здрок.
43
22.10.2014 21:44:23
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ:
К. АСП
(профессор, Швеция)
У. БРАННОЛЬТЕ
(профессор, Германия)
Н.В. БЫСТРОВ
(канд. техн. наук)
В.А. ЗОЛОТАРЕВ
(д-р техн. наук, профессор, Украина)
В.А. ЗОРИН
(д-р техн. наук, профессор)
В.Д. КАЗАРНОВСКИЙ
(д-р техн. наук, профессор)
Б.Б. КАРИМОВ
(д-р техн. наук, профессор, МСД)
Я.Н. КОВАЛЕВ
(д-р техн. наук, профессор, Белоруссия)
В.Д. КОНДРАТЬЕВ
(д-р техн. наук, профессор)
О.А. КРАСИКОВ
(д-р техн. наук)
В.Ф. ЛИПСКАЯ (инженер)
(зам. главного редактора –
ответственный секретарь)
Л.В. МАКОВСКИЙ
(канд. техн. наук, профессор)
Т.Ы. МАТКЕРИМОВ
(д-р техн. наук, профессор, Кыргызстан)
В.П. НОСОВ
(д-р техн. наук, профессор)
П.И. ПОСПЕЛОВ
(д-р техн. наук, профессор)
В.М. ПРИХОДЬКО
(чл.-корр. РАН, д-р техн. наук, профессор)
В.В. СИЛЬЯНОВ (главный редактор)
(д-р техн. наук, профессор)
И.С. СОДИКОВ
(д-р техн. наук, профессор, Узбекистан)
Б.Б. ТЕЛТАЕВ
(д-р техн. наук, профессор, Казахстан)
В.В. УШАКОВ
(д-р техн. наук, профессор)
Л.А. ХВОИНСКИЙ
(канд. техн. наук)
Ш. ШТРИК
(профессор, Германия)
В номере :
Концептуальные вопросы совершенствования системы обеспечения
безопасности дорожного движения в Российской Федерации .......................................................1
СТРОИТЕЛЬСТВО
Маковский Л.В., Кравченко В.В. – Минимизация деформаций дневной поверхности
при проходке городских тоннелей .............................................................................................5
СОДЕРЖАНИЕ
Кузнецов Ю.В., Криушин П.А. – Метод назначения адресов ремонта
с использованием результатов оценки ровности покрытия ............................................................8
Ступин С.И., Телицын А.П. – Запись и обработка ГЛОНАСС/GPS информации
при обследовании дорог .........................................................................................................10
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Ушаков В.В., Алтунин В.И., Черных О.Н., Бурлаченко А.В., Федотов М.В. – Повышение
эффективности применения металлических гофрированных водопропускных труб ........................12
РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Степушин А.П. – Применение метода статистической линеаризации к расчету
асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе ............................................................16
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Ремез Н.И., Ковалев Я.Н. – Безаппаратурный метод оценки температуры хрупкости битумов .......19
Братчун В.И., Грицук Ю.В., Беспалов В.Л., Пактер М.К., Губарь А.В. – Асфальтошлакобетоны
на анионных битумных эмульсиях ............................................................................................22
Ядыкина В.В., Траутваин А.И., Гридчин А.М. – Влияние природы материалов и режимов
их измельчения на свойства асфальтобетона ............................................................................26
Мухаматдинов И.И., Кемалов А.Ф., Фахретдинов П.С. – Влияние адгезионной присадки
на свойства асфальтобетона....................................................................................................30
Золотарев В.А. – Релаксационный характер коэффициента пластичности
и температуры механического стеклования асфальтобетона ........................................................32
МЕХАНИЗАЦИЯ
Зорин В.А., Косенко Е.А. – Критерии оптимизации состава комплекта машин
для строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий .........................................................36
ЭКОЛОГИЯ
Бусел А.В., Куприянчик А.А., Каримов Б.Б. – Экологически безопасные
противогололедные материалы ................................................................................................39
ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ
Водейко В.Ф., Самылин Е.В. – Утраченный каток .....................................................................42
Conceptual issues of improving the of road safety ensuring system in the Russian Federation ...............1
ROAD BUILDING
Адрес ЗАО «Издательство “Дороги”»:
Россия, 107023 Москва, ул. Электрозаводская,
24, офис 403
Тел: + 7 (499) 155-01-81, +7 (499) 943-23-76
Факс: +7 (499) 155-01-81, 151-03-31
E-mail: [email protected]
http://lib.madi.ru, http://madi.ru
Отдел подписки и реализации
Тел/факс: +7 (495) 748-36-84
Makovskyi L.V., Kravchenko V.V. – Reduction of surface the settlement during urban tunneling
with earth pressure balance tunnel boring machines ......................................................................5
ROAD MAINTENANCE
Kuznetsov Yu.V., Kriushin P.A. – Method for addressing repair with use of results
of an estimation of roaf evennesses ............................................................................................8
Stupin S.I., Telitsin A.P. – Record and processing of road GLONASS/GPS information ........................10
ROAD DESIGN
Ushakov V.V., Altunin V.I., Chernykh O.N., Burlachenko A.V., Fedotov M.V. – Improving
the Increase of efficiency of the use of corrugated metal culverts application .................................12
PAVEMENT DESIGN
Stepushin A.P. – Analytical account of variability of inputs in airport flexible pavement design .........16
ROAD BUILDING MATERIALS
Журнал реферируется
в реферативных журналах ВИНИТИ РАН
и зарегистрирован в наукометрической базе РИНЦ
Входит в Перечень ВАК
Распространение через издательство
и по подписке в любом отделении связи
по каталогу агентства «Роспечать»
Подписной индекс
72883
Remez N.I., Kovalyev Ya.N. – Noninstrumental method for assessment of fragility temperature
of viscous road bitumen...........................................................................................................19
Bratchun V.I., Gritsuk Yu.V., Bespalov V.L., Pakter M.K., Gubar A.V. – Bituminous Slag
Concreteslag concrete on Anion Emulsified Asphaltsanion emulsified asphalts ................................22
Yadykina V.V., Trautvain A.I., Gridchin A.M. – Analysis of the regressive dependence
of the influence of features of mineral materials and grinding regimes on the asphalt properties ........26
Mukhamatdinov I.I., Kemalov A.F., Fakhretdinov P.S. – Influence of additives on the adhesion
properties of asphalt ...............................................................................................................30
Zolotaryev V.A. – Relaxational nature of plasticity coefficient and temperature
of mechanical vitrification of asphalt concrete ............................................................................32
MECHANIZATION
Zorin V.A., Kosenko Ye.A. – Criteria for optimizing the composition of a set of machines
for construction and repair of asphalt concrete pavement of highways ............................................36
ECOLOGY
Busel A.V., Kupriyanchik A.A., Karimov B.B. – Environmentally friendly sleet-proof materials ..........39
HISTORY OF SCIENCE
Журнал зарегистрирован в Государственном
комитете РФ по печати № 019125 21.07.1999 г.
Формат 60 х 90/8. Объем 5 п. л. Печать офсетная.
04_2014_
.indd 44
Vodeiko V.F., Samylin Ye.V. – Lost road roller.............................................................................42
22.10.2014 21:44:23
V МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНГРЕСС
«БЕЗОПАСНОСТЬ НА ДОРОГАХ РАДИ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНИ»
75
лет
ИРИНА
ВАДИМОВНА
ДЕМЬЯНУШКО
Пленарное заседание в Таврическом дворце
60
лет
ГЕННАДИЙ
ВИКТОРОВИЧ
ВЕЛИЧКО
11-я Международная
конференция
«Организация
и безопасность
дорожного движения
в крупных городах»
Участники конференции в зале заседания Санкт-Петербургского ГАСУ
cover_04_2014.indd 4-5
Заслуженному деятелю науки и техники РФ, почетному работнику Высшей школы, лауреату золотой медали им. Н.Е. Жуковского по авиационной науке, академику Российской академии
транспорта, профессору, доктору технических наук ИРИНЕ ВАДИМОВНЕ ДЕМЬЯНУШКО 16 августа 2014 г. исполнилось 75 лет.
И.В. Демьянушко в 1963 г. окончила МВТУ им. Н.Э. Баумана. В
1981 г. она защитила диссертацию на соискание ученой степени
д-ра техн. наук в области прочности и надежности дисков турбин
и компрессоров газотурбинных авиационных двигателей, эти
работы вошли в ряд монографий и учебных пособий.
С 1985 г. И.В. Демьянушко работает в МАДИ в должности заведующей кафедрой строительной механики. С этого времени ее
научные интересы в основном связаны с развитием методов численных расчетов и численного моделирования в области прочности автомобильной техники – так под ее руководством выполнен
ряд работ по расчетам автомобильных ДВС. С 1989 г. под руководством И.В. Демьянушко на базе МАДИ впервые в России начаты
работы по созданию комплекса исследований, а также современного производства литых алюминиевых колес автомобилей с использованием современной прогрессивной технологии автоматизированного литья с газовым противодавлением.
Осенью 2014 г. компания «Кредо-Диалог» отметила 25-летие
программных продуктов CREDO. В каждой организации есть люди, во многом определяющие ее развитие и историю. Для
«Кредо-Диалог» одним из них является главный конструктор
компании ГЕННАДИЙ ВИКТОРОВИЧ ВЕЛИЧКО. Символично, что
его собственный 60-й день рождения совпал с юбилеем программных продуктов CREDO, которым этот удивительный человек
посвятил столько лет!
Геннадий Викторович родился 22 октября 1954 г. в Полтаве.
Закончил с отличием Полтавский строительный техникум дорожного строительства. Затем работал в тресте «Оргдорстрой», получив важный практический опыт организации строительства и
безопасности движения. Через год перешел в Полтавский филиал института «Укргипродор» в группу комплексного проектирования реконструкции и ремонта автодорог. Здесь он научился
делать все – от проведения изыскательских работ до согласования проектов. Но особенно его увлекали нетиповые задачи, для
которых приходилось находить собственные решения, не описанные в учебниках и справочниках.
Поздравляем!
По ее инициативе на базе МАДИ в 1990 г. было создано научнопроизводственное предприятие для разработки отечественных
конструкций, расчетных исследований, испытаний и, главное,
комплексного производства литых дисков из высокопрочных алюминиевых сплавов. В это время коллективом кафедры и предприятия созданы нормативные документы и работающая и сегодня
на базе МАДИ лаборатория по сертификационным испытаниям
колес автомобилей. Исследования И.В. Демьянушко в области
прочности и надежности деталей машин широко известны не
только в России, но и в мире. В 2005 году она была избрана
председателемTechnical Committee on Reliability IFToMM и до настоящего времени ведет активную организационную работу.
В последние 10 лет под ее руководством начато активное
развитие методов математического моделирования поведения
машин и конструкций для автодорожной отрасли. Она явилась
инициатором и руководителем созданного в МАДИ современного
научно-учебного расчетного компьютерного центра (Центр Компетенции), в котором в основном силами молодых ученых и студентов, на основе новейших программных комплексов решаются
задачи математического анализа и симуляционного моделирования поведения автодорожных конструкций с учетом нелинейной
динамики при столкновениях. В Центре проводятся новые исследования многослойных дорожных одежд, придорожных конструкций, в первую очередь, дорожных ограждений безопасности, при взаимодействии с транспортными средствами.
Отличительной особенностью научной и организационной
работы И.В. Демьянушко является реальное внедрение всех научных результатов. Так, руководимым ею коллективом кафедры
и НИИ Механики МАДИ выполнены чрезвычайно важные для
автодорожной отрасли работы по созданию отечественных конструкций тросовых дорожных ограждений и их внедрению на
федеральных дорогах.
Свое образование Геннадий Викторович продолжил в
Полтавском инженерно-строительном институте и в Харьковском
автодорожном институте (ныне ХНАДУ). Имеет большой опыт
проектно-изыскательской, строительной, научно-исследовательской и преподавательской деятельности. С 1972 г. занимается научно-практическими вопросами изысканий, проектирования, обеспечения безопасности движения, организации строительства и технического надзора в дорожной отрасли. Закончив
аспирантуру ХАДИ, защитил диссертацию на тему «Совершенствование методов оценки и улучшения геометрических характеристик и показателей функционирования реконструируемых автомобильных дорог».
С 1988 по 1991 г. работал в институте «Белремдорпроект» в
отделе автоматизации проектирования и внес большой вклад в
повышение инженерного качества выпускаемых проектов. В
1989 г. созданный под непосредственным руководством Г.В.
Величко комплекс программ для проектирования плана, профиля, расчетов объемов работ и вывода чертежей на ЭВМ ИЗОТ-1080
был удостоен серебряной медали ВДНХ СССР. С 1991 года работает главным конструктором СП «Кредо-Диалог».
Г.В. Величко является участником различных международных
конференций, автором многих научно-практических работ и
более 100 публикаций по тематике дорожного строительства, в
том числе, совершенствованию норм проектирования автомобильных дорог, цифровому моделированию местности и дорожных сооружений, функциональному, конструкторскому и технологическому проектированию автомобильных дорог в САПР.
Вклад Г.В. Величко в развитие дорожной отрасли высоко отмечен в странах СНГ. Он является действительным членом
Международной Академии Транспорта, действительным членом
Транспортной Академии Украины, действительным членом
Белорусской Инженерной Академии. Ему присвоены звания
Почетный дорожник Беларуси, России и СНГ.
22.10.2014 21:06:47
УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В ЖУРНАЛЕ
«НАУКА И ТЕХНИКА В ДОРОЖНОЙ ОТРАСЛИ» В 2014 ГОДУ
БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ.
ОРГАНИЗАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ
Концептуальные вопросы совершенствования системы обеспечения
безопасности дорожного движения в Российской Федерации. – № 4.
Итоговая декларация V Международного конгресса «Безопасность на
дорогах ради безопасности жизни». – № 4.
Эффективное управление безопасностью дорожного движения и мероприятия по снижению аварийности. – № 3.
Бородина С.Г., Курьянова О.Е. – Обеспечение безопасности детей на
улично-дорожной сети населенных пунктов. – № 2.
Буй Ван Кхием – Характеристики потока пешеходов на кольцевом
пересечении. – № 1.
Елисеев В.В., Оборин Е.А. – Деформация и пластическое разрушение
балок дорожного ограждения при наезде автомобиля. – № 1.
Лугов С.В., Каленова Е.В. – Эффективность устройства полос, выделенных для общественного транспорта в городах. – № 2.
Немчинов М.В., Актанов С.К. – Взаимодействие автомобильного колеса с дорожным покрытием. – № 2.
Чубуков А.Б., Капитанов В.Т., Монина О.Ю. – О состоянии информационного обеспечения сферы безопасности дорожного движения. – № 1.
Чубуков А.Б., Сильянов В.В., Капитанов В.Т., Монина О.Ю. – Расчет
числа погибших в ДТП на основе социально-экономических показателей. – № 3.
Штрик Ш. – Комплексные исследования дорожно-транспортных происшествий. – № 2.
Попов В.И., Нгуен Куанг Хюи – Особенности работы одностоечных
опор с консольными ригелями многоуровневых транспортных развязок. – № 2.
Саламахин П.М., Решетников И.В. – Выбор рациональных форм
деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных
мостов. – № 3.
Соколов А.Д. – Армогрунтовые системы автодорожных мостов. –
№ 3.
Фам Ван Тхоан – Неблагоприятные случаи нагружения плиты проезжей части мостов по нормам AASHTO-LRFD. – № 3.
Фам Ван Тхоан – Параметрические исследования мостов по нормам
AASHTO–LRFD. – № 1.
СТРОИТЕЛЬСТВО. РЕМОНТ.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ. СОДЕРЖАНИЕ
Долгов Д.В. – Управляемая технология интенсивной консолидации
грунтов. – № 2.
Евгеньева А.Г. – Регенерация асфальтобетонных покрытий. – № 2.
Каленова Е.В., Лугов С.В. – Сравнительная оценка износа асфальтобетонных покрытий. – № 2.
Кузнецов Ю.В., Криушин П.А. – Метод назначения адресов ремонта
с использованием результатов оценки ровности покрытия. – № 4.
Маковский Л.В., Кравченко В.В. – Минимизация деформаций дневной поверхности при проходке городских тоннелей. – № 4.
Ступин С.И., Телицын А.П. – Запись и обработка ГЛОНАСС/GPS информации при обследовании дорог. – № 4.
Ушаков В.В., Дьяков Г.Г. – Исследование истираемости цементобетон-
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Актанов С.К. – Исследование фрикционных качеств каменных материалов. – № 1.
Братчун В.И., Грицук Ю.В., Беспалов В.Л., Пактер М.К., Губарь
А.В. – Асфальтошлакобетоны на анионных битумных эмульсиях. –
№ 4.
Золотарев В.А. – Релаксационный характер коэффициента пластичности и температуры механического стеклования асфальтобетона. –
№ 4.
Курденкова И.Б. – Развитие нормативной базы асфальтобетона и его
компонентов. – № 2.
Мухаматдинов И.И., Кемалов А.Ф., Фахретдинов П.С. – Влияние адгезионной присадки на свойства асфальтобетона. – № 4.
Саид Ибрахима Хассани – Выбор состава асфальтобетона в жарком и
влажном климате. – № 1.
Ремез Н.И., Ковалев Я.Н. – Безаппаратурный метод оценки температуры хрупкости битумов. – № 4.
Ядыкина В.В., Траутваин А.И., Гридчин А.М. – Влияние природы материалов и режимов их измельчения на свойства асфальтобетона. –
№ 4.
ных покрытий автомобильных дорог. – № 1.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ.
РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Буй Ван Кхием – Методы расчета пропускной способности кольцевых
пересечений. – № 3.
Добров Э.М., Шкицкий Ю.П. – Учет влияния продольной жесткости
геосот на эффективность армирования одежд. – № 2.
Немчинов Д.М., Ахтеров А.В. – Особенности планирования сети
местных дорог. – № 1.
Попов В.И., Нгуен Куанг Хюи – Армирование одностоечных рамных опор
с консольными ригелями. – № 3.
Соколов А.Д. – Предельные состояния и механизмы разрушения армогрунтовых систем. – № 1.
Степушин А.П. – Применение метода статистической линеаризации к
расчету асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе. – № 4.
Углова Е.В., Тиратурян А.Н. – Конструирование нежестких дорожных
одежд для интенсивного грузового движения. – № 3.
Ушаков В.В., Алтунин В.И., Черных О.Н., Бурлаченко А.В., Федотов М.В. – Повышение эффективности применения металлических
гофрированных водопропускных труб. – № 4.
Федулов В.К., Артемова Л.Ю., Ефимова Е.С., Суладзе М.Д. – Изгиб
двухслойной плиты с трещиной в нижнем слое. – № 1.
МОСТЫ. ТОННЕЛИ
Данг Ван Чыонг – Деформация наземных зданий над строящимися
тоннелями. – № 2.
Нгуен Куанг Ван – Исследование осадок грунта массива при строительстве городских тоннелей. – № 1.
cover_04_2014.indd 2-3
ИССЛЕДОВАНИЕ
Модернизация и научные исследования в дорожной отрасли. – № 1.
Боровик В.С., Боровик В.В., Прокопенко Ю.Е., Проценко Д.А. –
Моделирование водно-теплового режима земляного полотна. – № 3.
Горячев М.Г. – Моделирование роста энтропии нежестких дорожных
одежд под динамическим автотранспортным воздействием. – № 3.
Данг Ван Чыонг – Деформация поверхности земли при строительстве
городских тоннелей. – № 3.
Добров Э.М., До Кхань Хунг – Геосистетическая оболочка – фактор
повышения эффективности грунтовых свай. – № 3.
Саид Ибрахима Хассани – Определение температуры асфальтобетонных покрытий в условиях жаркого и влажного климата. – № 3.
УПРАВЛЕНИЕ. ЭКОНОМИКА
Апестин В.К. – Что мешает приведению федеральных автомобильных
дорог в нормативное состояние. – № 2.
Брехман А.И., Сахапов Р.Л., Абсалямова С.Г. – Инновационная модель интеграции образования и бизнеса в дорожно-строительной отрасли. – № 3.
Дингес Э.В., Гусейналиев В.А., Тхай Ба Чунг – Стратегия деятельности дорожной организации с использованием многокритериального
подхода. – № 1.
ЭКОЛОГИЯ
Бусел А.В., Куприянчик А.А., Каримов Б.Б. – Экологически безопасные противогололедные материалы. – № 4.
Пшенин В.Н. – Выбросы и концентрации мелкодисперсных частиц
около автомагистралей. – № 2.
МЕХАНИЗАЦИЯ
Водейко В.Ф., Самылин Е.В. – Утраченный каток. – № 4.
Зорин В.А., Косенко Е.А. – Критерии оптимизации состава комплекта
машин для строительства и ремонта асфальтобетонных покрытий. –
№ 4.
Илларионов С.Г., Бакатин Ю.П. – Инновации в конструкциях автогрейдеров и их влияние на эффективность работы. – № 2.
22.10.2014 21:07:10
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа