автореферат диссертации по , 05.00.00, диссертация на тему:Развитие теории и практики устройства слоя износа на автомобильных дорогах Свердловской области

2 Л

УДК 625 75 На правах рукописи

X

Попова Галнна Витальевна

ооз 172000

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ УСТРОЙСТВА СЛОЯ ИЗНОСА НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 05 25 07 - Исследования в области проектов и программ

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических

наук

Научный руководитель Научный консультант

С И!ли 2003

доктор технических наук, профессор Дмитриев Владимир Николаевич

действительный член РАЕН, доктор технических наук, профессор Гольдпггейн Сергей Людвигович

Екатеринбург - 2008

003172800

Работа выполнена в Уральском межакадемическом союзе и в Уральском государственном лесотехническом университете

Официальные оппоненты - действительный член РАЕН, профессор, доктор технический наук, Силуков Юрий Дмитриевич

- член-корреспондент РАЕН, профессор, доктор технических наук Смирнов Геннадий Борисович

Защита состоится 27 июня 2008 г в 1500 на заседании диссертационного совета Д098 07 PCO ММС 096 по адресу: 620077, г Екатеринбург, ул Володарского, 4

С диссертацией в виде научного доклада и сопроводительными научно-техническими материалами можно ознакомиться в Уральском межакадемическом союзе по адресу 620077, г Екатеринбург, ул Володарского, 4

Диссертация в виде научного доклада разослана 28 мая 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета Д098 07 PCO ММС 096 профессор, к ф-м н //■' В И Рогович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Внедрение новых технологий при строительстве и ремонте автомобильных дорог, особенно с использованием местных строительных материалов, является актуальной задачей для дорожного хозяйства

В нашей стране ускоренными темпами развивается промышленность Это полностью относится и к Свердловской области Вступил в строй завод в г Сухой Лог по производству катионных битумных эмульсий, что позволяет внедрять на автомобильных дорогах новые технологии, и, в частности, устройство прогрессивных слоев износа дорожных покрытий из эмульсионно-минеральных смесей, увеличивающих долговечность автомобильных дорог и их межремонтные сроки до 1,5 раз Особенно это актуально в настоящее время, когда принят «Закон об автомобильных дорогах», гарантирующий нормативные ассигнования для дорожной отрасли

Диссертационная работа базируется на работах отечественных и зарубежных научных школ фундаментальных исследованиях дисперсных систем П А Ребиндера, прикладных научных работах А П Васильева (МАДИ), Ю В Соколова и В Н Шестакова (СибАДИ), Ю Д Силукова (УГЛТУ), И А Плотниковой (СОЮЗДОРНИИ), В И Алферова, Л А Горелышевой (РОСДОРНИИ) Использованы зарубежные научно-технические разработки корпораций и фирм «Akzo Nobel», «Verri Slam Siel», «Sawalko», «Weiro» Большой вклад в практическое развитие дорожной науки Среднего Урала внесли ученые-практики Б В Белоусов, В К Кондратов, В В Плишкин, Ю С Козлов, Е В Кошкаров, С И Булдаков, О П Телюфанова, Н А Гриневич, В Н Дмитриев и др

Объект исследования - автомобильные дороги Свердловской области Предмет исследования - новые дорожные материалы и технологии для строительства и ремонта автомобильных дорог в Свердловской области слои износа автомобильных дорог

Цель работы - развитие теории и практики устройства слоев износа из эмульсионно-минеральных смесей на основе местных строительных материалов и новых дорожных технологий в Свердловской области Основные задачи

1 Разработать систему программ и проектов и логическую структуру диссертационного исследования

2 На основе анализа и оценки существующих разработок и нормативов развить и обосновать новую технологию по устройству слоев износа из местных материалов на покрытиях автомобильных дорог Свердловской области

3 Использовать существующую технологию производства новых строительных материалов в Свердловской области и на их основе разработать и внедрить перспективную технологию устройства слоев износа из эмульсионно-минеральных смесей, обеспечивающих их высокое качество и долговечность

4 Разработать нормативные документы, обеспечивающих внедрение новых дорожных материалов и технологий в условиях действия закона о «Техническом регулировании»

5 Оценить технико-экономическую эффективность предложенных решений и разработок Основные положения, выносимые на защиту

1 Оценка состояния проблематики устройства слоев износа дорожных покрытий при строительстве и ремонте автомобильных дорог применительно к Свердловской области

2 Новые местные дорожно-строительные материалы и «холодные» технологии для устройства слоев износа, внедренные на опытно-экспериментальных участках автомобильных дорог

3 Нормативные документы по устройству слоев износа

4 Методика оценки технико-экономической эффективности устройства защитных слоев износа на дорожных покрытиях автомобильных дорог

Научная новизна.

1 Обоснована и развита технология строительства и ремонта дорожных покрытий с устройством слоев износа из местных строительных материалов, получаемых на предприятиях Свердловской области

2 Предложен новый дорожный материал - эмульсионно-минеральная смесь и технология на его основе строительства и ремонта покрытий с устройством слоев износа на автомобильных дорогах Свердловской области с использованием новых машин типа ЭОМ-ЮОО

3 Предложена модернизация дорожной машины БОМ-ЮОО на основе анализа ее практической работы и теоретических расчетов

4 Установлены эмпирические зависимости эксплуатационных свойств слоя износа из эмульсионно-минеральной смеси от содержания битумной эмульсии, цемента и эмульгатора

5 Предложена методика оценки экономического эффекта от устройства слоев износа на дорожных покрытиях с учетом использования местных дорожно-строительных материалов, выпускаемых в Свердловской области

Эмпирическая база диссертации включает результаты исследований, проведенных автором на автомобильных дорогах по устройству слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР» с использованием местных дорожно-строительных материалов, выпускаемых на предприятиях Свердловской области

В качестве информационной основы использованы результаты исследований в области транспорта и дорожного хозяйства, выполненные в научно-исследовательских, проектных и образовательных учреждениях Уральском государственном лесотехническом университете (кафедра транспорта и дорожного строительства), РОСДОРНИИ, СОГУ «Управление автомобильных дорог», материалы информационных центров отраслевого Министерства и нормативно-техническая база по строительству и ремонту автомобильных дорог

Практическая значимость заключается в разработке технологии с использованием местных дорожно-строительных материалов, выпускаемых на предприятиях Свердловской области, для устройства долговечных слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР» на покрытиях автомобильных дорог

Научные положения и предложенные рекомендации использованы СОГУ « Управление автомобильных дорог», проектными и строительными организациями при разработке соответствующих разделов проектов по устройству слоев износа по типу «ЭМУЛЬДОР» на автомобильных дорогах федерального и территориального значения Выявлен и применен в научно-исследовательской практике метод сохранности автодорожной сети, широко внедренный на автомобильных дорогах Свердловской области

Методические и научно-технические разработки использованы в информационной базе данных «Информавтодор», в учебном процессе на кафедре «Транспорт и дорожное строительство» УГЛТУ, в фондах СОГУ «Управление автомобильных дорог», УралгипродорНИИ и Уральского филиала «РосдорНИИ»

Методы исследования системный анализ, математическое моделирование, теория размерности, экспериментальные лабораторные исследования с использованием теории планирования эксперимента, методология НИОКР и опытного внедрения инновационных разработок, графическое моделирование, технико-экономические расчеты

Научные труды и публикации Результаты исследований диссертанта представлены в 7 научных трудах и публикациях Среди них - участие в подготовке монографии «Новые дорожные технологии и материалы» (научное издание), научные статьи в сборниках всероссийских конференций, отчеты о НИР и ОКР, методические рекомендации, технологические карты (регламенты) Личный творческий вклад - более 5,0 печ листов

Апробация работы. Диссертант в период с 1999 по 2008 г г принимал активное участие в работе научно-технических конференций и семинаров Среди них - международные и всероссийские конференции и семинары, в том числе межрегиональная конференция «Проблемы повышения качества строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог Свердловской области», Дом техники, г Екатеринбург, 1999 г, областная научная конференция-совещание по асфальтобетонным покрытиям автомобильных дорог и повышению качества дорожного строительства, ФГУП «Свердловскавтодор», г Невьянск, 2002 г, международная отраслевая выставка «Дороги России XXI века», Росавтодор, г Москва (ВВЦ), 2003 г, международная научно-техническая конференция «Наука, инновации и образование актуальные проблемы развития транспортного комплекса России», УрГУПС, г Екатеринбург, 2006 г , Всероссийская научно-техническая выставка-ярмарка «Магистраль», Минтранс РФ, г Нижний Тагил, полигон «Старатель», 2007 г, VI международная научно-техническая конференция «Урал промышленный - Урал полярный1, УГЛТУ, г Екатеринбург, 2007 г, IV Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Научное творчество молодежи - лесному комплексу России», УГЛТУ, г Екатеринбург, 200В г, Всероссийская выставка-форум «Автомобильные дороги - 2008», Центр Международной Торговли, г Екатеринбург

В качестве директора Автомобильно-дорожного колледжа автором апробированы методические и научно-технические положения диссертации при подготовке кадров и повышении квалификации инженерно-технических работников дорожного хозяйства Свердловской области, при разработке учебно-методических планов и программ профессиональной подготовки, при планировании учебно-образовательных практик

Реализация в промышленности и на транспорте

1 Разработанной технологии устройства слоев износа из змульсионно-минеральных смесей присвоен зарегистрированный товарный знак «ЭМУЛЬДОР», идентифицирующий в промышленности и на транспорте сумму технологий по устройству слоев износа и битумные эмульсии, изготавливаемые для этих целей

2 После прохождения стадии опытно-экспериментального внедрения (15 км) на автомобильной дороге Богданович - Сухой Лог (2002 г) ежегодный объем промышленной реализации технологии устройства слоев износа «ЭМУЛЬДОР» в дорожном хозяйстве Свердловской области составляет 80-100 км При этом областное дорожное хозяйство получает экономический эффект в размере от 8,8 до 11 млн руб в год в ценах 2007 года

Научные положения и предложенные рекомендации использованы СОГУ «Управление автомобильных дорог», проектными и строительными организациями при разработке соответствующих разделов проектов по устройству слоев износа по типу «ЭМУЛЬДОР» на дорожных покрытиях автомобильных дорог

Ежегодный объем внедрения предлагаемой технологии с использованием местных дорожно-строительных материалов для устройства слоев износа эмульсионно-минеральной смеси планируется в Свердловской области в объеме 80 км/год

Личное участие автора заключается непосредственно в разработке и научно-техническом обосновании предлагаемой технологии по устройству долговечных слоев износа на покрытиях автомобильных дорог с использованием новых дорожно-строительных материалов, выполнении экспериментальных и лабораторных исследований, изучении химических реакций, протекающих в слое износа с целью выработки предложений по увеличению его срока службы, в выработке рекомендаций по увеличению производительности битумощебеночных машин на базе их более рациональной компоновки, с учетом соотношения вместимости бака с вяжущим и бункера со щебнем, в контролировании соблюдения технологии при устройстве слоев износа на автомобильных дорогах, в выработке рекомендаций по срокам обновлению слоя износа с целью безопасности движения на дорогах

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ. Программа 1

Анализ и оценка состояния проблематики устройства покрытий со слоями износа Проект 11.

Проблематика (Литературный обзор) Проект 1.2

Анализ и прототипирование существующих технологий и дорожно-строительных материалов для устройства слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР»

Программа 2

Исследование характеристик новых дорожных строительных материалов для устройства слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР».

Проект 2.1.

Подбор минерального материала для эмульсионно-минеральной смеси Проект 2 2.

Подбор битумной эмульсии для эмульсионно-минеральной смеси Проект 2 3

Разработка состава эмульсионно-минеральной смеси Проект 2.4

Многофакторный эксперимент

Программа 3

Теоретическое обоснование особенности работы битумощебнераспределителя при устройстве слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР».

Проект 3 1

Характеристика специализированной машины для устройства слоев износа Проект 3 2

Зависимость производительности битумощебнераспределителя от вместимости бака с вяжущим и бункера со щебнем

Программа 4 Опытно-экспериментальные исследования.

Проект 4 1

Обследование и проверка состояния устроенных слоев износа на опытных участках автомобильных дорог по технологии «ЭМУЛЬДОР» Проект 4 2.

Результаты и анализ выполненных экспериментов по измерению коэффициента сцепления и шероховатости слоев износа

Программа 5

Техннко экономические показатели внедрения новых технологий устройства слоев износа с использованием эмульсионно-минеральной смеси «ЭМУЛЬДОР».

Проект 5 1

Методика оценки экономической эффективности устройства слоев износа Проект 5 2

Расчет экономической эффективности устройства слоев износа

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ПРОГРАММА 1 АНАЛИЗ И ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМАТИКИ УСТРОЙСТВА ПОКРЫТИЙ СО СЛОЯМИ ИЗНОСА

Проект 1.1. Проблематика (литературный обзор)

Диссертация базируется на работах известных отечественных и зарубежных ученых Васильева А П , Алферова В И, Подольского Вл П, Силукова Ю Д, Булдакова С И, Дмитриева В Н, Кошкарова Е В , Петухова И Н , Рвачева Э М, П А Ребиндера, Ф Котлера, Г Меньша, П Друкера и многих других известных ученых Вместе с тем, в научной литературе и информационных изданиях еще недостаточно раскрыто строительство и ремонт автомобильных дорог с устройством слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР» из местных строительных материалов Особенно это относится к Свердловской области, где совсем недавно начато производство битумных эмульсий и построен щебеночный завод по выпуску кубовидного щебня Немаловажным при этом является учет местных климатических условий (непродолжительное теплое лето)

Проект 1 2 Анализ а прототипирование существующих технологий и местных дорожно-строительных материалов для устройства слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР»

Ввиду специфики сырьевой базы местных строительных материалов не всегда можно пользоваться существующими стандартами из-за несоответствия между установленными требованиями и фактическими физико-химическими свойствами местных материалов Этому способствует и межведомственная разобщенность руководства добычей нерудных строительных материалов Достаточно отметить, что ряд поставщиков выпускает бракованный щебень, лещадность которого достигает более 30% У основного поставщика - комбината «Ураласбест» в щебне присутствует асбестовое волокно, что существенно снижает качество дорожных работ

Качественные кубовидные щебни лещадностью менее 10 %, прочностью 1000-1400 кг/см3 с фракциями 5-10 мм крайне необходимы для снижения износостойкости слоев, при этом прочность этого щебня должна быть на 30-60 % (до 1200-1400 ед) выше

Таким образом, ввод в Свердловской области Монетного щебеночного завода, который производит кубовидный щебень высокого качества, является очень важным и своевременным

Битумные эмульсии являются универсальным вяжущим материалом для строительства и ремонта автомобильных дорог, особенно при устройстве прочного слоя износа Достоинством битумных эмульсий, по сравнению с обычными вязкими битумами, является возможность их применения при повышенной влажности и пониженной температуре окружающей среды, а также более экономный расход эмульсии Использование битумной эмульсии позволяет проводить дорожные работы холодным способом, исключающим подогрев щебня и эмульсии

В литературе отмечается, что битумные эмульсии позволяют работать в неблагоприятных условиях, когда обычные битумы с активными добавками не обеспечивают достаточное сцепление вяжущего со щебнем Для погодных условий Свердловской области это очень важно, так как появляется возможность увеличить срок устройства слоев износа на 1,5-2 месяца и увеличить протяженность строящихся и ремонтируемых автомобильных дорог

Следует отметить широкое применение за рубежом битумных эмульсий, в то время как у нас они внедряются медленно Сдерживающим фактором в Свердловской области было отсутствие производства литых эмульсионных битумов и качественного кубовидного щебня Сейчас это производство налажено и появилась необходимость в разработке технологии устройства слоев износа с учетом специфических погодных особенностей Среднего Урала

Стало необходимостью разработать устройства тонкослойных слоев износа (толщиной 1-1,5 см) из литых эмульсионно-минеральных смесей по способу, получившему название «ЭМУЛЬДОР», с учетом дорожно-климатических условий Свердловской области

Прототипами материалов, используемых для создания слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР», являются литые плотные смеси и материалы (щебни, пески, отсевы, эмульсионные вяжущие), применяемые в известных технологиях «Микросюрфейсинг», «Ресайклинг», «Сларри-Сип», литые горячие асфальтобетонные смеси Принципиальным отличием от известных технологий является использование оригинальных составов высококонцентрированной бутумно-полимерной эмульсии «ЭМУЛЬДОР» с регулируемой скоростью распада (патент на изобретение РФ № 224033) и минеральной части, подобранные на основе местных материалов

ПРОГРАММА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НОВЫХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВА СЛОЕВ ИЗНОСА ПО ТЕХНОЛОГИИ «ЭМУЛЬДОР»

Проект 2 1 Подбар минерального материала для эмульсионно-мииеральной смеси

Дня работы верхнего слоя покрытия, которое воспринимает усилия от колес проезжающего транспорта и воздействия от погодных условий (температурно-влажный режим, замораживание и оттаивание, солнечная радиация), предпочтение отдается щебню кубовидной формы, обеспечивающему необходимые прочность и шероховатость слоев покрытия В щебне дочхно содержаться зерна кубовидной формы не менее 50 % и лещадки не более 15 % по массе Щебеночная масса не дол* на содержать примесей пыли и глины

"Такие характеристики куеют щебни Монетного щебеночного завода По своим параметрам они даже превосходя г требования ГОСТ 8267-92

Г учетом изложенного, в работе использовался в качестве минерального материала дда приготовления литых змульсионно-минеральных смесей кубовидный щебень узких фракций (510 мм) из штатных горных пород, отвечающих ГОСТ 8267-93 1-ой группы, имеющий марку по прочности И-1, с морозостойкостью не ниже Р-50

Проект 2 2. Подбор битумной эмульсии для эмульснонно-минеральной смеси

Дяя пр итогов теш>я эчульсиотю-битумных смесей использовалась медленно-распадающаяся катионная эмульсия класса ЭБПК-3 по ГОСТ Р 52128-203 Содержание остаточного вяжущего в эмульсии составляет 62±2 %, что допустимо

Катионная эмульсия обладает преимуществом по сравнению с анионными, так как обеспечивает быстрое взаимодействие щебня с битумной эмульсией, обеспечивая хорошую адгезию между ними и с дорожным покрытием

Для производства эмульсий были использованы следующие материалы

1 Битум нефтяной дорожный БНД 90/130 производства ООО «Лукой ч-Перчкефтеоргеинтез),, шеющьй следующий групповой химический состав асфальтены -15,1%, смолы - 33,69%, ароматические углеводороды - 44 21%, насыщенные углеводороды -6,99%

2 Соляная кислота техническая, ГОСТ-857-95

3 Латекс синтетический Бутонал НС 198 немецкой фирмы «Ваз£»

4 Эмульгатор Полирам Ь 80 производства французской фирмы «Бека»

5 Адгезионная добавка Полирам Ь 200 производства французской фирмы «Зека» Проект 2.3 Разработка состава змульсионно-минеральных смесей

Эмульсионно-минеральная смесь предназначена для устройства слоя износа толщиной 5 - 15 мм на покрытии автомобильных дорог и состоит из катионной битумной эмульсии, минерального материала, воды и специальных добавок. Эмульсия производилась по рецептуре

1 Битум-61%,

2 Латекс-3%,

3 Полирам Ь200 - 0,04%,

4

5

1

2

Гранулометрический состав щебня _Таблица 1

Размеры сит, мм Прошло всего, % Требования ОДМ

10 99,9 100

5 87,3 70-90

2,5 57,2 45-70

1,25 41,8 28-50

0,63 33,7 19-34

0,315 27,6 12-25

0,14 17,4 7-18

0,071 7,45 5-15

дно 0 0

Соляная кислота-0,5, 0,8%, Полирам Ь80 - 0,7, 1,2%

Для ЛЭМС типа «ЭМУЛЬДОР» использовались материалы Ранее рассмотренные битумные эмульсии с содержанием эмульгатора 0,7, 0,95, 1,2% по ГОСТ Р 52128-2003

Щебень фракции 0-10 г Кушва рудник «Гороблагодатский», имеющий грансостав, представленный в таблице № 1 и на рисунке 1

3 Цемент марки ПЦ400 ГОСТ 10178-85

4 Сульфат алюминия по ГОСТ 12966-80,20 % раствор

Гранулометрический состав минерального материала первоначально подбирался в соответствии с требованиями ОДМ (Отраслевая дорожная методика Росавтодора «Методические рекомендации по устройству защитного слоя износа из литых эмульсионно-минеральных смесей типа «ЭМУЛЬДОР», М, 2001), а затем корректировался, исходя из опыта медленно распадающиеся катионная битумная эмульсия изготовлена в соответствии с проектом 2 2, сульфат алюминия АЬг^О^ п Н20 - по требованию ГОСТа 12966-86, цемент марки М 400, ГОСТ 10178-85 и вода жесткостью бмг-экв/л

Рис 1 Гранулометрический состав литой эмульсионной минеральной смеси

Проект 2 4 Многофакторный эксперимент

Цель данного эксперимента - установить зависимость такого свойства литой эмульсионно-минеральной смеси, как потеря массы при истирании от составляющих ее компонентов, а именно от количества цемента, эмульсии и содержания эмульгатора в эмульсии Для эксперимента выбрана эмульсия с содержанием эмульгатора 0,7%, 0,95% и 1,2% Физико-механические свойства полученных эмульсий приведены в таблице 2

Физико-механические свойства эмульсий ___Таблица 2

Наименование показателя Требования ГОСТ Р52128-2003 Фактические значения эмульсии с содержанием эмульгатора, %

0,7 1,2

1 Устойчивость при перемешивании со смесями плотного зернового состава смешивается смешивается смешивается

2 Класс эмульсии ЭБПК-3 ЭБПК-3 ЭБПК-3

3 Содержание вяжущего с эмульгатором, % от 55 до 65 63,2 63,0

4 Условная вязкость при 20я С, сек от 15 до 25 35 33

5 Сцепление с минеральным материалом, балл 5 5 5

6 Остаток на сите с сеткой № 014, % 0,3 0,2 0,2

7 Устойчивость при транспортировании устойчива Устойчива устойчива

В качестве переменных были приняты

- количество эмульсии в смеси, г 2Г"= Ю, г,™" =14

Хг - количество цемента, г

г™ =0,1, г™ = 1,0

г™ = 1,2

Закодированные переменные

-(2Г.-12У2 Хг = (23-0,55)/0,45 Х3 =(гз-0,95)/0,25

Хг - количество эмульгатора в эмульсии, % - 0,7,

Центр плана эксперимента Интервал варьирования

- (!0+Ы)/2 = ¡2 г Л2Г<| = (14-10)/2 = 2г

1\ = (0,1+1,0)/2 = 0,55 г = (1,0-0,1)/2 = 0,45 г

= (0,7+1,2)/2 = 0,95 % Д2„ = (1,2-0,7)/2 = 0,25 %

Матрица эксперимента

__Таблица 3

№ Закодированные переменные Натуральные переменные

опыта 2,

1 -1 -1 -1 10 0,1 0,7

2 + 1 -1 -1 14 0,1 0,7

3 -1 +1 -I 10 1 0,7

4 +1 +1 -1 14 1 0,7

5 -1 -1 +1 10 0,1 1,2

6 +1 -1 +1 14 0,1 1,2

7 -1 +1 +1 10 1 1,2

8 +1 +1 +1 14 1 1,2

9 0 0 0 12 0,55 0,95

Составы образцов ЛЭМС по матрице

________ Таблица 4

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Каменный материал, г 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Цемент, г 0,1 0,1 1,0 1,0 0,1 0,1 1,0 1,0 0,55

Вода, г 11 10 16 14 10 9 12 10 12

Сульфат алюминия, 20% раствор, г 0,8 0,55 1,95 1,4 0,6 0,4 1,4 1,3 0,7

Эмульсия, г 10 14 10 14 10 14 10 14 12

Количество эмульгатора в эмульсии, % 0,7 0,7 0,7 0,7 1,2 1,2 1,2 1,2 0,95

Время распада, сек 115 115 125 115 120 120 120 125 110

Результаты измерений потери массы образца при истирании с учетом коэффициента истирания

№ опыта 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Результат, т/и1 327 453 639 570 511 615 907 739 1111

В общем виде уравнение регрессии имеет вид

У = в0+в1 А', + «2 Х7 +«3 Х}+в,2 X, Х2 +813 X, Хг +е23 Л'2 + «123 X, ЛГг А'3 (1) где У - потеря массы образца при истирании, г/м2

В данное уравнение подставим значения закодированных переменных X,, Х2, Х3 У = вц -\2)/2 + в1 (22 -0,55)/0,45+в3(23 -0,95)/0,25 +

+в,2(2,-12)/2 (22-0,55)/0,45 + в,3(2, -12)/2 (23-0,95)/0,25 + + в23— 0,55)/0,45 (гз -0,95)/0,25+е,23(21 —12)/2 (2а-0,55)/0,45 (23-0,95)/0,25

Коэффициенты уравнения регрессии "в" определяем по формуле

*,=1 М£Х,У„ (2)

ы

где У, - фактическая потеря массы образца при истирании

Уравнение регрессии принимает вид с учетом данных многофакторного эксперимента У, = 601,875-7,625(7, -12) / 2 +125,375(22 - 0,55) / 0,45 + 91,125(23 -0,95)/0,25--65,125(2, -12)/2 (г2 -0,55)-8,375(2,-12)/2(23 -0,95)/0,25 + +4,625(2,-0,55)/0,45 (23 -0,95)/0,25 -2,875(2, -12)/2 (22-0,5 5)/0,45 (23-0,95)

Пример определения истираемости по уточненным данным (оптимальный вариант) У, =601,875-7,625 (-1) +125,375 (-1)+91,125 (-1)-65,125 (-1) (-1)--8,375 (-1) (-1)+4,625 (-1) (-1)-2,875 (-1) (-1) = 327

Переменные 1-х уравнений регрессии по данным эксперимента приведены в табл 6

Расчеты по уравнению регрессии значений потери массы при истирании ____Таблица 6

Количество эмульсии, г (г,) Количество цемеета, г (7-2) Содержание эмульгатора в эмульсии, % (2,) Потеря массы при истирании, г/мг

12 0,1 0,7 390

10 0,1 0,95 419

12 0,1 0,95 476,5

14 0,1 0,95 534

12 0,1 1,2 563

12 1,0 0,7 631,5

10 1,0 0,95 800

12 1,0 0,95 727,25

14 1,0 0,95 654,5

12 1,0 1,2 823

10 0,55 0,7 510

12 0,55 0,7 510,75

14 0,55 0,7 511,5

10 0,55 0,95 609,5

14 0,55 0,95 594,25

10 0,55 1,2 709

12 0,55 1,2 693

14 0,55 1,2 677

Ниже приведены графики зависимости значения потери массы при истирании от количества эмульсии, количества эмульгатора в эмульсии и цемента (рисунки 2,3,4)

Количество эмульсии, г

Рис 2 Зависимость значения потери массы при истирании от количества эмульсии в смеси

Количество цемента 0,1 г, эмульгатора в эмульсии 0,7,0,95,1,2 %

Количество цемента, г

Рис 3 Зависимость значения потери массы при истирании от количества цемента в смеси Количество эмульсии 10 г, эмульгатора в эмульсии 0,7, 0,95,1,2 %

Количество эмульгатора, % Рис 4 Зависимость значения потери массы при истирании от количества эмульгатора в эмульсии Количество цемента 1 г, эмульсии 10,12,14 г

ПРОГРАММА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РАБОТЫ БИТУМОЩЕБНЕРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ ПРИ УСТРОЙСТВЕ СЛОЕВ ИЗНОСА ПО ТЕХНОЛОГИИ «ЭМУЛЬДОР»

Проект 3 1 Характеристика специализированной машины для устройства слоев износа

Слои износа устроенные по технологии «ЭМУЛЬДОР» представляют собой усложненную и сформированную литую эмульсионно-минеральную смесь, состоящую из катионной битумной эмульсии, щебня, воды и специальных добавок Эти компоненты дозируются и смешиваются прямо на месте работ в специальной дорожной машине, которая укладывает смесь посредством подвесного распределительного короба Обычно смешивание компонентов «ЭМУЛЬДОР» в машине занимает 3 минуты

В качестве такой машины в Свердловской области использовалась машина-укладчик БОМ-ЮОО Машина-укладчик БОМ-ЮОО представляет собой современный агрегат,

снабженный бункером для щебня вместимостью 8м3, баком для битумной эмульсии емкостью 4м3, двухвальным смесителем принудительного действия, современными точными дозаторами и системой перекачки, позволяющими с высокой точностью и скоростью готовить эмульсионно-минеральные смеси Эта машина непрерывного действия Она смонтирована на шасси грузовика «Ивеко» и выполняет следующие функции транспортирует материалы со склада на место работ, дозирует материалы в необходимых пропорциях, смешивает материалы в однородную массу, подает подготовленный материал в специальный распределительный короб, устраивает слой износа шириной 2,5-3,Ем и толщиной 5-15 мм У машины имеется специальная распределительная плита шириной 1,5м для устранения колейности Проект 3 2 Расчет производительности битумощебнераспределителя от вместимости бака с вяжущим и бункера со щебнем

Подпроект 3 2 1 Длина и площадь обрабатываемой полосы слоя износа в зависимости от объема бака с битумной эмульсией и ее расхода на квадратный метр

Объем бака с битумной эмульсией для устройства слоя износа вычисляется по формуле УЬ=В*1Ч (3)

где Уь - объем бака для вяжущего, л,

В - ширина обрабатываемой полосы, м, I - длина обрабатываемой полосы, л м, q — расход вяжущего, л/м2

Площадь обрабатываемой полосы Б, м2 5=В*1 (4)

Ширина обрабатываемой полосы зависит от марки битумощебнераспределителя Например, для машины БОМ-ЮОО рабочая ширина полосы обработки регулируется от 2,5 до 3,8 м, а при устранении колейности В=1,5м

Длина полосы обработки 1 в п м выводится из формулы (3)

В*Я (5)

Норма розлива вяжущего составляет 1,4-2,1 л/м2 Влияние объема бака с вяжущим на обрабатываемую площадь и длину полосы слоя износа

Таблица 7

Расход вяжущего Ч,л/м2 Объем бака Ширина обработки В,м Площадь обработки Длина полосы 1,м

л

2,1 2100 2,1 3,8 1000 263

2,1 4200 4,2 3,8 2000 526

2,1 8400 8,4 3,8 4000 1052

2,1 12600 12,6 3,8 6000 1578

2,1 2100 2,1 3,0 1000 333

2,1 4200 4,2 3,0 2000 666

2,1 8400 8,4 3,0 4000 1333

2,1 12600 12,6 3,0 6000 2000

2,1 2100 2,1 2,5 1000 400

2,1 4200 4,2 2,5 2000 800

2,1 8400 8,4 2,5 4000 1600

2,1 12600 12,6 6000 2400

2,1 2100 2,1 1,5 1000 666

2,1 4200 4,2 1,5 2 ООО 1333

2,1 8400 8,4 1,5 4000 2660

2,1 12600 12,6 1,5 6000 4000

В виде примера в табл 7 представлены рассчитанные значения обрабатываемых площадей (м2) и длина полосы (п м ) в зависимости от объема бака с вяжущим (м и л) Ширина

обрабатываемой полосы составляет 3,8,3,0, 2,5,1,5м, а расход вяжущего-2,1 л/м

Аналогично по формулам (3,4,5) выполнены соответствующие расчеты расхода вяжущего 1,4, 1,6, 1,8 л/м2 На рис 5,6 представлены зависимость устраиваемой площади слоя и длины полосы слоя износа от объема бака с вяжущим при различных расходах вяжущего (л/м2)

4 6 8 ^ 10 12 Объем бака с вяжущим, м2 Рис 5 Площадь слоя износа в зависимости от объема бака с вяжущим при различных расходах битумной эмульсии 1-1,4 л/м2,2-1,6 л/м2,3-2,1 л/м2

frei

с: о с

я X

К £

Объем бака с вяжущим, м Рис 6 Длина полосы слоя износа в зависимости от объема бака с вяжущим и ширины обработки 1-1,5м, 2-2,5м, 3-3,8м при расходе вяжущего 2,1 л/м2 Анализируя графики на рис 5 и 6, можно сделать заключение, что создание битумощебнераспределителей с большой вместимостью баков для вяжущих позволяет в три раза увеличить выработку при устройстве слоев износа

Подпроект 3 2 2 Длина и площадь обрабатываемой полосы слоя износа в зависимости от вместимости бункера со щебнем

Вместимость бункера со щебнем для устройства слоя износа с помощью битумощебнераспределителя вычисляется по следующей формуле

В*1*р, (6)

где Уш - вместимость бункера для щебня, кг, В - ширина полосы слоя износа, м,

1 - длина полосы слоя износа, м, Р - нормы расхода щебня, кг/м2

Длина устраиваемой полосы слоя износа находится из формулы (6) Ущ

I =

В Р'

Норма расхода щебня составляет 10-15 кг/м

В табл 8 представлены значения площади (м2) и длины (п м ) устраиваемой полосы слоя износа для различных вместимостей бункера и ширины обрабатываемой полосы

Влияние вместимости бункера со щебнем на обрабатываемую площадь и длину полосы

Вместимость Ширина Площадь Длина Расход

бункера полосы полосы полосы 1, м щебня р,

V, т В, м S.M2 кг/м2

5 3,8 500 131 10

10 3,8 1000 263 10

12 3,8 1200 315 10

14 3,8 1400 368 10

16 3,8 1600 421 10

18 3,8 1800 473 10

20 3,8 2000 526 10

7,5 3,8 500 131 15

15 3,8 1000 263 15

18 3.8 1200 315 15

21 3.8 1400 368 15

24 3,8 1600 421 15

27 3,8 1800 473 15

30 3,8 2000 526 15

Полученные графики зависимости площади обработки от вместимости бункера со щебнем представлены на рис 7 и 8

Видно, что вместимость бункера со щебнем значительно влияет на величину обрабатываемой площади Так, при расходе щебня 15 кг/м2 увеличение вместимости бункера в 3 раза - с 5 до 15 т ведет к росту обрабатываемой площади в 4 раза - с 250 до 1 ООО м2

§ § S Й

1,5

0,5

А У У

А / /

Г У /

/

s с

а

0 5 10 15 20 25 30 ^ Вместимость бункера для щебня,т

Рис 7 Зависимость площади устраиваемого слоя износа от вместимости бункера со щебнем

600

400

200

У 1 2

с

са X

I

0 5 10 15 20 25 30 Вместимость бункера для щебня, т

Рис 8 Зависимость длины полосы устраиваемого слоя износа от вместимости бункера со щебнем (при ширине обработки 3,8м и расходе щебня 1-10 и 2-15 кг/м2)

Подпроект 3 2 3 Мероприятия по увеличению производительности битумощебнерас-пределителей

Сравнение графиков показывает, что при равной вместимости бака с вяжущим и бункера со щебнем площади устраиваемого слоя износа значительно разнятся между собой Так, при вместимости бака 4м3 (примерно 4т) и бункера тоже 4г можно обрабатывать площадь вяжущим 2000 м2, а щебнем только 300 м2 или в 6,6 раза меньше

В нашем примере бункер для щебня должен быть заполнен почти 7 раз для выработки одного бака с вяжущим Значительное влияние оказывает способ загрузки бункера щебнем Более рационально будет производить загрузку бункера щебнем непосредственно на дороге, а не устраивать двойной пробег битумощебнераспределителя от дороги до базы Для экономии рабочего времени предлагается оборудовать битумощебнераспределители колесным прицепным бункером, который периодически загружается щебнем самосвалом (по типу загрузки асфальтобетонной смесью асфальтобетоноукладчика) Щебень из прицепа подается в бункер битумощебнераспределителя транспортером Использование дополнительного прицепного бункера, загружаемого самосвалами, позволит довести время на загрузке щебнем до 5 мин Это позволит сэкономить время на погрузке щебня в 4 раза - с двух часов до 30 минут в смену

Таким образом, одним из способов решений рассматриваемого вопроса является предложенное дополнительное оборудование для битумощебнераспределительной машины в виде прицепного бункера

ПРОГРАММА 4 ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Проект 4 1 Обследование и проверка состояния устроенных слоев износа на опытных участках автодорог по технологии «ЭМУЛЬДОР»

Для подтверждения возможности внедрения слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР», с учетом климатических условий Свердловской области, были построены слои износа на опытных участках дорог (табл 9)

Опытные участки дорог с устроенными слоями износа по технологии «ЭМУЛЬДОР» _ _ _ Таблица 9

№ п/п Участки автомобильных дорог Протяженность, км

2002 года постройки

1 Сухой Лог - Богданович км 7+800-км 12+000 4,2

2003 года постройки

2 Сухой Лог - Богданович 0+000 - км 7+800 7,8

2004 года постройки

3 Екатеринбург - Нижний Тагил-Серов (прямое направление) км 31+000-км 41+000 10,0

4 Екатеринбург - Н Тагил - Серов (обратное направление) км 231 +000 - км 241 +000 10,0

Перед началом работ в лабораторных условиях было проверено соответствие литой катионной битумной эмульсии ГОСТу Р 52128-2003 и ТУ 0256-001-54134151-2002 Использовалась медленнораспадающаяся эмульсия (ЭБПК-3) Аналогично контролировались параметры кубовидного щебня Применяемые для устройства слоев износа материалы по

технологии «ЭМУЛЬДОР» эмульсия ЭБПК-3 по ГОСТу 52128-2003, щебень фрО-Ю мм Монетного щебеночного завода В опытных работах по результатам многофакторного эксперимента принят основной рецепт минеральный материал (отсевы дробления горных пород) - 89,2%, битумная эмульсия ЭБПК-3 - 10,7%, стабилизирующая добавка цемента -0,1% Истираемость свежеуложенных слоев износа «ЭМУЛЬДОР» составила от 350 до 420 г/м2, что подтверждает правильность выбранных проектных решений и ниже норматива (800 г/м2) в 2 раза

В качестве проверки эксплуатационных характеристик на опытных участках дорог приняты коэффициент сцепления шин автомобилей и шероховатость слоя износа

При визуальном осмотре дорожных покрытий были обнаружены отдельные продольные и поперечные трещины, хороший коврик и более интенсивный износ у дорог построенных в 2002 году

Проект 4 2. Результаты и анализ выполненных экспериментов по измерению коэффициента сцепления и шероховатости слоев износа

Подпроект 4 2 1 Статистическая обработка результатов измерений Расчеты полученных измерений, произведены с помощью программы табличный процессор MS Excel

Для большей наглядности, в виде примера, в табл 10 и 11 приведены расшифровки полученных статистических данных при обработке измеренных величин коэффициента сцепления (участок дороги постройки 2002,2003,2004 г г )

В табл 12, 13 приведены статистические данные, полученные при обработке измеренных глубин впадин шероховатой поверхности на участке дороги постройки 2002, 2003,2004 гг

Анализируя статистические данные таблиц 10, 11, 12, 13, приходим к выводу, что измерения выполнены на достаточно высоком уровне, так как во всех случаях коэффициент точности не превышает 5% и число опытов достаточное

Общее количество измерений коэффициента сцепления составило 175, глубин впадин шероховатости-135

Подпроект 4 2 2 Изменение глубины впадины шероховатости в зависимости от продолжительности эксплуатации слоя износа

По величинам данных (табл 12 и 13) глубины впадин шероховатости слоев износа, устроенных в разные годы, построен график зависимости шероховатости от продолжительности эксплуатации (рис 10)

Из рис 10 следует, что глубина впадин шероховатости слоев износа значительно уменьшается с годами эксплуатации Так, за 4 года работы дороги глубина впадин уменьшилась с 0,8 мм до 0,22 мм или в 3,4 раза Безусловно, такое снижение шероховатости будет влиять на безопасность движения транспорта

Подпроект 4 2 3 Изменение коэффициента сцепления в зависимости от продолжительности эксплуатации слоя износа

На основе данных табл 10 и 11 полученных величин коэффициентов сцепления на участках дорог со слоями износа, устроенных в разные годы, построен график зависимости коэффициента сцепления от продолжительности эксплуатации (рис 9) Видно, что коэффициент сцепления меняется по мере увеличения продолжительности эксплуатации слоя износа Так, за 4 года работы слоя износа величина коэффициента сцепления уменьшилась с 0,43 до 0,25, те в 1,7 раза Это объясняется снижением шероховатости покрытия дороги и полировкой ее поверхности шинами автомобилей

Статистические данные измеренных величин коэффициента сцепления на участке дороги постройки 2002г _Таблица 10

Число измерений, п Измеряемая величина <Р Средне арифметическое значение мЛЁ- п Отклонение вариант от среднего арифметического х=м -<р Средне квадратичное отклонение V и-1 Коэффициент изменчивости V = ±—100% М Средняя ошибка среднего арифметического V" Коэффициент точности р = ±—100% г М Достаточное число опытов У2

от От

30 -7

20 до 32 ДО ±2,85 8,92 ±0,637 ±1,99 19

39 7

Статистические данные измеренных величин коэффициента сцепления на участках дорога постройки 2003-2004гг _Таблица 11

Число измерений, п Средне арифметич еское значение п Отклонение вариант от среднего арифметического Х=М-ф Средне квадратичное отклонение Коэффициент изменчивости V = ±—100% М Средняя ошибка среднего арифметического , а т = ±-т= V» Коэффициент точности р = ±—100% М Достаточное число опытов V2 Кт7 Примечание

а- Я*

У я-1

7 33 3,6 4,4 13,3 1,69 5,0 7 Участок постройки 2003г

8 43 1,25 1,85 4,3 0,65 1,59 7 Участок постройки 2004г

Статистические данные измеренных величин глубины впадин шероховатости слоя износа на участке дороги постройки 2002г __Таблица 12

Число измерений, п Измеряемая величина <Р Средне арифметическое значение п Отклонение вариант от среднего арифметическог о х=м-<р Средне квадратичное отклонение V и-1 Коэффициент изменчивости V = ±—100% М Средняя ошибка среднего арифметического , с т = ±—= VI Коэффициент точности р = ±—100% У М Достаточное число опытов V1

13 25 21 20 24 71 22 От 20 до 25 ±2,08 ±9,46 ±0,57 2,62 13

Статистические данные измеренных глубины впадин шероховатости слоя износа

_______ Таблица 13

Число измерений, п Средне арифметичес кое значение п Отклонение вариант от среднего арифметического Х=М-ф Средне квадратичное отклонение V и-1 Коэффициент изменчивости V = ±—100% М Средняя ошибка среднего арифметического л/л Коэффициент точности У М Достаточное число опытов V2 Примечание

Участок

5 62 1,8 2,17 3,51 0,97 3,56 5 постройки

2003г

5 80 2,0 2,44 3,06 1,09 1,36 5 Участок постройки 2004г

Примечание Значения глубины впадин шероховатости увеличены в 100 раз

-¿345 годы эксплуатации

Рис 9 Зависимость коэффициента сцепления на поверхности слоя износа от продолжительности

эксплуатации

Подпроект 4 2 4 Влияние шероховатости слоя износа на величину коэффициента сцепления

Почученные экспериментальные данные позволяют установить зависимость коэффициента сцепления от величины глубины впадин шероховатости слоя износа (рис 11)

Из рис 11 видно что глубина впадины шероховатости слоя износа существенно влияет на коэффициент сцепления Так, уменьшение глубины впадин шероховатости с 0,8мм до 0,4мм, т е в 2 раза, ведет к снижению коэффициента сцеплсния с 0,43 до 0,3, те в 1,5 раза

Й * с = И В й 8 .1 й

С~ о

\

\

\

•е-

-е-

/ 1)Н 1кке

лпдо еалгцю

Годы эксплуатации

Рис 10 Зависимость пубины впадин шероховатости слоя износа от лет эксплуатации

Глубина впадин шероховатостей, мм Рис 11 Зависимость коэффициента сцепления от глубины впадин шероховатости слоя износа

Из рис 10 следует, что износ шероховатости, когда глубина впадин будет меньше 0,4мм, наступает после 3-3,5 лет эксплуатации дороги.

Таким образом, с целью повышения эффективности использования слоя износа и соблюдение условий безопасности движения автомобилей на дорогах следует восстанавливать слои износа по технологии «ЭМУЛЬДОР» через 3-3,5 года

ПРОГРАММА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УСТРОЙСТВА СЛОЕВ ИЗНОСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМУЛЬСИОННО-МИНЕРАЛЬНОЙ СМЕСИ «ЭМУЛЬДОР»

Проект 5 1 Методика оценки экономической эффективности устройства слоев износа

Оценку технико-экономической эффективности осуществляли сопоставительными и инвестиционными методами расчета, разработана методика по оценке эффективности устройства слоев износа из расчета определения суммы капитальных затрат на ремонт автомобильной дороги с учетом и без учета устройства слоев износа Для дорожной сети Свердловской области удельная экономическая эффективность устройства слоев износа из эмульсионно-минеральных смесей, продлевающая срок службы асфальтобетонного покрытия в 1,5-1,7 раза, составила 80100 тысруб на один приведенный километр автомобильных дорог III - IV технических категорий в ценах 2002 года

Проект 5.2 Расчет экономической эффективности устройства слоев износа

С учетом мощности Сухоложской битумноэмульсионной базы можно устроить слои износа по технологии «ЭМУЛЬДОР» протяженностью 830 км автомобильных дорог в год Подпроект 5 2 1 Стоимостные показатели внедрения новой технологии Стоимость слоев износа (С)

С=к*С™„ (8)

где Стехн - стоимость 1 м2обработки по традиционной и новым технологиям (расценки УРЦЭиЦС),

к - количество отремонтированных километров Традиционная технология 1ИПО

С=830км*СШ1Ш=830*(21,152*7* 1000)=830*]48064=122893тр или 148,1 тр/км Новые технологии

С=500*Счс=500*(48,6*7* 1000)=170100 тр или 340,2тр/км С=330*Сслс=330*(79,8*7* 1000)=184338 т р или 558,6 тр /км

где Сшло, Счс, Сэм - стоимость 1 м2 ШЛО, по технологии «Чип-Сил», по технологии «ЭМУЛЬДОР», соответственно

Подпроект 5 2 2 Стоимость за 20-летний расчетный срок работы дороги с учетом ремонта 830 км автомобильных дорог

При традиционной ШПО за 8 лет - 1 капитальный ремонт, за 20 лет - 2,5 цикла «Чип-Сил» за 20 лет - 2 ремонта «ЭМУЛЬДОР» - за 20 лет- 1,3 ремонта За 20 лет

С20=С1к„*П1+Скап ргм *П2*к, (9)

где С|к„-стоимость 1 м2ШПО,

пг - цикличность ремонт ШПО, Скап рем - стоимость капитального ремонта, П2 - цикличность капитального ремонта ШПО (10 циклов ШПО+кап ремонты)

С=С11Ш*10*830+Ск.прем*2,5*830=148,1*10*830+2,5*4000*830=1229230+8300000= =9529,23 млн руб

Капитальный ремонт по новым битумно-эмульсионным технологиям «Чип-Сил» Сыпрт за 20лет=2*4000*500=4000 млн руб «ЭМУЛЬДОР» Скапрем за20лет—1,3*4000*330—1716 млн руб Нов технологии (стоимость с учетом цикличности, С1) С1=С|км эм *4,4=340,2*4,4=1496,88 т р С'=С,КМ эм*4,0=558,6*4,0=2234,4 т р

Стоимость устройства 830 км 1800*830=1494000 тр =1494 млн руб

Всего приведенных затрат

ШПО (традиционная + кал ремонт) - 9529,23 млн руб.

Новые технологии + кап Ремонт 1494+5716=7210 млн руб

Экономия за 20 лет 9529,23-7210=2319,23 млн руб

Таким образом, с учетом работы в Свердловской области действующего парка машин по новым технологиям устройства слоев износа достигается существенная экономия (2,3 млрд руб ) по обеспечению сохранности дорожной сети за расчетный жизненный цикл службы автомобильной сети 20 лет

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Устройство слоев износа по типу «ЭМУЛЬДОР» является актуальной задачей, так как позволяет создавать необходимую износостойкость, шероховатость, водонепроницаемость и плотность покрытий Особенно это важно для условий Свердловской области, где в настоящее время налажено производство катионной битумной эмульсии и кубовидного щебня мелких фракций, что позволяет по сравнению с обычными вязкими битумами вести строительство слоев износа холодным способом в неблагоприятных погодных условиях Урала (сезонный интервал расширяется на 1,5 - 2,0 месяца)

2 В результате исследования процесса распада битумной эмульсии установлено, что прочностные свойства слоев износа, выполненных на основе катионной битумной эмульсии, зависит от структуры зернистого материала, контакта зерен между собой и взаимодействия битумной эмульсии с минеральной матрицей

3 Расход битумной эмульсии существенно влияет на производительность труда Так, при расходе вяжущего 2,1 л/м2 (бак емкостью 8м3) устраиваемая площадь износа составляет 3,8 тыс м2, а при расходе 1,4 л/м2 увеличивается до 7 тыс м2 или в 1,8 раза При меньшем объеме бака - 4м3 и расходах вяжущего 1,4 и 2,1 л/м2 обрабатываемая площадь изменяется с 2,8 до 1,75 тыс м2 или в 1,6 раза Увеличение емкости бака с вяжущим в 2 раза ведет к росту устраиваемой площади износа в 2,5 раза Тоже относится к длине полосы слоя износа увеличение объема бака с вяжущим в 3 раза (с 4 до 12 м3) позволяет увеличить длину полосы слоя износа в 3 раза- с 500 до 1600 пм (ширина обработки 2,5м)

Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что правильный выбор расхода вяжущего и вместимость бака являются существенным резервом для повышения производительности труда на устройстве слоев износа по технологии «ЭМУЛЬДОР»

4 Вместимость бункера со щебнем значительно влияет на величину обрабатываемой площади Так, при расходе щебня 15кг/м2 увеличение вместимости бункера в 3 раза- с 5 до 15 т ведет к росту обрабатываемой площади в 4 раза - с 250 до 1000м2

5 Установлено, что при равной вместимости бака с вяжущим и бункера со щебнем площади устраиваемого слоя износа значительно разнятся между собой При вместимости бака 4м3 (примерно 4т) и бункера тоже 4т, можно обработать площадь вяжущим 2000м2, а щебнем только 300м2 или почти в 7 раз меньше Вместимость бака с вяжущим обеспечивает существенно большую выработку, чем вместимость бункера со щебнем Бункер со щебнем должен заполняться 7 раз для выработки одного бака с вяжущим При этом время на погрузке бункера щебнем в смену при самопогрузке (грейферным ковшом) увеличивается до 2 часов

6 С целью экономии рабочего времени предлагается оборудовать битумощебнераспределители дополнительным колесным прицепом с бункером, который периодически загружается щебнем самосвалом, а затем щебень по транспорту подается в бункер машины Это позволяет экономить время на погрузке щебня в 4 раза - с 2 часов до 30 минут в смену

7 Теоретические расчеты и выполненные эмпирические зависимости позволили

установить особенности работы битумощебнераспределителей в современных условиях эксплуатации, что может служить базой для более рациональной компоновки этих машин с целью повышения их эффективности и производительности труда на укладке слоев износа по типу «ЭМУЛЬДОР»

8 Экспериментальные исследования показали, что коэффициент сцепления шин с дорогой значительно зависит от продолжительности эксплуатации слоя износа Так, после 4 лет работы слоя износа коэффициент сцепления снизился с 0,43 до 0,25 или в 1,7 раза, что объясняется уменьшением шероховатости

9 Глубина впадин шероховатости слоя износа существенно уменьшается с годами эксплуатации Так, за 4 года работы дороги глубина впадины уменьшилась с 0,80 до 0,22мм или в 3,4 раза

10 Полученная зависимость коэффициента сцепления от глубины впадин слоя шероховатости позволила установить, что допустимая величина коэффициента сцепления (0,3) будет на слое износа при глубине впадин 0,4 мм Следовательно безопасность движения на дорогах обеспечивается, когда износ шероховатости не превышает 0,4 мм

11 Износ шероховатости слоя износа в 0,4мм наступает через 3-3,5 года эксплуатации дороги Таким образом, с целью повышения эффективности использования слоя износа и соблюдения условий безопасности движения на дорогах следует восстанавливать слои износа через 3-3,5 года Установлены эмпирические зависимости эксплутационных свойств слоев износа из эмульсионно-минеральной смеси от содержания битумной эмульсии, цемента и эмульгатора

12 Получены аналитические зависимости

- коэффициента сцепления от продолжительности эксплуатации слоя износа, устроенного по способу «ЭМУЛЬДОР»,

глубины впадин шероховатости от срока эксплуатации дороги,

- коэффициента сцепления от глубины впадин шероховатости слоя износа, износа шероховатости слоя от годовой грузонапряженности

Приведенные аналитические зависимости позволяют при помощи простых расчетов следить за изменением эксплуатационных характеристик дороги Например, контролировать изменение величины коэффициента сцепления в зависимости от срока службы слоя износа так, чтобы она была не меньше допустимого значения 0,3

13 Эффективность инвестиций в новую технологию по устройству слоев износа с использованием технологии «ЭМУЛЬДОР» оценивается в пределах 80-100 тыс руб/км дорожного покрытия Разработана и внедрена в производство методика оценки эффективности устройства слоев износа из эмульсионно-минеральных смесей

Таким образом, технология по применению катионной битумной эмульсии экономически эффективна для устройства слоев износа по типу «ЭМУЛЬДОР» для дорожного хозяйства Свердловской области с учетом особенностей ее климатических условий

Публикации по теме диссертации

1 Попова Г В Новые дорожные технологии и материалы // Дмитриев В Н, Гриневич Н А ,

(монография научное издание УРГУ) - Екатеринбург издательство УРГУ, 2008 - С 87-94

2 Попова Г В Устройство слоев износа по технологии «Сларри-Сил» сборник материалов

VI всероссийской научно-технической конференции УГЛТУ// Попова Г В , Дмитриев В Н

-Екатеринбург изд-во УГЛТУ, 2008 -С 328-331

3 Попова Г В Обследование слоев износа «Сларри-Сил» на автомобильных дорогах в

Свердловской области//Попова Г В , Дмитриев В Н - там же - С 326-327

4 Попова Г В Отчет о НИР Исследования свойств литой эмульсионно-минеральной смеси типа «ЭМУЛЬДОР» в филиале ГУЛ СО «Монетный щебеночный завод» - «Сухоложская битумно-эмульсионная база» // Дмитриев В Н, Черкасова ЕВ , Исакова СИ и др -Сухой Лог филиал ГУП СО МЩЗ - Сухоложская БЭБ, 2007 - 12 с

5 Попова Г В Разработка методических рекомендаций по устройству слоев износа с использованием местных материалов // Отчет по НИР по дог2-ДС-191/207//Булдаков С И, Дмитриев В Н, Чижов А А, Попова Г В - Екатеринбург УГЛТУ, 2007 - 50 с

6 Попова Г В Расчет технико-экономических показателей эффективности Сухоложской битумно-эмульсионной базы и новых дорожных технологий в Свердловской области // Дмитриев В Н , Кошкаров Е В , Попова Г В - Екатеринбург СОГУ УАД, 2008 - 16 с

7 Попова Г В Методические указания по устройству шероховатых слоев износа автомобильных дорог общего пользования и улиц населенных пунктов Свердловской области // Дмитриев В Н , Моор Е В , Попова Г В и др - Екатеринбург СОГУ УАД, 2005 -35 с

Подписано в печать 22 05 08 г Формат 60x90/7 Бумага офсетная Тираж 100 экз Заказ № 17

Отпечатано в ФГОУ СПО «ЕАДК» г Екатеринбург, ул Ленина, 91