автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Прогнозирование работоспособности утеплителя (на примере пенополистирола) в дорожных одеждах с оптимальным водно-тепловым режимом

На правах рукописи

00505*1»-

Иванов Дмитрий Владимирович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ УТЕПЛИТЕЛЯ (НА ПРИМЕРЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА) В ДОРОЖНЫХ ОДЕЖДАХ С ОПТИМАЛЬНЫМ ВОДНО-ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ

Специальность 05.23.05 — «Строительные материалы и изделия» Специальность 05.23.11 — «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

1 1 О ИТ 2012

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 2012

005053153

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тамбовском государственном техническом университете

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор

Ярцев Виктор Петрович

Официальные оппоненты Доктор технических наук, профессор

Бондарев Борис Александрович, ФГБОУ ВПО Липецкий государственный технический университет, профессор кафедры «Строительные материалы» (г. Липецк)

Доктор технических наук, профессор Барабаш Дмитрий Евгеньевич, ФГБОУ ВПО Воронежский государственный архитектурно-строительный университет профессор кафедры «Строительных конструкций, оснований и фундаментов» (г. Воронеж)

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Пензенский государствен-

ный университет архитектуры и строительства»

Защита состоится « 25 » октября 2012 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.026.04 в ФГБОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат разослан « 24 » сентября 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Акчурин

Талгать Кадимович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В Российской Федерации в настоящее время объёмные и качественные характеристики транспорта, особенно его инфраструктуры, не позволяют в полной мере эффективно решать задачи растущей экономики. С каждым годом доля перевозок на автомобильных дорогах возрастает. Однако темпы развития сети автомобильных дорог не успевают за резким ростом спроса на ее услуги. Половина общего объёма перевозок по дорогам федерального значения осуществляется в условиях превышения нормативного уровня загрузки дорожной сети, поэтому многие дороги страны по технико-экономическим показателям не удовлетворяют требованиям современного движения. Это снижает производительность транспорта и безопасность движения, увеличивает стоимость перевозок, уменьшает прочность и сокращает срок службы дорог.

Помимо воздействий от проезжающих транспортных средств, в период эксплуатации дороги вследствие воздействия температуры воздуха, атмосферных осадков, поверхностных и грунтовых вод земляное полотно и дорожная одежда периодически имеют определённый водно-тепловой режим. Поэтому нерационально подобранная конструкция дорожной одежды и неправильно выбранный способ регулирования водно-теплового режима вызывают снижение прочности, разуплотнение грунта, образование пучин зимой и просадок весной, трещинообра-зование покрытий.

Одним из актуальных решений указанной проблемы является переход к нетрадиционным (специальным) методам регулирования водно-теплового режима земляного полотна, например введение теплоизолирующего слоя из экструзионно-го пенополистирола. Однако такие меры требуют от российского транспорта пересмотра не только нормативных документов на проектирование и строительство дорог, но обоснованного подхода в применении инновационных материалов. В частности, несмотря на успешный опыт применения пенополистирола в дорожных конструкциях, отсутствуют достоверные данные о поведении физико-механических характеристик материала в процессе эксплуатации, нет чёткой методики прогнозирования долговечности (работоспособности) материала в таких конструкциях в действующем эксплуатационном диапазоне температурных и силовых воздействий.

Целью диссертационной работы является разработка методики проектирования теплоизолирующего слоя (на примере пенополистирола) с максимальным сроком эксплуатации в дорожных одеждах при создании оптимального водно-теплового режима.

В работе поставлены следующие задачи:

определить температурный диапазон эксплуатации пенополистирольных плит в конструкции земляного полотна и дорожной одежды;

определить основные виды и величину силовых воздействий на плиты утеплителя в конструкции дорожной одежды и их величину;

^ исследовать закономерности разрушения и деформирования пенополистирола при статических и циклических силовых воздействиях, температурно-влажностных колебаниях, наличии жидких агрессивных сред;

исследовать изменение теплофизических характеристик материала (коэф-

фициент теплопроводности, коэффициент линейного термического расширения) при различных эксплуатационных воздействиях.

Достоверность полученных экспериментальных результатов обеспечивается проведением экспериментов с необходимым количеством повторных испытаний; статистической обработкой экспериментальных данных; сопоставлением результатов исследований с аналогичными данными других авторов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

изучено температурное поле земляного полотна и дорожной одежды, теоретически доказана целесообразность применения пенополистирольных плит для создания оптимального водно-теплового режима;

^ предложена методика для определения температуры по слоям дорожной одежды, определен температурный диапазон эксплуатации пенополистирольных плит в рассматриваемых конструкциях дорожных одежд;

проанализировано напряженно-деформированное состояние земляного полотна и дорожной одежды, определен силовой диапазон эксплуатации пенополистирольных плит;

получены значения физических и эмпирических констант пенополистирольных плит, определяющих их работоспособность при разрушении и деформировании, воздействии агрессивных сред и климатических факторов;

^ предложена методика прогнозирования работоспособности утеплителя в конструкциях дорожных одежд в условиях максимально приближенных к эксплуатации.

Практическое значение работы заключается в следующем:

уточнена расчетная формула (верхнее граничное условие первого рода) для построения температурного поля и земляного полотна, учитывающая наличие на поверхности покрытия и полосы отвода конвективного теплообмена, снегового и напочвенного покрова, действие солнечной радиации и температуры воздуха;

на основании анализа существующих расчетных формул получены обобщённые уравнения для определения основных теплофизических характеристик материалов (теплопроводности, теплоемкости, плотности) дорожной одежды в зависимости их влажности;

предложена комбинированная методика для определения температуры по слоям дорожной одежды и земляного полотна при известных теплофизических характеристиках используемых материалов;

на основании анализа методов расчета напряженно-деформированного состояния земляного полотна и дорожной одежды предложена методика определения напряжений по слоям дорожной одежды;

с позиции термофлуктуационной концепции исследованы закономерности разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС45 в широком диапазоне напряжений и температур, максимально приближенных к эксплуатационным. Определены термофлуктуационные константы, описывающих напряжённо-деформированное состояние материала при различных видах нагру-жения;

^ получены диаграммы работоспособности материала в зависимости от срока службы материала и температурно-силовых воздействий, разработана методика прогнозирования работоспособности экструзионного пенополистирола в кон-

сгрукциях дорожных одежд с оптимальным водно-тепловым режимом. Даны практические рекомендации по проектированию и эксплуатации конструкций с использованием экструзионного пенополистирола в качестве морозозащитного (теплоизолирующего) слоя.

Внедрение результатов работы. Результаты исследований реализованы в рабочем процессе муниципального казенного предприятия «Дирекция городских дорог» в г. Тамбове.

Автор защищает:

• результаты теоретических исследований температурного поля земляного полотна и дорожной одежды с использованием экструзионного пенополистирола;

• комбинированную методику определения температуры по слоям дорожной одежды;

• результаты исследования закономерностей разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола при механических воздействиях, с учётом агрессивных сред и погодно-климатических факторов;

• методику выбора физико-технических параметров экструзионного пенополистирола и прогнозирования его работоспособности в конструкциях дорожных одежд.

Апробация работы и публикации. Материалы работы докладывались и обсуждались на I и II академических чтениях «Актуальные вопросы строительной физики» посвященных памяти академика РААСН Осипова Георгия Львовича, НИИСФ, 2009г., 2010г.; Международной конференции, посвященной 80-летию строительного образования и 40-летию архитектурного образования Волгоградской области, Волгоград, 2010г.; Международной научно-технической конференции «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ», Санкт-Петербург, 2010г.; VII международной научно-практической конференции «Vedecky pokrok na prelomu tysyachalety - 2011» Прага, 2011г.; Международной конференции «Новые дороги России», Пенза, 14-17ноября 2011г.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 13 печатных трудах, из них 4 работы в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК, издано одно учебное пособие «Физико-механические и теплофизи-ческие основы применения пенополистирола при дополнительном утеплении зданий и сооружений» (Издательство ТГТУ 2010г.), которое рекомендовано Государственным профессиональным учреждением высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 270100 «Строительство».

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и содержит 210 страниц машинописного текста, включая 22 таблицы, 115 рисунков, список литературы из 156 наименований и 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определён круг современных проблем в развитии транспорта в Российской Федерации, обоснована актуальность, сформулированы цели и задачи

исследований.

В первой главе приводится обзор исследований отечественных и зарубежных авторов, посвящённых изучению водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог и способов его регулирования. Подробно рассмотрены процессы миграции влаги в теле полотна и процессы пучинообразования, методы создания оптимального водно-теплового режима. Рассмотрены физико-механические и теплофизические свойства экструзионного пенополистирола, область применения его в дорожно-строительной отрасли.

Значительный вклад в развитие теоретических представлений о водно-тепловом режиме и способах его регулирования внесли работы видных ученых страны Цытовича H.A., Пузакова Н.А, Бабкова В.Ф., Далматова Б.И., Орлова В.О., Тулаева А .Я, Сиденко В.М., Бируля А.К., Рувинского В.И. и мн. других. Согласно проведенным ими исследованиям в период эксплуатации дороги земляное полотно и дорожная одежда имеют определенный водно-тепловой режим. Поэтому количество влаги W, находящееся в земляном полотне, не остается в течение года постоянным и изменяется за определенный промежуток времени согласно уравнению водного баланса:

W = (Л + В + С) - (D + Е + F), (1)

где А — осадки, выпадающие на земляное полотно; В — просачивание воды, притекающей с прилегающей к дороге местности; С — приток воды от уровня грунтовых вод по капиллярам, а также в результате пленочного и парообразного перемещения влаги; D — сток воды с земляного полотна; Е — испарение влаги с поверхности грунта; F — просачивание воды из земляного полотна в глубинные слои грунта.

Для защиты земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения прибегают к использованию специальных конструктивных и технологических мероприятий направленных на создание оптимального водно-теплового режима. Отмечена высокая эффективность использования экструзионного пенополистирола при применении его в качестве теплоизолирующего (морозозащитного) слоя для этих целей. Приведены примеры применения пенополистирольных плит в утепляющих конструкциях, кратко рассмотрены физико-механические и теплофизические характеристики применяемых пеноматериалов.

По результатам анализа литературных источников также установлено, что в настоящее время отсутствует единая методика позволяющая прогнозировать срок службы утеплителя в таких конструкциях. Для разработки методики прогнозирования работоспособности утеплителя в конструкциях дорожных одежд в работе предлагается использовать кинетическую концепцию разрушения и деформирования твёрдых тел.

Основные положения этой концепции были сформулированы в фундаментальных работах С.Н. Журкова, получили дальнейшее развитие в исследованиях Г.М. Бартенева, В.Р. Регеля, С.Б. Ратнера, А.И. Слуцкера, В.П. Ярцева и др. Согласно кинетической концепции работоспособность материалов определяется комплексом из трёх взаимно связанных параметров — долговечности, эксплуатационной нагрузки и температуры. Основные параметры работоспособности материалов (временной, силовой и температурный) при разрушении и деформировании определяются рядом физических констант, входящих в обобщённое уравнение долговечности:

t = tmeXP[^(l-r)], (2)

где t - прочностная (t=r) или деформационная (t=0) долговечность; tm - минимальная долговечность (период колебания кинетических единиц: атомов при разрушении im=xm', сегментов и звеньев цепи - при деформировании t„,=9m); U0 (Ua(0))- максимальная энергия активации разрушения (размягчения); у (j^;) — структурно-механическая константа; Тт (Т„,(д>) —предельная температура разложения (размягчения) материала; а — напряжение; Т— температура.

Уравнение (2) адекватно описывает зависимости долговечности материалов от напряжения и температуры, имеющие линейный характер и сходящиеся в точку (полюс) в координатах Igr-a (lgr-1/T) при малых значениях долговечности («прямой» пучок). Встречаются так же случаи изменения зависимостей («обратный» пучок, параллельные прямые). Для обратной зависимости справедливо уравнение, предложенное В.П. Ярцевым:

t = t'mexp^{f-l), (3)

где t„'=(r„,' или в„'), С/о*, у и Т„' — эмпирические константы.

При трансформации зависимостей к параллельным прямым используется уравнение:

т = г.ехр^ехр(-Да). (4)

В соответствии с принципом температурно-временной силовой эквивалентности из уравнений (2)-(4) могут быть выражены силовой (cr = f(t, Т)) и температурный (Г = / (t, а)) параметры работоспособности материала. Таким образом, открывается возможность прогнозировать работоспособность утеплителя в конструкциях дорожных одежд в широких пределах.

Вторая глава диссертационной работы посвящена методическим вопросам.

В работе рассматривается участок автомобильной дороги, проходящий в невысокой насыпи из сильно пучинистого грунта (суглинок пылеватый), с 3 расчётной схемой увлажнения земляного полотна. Дорожная одежда на рассматриваемом участке представлена жёстким и нежёстким типом покрытия с морозозащитным (теплоизолирующим) слоем из экструзионного пенополистирола и без него.

В качестве объекта исследования выбран экструзионный пенополистирол «ПЕНОПЛЭКС45» (ТУ 5767-006-56925804-2007, ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб», г. С.Петербург),

Описана методика проведения испытаний, приборы и приспособления для проведения экспериментальных исследований. Дана последовательность математического моделирования температурного режима земляного полотна и дорожной одежды в программном комплексе COMSOL Multiphysics 3.3. Приведены физико-механические и теплофизические характеристики материалов земляного полотна и дорожной одежды.

Приводится методика обработки экспериментальных результатов, дан пример статистической обработки экспериментальных результатов длительных испытаний.

В третьей главе представлены результаты исследований диапазона темпера-турно-силовых воздействий на экструзионный пенополистирол в конструкциях дорожных одежд различных типов. Описаны возможные способы возникновения

агрессивных сред в земляном полотне и дорожной одежде, их предположительный состав.

По результатам исследований Сиденко В.М. для определения температуры в любой точке х по глубине конструкции дорожной одежды предложена формула:

Т{х,о) = Тв,ср + (Тг - Гв.ср) (Яп + £ Кх)/Д, (5)

где Твср — средняя температура воздуха за период Л I, "С; Я„- тепловое сопротивление, характеризующее теплообмен покрытия с воздухом (м2 -К)/Вт; — тепловое сопротивление слоев, расположенных выше глубины х, (м2 -К)/Вт; Я — суммарное тепловое сопротивление всех слоев дорожной конструкции и земляного полотна до глубины Н (м ■К)/Вт.

Для того чтобы воспользоваться этой формулой необходимо знать температуру грунтов открытого поля Тг расположенного в непосредственной близости от рассматриваемого участка. В связи с этим, для выявления закономерностей распределения температуры по глубине грунтового массива было проведено натурное наблюдение в период с 20 октября по 20 апреля 2011г. С учетом полученных данных о распределении температуры воздуха было проведено математическое моделирование температурного поля земляного полотна и дорожной одежды в программном комплексе СОМБОЬ МиШрИуяюя 3.3.

В общем случае, температура верхней ограничивающей поверхности зависит от температуры воздуха, радиационного баланса рассматриваемой поверхности, конвективного теплообмена, наличия снегового или растительного покрова и определяется выражением:

Сгп = + ^ + 0,07АМл[ЙГн, (6)

где (:гп —тепмпература поверхности К, —температура воздуха К, В — радиационный баланс, ккал/м2 мес, ЬЕ — затраты тепла на испарение, ккал/м2 мес, Ам — годовая амплитуда колебаний температуры воздуха, град, йсн — термическое сопротивление снега, м2-час-град/ккал, ак — коэффициент теплоотдачи, ккал/м2-час-град.

Формула (6) была выбрана в качестве верхнего граничного условия при моделирование процессов теплопереноса. Для уточнения данной формулы отдельно были рассмотрены все составляющие, оценено влияние наличия напочвенного слоя на амплитуду температурных колебаний.

Нижняя расчётная граница была выбрана на глубине 3,2 м от поверхности почвы. Изменение температуры описывается уравнением

Гнг = Т0 + ДГ5т(тгМ/12), (7)

где Т0 — среднегодовая температура, АТ— амплитуда колебаний

Приводятся обобщённые уравнения для определения теплофизических характеристик материалов дорожной одежды и земляного полотна в зависимости от влажности.

Учитывая сложность поставленной задачи, за начало отсчёта выбран момент максимального осушения земляного полотна (1 июня), а максимальное и минимальное значение температуры будут наблюдаться соответственно в середине июля и января.

Для определения начального распределения температуры по слоям дорожной одежды и земляного полотна Т(х,о) используем формулу (5). Тогда для определения температуры грунтов открытого поля ТГ можно воспользоваться формулой:

Tr = Aexp [-xVVot] cos (x/V^ - 2nT/f) + *cP, (8)

где x — расстояние от поверхности грунта до рассматриваемой точки (Н'), т — рассматриваемый период, tcp — среднегодовая температура поверхности почвы.

Результаты математического моделирования показывают: промерзания в конструкциях с использованием теплоизолирующих слоёв нет, температура под поверхностью пенополистирольных плит в зимний период колеблется в пределах «О» °С. В то же время в аналогичных конструкциях, но с традиционным теплоизолирующим слоем из песка температура упала до «-»5-И О °С. Изменилось направление тепловых потоков: вместо температурно-влажностных градиентов направленных перпендикулярно поверхности покрытия, наблюдается изменение направления в сторону менее теплоизолированных обочин и откосов. Таким образом, применение экструзионного пенополистирола позволяет предотвратить промерзание земляного полотна в активной зоне и, снизив температурно-влажностные градиенты, создать наиболее оптимальный водно-тепловой режим.

На основании проведённых теоретических исследований и анализа литературных источников предложена комбинированная методика определения распределения температуры по слоям дорожной одежды.

Поскольку слои дорожной одежды имеют различные свойства, которые по-разному изменяются при изменении влажности, температуры и величины нагрузки, то оценка напряжённо-деформированного состояния дорожной одежды и земляного полотна в целом представляет собой большие трудности, не разрешённые дорожной наукой в должной степени до сих пор. Поэтому был проведён анализ существующих методов расчёта напряжённо-деформированного состояния дорожной одежды и земляного полотна.

Теоретические и экспериментальные исследования установили: под действием транспортных нагрузок в слоях дорожной одежды возникают напряжения, постепенно затухающие с глубиной (рис.1). Для определения распределения напряжений под нагрузкой, равномерно распределённой на круглой площадке, по вертикальной оси известно решение Ж. Буссине для изотропного массива, где г —радиус штампа:

3/21

Е&л — Р

(i+(r/z)2)

(9)

1 . ° I

Рисунок 1 — Распределение напряжений в многослойной дорожной одежде: а) эпюра вертикальных напряжений аг\ б) эпюра горизонтальных напряжений ах\ 1- покрытие, 2- основание, 3- дополнительный слой основания, 4- подстилающий грунт, 5-напряжения в дорожной одежде, 6- напряжения в однородном грунте

и+суг)2>

Однако область применения формулы Буссине для многослойных дорожных одежд ограничена структурными особенностями интегральных формул. Учитывая это, М.Я. Якуниным в 30-х годах прошлого века для описания распределения напряжений в однородной среде была предложена эмпирическая формула вида:

а7 = —(10)

-(f)2'

где а — эмпирический коэффициент, связанный с закономерностью распределения напряжений.

Дальнейшие исследования показали: в многослойной среде, когда жёсткости соседних слоёв различаются в значительной мере, распределение напряжений не подчиняется законам однородной среды. Поэтому Г.И. Покровский предложил вместо более жёсткого верхнего слоя ввести слой большей толщины, дающий то же распределение напряжений в нижнем слое, но не отличающийся от него по своей жёсткости (рис. 2).

В настоящее время в качестве расчётной модели дорожной одежды с покрытием капитального типа принято слоистое линейно-деформируемое упругое полупространство, на поверхность которого действует вертикальная нагрузка, распределённая равномерно по площади круга. В результате решения смешанной задачи теории упругости и механики зернистых сред при т -» 0, когда на поверхности действует равномерно распределённая по площади круга диаметром О нагрузка Р, Маркуцом В.М. было получено:

а(2)/Р = 5есЛ2(г/£>), (11)

Структура полученной формулы отражает гиперболический закон распределения нормальных вертикальных напряжений по глубине в однородном изотропном массиве. Расчёты по формуле (11) наиболее адекватно описывают данные натурных испытаний типовых конструкций дорожных одежд.

Отличительной особенностью це-ментобетонных покрытий является то, что под воздействием нагрузки бетонная плита, образуя чашу прогиба, рис. 3, распределяет давление покрытия на большую площадь основания. Поскольку

Р = сг^-, то О = 1АН\]Е6/Ео6щ, а далее расчет можно производить, используя выше приведённые формулы.

Анализ видов воздействий на пено-полистирольные плиты в конструкции дорожных одежд также требует рассмотрения грунтово-геологических условий. Значительная территория страны характеризуется наличием структурно-неустойчивых грунтов, часть из которых представлена засоленными почвами, что требует учёта возможного агрессивного воздействия солей на устойчивость земляного полотна и долговечность дорожной одежды. Проникновение агрессивных сред возможно также при обработке поверхности дороги противогололедными средствами. Поэтому было смоделировано хлоридно-сульфатное (раствор №1) и сульфатно-хлоридное (раствор №2) засоление грунтов

эквивалентном модуле упругости многослой-

Лоогиб ЛО/ШЫТИЯ

Рисунок 3 - Схема к определению напряженно-деформированного состояния в жестких дорожных одеждах: 1 - бетонное покрытие; 2 -укрепленное основание; 3 - грунт земляного полотна

земляного полотна.

Таким образом, в 3 главе, по результатам теоретических исследований определены пределы температурно-силовых и иных видов воздействий, что позволяет более обоснованно подойти к прогнозированию работоспособности утеплителя в конструкциях дорожных одежд.

В четвертой главе приведены результаты исследований закономерностей разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола с точки зрения термофлуктуационной концепции исходя из определенных в предыдущей главе возможных видов воздействий.

В процессе эксплуатации в конструкциях автомобильных дорог пе-нополистирольные плиты подвергаются постоянному деформированию как со стороны проезжающих транспортных средств, так и от веса вышележащих слоев одежды. При деформировании сжатием в координатах 1д(т) — а наблюдается семейство веерообразных прямых сходящихся в точку, описываемое уравнением (2), рис. 4. По-видимому, такой вид экспериментальной зависимости связан (г) от напряжения (<г) при сжатии ПЕНОПЛЭКС45 до С характером разрушения межмоле- величины относительной деформации 5%

кулярных связей при деформировании. Наблюдается комбинация механизмов деформирования: вначале происходит деформирование тяжей на высоту одной или нескольких ячеек, что приводит к переориентации структуры. При достижении материалом 10%-ой относительной деформации происходит уменьшение и0, что косвенно подтверждается резким повышением величины у, отражающей неравномерность силового поля по сечению нагружаемого элемента, см. табл. 1. В результате происходит смятие поперечного слоя сразу на высоту не одной, а нескольких десятков ячеек, наблюдается обвальное нарастание деформаций. Этот слой расширяется за счёт смятия прилегающего слоя и становится видимым невооружённым глазом. Это определяет ко-оперативность перемещения сегментов и подтверждается значительным ростом 1!(] до деформации 20% и снижением у за счёт уплотнения структуры материала, см. табл.1.

Таблица 1

Физические константы при различных величинах деформирования

Величина относительной деформации, % Константы

Тт, с Тт, к С/о, кДж/моль у, кДж/(моль-МПа)

5% ю-"-2 356,51 399 780

10% Ю-0.85 371,74 325 1600

20% Ю"007 336,70 438 840

Для прогнозирования деформационных характеристик пенополистирольных плит были построены зависимости скорости деформирования от обратной температуры. В результате были получены семейства веерообразных прямых сходящих-

Рисунок 4 - Зависимость логарифма долговечности

ся в точку. Данные зависимости имеют вид «обратного» пучка и описываются уравнением вида Аррениуса:

У = УтеХр[«°™-у 1-^)] (12)

где У„,(тв) (начальная кажущаяся скорость внедрения индентора в поверхность материала), и0(тв) (начальная энергия активации), у(те) (структурно-механический фактор), Тт(те) (предельная температура существования материала) - физические константы материала; Я - универсальная газовая постоянная; Г—температура; Н(тв) - твёрдость материала, которая определяется по формуле: Н(тв) = МКл-О-И), в которой N - сила, приложенная к шарику (индентору); В - диаметр индентора; И - глубина внедрения индентора в поверхность материала.

Полученные значения эмпирических констант (табл. 2) позволяют прогнозировать скорость деформирования пенополистирола во времени.

Таблица 2

Значения констант при деформировании пенополистирольных плит

(IgVmím.i), [ММ/С] {Тт(те)\ К (УоОт)), кДж/мОЛЬ (уГпи,,),кДж/(моль-МПа)

10"1'" 346 -65,47 10,09

Эксплуатационную способность материала во многом определяет величина остаточной (необратимой) деформации. Учитывая, что явление ползучести особенно характерно для термопластов из-за их высокой чувствительности к температуре и нагрузке, были проведены соответствующие испытания. Полученные зависимости представляют собой петли гистерезиса. Анализ экспериментальных данных показывает, что величина упругой (обратимой) деформации для экструзион-ного пеполистирола не зависит от полной и составляет порядка 1,2 %. Перестраивая экспериментальные данные, приведённые на рис. 5, в координаты cr-е находим для деформации 2 % предельное значение напряжения 0,13 МПа.

Рисунок 5 - Деформация ползучести экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЕКС45 (Т=303 К)

Экспериментально установлено: для исследуемого материала выше 10% наступает «закритическая область» деформирования, после которой материал в конструкции уже не работает. Поэтому необходимо ограничить величину упругой деформации величиной 2%, а расчёты на прочность производить при линейной относительной деформации до 5%.

В дорожных конструкциях пенополистирольные плиты при определённых условиях могут так же подвергаться разрушению изгибом. Были проведены соот-

ветствующие экспериментальные исследования. Из рисунка 6 видно, что полученные линейные зависимости образуют семейства параллельных прямых, описываются уравнением (4).

Данные таблицы 3 показывают, что и соответствует энергии активации разрыва химических связей, При этом, и поскольку оно равно энергии деструкции полимера Е3, а ¡5 — структурно-механический фактор, аналогичный у, напряжение действует независимо от температуры.

Таблица 3

Константы ПЕНОПЛЭКС45 при изгибе

т*, с и, кДж/моль Д 1/МПа

ю-5-3 90,16 16

Оценивая сложнонапряжённое состояние, которому подвержены пенополи-стирольные плиты в конструкции дорожных одежд, необходимо учитывать также цикличность действия нагрузок.

Усталостная прочность материала определяется накоплением повреждений. В работах Паншина Б.И. было получено аналитическое выражение для расчёта циклической долговечности <:ц:

Ц = а (1 - £) ттахт/[1 - ехр(1 - 1/г)атах], (13)

где сгтах —верхний, ат1п —нижний предел напряжений в цикле, г = ътах/ —коэффицинет ассиметрии цикла, т = Аехр(—аатах)- долговечность при постоянном напряжении.

Таким образом, открывается путь к прогнозированию долговечности пенопо-листирола в реальных условиях эксплуатации. Для этого достаточно выявить константы, описывающие поведение материала при статическом растяжении с изгибом, см. табл. 4.

Таблица 4

Физические константы, входящие в уравнение (2)_

Тт. С Тт, К и0, кДж/моль у, кДж/(моль-МПа)

10-!М 625 258 1661

сти (т) от напряжения(ст) при изгибе ПЕНОПЛ-ЭКС45

Помимо силовых воздействий пенополистирольные плиты подвержены воздействию агрессивных сред и циклов замораживания оттаивания, которые могут привести к снижению долговечности на один и более порядков. Результаты исследования влияния циклов замораживания-оттаивания на долговечность пенополи-стирола представлены в таблице 5.

Из таблицы 5 видно, что после воздействия знакопеременных температур происходит изменение физических констант, что свидетельствует об изменении структуры материала, за счёт разрушающего действия расширяющейся при замерзании воды и термического расширения-сжатия материала при переходе через «О»

°С. Также наблюдается снижение долговечности: с 10 ' с для материала не подвергавшемуся воздействию циклов до 107,43с после 55 циклов.

Таблица 5

Константы после воздействия погодно-климатических факторов и агрессивных

сред.

Количество Константы

циклов, вид и, и0, кДж/моль у,кДж/(молъ- Долговеч-

агрессивной среды т* г„„ с Тт, К МПа) А 1/МПа ность Т, с

10 циклов ю-" 465,12 323 441 Ш7.54

55 циклов Ю-0'5 454,54 274 400 107.43

деформирование до 10%

3 суток 101'6 333,22 153,5 57,07 10

15 суток 103.62 239,23 -78,5 46,72 105.64

30 суток Ю0'" 363,64 321,3 57,08 1015,5

3 суток 10,м 262,47 159,7 57,07 102.42

О « % 15 суток 103,38 279,33 333,4 57,08 104.83

ЗОсуток 103,84 262,47 159 57,07 102.73

ПР5

^0.5(5.5)

ю-0-2

3*10"3 3,88*10"13 (1,95*1013) 5,9*10"23 (3,73*1012)

разрушение изгибом

108,16 105,96

ю3,34

Ш4,0,

О .01 Он .

3 суток 15 суток 30 суток

3 суток 15 суток

ЗОсуток

252 476(259,74) 400

-246 305(-208) 447 65,1

109(12,6) 172,1(26)

618,33 516,83(616,17) 727,83 18,73

21,17 24,45

*в скобках указаны константы в интервале температур 35-50 °С ** долговечность для разрушения изгибом и циклов замораживания-оттаивания рассчитана из условия о=0,35МПа, Т=300К, для процессов деформирования о=0,15МПа и температуре Т=ПЪК.

Исследование поведения экструзионного пенополистирола при одновременном действии нагрузки и агрессивной среды проводили в режиме кратковременного (с заданной скоростью) и длительного нагружения. Анализ экспериментальных данных показывает, что выбранные среды являются активными и приводят к существенному изменению некоторых констант при разрушении пенополистирола. Эти изменения вызваны химическими реакциями, протекающими в материале при замачивании и приводящими к изменению структуры материла, см. табл. 5. Учитывая, что пребывание в агрессивных средах, вызывает некоторое ожестчивание структуры пенополистирола, было оценено изменение коэффициента линейного термического расширения после воздействия соответствующих растворов, табл. 6.

Таблица 6

Значения коэффициента линейного термического расширения пенополистирола при воздействии агрессивных сред

Время замачивания, суток Раствор №1 Раствор №2

3 15 30 3 15 30

Коэффициент линейного термического расширения, Ю^С-1 0,1 0,5 0,6 0,4 0,4 0,4

Постоянство коэффициента теплопроводности при воздействии погодно-климатических факторов и агрессивных сред указывает на сохранение макроструктуры материала в процессе эксплуатации.

Следует отметить влияние наличия и положения поверхностной плёнки на величины разрушающего напряжения, см. табл. 7.

Таблица 7

Влияние положения поверхностной плёнки на прочностные характеристики

ПЕНОПЛЭКС45

Напряжение при изгибе, МПа

плёнка вверх плёнка вниз без плёнки полное сечение

0,866 0,65 0,72 0,50

Предлагается ввести в расчёты понижающий коэффициент Кп, учитывающий влияние плёнки. Он будет определяться выражением

Кп = °п.с/ _ _0;5МПа_ _ о П /ип/в о,?"**"-

(14)

),866МПа

При деформировании его можно не учитывать.

В пятой главе обобщаются результаты диссертационной работе, даются практические рекомендации по применению пенополистирольных плит в конструкции дорожных одежд и земляного полотна. Приводятся диаграммы работоспособности пенополистирола в зависимости от температурно-силового диапазона эксплуатации. Предложена методика прогнозирования работоспособности утеплителя (на примере пенополистирола) в конструкции дорожных одежд. Приведены примеры прогнозирования работоспособности утеплителя в различных эксплуатационных условиях, табл. 8.

Таблица 8

Долговечность пенополистирольных плит в конструкция дорожных одежд

Категория автомобильной дороги и тип покрытия

Температурный диапазон эксплуатации,

Силовой диапазон эксплуатации (с учетом коэффициента динамичности), МПа

Долговечность(с поправками на влияние погодно-климатических факторов и действие агрессивных сред), с

10й"/ю8-85

Ю'-И/Ю9'06

III, нежесткий III, жесткий

0-25,85 0-27,78

0,083 0,029

* в числителе долговечность при деформировании, в знаменателе при разрушении ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Рассмотрен водно-тепловой режим земляного полотна и дорожной одежды, подробно описаны современные представления о механизмах тепло-влагопереноса, и процессов пучинообразования, приводящих к разрушению дорожной одежды. Рассмотрены методы и способы создания оптимального водно-теплового режима земляного полотна и дорожной одежды. На основании анализа литературных источников установлено: что устройство морозозащитных (теплоизолирующих) слоёв наиболее эффективный метод создания оптимального водно-теплового режима.

2. Изучено изменение температурного поля земляного полотна и дорожной

одежды в годовом цикле. На основании результатов математического моделирования температурного поля земляного полотна и дорожной одежды определён температурный диапазон эксплуатации пенополистирольных плит. По результатам математического моделирования теоретически доказана целесообразность применения экструзионного пенополистирола для создания оптимального водно-теплового режима.

3. Представлены и обобщены экспериментальные закономерности изменения основных расчётных теплофизических характеристик (теплопроводности и теплоемкости) материалов полотна и дорожной одежды, полученные разными авторами. Предложена методика для определения распределения температуры по слоям дорожной одежды.

4. Рассмотрено напряжённо-деформированное состояние земляного полотна и дорожной одежды, на основе которого определён силовой диапазон эксплуатации пенополистирольных плит. Выбран предположительный химический состав возможных агрессивных сред возникающих в процессе эксплуатации автомобильных дорог.

5. С позиции термофлуктуационной концепции исследованы закономерности статического разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС45 в диапазоне напряжений и температур, максимально приближенных к эксплуатационным. Определены термофлуюуационные константы при деформировании и разрушении. Получены формулы позволяющие прогнозировать циклическую долговечность пенополистирольных плит в конструкциях дорожных одежд на основании комбинированных статических испытаний (растяжение с изгибом).

6. По результатам экспериментальных исследований определён предел деформирования, при котором возникает остаточная деформация (~2%). Экспериментальными исследованиями установлено: для исследуемого материала свыше 10% наступает «закритическая область» деформирования, после которой материал в конструкции уже не работает. Поэтому необходимо ограничить величину упругой деформации величиной 2 %, а расчёты на прочность производить при линейной относительной деформации до 5 %.

7. Рассмотрено влияние погодно-климатических факторов и агрессивных сред на долговечность материала. Определены термофлуктуационные закономерности разрушения и деформирования пенополистирола при данных видах воздействия. Исследовано изменение теплофизических характеристик материала (коэффициент теплопроводности, термическое сопротивление и коэффициент линейного термического расширения) при воздействии агрессивных сред и погодно-климатических факторов.

8. На основании экспериментальных исследований получены диаграммы работоспособности материала в зависимости от срока службы и температурно-силовых воздействий. Предложена методика прогнозирования работоспособности экструзионного пенополистирола в дорожных одеждах. Приведены примеры прогнозирования работоспособности пенополистирольных плит заданных физико-механических параметрах. На основании проведенных расчётов и полученных результатов, предложена методика оптимизации толщины и местоположения пенополистирольных плит в различных конструкциях одежд.

Публикации в рецензируемых научных журналах:

1. Иванов Д.В. Исследование долговечности и теплофизических характеристик экструзионного пенополистирола в строительстве / Д.В. Иванов, К.А. Андрианов, В.П. Ярцев // Academia. Архитектура и строительство. - М. НИИСФ РААСН, 2009 №5 С. 559-560.

2. Иванов Д.В. Прогнозирование долговечности экструзионного пенополистирола в дорожных конструкциях / В.П. Ярцев, Д.В. Иванов, К.А. Андрианов // Научный вестник ВГАСУ: Строительство и архитектура. - Воронеж, 2010. №3(19).

- С.99-104.

3. Иванов Д.В. Определение долговечности экструзионного пенополистирола в конструкциях дорожных одежд / Д.В.Иванов, К.А. Андрианов, В.П. Ярцев // Academia. Архитектура и строительство. - 2010. - № 3. - М. НИИСФ РААСН

- С.639-643.

4. Иванов Д.В. Повышение физико-механических характеристик и долговечности пенополистирола / Д.В. Иванов, В.П. Ярцев // Вестник ТГТУ. 2011. Том 17. № 2. Transactions TSTU. С. 529-533.

Публикации в прочих изданиях:

5. Иванов Д.В. Опыт применения экструзионного пенополистирола в дорожных конструкциях / Д.В. Иванов, К.А. Андрианов // Труды ТГТУ: сборник научных статей молодых ученых и студентов. Тамбов: изд-во Тамб. гос. техн. унта, 2009. Вып. 22. С. 200-203.

6. Иванов Д.В. Оценка долговечности экструзионного пенополистирола в дорожных конструкциях в условиях агрессивных сред / Д.В.Иванов, К.А. Андрианов, В.П. Ярцев, А.В. Зобнин // Наука и образование: архитектура, градостроительство и строительство: материалы Международной конференции, посвященной 80-летию строительного образования и 40-летию архитектурного образования Волгоградской области, 6-10 сентября 2010 г., Волгоград/Волгогр. гос. архит.-строит. унт. - Волгоград: ВолгГАСУ,2010.С.472-478.

7. Иванов Д.В. Оценка теплофизических свойств экструзионного пенополистирола, применяемого в дорожном строительстве: тезисы доклада / Д.В.Иванов, К.А. Андрианов, В.П. Ярцев // Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ». 30 ноября- 2декабря 2010г.: Материалы конференции. - СПб.: СПбГУ-НиПТ, 2010.-130 с. С.79.

8. Иванов Д.В. Оценка теплофизических свойств экструзионного пенополистирола, применяемого в дорожном строительстве / Д.В.Иванов, К.А. Андрианов, В.П. Ярцев II Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ». - СПб: СПбГУНиПТ, 2010. - С.461-465.

9. Иванов Д.В. Прогнозирование предельной деформации экструзионного пенополистирола в конструкции дорожной одежды / Д.В.Иванов, К.А. Андрианов,

B.П. Ярцев // Materiâly VII mezinârodni vëdecko-praktickâ konference «Vëdecky pokrok na prelomu tysyachalety - 2011». - Dil 21. Matematika. Fyzika. Vystavba a ar-chitektura. Tëlovychova a sport: Praha. Publishing House "Education and Science" 2011.

C.60-64.

10. Иванов Д.В. Применение экструзионного пенополистирола в качестве теплоизолирующего слоя в конструкции автомобильных дорог / Д.В. Иванов // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития: сборник научных статей молодых ученых, аспирантов и студентов / Тамб. гос. техн. ун-т. —Тамбов, 2011. Вып. П. С. 234-238.

11. Иванов Д.В. Методы регулирования водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог / Д.В. Иванов, Ю.А. Зарапин // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития: сборник научных статей молодых ученых, аспирантов и студентов / Тамб. гос. техн. ун-т. -Тамбов, 2011. Вып. П. С. 255259.

12. Иванов Д.В. Влияние теплоизолирующего слоя из экструзионного пенополистирола на водно-тепловой режим земляного полотна / Д.В. Иванов, В.П. Ярцев // Новые дороги России: сборник трудов Международной конференции. Пенза, 14-17 ноября 2011г. - Саратов: ООО «Издательский центр «Наука», 2011. С. 177183.

Рекомендации, учебные пособия:

13. Иванов Д.В. Физико-механические и технологические основы применения пенополистирола при дополнительном утеплении зданий и сооружений: учебное пособие / В.П. Ярцев К.А., Андрианов К.А., Д.В. Иванов // Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010.-120с.

Иванов Дмитрий Владимирович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ УТЕПЛИТЕЛЯ (НА ПРИМЕРЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА) В ДОРОЖНЫХ ОДЕЖДАХ С ОПТИМАЛЬНЫМ ВОДНО-ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ

Специальность 05.23.05 — «Строительные материалы и изделия» Специальность 05.23.11 - «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать « 14 » сентября 2012. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать электрографическая. Уч.-изд. л. 1,0. Заказ № 140912-01. Тираж 110 экз.

Издательство Першина Р.В.

Отпечатано в издательстве Першина Р.В. 392000, Тамбов, ул.Советская, 21, а/я 7.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИСЛЕДОВАНИЯ

1.1 Водно-тепловой режим земляного полотна и его влияние на транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог.

1.2 Методы создания оптимального водно-теплового режима земляного полона

1.3 Применение экструзионного пенополистирола в дорожном строительстве. Физико-механические и теплофизические свойства экструзионного пенополистирола

1.4 Долговечность экструзионного пенополистирола. Термофлуктуационная концепция прочности как методология исследования

1.5 Выводы по главе

1.6 Цели и задачи исследований

Глава 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

2.1 Объекты исследований

2.2 Методы и способы исследований

2.3 Установки и приспособления для проведения кратковременных и длительных испытаний

2.4 Методика проведения испытаний

2.5 Обработка экспериментальных результатов

2.6 Выводы по главе

Глава 3. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ВИДОВ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ ПЛИТЫ В КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

3.1 Температурное поле земляного полотна и дорожной одежды

3.2 Напряженно-деформированное состояние земляного полотна и дорожной одежды

3.3 Воздействие агрессивных сред. Условия образования и предположительный химический состав

3.4 Выводы по главе

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА В УСЛОВИЯХ БЛИЗКИХ К ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЕГО ДОЛГОВЕЧНОСТИ

4.1 Термофлуктуационные закономерности деформирования экструзионного пенополистирола

4.2 Оценка скорости деформирования пенополистирольных плит

4.3 Оценка модуля упругости и остаточной деформации при сжатии пенополистирольных плит

4.4 Термофлуктуационные закономерности разрушения экструзионного пенополистирола

4.5 Усталостная (циклическая) долговечность экструзионного пенополистирола

4.6 Влияние климатических факторов на прочностные и деформационные характеристики экструзионного пенополистирола

4.7 Закономерности разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола при воздействии агрессивных сред

4.8 Оценка коэффициента линейного термического расширения.

4.9 Исследование поведения коэффициента теплопроводности экструзионного пенополистирола при воздействии агрессивных сред и климатических факторов

4.10 Влияние неоднородности материала на механические характеристики

4.11 Выводы по главе

Глава 5. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ПЕНОПОЛИТСИРОЛА В КОНСТРУКЦИЯХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД 161 5.1 Физические основы и методика прогнозирования работоспособности утеплителя в конструкциях дорожных одежд с оптимальным воднотепловым режимом '

5.2 Проектирование теплоизолирующего слоя с максимальным сроком эксплуатации в конструкции дорожных одежд при создании оптимального водно-теплового режима

5.3 Рекомендации по применению пенополистирольных плит в конструкциях дорожных одежд

5.4 Выводы по главе 5 177 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 178 Список использованной литературы 180 Приложение А. КОНСТРУИРОВАНИЕ, ПОДБОР И РАСЧЕТ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД В ПРОГРАМНОЙ СРЕДЕ IndorCAD IndorPavement 8.0 196 Приложение Б. Акт о внедрении

Широко известен тот факт, что значительная роль в развитии народного хозяйства страны и приоритетных национальных проектов принадлежит транспорту. Однако, сегодня объёмные и качественные характеристики транспорта, особенно его инфраструктуры, не позволяют в полной мере и эффективно решать задачи растущей экономики.

С каждым годом темпы перевозок на автомобильных дорогах возрастают. Однако нынешние темпы развития сети автомобильных дорог не успевают за резким ростом спроса на ее услуги. В результате дороги страны по технико-экономическим показателям не удовлетворяют требованиям современного движения. Это снижает производительность транспорта и безопасность движения, увеличивает стоимость перевозок, уменьшает прочность и сокращает срок службы дорог.

Помимо воздействий от проезжающих транспортных средств, в период эксплуатации дороги вследствие воздействия температуры воздуха, атмосферных осадков, поверхностных и фунтовых вод земляное полотно и дорожная одежда периодически увлажняются и просыхают, охлаждаются и нагреваются, промерзают и оттаивают, т.е. имеют определенный водно-тепловой режим. Поэтому нерационально подобранная конструкция дорожной одежды и неправильно спроектированный водно-тепловой режим вызывают снижение прочности, разуплотнение грунта, образование пучин зимой и просадок весной, тре-щинообразование покрытий.

На современном этапе развития дорожно-строительной науки наиболее рациональным решением указанной проблемы является переход к нетрадиционным (специальным) методам регулирования водно-теплового режима земляного полотна, например введением морозозащитного (теплоизолирующего) слоя из экструзионного пенополистирола. Однако такие меры требуют от российского транспорта пересмотра не только нррмативных документов на проектирование и строительство дорог, но обоснованного подхода в применении инновационных материалов. В частности, несмотря на успешный опыт применения пенополистирола в дорожных конструкциях, отсутствуют достоверные данные о поведении физико-механических характеристик материала в процессе эксплуатации, нет чёткой методики прогнозирования долговечности (работоспособности) материала в таких конструкциях в действующем эксплуатационном диапазоне температурных и силовых воздействий.

Актуальность работы обусловлена подходом к проблеме прогнозирования основных параметров работоспособности (долговечности, прочности и термостойкости) утеплителя в конструкциях дорожных одежд с оптимальным водно-тепловым режимом с позиций кинетической концепции прочности твердых тел в условиях максимально приближенных к эксплуатационным.

Целью диссертационной работы является разработка методики проектирования теплоизолирующего слоя (на примере пенополистирола) с максимальным сроком эксплуатации в дорожных одеждах при создании оптимального водно-теплового режима.

Для реализации намеченной цели в работе поставлены следующие задачи: определить температурный диапазон эксплуатации пенополисти-рольных плит в конструкции земляного полотна и дорожной одежды; определить основные виды и величину силовых воздействий на плиты утеплителя в конструкции дорожной одежды и их величину; исследовать закономерности разрушения и деформирования пенополистирола при статических и циклических силовых воздействиях, темпера-турно-влажностных колебаниях, наличии жидких агрессивных сред; исследовать изменение теплофизических характеристик материала (коэффициент теплопроводности, коэффициент линейного термического расширения) при различных эксплуатационных воздействиях.

Достоверность полученных экспериментальных результатов обеспечивается проведением экспериментов с необходимым количеством повторных испытаний; статистической обработкой экспериментальных данных; сопоставлением результатов исследований с аналогичными данными других авторов.

Научная новизна работы состоит в следующем: изучено температурное поле земляного полотна и дорожной одежды, теоретически доказана целесообразность применения пенополистирольных плит для создания оптимального водно-теплового режима; предложена методика для определения температуры по слоям дорожной одежды, определен температурный диапазон эксплуатации пенополистирольных плит в рассматриваемых конструкциях дорожных одежд; проанализировано напряженно-деформированное состояние земляного полотна и дорожной одежды, определен силовой диапазон эксплуатации пенополистирольных плит; получены значения физических и эмпирических констант пенополистирольных плит, определяющих их работоспособность при разрушении и деформировании, воздействии агрессивных сред и климатических факторов; предложена методика прогнозирования работоспособности утеплителя в конструкциях дорожных одежд в условиях максимально приближенных к эксплуатации.

Практическое значение работы заключается в следующем: ^ уточнена расчетная формула (верхнее граничное условие первого рода) для построения температурного поля и земляного полотна, учитывающая наличие на поверхности покрытия и полосы отвода конвективного теплообмена, снегового и напочвенного покрова, действие солнечной радиации и температуры воздуха; на основании анализа существующих расчетных формул получены обобщённые уравнения для определения основных теплофизических характеристик материалов (теплопроводности, теплоемкости, плотности) дорожной одежды в зависимости их влажности; предложена комбинированная методика для определения температуры по слоям дорожной одежды и земляного полотна при известных теплофизических характеристиках используемых материалов; на основании анализа методов расчета напряженно-деформированного состояния земляного полотна и дорожной одежды предложена методика определения напряжения по слоям дорожной одежды; с позиции термофлуктуационной концепции исследованы закономерности разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС45 в широком диапазоне напряжений и температур, максимально приближенных к эксплуатационным. Определены термофлуктуационные константы, описывающих напряжённо-деформированное состояние материала при различных видах нагружения; получены диаграммы работоспособности материала в зависимости от срока службы материала и температурно-силовых воздействий, разработана методика прогнозирования работоспособности экструзионного пенополистирола в конструкциях дорожных одежд с оптимальным водно-тепловым режимом. Даны практические рекомендации по проектированию и эксплуатации конструкций с использованием экструзионного пенополистирола в качестве мо-розозащитного (теплоизолирующего) слоя.

Автор защищает:

• результаты теоретических исследований температурного поля земляного полотна и дорожной одежды с использованием экструзионного пенополистирола;

• комбинированную методику определения температуры по слоям дорожной одежды;

• результаты исследования закономерностей разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола при механических воздействиях, с учётом агрессивных сред и погодно-климатических факторов;

• методику выбора физико-технических параметров экструзионного пенополистирола и прогнозирования его работоспособности в конструкциях дорожных одежд.

Апробация работы и публикации. Материалы работы докладывались и обсуждались на I и II академических чтениях «Актуальные вопросы строительной физики» посвященных памяти академика РААСН Осипова Георгия Львовича, НИИСФ, 2009г., 2010г.; Международной конференции, посвященной 80-летию строительного образования и 40-летию архитектурного образования Волгоградской области, Волгоград, 2010г.; Международной научно-технической конференции «Современные методы и средства исследований теп-лофизических свойств веществ», Санкт-Петербург, 2010г.; VII международной научно-практической конференции «Védecky pokrok na prelomu tysyachalety -2011» Прага, 2011г.; Международной конференции «Новые дороги России», Пенза, 14-17ноября 2011г.

Основные положения диссертации отражены в 13 печатных трудах, из них 4 работы в ведущих рецензируемых научных изданиях, в том числе подготовлено к изданию и выпущено одно учебное пособие «Физико-механические и теплофизические основы применения пенополистирола при дополнительном утеплении зданий и сооружений» (Издательство ТГТУ 2010 г.), которое рекомендовано Государственным профессиональным учреждением высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 270100 «Строительство».

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и содержит 210 страниц машинописного текста, включая 21 таблицу, 115 рисунков, список литературы из 156 наименований и 2 приложения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬАТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Рассмотрен водно-тепловой режим земляного полотна и дорожной одежды, подробно описаны современные представления о механизмах тепло-влагопереноса, и процессов пучинообразования, приводящих к разрушению дорожной одежды. Рассмотрены методы и способы создания оптимального водно-теплового режима земляного полотна и дорожной одежды. На основании анализа литературных источников установлено: что устройство морозозащит-ных (теплоизолирующих) слоев наиболее эффективный метод создания оптимального водно-теплового режима.

2. Изучено изменение температурного поля земляного полотна и дорожной одежды в годовом цикле. На основании результатов математического моделирования температурного поля земляного полотна и дорожной одежды определён температурный диапазон эксплуатации пенополистирольных плит. По результатам математического моделирования теоретически доказана целесообразность применения экструзионного пенополистирола для создания оптимального водно-теплового режима.

3. Представлены и обобщены экспериментальные закономерности изменения основных расчётных теплофизических характеристик (теплопроводности и теплоемкости) материалов полотна и дорожной одежды, полученные разными авторами. Предложена методика для определения распределения температуры по слоям дорожной одежды.

4. Рассмотрено напряжённо-деформированное состояние земляного полотна и дорожной одежды, на основе которого определён силовой диапазон эксплуатации пенополистирольных плит. Выбран предположительный химический состав возможных агрессивных сред возникающих в процессе эксплуатации автомобильных дорог.

5. С позиции термофлуктуационной концепции исследованы закономерности статического разрушения и деформирования экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС45 в диапазоне напряжений и температур, максимально приближенных к эксплуатационным. Определены термофлуктуационные константы при деформировании и разрушении. Получены формулы позволяющие прогнозировать циклическую долговечность пенополистирольных плит в конструкциях дорожных одежд на основании комбинированных статических испытаний (растяжение с изгибом).

6. По результатам экспериментальных исследований определён предел деформирования, при котором возникает остаточная деформация (~2%). Экспериментальными исследованиями установлено: для исследуемого материала свыше 10% наступает «закритическая область» деформирования, после которой материал в конструкции уже не работает. Поэтому необходимо ограничить величину упругой деформации величиной 2 %, а расчёты на прочность производить при линейной относительной деформации до 5 %.

7. Рассмотрено влияние погодно-климатических факторов и агрессивных сред на долговечность материала. Определены термофлуктуационные закономерности разрушения и деформирования пенополистирола при данных видах воздействия. Исследовано изменение теплофизических характеристик материала (коэффициент теплопроводности, термическое сопротивление и коэффициент линейного термического расширения) при воздействии агрессивных сред и погодно-климатических факторов.

8. На основании экспериментальных исследований получены диаграммы работоспособности материала в зависимости от срока службы и темпе-ратурно-силовых воздействий. Предложена методика прогнозирования работоспособности экструзионного пенополистирола в дорожных одеждах. Приведены примеры прогнозирования работоспособности пенополистирольных плит заданных физико-механических параметрах. На основании проведенных расчётов и полученных результатов, предложена методика оптимизации толщины и местоположения пенополистирольных плит в различных конструкциях одежд.

1. А.П. Васильев Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочная энциклопедия дорожника. Т. ІІ/А.П. Васильев, Э.В. Дингес М.: ФГУП «Информавтодор», 2004. - 654с.

2. Бабков В.Ф. Автомобильные дороги: Учебник для вузов. 3-е изд. перераб. и доп./В.Ф. Бабков. - М.: Транспорт, 1983. - 200с.

3. Ершов Э.Д. Общая геокриология: Учебник/Э.Д. Ершов М: Изд-во МГУ 2008. - 682с.

4. Бируля А.К. Проектирование автомобильных дорог. Часть I, издание четвертое, переработанное и дополненное/А.К. Бируля. Научно-техническое издательство министерства автомобильного транспорта и шоссейных дорог РСФСР, М., 1961. - 500с.

5. Носов В.П. Прогнозирование повреждений жестких слоев дорожных одежд на основе математического моделирования: Дис. на . док. техн. наук. М., 1997. - 412с.

6. Рувинский В.И. Прогнозирование водно-теплового режима земляного полотна автомобильных дорог для обоснования специальных методов его регулирования в районах с сезонным промерзанием: Дис. на . док. техн. наук. М., 1987 -472с.

7. Тулаев А.Я. конструкция и расчет дренажных устройств / А.Я. Ту-лаев. М: Транспорт 1980. - 191с.

8. Рувинский В.И. Пособие по устройству теплоизолирующих слоев из пенопласта Styrofoam на автомобильных дорогах России/В.И. Рувинский. -М.: Транспорт, 2000. 71с.

9. ОДН 218-046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. -Взамен ВСН 46-83; введ. 20.12.2000. М.: Гос. служба дор. хозяйства министерства транспорта Р.Ф. 2000. - 21с.

10. Орлов В.О. Пучение и промерзание грунтов и его влияние на фундаменты сооружений / В.О. Орлов, Ю.Д. Дубнов, Н.Д. Меренков. Д.: Стройи-здат, 1977. - 184с.

11. Карлов В.Д. Основания и фундаменты на сезоннопромерзающих пучинистых грунтах / В.Д. Карлов. С.Пб.: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.-2010.-125с.

12. Цытович H.A. Механика грунтов/Н.А. Цытович. М.: Высшая школа,1968. - 272с.

13. Васильев А.П. Проектирование дорог с учетом влияния климата на условия движения/А.П. Васильев. М.: Транспорт, 1966. - 407с.

14. Гольдштейн М.Н. Деформации земляного полотна и оснований при промерзании и оттаивании / М.Н. Гольдштейн. М.: Трансжелдориздат, 1948.-209с.

15. Ершов Э.Д. Влагоперенос и криогенные текстуры в дисперсных породах / Э.Д. Ершов. М: МГУ, 1979.-214с.

16. Золотарь И.А. Теоретические основы применения тонкодисперсных грунтов для возведения земляного полотна автомобильных дорог в северных районах области многолетнемерзлых грунтов /И.А. Золотарь. JI: Изд. ВАТТ, 1961.-422с.

17. Киселев М.Ф. Предупреждение деформации грунтов от морозного пучения/М. Ф. Киселев. JT: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.-130с.

18. Пузаков H.A. Теоретические основы расчета влагонакопления при промерзании грунта/Н.А. Пузаков. М.: Транспорт, 1965,-168с.

19. СНиП 2.05.02-85*. Автомобильные дороги / Госстрой России. М.:1. ФГУП ЦПП, 2005.

20. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения/В.Ф. Баб-ков. М.: Транспорт, 1988.-288с.

21. Васильев А.П. Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочник инженера дорожника/А.П. Васильев, В.И. Баловнев, М.Б. Корсунский и др.; под ред. А.П. Васильева. -М: Транспорт, 1989.-287с.

22. Проектирование автомобильных дорог. Справочник инженера дорожника под ред. Г.А. Федотова. М: Транспорт, 1989.-473с.

23. Методические рекомендации по проектированию и устройству теплоизоляционных слоев дорожной одежды из пенополистирольных плит ПЕ-НОПЛЭКС. Введ. 2001-01-01. -М.: СОЮЗДОРНИИ, 2000. 49с.

24. Рувинский В.И. Обеспечение прочности и устойчивости земляного полотна на участках уширения автомобильных дорог/В.И. Рувинский. М.: СОЮЗДОРНИИ, 2006.-250с.

25. Вейцман М.И. Краткий справочник строителя автомобльных дорог.- 3-е изд., перераб.и доп/М.И. Вейцман, В.П. Егозов. М.: Транспорт, 1979.-248с.

26. Методические рекомендации по расчету водно-теплового режима для разработки оптимальной конструкции земляного полотна. Введ. 1981-01-21.- М.: СОЮЗДОРНИИ, 1983.-56с.

27. СТО 218.3.001.-2006 Проектирование и устройство теплоизолирующих слоев из экструдированного пенополистирола «STYROFOAM» на автомобильных дорогах России. Введ. 26.05.2006. М.: The Dow Chemical Company, 2006.-125c.

28. Пособие по проектированию методов регулирования водно-теплового режима верхней части земляного полотна (к СНИП 2.05.85). Введ. 31.08.1987.-М.: СОЮЗДОРНИИ, 1987.-77с.

29. Справочник техника-дорожника/Денисов Е.М., Коганзон М.С., Коновалов C.B., Некрасов В.К., Полосин-Никтин С.М., Путилин Е.И., Сильянов В.В., Тулаев А.Я., Яковлев Ю.М. под ред. В.К. Некрасова. М.: Транспорт, 1978.-424с.

30. Информационно-строительный портал Санкт-Петербурга электронный ресурс.//Дорожные работы URL: http://library.stroit.ru/v-sections/s-8/s-49/р-Шт1(дата обращения 23.05.2010).

31. Абуханов А.З. Механика грунтов: Учебное пособие/А.3. Абуханов -Ростов н/Д: Феникс, 2006.-352с.

32. Информационный портал ПЕНОПЛЭКС электронный ресурс.//0 материале/материал. URL: http://www.penoplex.ru/subsection/about material.html (дата обращения22.06.2012).

33. Информационный портал ЭКСТРУЗИОННЫЙ ПЕНОПОЛИСТИ-РОЛ ТЕХНОНИКОЛЬ электронный ресурс.//Экструзионный пенополистирол ТЕХНОНИКОЛЬ. URL: http://www.technoplex.ru/polystyrene/ (дата обращения 02.03.2011).

34. Интернет-портал Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола электронный ресурс.//пенополистирол. URL:http://www.epsrussia.ru/node/12 (дата обращения 15.04.2010).

35. Информационный портал «Торговый дом «Бутово»» электронный ресурс.//Строительные материалы URL: http://tdbutovo.ru/penopol/3197-utepliteli-minvata-penopolistirol.html (дата обращения 18.12.2011).

36. Рувинский В.И. Оптимальные конструкции земляного полотна 2-е изд., перераб. и доп./В.И. Рувинский. - М.: Транспорт, 1992.-240с.

37. Рувинский В.И. Эффективность применения пенопласта в дорожном строительстве России/В.И. Рувинский. М.: Транспорт, 1996.-72с.

38. СНиП 32-03-96. Аэродромы. Госстрой России. М.: ФГУП ЦПП,1996.

39. Ярцев В.П. Физико-механические и технологические основы применения пенополистирола при дополнительном утеплении зданий и сооружений/Ярцев В.П., Андрианов К.А., Иванов Д.В., учебное пособие. изд. ГОУ ВПО ТГТУ 2010,-120с.

40. Иванов Д.В. Опыт применения экструзионного пенополистирола в дорожных конструкциях/Иванов Д.В., Андрианов К.А.//Труды ТГТУ: сборник научных статей молодых ученых и студентов. Тамбов: изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009.-Вып. 22.-С.200-203.

41. Павлов В.А. Пенополистирол/В.А. Павлов. М.: Химия, 1973.-240с.

42. Романенков И.Г. Физико-механические свойства пенистых пластмасс. М.: Госстандарт, 1970.-170с.

43. Дементьев А. Г. Структура и свойства пенопластов/А. Г. Дементьев, О. Г. Тараканов М.: Химия, 1983.-176с.

44. Дементьев А.Г., Тараканов О.Г. Ячеистая структура и физико-механические свойства пенопластов/А. Г. Дементьев, О. Г. Тараканов //Пластические массы. 1982.- №3.-С. 17-20.

45. Chan R., Nakamura М. Mechanical properties Plastic foams. The dependence of Yield Stress and Modulus on the structural variables of Closed Cell and Open Cell foams // J. Cell. Plast. 1969.-№5.-P.l 12-118.

46. Hingst U. Der Warmetransport in Polystyrol und Polyurethanschaumen bei tilfen Temperaturen // Forchung in Ingenierwesen. - 1974.-V.43.-№ 6.-S.185-190.

47. Styrodur экструдированный пенополистирол фирмы BASF AG// Строительные материалы. - 1998.-№3.-C.18-19.

48. Колодкин А.А. Экструдированный пенополистирол отечественного производства/ А.А. Колодкин, В.П. Осипович, Г.А. Кудрявцева// Строительные материалы. 1996.-№6.-С.11-12.

49. Куприянов А.В. Российский экструзионный пенополистирол «ПЕ-НОПЛЕКС»/А.В. Куприянов//Строительные материалы. 2000.-№9.-С.22-23.

50. Фридман О.А Получение материалов из пенополистирола методом экструзии/О.А. Фридман, В.Г. Малейкович, B.C. Конюченко, Е.И Любичев// Пластические массы. 1972.-№11.-С.35-37.

51. Дементьев А.Г. Влияние ячеистой структуры на теплопроводность жёстких закрытопористых пенополимеров при длительном старении/ А.Г. Дементьев, М.А. Дементьев, П.А. Зингер, И.Р. Метлякова//Механика композитных материалов. 1999.-№2.-С.187-198.

52. Структура и механические свойства полимеров/В.Е. Гуль М.: Высш. шк., 1979.-353с.

53. Ярцев В.П. Исследование долговечности и теплофизических характеристик экструзионного пенополистирола в строительстве/Ярцев В.П., Андрианов К.А., Иванов Д.В.//Асагіетіа. Архитектура и строительство. М.: НИИСФ РААСН, 2009.-№5.-С.559-560.

54. Берлин А.А. Упрочнённые газонаполненные пластмассы/А.А. Берлин, Ф.А. Шутов М.: Химия, 1980.-224 с.

55. Брандман Г.С. Оценка длительных механических характеристик жёстких ячеистых пластических масс (обзор)/Г.С. Брандман, И.В. Шамов, А.Г. Дементьев, B.C. Савин и др.//Пласт. массы 1985.-№3.-С.13-15.

56. ГОСТ 17177-94 Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний. Введен в действие 4.01.1996

57. Андрианов К.А. Прогнозирование долговечности (работоспособности) пенополистирола в ограждающих конструкциях зданий: Дис. . канд. техн. наук. Тамбов, 2002.-212с.

58. Айнбиндер С.Б. Свойства полимеров в различных напряжённых со-стояниях/С.Б. Айнбиндер, Э.Л. Тюнина, К.И. Цируле -М.: Химия, 1981.-232с.

59. Teplo-Gidro электронный ресурс.//Пенополистирол URL: http://teplogidro.ru/penopolistirol (дата обращения 15.04.2010)

60. Nisco-Group электронный ресурс.//Публикации URL: http://www.nisco.ru/articlesthematic38.htm (дата обращения 07.07.2011)

61. Андрианов К.А. Опыт применения экструзионного пенополистирола в дорожных покрытиях/Андрианов К.А., Иванов Д.В.//Труды ТГТУ: Сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та,2009.-Вып.22.-С.200-203.

62. Иванов Д.В. Определение долговечности экструзионного пенополистирола в конструкциях дорожных одежд/Иванов Д.В., Андрианов К.А., Ярцев B.n.//Academia. Архитектура и строительство. М.: НИИСФ РААСН.2010. -№3.-С.639-643.

63. Писаренко Г.С. Деформирование и прочность материалов при сложном напряжённом состоянии/Г.С. Писаренко, A.A. Лебедев. Киев: Наукова думка, 1976.-415с.

64. Кац М.С. Кинетическая природа микротвёрдости полимеров/М.С. Кац, В.Р. Регель, Т.П. Санфирова, А.И. Слуцкер//Механика полимеров. 1973.-№ 1 .-С.22-28.

65. Полонская М.И. Исследование долговечности, прочности и дефор-мативности пенопластовых заполнителей ограждающих конструкций: Дис. канд. техн. наук. -М., 1978.-337с.

66. Ратнер С.Б. Физико-химические основы сопротивления пластмасс механическому воздействию/Ратнер С.Б., Ярцев В.П.//Производство и переработка пластических масс и синтетических смол. М.: НИИТЭХИМ 1985.-41с.

67. Ратнер С.Б. Пути перехода от испытаний образца к прогнозу работоспособности деталей из пластмасс/Ратнер С.Б., Ярцев В.П.//Пластические массы и синтетические смолы. М.: НИИТЭХИМ 1982.-40с.

68. Ратнер С.Б. Физическая механика пластмасс. Как прогнозируют работоспособности/С.Б. Ратнер, В.П. Ярцев М.: Химия, 1992.-320с.

69. Ярцев В.П. Физико-технические основы работоспособности органических материалов в деталях и конструкциях: Дис. д-ра техн. наук. Воронеж, 1998.-350с.

70. Ярцев В.П. Прогнозирование работоспособности полимерных материалов в деталях и конструкциях зданий и сооружений: учебное пособие -Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001.-149с.

71. Тагер A.A. Физикохимия полимеров.-3-е изд., перераб. М.: Химия, 1978.-544с.

72. Регель В.Р. Кинетическая природа прочности твёрдых тел/В.Р. Регель, А.И. Слуцкер, Э.Е. Томашевский М.: Наука, 1974.-560с.

73. Ратнер С.Б. Механическое разрушение пластмасс как процесс деструкции полимеров: Обзор./С.Б. Ратнер М.: НИИТЭХИМ, 1989.-100с.

74. ГОСТ Р 52398-2005 Классификация автомобильных дорог. Основные параметры и требования. Введён в действие 01.05.2006

75. ГОСТ Р 52399-2005 Геометрические элементы автомобильных дорог. Введён в действие 01.05.2006

76. ТП 503-0-48.87 «Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования»

77. Серия 3.503-71-88 «Дорожные одежды автомобильных дорог общего пользования выпуск 0»

78. Руководство по физико-механическим испытаниям строительных пенопластов М.: Стройиздат, 1973.-150с.

79. Романенков И.Г. Пособие по физико-механическим характеристикам строительных пенопластов и сотопластов/И.Г. Романенков, К.В. Панферов и др. М.: Стройиздат, 1977.-289с.

80. ГОСТ 15588-86. Плиты пенополистирольные. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1986.-12с.

81. ГОСТ 23206-78. Пластмассы ячеистые жёсткие. Метод испытания на сжатие. М.: Изд-во стандартов, 1978.-4с.

82. ГОСТ 18564-73. Пластмассы ячеистые жёсткие. Метод испытания на статический изгиб. М.: Изд-во стандартов, 1973.-3с.

83. Справочные инженерные таблицы интернет-ресурс.// 1ЖЬ: http://www.dpva.info/ (дата обращения 12.03.12)

84. Бабков В.Ф. Проектирование автомобильных дорог: учебник для вузов по специальностям «Автомобильные дороги» и «Мосты и тоннели»/В.Ф. Бабков, О.В. Андреев. Ч.Н. -М.: Транспорт, 1979.-407с.

85. Горелышев Н.В. Технология и организация строительства автомобильных дорог/ Н.В. Горелышев. М.:Транспорт, 1991.-551с.

86. Маркуц В.М. Особенности расчёта нежёстких дорожных одежд со слоями из слабосвязных материалов/В.М. Маркуц//Автомобильные дороги. -1991.-№14-С.9-11.

87. Ярцев В. П. Испытания полимерных материалов в конструкциях и изделиях: Учеб. пособие/В. П. Ярцев, В.В. Леденёв. Тамбов: изд-во Тамб. гос. техн. ун-та., 1995.-150с.

88. Прикладная механика ячеистых пластмасс: Пер. с англ./Под ред. Хильярда Н.К. М.: Мир, 1985.-360с.

89. Ратнер С.Б. Границы работоспособности аморфных термопластов при сжатии по сравнению с растяжением/С.Б. Ратнер, Ю.И. Брохин//Вестник машиностроения. 1975.-№1.-С.61-63.

90. ГОСТ 14359-69* Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1979.-19с.

91. Практическое руководство по производству тепловых расчетов оснований в районах с вечномерзлыми грунтами. МИН. строит, предп. тяж. инд. СССР/Красноярский промстройниипроект КРАСНОЯРСК, 1976.-45с.

92. Тимофеев Ю.М. Основы теоретической атмосферной оптики: Учебно-методическое пособие/Ю.М. Тимофеев. СПб., 2007.-152с.

93. Почвоведение учебник для ун-тов в 2 ч. под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Рогзанова 4.1. Почва и почвообразование./ Г.Д. Белицина, В.Д. Васильевская, JI.A. Гришина и др. М.: Высш. шк., 1988.-400с.

94. Ухин Д.В. Утилизация снежно-ледяных масс с дорожных покрытий с использованием низкопотенциальных источников теплоты: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 2010.-16с.

95. Жданова С.М. Инженерное мерзлотоведение: конспект лекций/ С.М. Жданова Хабаровск: издат-во ДВГУПС, 2004.-57с.

96. Емельянова Т.Я. Практикум по мерзлотоведению/Т.Я. Емельянова, В.В. Крамаренко Томск: изд-во Том. политех.унт-та, 2010.-120с.

97. Маркуц В.М. Расчет влажности грунтов активной зоны/В.M. Mapкуц-Тюмень, 1985.-79с.

98. Самодурова Т.В. Моделирование состояния дорожного покрытия в зимний период/Т.В. Самодурова, E.H. Тропынин//Дороги и мосты. 2009.-№2.-С.137-148.

99. Иванов В.Н. Определение расчетной температуры поверхности покрытий аэродромов и дорог на вечномерзлых грунтах//Сб. науч. тр. Госуд. про-ектно-изыскат. ин-т «Аэропроект». М., 1973.-Выпуск 11.-С.250-255.

100. Козлов Д.В. Основы гидрофизики (курс лекций и практика)/Д.В. Козлов. М.: Изд-во МГУП, 2004.-246с.

101. СНиП 23-01-99 Строительная климатология/ Госстрой России.-М.: ФГУП ЦПП, 1999.

102. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика/НИИСФ Государственный комитет СССР по делам строительства. Введ 1.01.984.113. интернет-портал Википедия интернет-ресурс.// URL: http:// www.wikiliki.ru (дата обращения 20.02.2011).

103. BIPM интернет-ресурс.// URL: www.bipm.org/en/si/(ÄaTa обращения 12.01.2012).

104. Аубакиров Б. У. Оценка напряженно-деформированного состояния грунтовых оснований автомобильных дорог при воздействии транспортных нагрузк: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Астана, 2010.-17 с.

105. Алиев P.M. и др. Измерение горизонтальных и вертикальных напряжений в конструктивных слоях дорожной одежды/Р.М. Алиев и др.//сб. тр. МАДИ «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог». М.: 1979.-С.79-83.

106. Иванов H.H. Конструирование и расчёт нежёстких дорожных одежд/Н.Н. Иванов. М.: Транспорт, 1978.-327с.

107. Маркуц В.М. К вопросу расчёта вертикальных напряжений и деформаций в однородном полу пространстве/В. М. Маркуц//сб. тезисов докладов научно-технической конференции «Интенсификация дорожного строительства». Владимир: ВПИ, 1988.-С.15.

108. Кандауров И.И. Механика зернистых сред и её применение в строительстве/ И.И. Кандуров. М.: Стройиздат, 1966.-314с.

109. Ишкова А.Г. Изгиб пластинок на упругом основании и упругопла-стическом основании. Труды II Всесоюзного съезда по теоретическойи прикладной механике/А.Г. Ишкова, Б.Г. Коренев. М.: Наука, 1980.-С.157-176.

110. Черкасов. H.H. Механические свойства грунтовых оснований/Н.Н. Черкасов. М.:Автотрансиздат, 1958.-156с.

111. Маркуц В.М. Особенности расчёта нежёстких дорожных одежд со-слоями из слабосвязных материалов//В.М. Маркуц//Автомобильные дороги. -М.,-1991.-№14-С.9-11.

112. Радовский Б.С. Напряжённое состояние жёстких дорожных одежд с промежуточными слоями из слабосвязных зернистых материалов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Харьков, 1966.-21с.

113. Коган Б.И., Хрусталев А.Ф. Расчет на прочность жестких покрытий на двухслойном основании/Б.И. Коган, А.Ф. Хрусталев//Изв. вузов. Сер. «Строительство и архитектура». М.,1959.-№6-С. 102-111.

114. Коганзон М.С. Метод расчета работоспособности дорожных одежд/

115. М.С. Коганзон//Труды МАДИ «Повышение качества и надежности в строительстве и эксплуатации автомобильных дорог», вып. 63. М.: 1973.-С.75-79.

116. Коренев Б.Г. Экспериментальные исследования работы моделей плит на упругом основании/Б.Г.Коренев, М.П. Ручимский- М.: Госстройиздат, 1958.-158с.

117. Манвелов Л.И. О выборе расчетной модели упругого основа-ния/Л.И. Манвелов, Э.С. Бартошевич//Строительная механика. №4., М.:1961.-С.54-59.

118. Вотяков Н.И. Физико-механические свойства грунтов Якутии/Н.И. Вотяков. Новосибирск: Наука, 1975.-175с.

119. Брушков A.B. Закономерности формирования свойств засоленных мерзлых пород арктического побережья: Автореф. дис. . докт. геол.-мин. наук. -М., 1997.-35с.

120. Анисимова Н.П. Изменения засоленности сезонно-протаивающих и многолетнемерзлых грунтов/Н.П. Анисимова//Геокриологические исследования на севере Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1990.-С.40-47.

121. Зимнее содержание автомобильных магистралей/М-во автомобил. дорог РСФСР. Центр, бюро науч.-техн. информ.; Сост. В.П. Расни-ков//Автомобильные дороги: Обзор, информ. М., 1985.- Вып.4-64 с.

122. Экология зимнего содержания автомобильных дорог/Информ. центр по автомобил. дорогам; Сост. В.П. Подольский и др. //Автомобил. дороги и мосты: Обзор, информ. М., 2003.-Вып. 3-96с.

123. Борьба с оледенением покрытия дорог в зимнее время/ ЦБНТИ Ми-навтодора РСФСР//Экспресс информация. Строительство и эксплуатация дорог. Зарубежный опыт. -М., 1981.-№2-С.8-10.

124. Гасников A.B. Введение в математическое моделирование транспортных потоков: учеб. пособие/Гасников А.В.,Кленов С.Л., Нурминский Е.А., Холодов Я.А. и др.;Под ред. A.B. Гасникова. М.: МФТИ, 2010.-362с.

125. Паншин Б.И. Прочность пластмасс при повторных нагрузках/Б.И. Паншин, Г.М. Бартенев, Г.И. Финогенов//Пласт. массы. i960.- №11.-47с.

126. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Салганик Р.Л.//Инж. ж. «Механика твердого тела». 1967.-№1-122с.

127. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Салганик Р.Л.// Инж. ж. «Механика твердого тела».- 1967.- №2-204с.

128. Киселева O.A. Прогнозирование работоспособности древесностружечных древесноволокнистых композитов в строительных изделиях: Дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 2003.-223с.

129. Информационный портал INFO-line электронный ресурс. // «Строительные материалы» Теплоизоляционные материалы URL: http://advis.ru/php/viewnews.php?id=D245FBlE-467B-CF40-B002-4A6D0A83261 (дата обращения 27.01.2010).

130. Фадеев И.В. Исследование влияния компонентов агрессивной среды дорожного полотна на коррозию днища кузова легкового автомобиля: Авто-реф. дис. . канд. техн. наук. -М., 2010.-20с.

131. Информационно-строительный , портал Санкт-Петербургаэлектронный ресурс.//Дорожные работы URL: http://library.stroit.ru/articles/grunt/index.html (дата обращения 22.04.2010)

132. СНиП 3.06.03-85 Автомобильные дороги/Государственный комитет СССР по делам строительства. Введены 20.08.1985.

133. Информационный портал БЕЛСТРОЙЦЕНТР электронный ресурс. //Дорожное строительство URL: http://www.bsc.by/story/vzaimozavisimosti-rovnosti-pokrytiya-i-prochnosti-dorozhnoy-odezhdy (дата обращения 05.06.2011)

134. Информационно-строительный портал Санкт-Петербурга электронный ресурс.// . Дорожные работы: http://library.stroit.ru/articles/rovnost2/index.html (дата обращения 18.12.2010)

135. Каталог типичных дефектов содержания конструктивных элементов автомобильных дорог. T.I Дефекты весенне-летне-осеннего периода, /федеральная дорожная служба России. Введены 4.05.1998 г.

136. ВСН 139-80 Инструкция по строительству цементобетонных покрытий автомобильных дорог/Министерство транспортного строительства СССР. Введены 7.02.1980 г.

137. Dynapac электронный pecypc.//Products. URL: http://www.dynapac.com/ru/Products/?cat=9 (дата обращения 12.12.2010).

138. ДорТранс электронный ресурс.//Дорожные работы URL: http://dort rans21 .ru/gruntovye-katki.html?made=27^aTa обращения 16.10.2010)

139. Детали машин электронный pecypc.//Bomag URL:http://detalm.ru/bomag/ (дата обращения 30.10.2011).